Электрификация бройлерного цеха в ЗАО «Уралбройлер» Челябинской области с разработкой электропривода вентиляционной установки

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГОУ ВПО ЧЕЛЯБИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Факультет Электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства Кафедра Применения электрической энергии в сельском хозяйстве

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ БРОЙЛЕРНОГО ЦЕХА В ЗАО «УРАЛБРОЙЛЕР» ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ С РАЗРАБОТКОЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ УСТАНОВКИ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА ПЭСХ.ЭБЦВ.00.000 ПЗ Дипломник Н. Р. Афлятунов Руководитель Н. И. Кондратенков доцент, к.т.н.

Консультант:

по экономической части Н. П. Нарушевич

1. АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОБЪЕКТА И ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ ПРОЕКТА

1.1 Общие сведения о хозяйстве

1.2 Анализ уровня технической оснащенности

1.3 Анализ производственно-хозяйственной деятельности объекта

1.4 Структура энергослужбы ЗАО «Уралбройлер»

1.5 Обоснование темы дипломного проекта

2. МЕХНИЗАЦИЯ, ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ОТОПЛЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ ПТИЧНИКА

2.1 Обоснование, выбор технологической схемы и вентиляционной установки

2.1.1 Расчет необходимого воздухообмена

2.1.2 Определение необходимой мощности отопительных приборов

2.1.3 Выбор и расчет системы вентиляции

2.1.4 Расчет раздающей части воздуховода

2.1.5 Определение гидравлического сопротивления вентиляционной системы и выбор вентилятора

2.1.6 Расчет и выбор жалюзийных решеток

2.1.7 Расчет вытяжных шахт

2.2 Выбор рационального электропривода к вентилятору

2.2.1 Общие положения

2.2.2 Расчет и анализ приводных характеристик вентилятора вентиляционной установки

2.2.3 Выбор электродвигателя

2.2.4 Выбор способа регулирования подачи вентиляционной установки

2.2.5 Выбор пускозащитной аппаратуры

2.2.6 Режимы работы и принципиальная схема управления

3. МЕХАНИЗАЦИЯ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

3.1 Кормораздача

3.2 Водоснабжение и подогрев

3.3 Навозоудаление

3.3.1 Расчет и анализ приводных характеристик пометоуборочного транспортера

3.3.2 Кинематическая характеристика

3.3.3 Механическая характеристика

3.3.4 Инерционная характеристика

3.3.5 Нагрузочная характеристика

3.3.6 Энергетическая характеристика

3.3.7 Заключение по приводным характеристикам

3.3.8 Выбор электродвигателя

3.4 Освещение

3.4.1 Исходные данные

3.4.2 Выбор световых приборов

3.4.3 Размещение светильников

3.4.5 Определение мощности осветительной установки

3.4.6 Электротехнический раздел

4. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

4.1 Расчет условных единиц электрооборудования

4.2 Расчет трудоемкости работ по техническому обслуживанию и ремонту электрооборудования

4.3 Определение числа электромонтеров

4.4 Организация эксплуатации

4.5 Эксплуатация электродвигателей

4.6 Эксплуатация осветительного оборудования

4.7 Эксплуатация аппаратуры защиты и управления

4.8 Эксплуатация внутренних электропроводок

5. БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА

5.1 Общая характеристика птичника ЗАО «Уралбройлер»

5.2 Мероприятия по производственной санитарии

5.3 Защитные меры в электроустановках

5.4 Мероприятия по молниезащите

5.5 Противопожарные мероприятия

6. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЦИОНАЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ

6.1 Общие положения

6.2 Технико-экономическая оценка

6.2.1 Расчет технических показателей электропривода системы вентиляции

6.2.2 Экономические показатели электропривода систем вентиляции

6.2.3 Экономическое обоснование выбора варианта электропривода системы вентиляции

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Вентиляция в сельскохозяйственных зданиях и сооружениях занимает особое место. Установлено, что продуктивность птиц зависит не только от эффективного использования кормов, но и в значительной мере определяется состоянием среды в птицеводческих помещениях. Понижение температуры в помещении ниже нормативной не только уменьшает продуктивность и жизнеспособность птиц, но и увеличивает расход кормов. Повышенная температура воздуха помещения также снижает эффективность производства: ухудшаются усвояемость питательных веществ, интенсивность роста, продуктивность.

Для обеспечения устойчивости птиц к простудным заболеваниям, особенно в ранний период развития, роста их продуктивности необходимо создание оптимальных условий их содержания, то есть микроклимата, который зависит от ряда факторов или показателей, основными из которых являются температура, влажность, подвижность и чистота воздуха в птицеводческих помещениях.

Под микроклиматом понимают совокупность теплового, воздушного и влажностного режимов помещений здания или сооружения и их взаимосвязи. Требуемый микроклимат достигается правильным соблюдением теплофизических норм строящихся сельскохозяйственных помещений, организацией воздухообмена, выбора системы удаления помета, применением эффективных средств регулирования параметров воздушной среды.

Соблюдение параметров микроклимата в птицеводческих помещениях, которое зависит от вентиляции, влияет не только на здоровье птиц, но и на продолжительность срока службы основных производственных зданий, улучшение условий эксплуатации технологического оборудования и труда обслуживающего персонала. [4]

1. Анализ производственно-хозяйственной деятельности объекта и обоснование темы проекта

1.1 Общие сведения о хозяйстве

Птицефабрика ЗАО «Уралбройлер» расположена в юго-восточной части Аргаяшского района Челябинской области. Административно-хозяйственным центром является п. Аргаяш в 60 км от областного центра г. Челябинска. До ближайшей железнодорожной станции Ишалино — 1 км. Связь осуществляется по тракту областного значения ЧелябинскКыштым и по железной дороге ЧелябинскВерхний Уфалей. Ближайший населенный пункт п. Красный Октябрь, расположенный в километре от предприятия.

Персонал предприятия доставляется из близ лежащих деревень: Ишалино, Камышево, Метелева, поселков Красный Октябрь и Аргаяш автобусами. Земельные угодий под пашни нет, они в количестве 700 га. были переданы местной администрации. А часть техники была распродана. Основное направление хозяйства — производство мяса птицы.

Птицефабрика состоит из цехов: бройлерный; маточный цех (рем. молодка, род. стадо и т. д.); цех инкубации; убойно-перерабатывающий; колбасный; пельменный цех; участок копчения; электроцех; ремонтно-транспортный; котельный цех; санитарно-техническая служба; участок холодильных установок; отдел реализации; кормоцех; строительный участок (в основном подрядчики). Корма привозные, доставляются с ж/д станции Аргаяш автотранспортом предприятия. И уже на территории птицефабрики, в кормоцехе, идет приготовление полнорационных комбикормов начиная от стадии дробления до обогащения витаминами и другими добавками (рыбная мука, масокостная мука, жиры).

Для каждого возраста птицы разработан свой рацион, учитывающий все потребности птицы. В птичнике никакой дополнительной переработки не производится.

1.2 Анализ уровня технической оснащенности

Птицефабрика — это практически полностью механизированное и автоматизированное предприятие. В производство внедряется оборудование немецкой фирмы «Big Dutchman». В 2005 году начали переход на люминесцентное освещение птичников, с внедрением режимов «закат — восход». Поение птиц осуществляется капельным способом. Уборка помета производится транспортерами типа ТСН в цехах с клеточным содержанием. Предприятие имеет в наличие 26 тракторов и 40 автомашин. Перспективным направлением в улучшении микроклимата и резкого снижения затрат на отопление и вентиляцию является переход на непосредственное сжигание природного газа в газогенераторах. При данном способе снижается расход электроэнергии на отопление и вентиляцию в 3 — 4 раза. На данный момент их используется 100 шт. Весь процесс регулирования осуществляется компьютером. Удельные затраты на выработку тепла при применении газогенераторов ниже на 67%.

1.3 Анализ производственно-хозяйственной деятельности объекта

Таблица 1.1 — Основные показатели по птицефабрике

Как мы видим из таблицы на данном этапе птицефабрика повышает свои показатели. Это говорит о том, что продукция пользуется спросом на рынке.

Таблица 1.2 — Показатели по родительскому стаду Таблица 1.3- Расход кормов в корм. ед.

Первые два года предприятие выходило из застоя, поэтому наряду с выпуском бройлерного мяса выпускалось большое количество яйца. По мере развития необходимость в этом отпала, вследствие чего выпуск яйца снизился, а маточный цех расширился для производства большего количества бройлеров мясного направления.

На сегодняшний день на птицефабрике используется как напольное, так и клеточное содержание птицы. Из них 3-х ярусная клетка 60−68 тысяч голов — 7 птичников; 1 ярусная клетка 25 — 28 тысяч голов — 11 птичников; напольное содержание 25 — 28 тысяч голов — 11 птичников. Порода кур — кросс «Смена 4».

По данным таблиц можно сказать, что птицефабрика ЗАО «Уралбройлер» развивающееся предприятие, основанное на выращивании бройлеров мясного направления. Данных о прибыли, рентабельности и т. д. мы не имеем так как идет большая реконструкция и постройка новых птичников. Также планируется открытие филиалов предприятия на месте Камышевской птицефабрики и птицефабрики под Троицком. Но несмотря на это можно с уверенностью сказать, что в ближайшем будущем предприятие будет развиваться и приносить хороший доход.

1.4 Структура энергослужбы ЗАО «Уралбройлер»

Рисунок 1.1- Структура энергослужбы Таблица 1.4- Потребление электроэнергии (млн. кВт*ч)

Рост потребления электроэнергии объясняется ростом производства, установкой нового оборудования и т. д. На самом предприятии организованы курсы обучения электромонтеров. По окончании курсов обучающийся получает специальность электромонтера 3 — го разряда, после чего приступает к работе.

1.5 Обоснование темы дипломного проекта

В настоящее время на птицефабрике происходит много изменений: внедрение новой технологии, реконструкция и постройка новых цехов, расширение производства. В связи с этим возникла необходимость пересчета систем отопления, вентиляции, освещения, уборки помета.

Из-за неправильно рассчитанного отопления и вентиляции можно получить большой падеж птицы, так как птица особенно в ранний период очень чувствительна к перепадам температур, что в свою очередь может привести к большим убыткам. Для исключения такой возможности было принято решение о реконструкции систем вентиляции и отопления, а следовательно и электропривода вентиляционной установки, что и выполняется в данном проекте.

2. МЕХАНИЗАЦИЯ, ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ОТОПЛЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ ПТИЧНИКА

Вентиляторы применяются во всех отраслях народного хозяйства. В России при эксплуатации вентиляторов в различных отраслях промышленности потребляется до 8% всей вырабатываемой электроэнергии.

Особое место вентиляция имеет в сельскохозяйственных зданиях и сооружениях. Если говорить о влияние вентиляции на продуктивность животных, установлено, что продуктивность животных зависит не только от эффективного использования кормов, но и в значительной мере определяется состоянием среды в животноводческих помещениях. Для обеспечения устойчивости животных к простудным заболеваниям, роста их продуктивности необходимо создание оптимальных условий их содержания, то есть микроклимата, который зависит от ряда факторов или показателей, основными из которых являются температура, влажность, подвижность и загазованность воздуха в животноводческих помещениях. Требуемый микроклимат достигается правильным соблюдением теплофизических норм строящихся животноводческих помещений, организация воздухообмена, выбором системы удаления навоза, применением эффективных средств регулирования параметров воздушной среды. Соблюдение параметров микроклимата в животноводческих помещениях влияет не только на здоровье животных и продуктивность, но и на продолжительность срока службы основных производственных зданий, улучшение условий эксплуатации технологического оборудования и труда.

2.1 Обоснование, выбор технологической схемы и вентиляционной установки

2.1.1 Расчёт необходимого воздухообмена

Исходные данные Животноводческое помещение: бройлеры.

Количество голов: 54 144

Размеры помещения: 17,4×84×3 м.

Материал стен: железобетон Толщина стен: 400 мм.

Кровля: безчердачная.

Наружная температура: -29єC.

Теплоноситель: вода.

Параметры теплоносителя: 95−70 °С.

Необходимый воздухообмен рассчитывается на основании баланса каждой вредности, поступающей в помещение и удаляющейся из помещения.

а) Воздухообмен по нормативной концентрации влаги внутри помещения рассчитывается по выражению:

м³/с, (2.1)

где d_В и d_Н — влагосодержание внутреннего и наружного воздуха, г /кг с.в.;

d_Н — при наружных температурах минус 20…30°С можно принять 0,5−0,4г/кг с.в. 8];

dв — определяется при помощи i-d диаграммы по принятой нормативной температуре воздуха в помещении и допустимой влажности для каждого вида животных (птиц), d_B = 7,5 г/кг, [8];

с — плотность воздуха при внутренней температуре, кг /м3;

; (2.2)

кг/м³; Тн=273К; Рн=10⁵Па кг/м³

Мж — количество влаги, выделяемой животными,

г/с, (2.3)

где m — количество животных (птицы), содержащихся одновременно в помещении;

q — количество влаги, выделяемое одним животным;

Миколичество влаги, испаряющейся с поверхности ограждений, пола, поилок и т. д. Для животноводческих помещений

г/с (2.4)

Следовательно:

м³/с б) Воздухообмен по допустимой концентрации углекислого газа внутри помещения определяется из выражения:

м³/с, (2.5)

где С — количество углекислоты, выделяемое одним животным (птицей), м³/с. согласно справочным данным примем С=0,8?10^-6м³/с;

Св — допустимая концентрация СО₂ в воздухе помещения, м³/м³. Для птиц Св=(1,8…2) 10^-3 м³/м³. Примем С_В=1,9?10^-3 м³/м³, [8];

Сн — концентрация СО₂ в свежем приточном воздухе, Сн=(0,3…0,4) 10^-3 м³/м³. Примем Сн=0,4?10^-3 м³/м³.

Примечание:

Во всех животноводческих помещениях допускается содержание СО₂ до 2,5 л/м³, NН₃ до 0,5 л/м³.

В птичниках допустимые концентрации СO₂ — 1,8 … 2,0 л/м³, NН₃ — 0,01 мг/л, Н₂S — 0,005 мг/л.

м³/с в) Воздухообмен по нормам расхода свежего воздуха на 100 кг живой массы животных находится по уравнению

м³/с, (2.6)

где g — масса одного животного (птицы) кг. Согласно справочным данным примем g=1,6 кг; m — количество птиц;

Н — нормативный воздухообмен на 100 кг живой массы животных, м³/с?100 кг. Согласно справочным данным примем Н=0,028 м³/с?100 кг.

м³/с Из определённых таким образом трех, воздухообменов для дальнейших расчетов отопительно-вентиляционной системы принимается наибольший Qв. Qв=24 м³/с

2.1.2 Определение требуемой мощности отопительных приборов

Необходимую мощность отопительных приборов определить из уравнения теплового баланса помещения. Для написания уравнения теплового баланса необходимо выявить все потери теплоты в животноводческом помещении, а также все тепловыделения. На основе теории теплопередачи найти коэффициенты теплопередачи и тепловые потери через отдельные виды ограждений, затем остальные составляющие уравнения теплового баланса и определить необходимое количество тепла в птичнике.

Уравнение теплового баланса животноводческого помещения:

(2.7)

где Фоп — мощность отопительных приборов;

Фo — теплота, теряемая через ограждающие конструкции помещения;

Фв — теплота, теряемая с удаляемым из помещения воздухом;

Фи — теплота, затраченная на испарение влаги;

Фж — теплота, выделяемая животными.

а) Теплота, теряемая через ограждающие конструкции, определяется как сумма потерь теплоты через отдельные виды ограждения (стены, окна, двери, пол, потолок). Потери через окна, двери и потолок определяются из выражения:

Вт, (2.8)

где к — коэффициент теплопередачи через соответствующий вид ограждения, Вт/м² К; F — площадь ограждения, м²;

t_В и t_Н — внутренняя и наружная температура воздуха, ⁰С;

Коэффициент теплопередачи:

Вт/м²· К, (2.9)

где Rв — тепловое сопротивление внутренней поверхности. Для животноводческих помещений Rв=0,155 м²К/Вт;

Rн — тепловое сопротивление наружной поверхности. Для наружных стен Rн=0,043 м²К/Вт; для поверхностей, выходящих на чердак, Rн=0,124 м²К/Вт.

Коэффициент теплопередачи через потолок:

Вт/м²· К Коэффициент теплопередачи через стены:

Вт/м²· К Рассчитав коэффициент теплопередачи для потолка необходимо проверить его на возможность образования конденсата на потолочном перекрытии. Для этого определяем удельный тепловой поток через потолочное перекрытие:

(2.10)

где k — рассчитанный коэффициент теплопередачи для потолочного перекрытия.

Вт/м²

Температура внутренней поверхности перекрытия округляется из выражения:

(2.11)

⁰С

t_n должна быть выше точки росы для параметров воздуха внутри помещения округляемой по i-d диаграмме.

Теплота, теряемая через потолок: Вт Теплота, теряемая через стены: Вт Потери теплоты через пол определяется как сумма для зон шириной 2 м:

Вт, (2.12)

где R_n — сопротивление теплопередачи каждой зоны неутепленных полов. Для I зоны R_n= 2,15; II зоны R_n= 4,3; III зоны R_n= 8,6 F — площадь каждой зоны.

Вт

Вт Вт Теплота, теряемая через пол:

Вт Теплота, теряемая через ограждающие конструкции:

Вт б) Теплота, теряемая с вентиляционным воздухом, удаляемым из помещения, определяется по выражению:

Вт, (2.13)

где Ср — объемная теплоемкость воздуха, кДж/м³ К, Ср = 1,4 кДж/м³ К.

Вт в) Теплота, теряемая на испарение влаги:

Фи = 2477? Wи Вт, (2.14)

где 2477 кДж/кг — скрытая теплота испарения 1 кг воды.

Фи = 2477?13,56=33 588 Вт г) Теплота, выделяемая животными:

Фж=m· q_ж Вт, (2.15)

где q_ж — количество теплоты, выделяемой одним животным. Согласно справочным данным примем q_ж=10 Вт, [5]

Фж=54 144· 10=541 440 Вт Необходимое количество тепла в птичнике определится из уравнения теплового баланса:

Вт Таблица 2.1- Расход тепла в птичнике [1]

2.1.3 Выбор и расчёт системы вентиляции

Выбор и расчет системы вентиляции выполняется для одной секции. Расчет остальных секций производится аналогично.

2.1.4 Расчёт раздающей части воздуховода

Определим количество выпускных отверстий по ширине помещения. Следует иметь ввиду, что отношения ширины зоны, обслуживаемой одной струей, к высоте помещения должно быть не более четырех.

Количество раздающих насадок по длине помещения:

(2.16)

где Lдлина помещения, м; L_стр— дальнобойность струи Дальнобойность струи:

(2.17)

где сопытный коэффициент (для животноводческий помещений с=0,2.0,4);

акоэффициент турбулентной структуры струи (для конических насадок а=0.08);

F₀— часть площади по перечного сечения обслуживаемая одной струей, м²

м,

;

Принимаем n=1.

Диаметр приточной насадки:

м, (2.18)

где Qколичество воздуха, истекающего из насадок; vмаксимальная скорость в обратном потоке.

м.

2.1.5 Определение гидравлического сопротивления вентиляционной системы и выбор вентилятора

Тип и номер вентилятора выбирается по количеству воздуха, подаваемого вентилятором, м3/час, и гидравлическому сопротивлению движения воздуха по вентиляционной системе (напору) Н.

В вентиляционных системах животноводческих помещений, когда сети имеют небольшую длину и мало ответвлений, можно не делить систему на участки. Потери напора можно определить из выражения

Па (2.19)

где Н_l — линейные потери в транспортирующем воздуховоде, Па, (2.20)

где л — коэффициент сопротивления трению (для данного случая можно принять л= 0,02);

l — длина участка;

V — скорость движения воздуха, на рассматриваемом участке, м/с;

с — плотность воздуха, кг/м³;

z — местные потери в транспортирующем воздуховоде;

(2.21)

где о — коэффициент местного сопротивления;

Па Па Па

V — скорость воздуха в рассматриваемом местном сопротивлении, м/с.

Па Нру — потери в раздающем воздуховоде:

Н/м², (2.22)

где R — удельные потери давления на прямом участке (на 1 м длины) Па Р_Д^вых из воздухопровода определяется по формуле:

Па Потери напора в воздуховоде определятся:

Па По требуемой производительности вентилятора (м³/час) и напору Н производится предварительный подбор вентилятора: ВЦ4−75- Е5−095−1.

Окончательный выбор вентилятора и мощности двигателя производится по индивидуальным характеристикам вентиляторов: ВЦ4−75-Е5−095−1 Н=392,9 Па N=4,5 кВт n=965 об/мин Рисунок 2.1- Аэродинамическая характеристика вентилятора ВЦ4−75-Е5−095−1

Теоретически необходимая мощность двигателя вентилятора, рассчитывается из формулы

(2.23)

где Н — необходимый рассчитанный напор вентилятора, Па;

Qв — количество воздуха, подаваемое вентилятором, м³/с;

змаксимальный КПД вентилятора.

Вт

2.1.5 Расчёт и выбор жалюзийных решеток

Решетка выбирается по живому сечению, рассчитанному по формуле

(2.24)

где Q — расход воздуха через жалюзийную решетку, м³/с;

х_ЖР — скорость воздуха, х_ЖР= 4…6 м/с м²

Выберем решетку 0,25×1,0 м. f_Ж.Р.=0,25 м²

Уточним скорость воздуха, проходящего через решетку:

м/с (2.25)

2.1.6 Расчёт вытяжных шахт

Общая площадь вытяжных шахт, определяется из выражения:

(2.26)

где Q — воздухообмен в помещении, м/с;

х_ш — скорость воздуха в шахте.

Скорость воздуха в шахте, определяется из уравнения:

(2.27)

где h — высота шахты, м. Высоту шахты принимать от середины оконных пролетов до высшей точки шахты h=6 м.

м/с м²

Количество шахт определяется из конструктивных соображений n=6.

м². (2.28)

2.2 Выбор рационального электропривода к вентилятору

2.2.1 Общие положения

В сельском хозяйстве используется большое количество рабочих машин с электроприводом. В связи с этим для каждой машины необходимо создать рациональный электропривод, который обеспечивал бы высокую производительность машинного устройства и высокое качество продукции. Наименьшие капитальные затраты на устройство электропривода и эксплуатационные расходы на единицу продукции (автоматизированный сокращает расходы на обслуживающий персонал), текущим и капитальный ремонты, расход энергии, то есть на наименьшую себестоимость единицы продукции электропривода содержатся в приводных характеристиках рабочей машины: технологической, кинематической механической, инерционной, нагрузочной и энергетической.

2.2.2 Расчет и анализ приводных характеристик вентилятора вентиляционной установки

2.2.2.1 Технологическая характеристика

Вентилятор установлен в помещении для содержания птиц и является составляющим звеном приточной вентиляционной установки, встроенной в воздуховод.

Вентилятор обеспечивает поступление свежего воздуха, путём совершения вращательного движения рабочего колеса с лопатками. Согласно маркировки вентилятора в качестве электропривода должен использоваться двухскоростной двигатель.

Анализ технологической схемы позволяет сделать следующие выводы

— согласно нормативно-технической документации вентилятор работает в помещении с агрессивной средой;

— электропривод нужен регулируемый;

— характер нагрузки — постоянная в каждой из ступеней регулирования;

— для привода вентилятора необходимо использовать асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором.

2.2.2.2 Кинематическая характеристика

Кинематическая характеристика показывает последовательность передачи движения от двигателя к рабочим органам машины и изображается в виде схемы. Она дает сведения о характере движения (вращательное, поступательное или сложное), величине передаточных отношений, угловой и линейной скорости, позволяет рассчитать траектории движения и возникающие ускорения движущихся масс машины. Кинематическая характеристика позволяет выявить наличие зазоров и оценить их влияние на изменение момента сопротивления и инерции при пуске. Используя передаточные отношения, определяют приведенный момент сопротивления и инерции.

Кинематическая характеристика вентилятора заключается в следующем.

Рабочее колесо вентилятора — алюминиевый цилиндр с лопатками диаметром D = 400 мм получает движение с вала, соединённым непосредственно с валом двигателя. Анализ кинематической схемы показывает, что рабочие органы совершают вращательное движение. В схеме практически отсутствуют зазоры и упругие элементы оказывающие влияние на изменение момента сопротивления и инерции в момент пуска вентилятора. Её можно представить в виде одномассового звена.

Учитывая технические данные вентилятора, выбираем электродвигатель с синхронной частотой вращения (n_дв) 1000 .

Угловая скорость электродвигателя:

(2.29)

Рисунок 2.2 Кинематическая характеристика вентилятора, представленная в виде одномассового звена

2.2.2.3 Механическая характеристика

Механическая характеристика представляет собой зависимость момента сопротивления или усилия от скорости рабочей машины. Она необходима для анализа переходных процессов, определения возможности пуска и устойчивой работы электропривода, построения нагрузочной диаграммы привода при пуске и обоснования способа регулирования скорости приводного двигателя.

Механическая характеристика описывается известным выражением

(2.30)

где М_со момент сопротивления, не зависящий от скорости, Н•м;

М_сн — момент сопротивления при номинальной скорости, Н•м;

щ, щ_З — соответственно текущее и номинальное значение скорости; ч — показатель степени, характеризующий зависимость М_с от щ.

Для вентиляторов значение ч рекомендуется принимать равным двум.

Тогда для вентиляторных агрегатов М_с = М_сн, момент трогания М_тр рекомендуется принимать равным (0.3.0.5)М_сн. [10]

Значение М_с определяем исходя из формулы:

= (2.31)

где з_пер КПД передачи; Q_расч — расчётная подача выбранного вентилятора,; H_расч — сопротивление сети при расчётной подаче, Па; з_в — КПД. Момент сопротивления вентилятора, не зависящий от скорости определим из соотношения:

= (2.32)

Таким образом, итоговое уравнение механической характеристики будет выглядеть следующим образом:

(2.33)

Рисунок 2.3 — Механическая характеристика вентилятора

2.2.2.4 Инерционная характеристика

Инерционная характеристика представляет собой зависимость момента инерции от времени, углового или линейного пути. Величина момента инерции влияет на время переходных процессов и величину динамических моментов.

Момент инерции вентиляторной установки состоит из следующих составляющих:

J = J_д + J_пер + J_вент + J_в, кг · м², (2.34)

где J_д момент инерции двигателя, кг м²; J_вент — момент инерции рабочего колеса вентилятора, кг•м²; J_в — момент инерции воздуха

J_nep = 0,2Jд — момент инерции передаточного устройства, кг м²; (2.35)

Ввиду небольшого момента J_в по сравнению с моментом инерции рабочей машины, моментом можно пренебречь.

Для определения момента инерции рабочей машины испльзуем массу крыльчатки:

кг, (2.36)

где с_Al = 2703 — удельная плотность алюминия,; S_кр — толщина материала крыльчатки. Момент инерции вентилятора:

= (2.37)

Анализ составляющих момента инерции вентилятора позволяет сделать вывод о том, что он обладает небольшим и практически постоянным приведенным к валу двигателя моментом инерции.

Окончательно суммарный момент инерции системы определим после выбора двигателя.

2.2.2.5 Нагрузочная характеристика

Нагрузочная характеристика или диаграмма представляет собой зависимость момента сопротивления, усилия или мощности рабочей машины от времени, углового или линейного пути. Она необходима для определения режима работы двигателя, выбора его мощности, проверки на перегрузочную способность и нагрев.

Время нарастания момента сопротивления до максимального значения примем равным 1 с. Позже оно будет уточнено из пусковой диаграммы двигателя. Момент трогания вентилятора под нагрузкой:

Рисунок 2.4 — Нагрузочная характеристика вентилятора Учитывая время работы и паузы между включениями, делаем заключение, что электродвигатель будет работать в продолжительном режиме с постоянной нагрузкой.

2.2.2.6 Энергетическая характеристика

Энергетическая характеристика показывает распределение энергии потребляемой как отдельными рабочими узлами, так и всей машиной на холостом ходу и под нагрузкой.

Так как холостой ход в нашем случае у рабочей машины отсутствует, энергетическая характеристика в рамках освещаемого вопроса не рассматривается.

2.2.2.7 Заключение по приводным характеристикам

Результаты расчета и анализа приводных характеристик позволяют сделать следующие выводы:

а) вентилятор работает в агрессивной среде;

б) привод нужен регулируемый, асинхронный;

в) в кинематической схеме не имеется упругих элементов и зазоров, которые могут оказывать существенное влияние на начальном участке нагрузочной диаграммы;

г) вентилятор обладает постоянным и небольшим приведенным к валу двигателя моментом инерции;

д) режим работы электропривода вентилятора принимаем продолжительный с постоянной нагрузкой.

2.2.3 Выбор электродвигателя

Известно, что предварительно мощность электродвигателя, работающего в продолжительном режиме, можно выбрать по нагреву, пуску или перегрузочной способности. Нагрузочная диаграмма вентилятора показывает, что пуск электродвигателя начинается при небольшом моменте сопротивления, который возрастает по мере увеличения углового пути, проходимого валом электродвигателя. пусковой момент двигателя меньше расчётного рабочего максимального. В связи с этим мощность электродвигателя определяем по формуле:

Потребная мощность электродвигателя:

= (2.38)

С учётом коэффициента запаса k_з = 1.2 [1]:

= (2.39)

Окончательно тип двигателя будет определён после выбора и обоснования способа регулирования.

2.2.4 Выбор способа регулирования подачи вентиляционной установки

Подачу электровентиляционных установок можно регулировать изменением:

а) Числа включенных вентиляторов б) Площади сечения воздуховода в) Частоты вращения (скорости) двигателя И рассмотренных выше способов именно последний получил аниболее широкое распространение в силу технологичности и сравнительно невысоких показателях потерь.

Рассмотрим основные способы регулирование скорости асинхронного электродвигателя:

а) реостатное регулирование;

б) переключение числа пар полюсов;

в) изменение частоты питающего источника;

г) изменение напряжения.

При реостатном регулировании скорости обычно применяют двигатели с фазным ротором. Когда подключается в обмотку ротора активное добавочное сопротивление R_доб, увеличивается критическое скольжение S_к.

Такой способ регулирования целесообразно применять для рабочих машин, у которых момент сопротивления М_с не зависит от скорости (рисунок 2.5): для крановых механизмов, транспортных машин, обкаточных стендов и др.

Рисунок 2.5 Механические характеристики асинхронного двигателя при регулировании скорости изменением добавочного активного сопротивления R_доб в цепи ротора Недостатки такого способа регулирования — высокие капитальные затраты, необходимость в специальном электродвигателе — с фазным ротором. В маломощной вентиляционной установке с незначительным пусковым моментом применение такого метола регулирования нецелесообразно. Регулирование скорости асинхронных двигателей переключением числа пар полюсов позволяет получить диапазон регулирования более 6:1. Для специальных двигателей диапазон может быть и больше. Переключение числа пар полюсов осуществляется счет изменения направления тока в отдельных частях обмотки. Регулирование скорости можно осуществить как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. В зависимости от характера соединения полуобмоток фаз, регулирование скорости при постоянном допустимом моменте осуществляется при переключении обмоток с последовательной «звезды» на двойную «звезду» (рисунок 2.6). Когда обмотки переключаются с последовательного «треугольника» на двойную «звезду» (рисунок 2.7), регулирование осуществляется на постоянной мощности.

Рисунок 2.6 — Схема переключения полуобмоток статора со «звезды» на двойную «звезду» — механические характеристики двигателя При переключении обмоток с последовательной «звезды» на двойной «треугольник» (рисунок 2.8) меняется как мощность, так и момент. Такое переключение целесообразно использовать для рабочих машин: металлорежущих станков, грузовых подъемников, элеваторов, насосов и вентиляторов и др.

Недостатки: ступенчатое регулирование, потребность в электродвигателе специальной конструкции. Технико-экономические показатели таких электродвигателей обычно ниже, чем у двигателей стандартного исполнения.

Механические характеристики двигателей при изменении частоты тока изображены на рисунке 2.9. Из него видно, что при таком регулировании скорости целесообразно использовать рабочие машины, имеющие механическую характеристику, представленную на данном рисунке.

Механические характеристики двигателей при одновременном изменении частоты тока и напряжения представлены на рисунке 2.10. При регулировании скорости таким образом можно получить постоянный момент, что необходимо для машин, работающих с постоянным М_с.

При частотном регулировании стабильность характеристик двигателя остается неизменной, направление регулирования: как в сторону увеличения, так и уменьшения. Регулирование плавное. В замкнутых системах частотного управления диапазон регулирования может достигать 10 000:1 и более.

Рисунок 2.7 — Регулирование скорости двигателя при постоянной мощности переключением полуобмоток статора с «треугольника» на двойную «звезду» и механические характеристики

С точки зрения потерь в двигателе регулирование экономичное, но велики первоначальные затраты.

Такой способ регулирования скорости применяется в установках текстильной промышленности, где от одного преобразователя может питаться группа электродвигателей, работающих в одном и том же режиме, на транспортных рольгангах в металлургической промышленности, на некоторых конвейерах и приводах электрошпинделей и металлорежущих станках с частотой вращения до 20 000 об/мин.

К преимуществам такого способа регулирования относят низкие потери мощности, постоянство жёсткости характеристик при любом виде характеристики рабочей машины, хорошие пусковые качества электропривода (при применении комбинированной по частоте и напряжению системы регулирования), обеспечение постоянства загрузки электродвигателя.

К недостаткам относится высокая начальная стоимость оборудования (в первую очередь преобразователя частоты), выдача в сеть несинусоидальных шумов.

Хотя последнее не является существенным недостатком у одиночного электропривода, но при повсеместном применении частотного или комбинированного регулирования в технологических процессах, несинусоидальные помехи начинают влиять на качество электроснабжения.

Рисунок 2.8 — Схема переключения полуобмоток статора со «звезды» на двойной «треугольник», механические характеристики При регулировании скорости за счет изменения напряжения критическое скольжение и синхронная скорость остаются постоянными, а момент критический изменяется пропорционально напряжению. Направление регулирования в сторону уменьшения, стабильность ухудшается, а диапазон зависит от величины критического скольжения. Если применить асинхронные двигатели обычной серии, диапазон будет небольшим, а регулирование скорости неэффективным.

Рисунок 2.9 — Механические характеристики асинхронного двигателя при изменении частоты тока Рисунок 2.10 — Механические характеристики асинхронного двигателя при одновременном изменении частоты тока и напряжения Для регулирования напряжения могут применяться автотрансформаторные и тиристорные регуляторы. В первом случае регулирование скорости ступенчатое, а во втором — плавное. Регулирование скорости изменением напряжения широко применяется для вентиляционных установок в животноводческих и птицеводческих помещениях. Этот способ может применяться и для других рабочих машин, имеющих вентиляторную механическую характеристику.

Для регулирования проектируемого электропривода выбираем способ переключения с треугольника на двойную звезду.

Учитывая приведённые выше характеристики выбираем двухскоростной электродвигатель:

АИР160М12/6 n =500 об/мин: Р_н=4,5 кВт, n_н=485 об/мин, I_н=18 А, з_н=74,5%, cos ц=0,51, i_п=4, m_п=1,8, m_max=2,6, m_min=1,6, S_н=0,03, J=0,15 ,

G=120/160 кг.

n =1000 об/мин: Р_н=10 кВт, n_н=960 об/мин, I_н=20,3 А,

з_н=85%, cos ц=0,88, i_п=5, m_п=1,2, m_max=2, S_н=0,04, m_min=1.

2.2.4.1 Механические характеристики электропривода

Для определения пределов и диапазона регулирования построим механические характеристики электропривода и рабочей машины.

Механические характеристики разработанного электропривода, с учётом регулирования скорости строятся исходя из следующих вычислений.

Естественная механическая характеристика, при синхронной скорости вращения 500 об/мин: Синхронная скорость электродвигателя:

= (2.40)

По пяти точкам:

Естественная механическая характеристика, при синхронной скорости вращения 1000 об/мин:

Приведенный момент инерции с учётом инерции электродвигателя определяется по формуле:

=, (2.41)

Механические характеристики электровентиляционной установки представлены на рисунке 2.11.

Рисунок 2.11 — Механические характеристики и регулирование скорости электровентиляционной установки

2.2.5 Выбор пускозащитной аппаратуры

Автоматический выключатель выбирается по току корпуса, числу полюсов и номинальному рабочему напряжению:

Выбор автоматического выключателя по току корпуса:

Ток уставки теплового расцепителя:

А (2.42)

Выбираем автоматический выключатель серии ВА 51−37−34,.

I_н.ав.=400 А, I_н.т.р.=25 А.

Ток номинального (электромагнитного) расцепителя

I_эм.р.= I_н.т.р.*k_эмр, (2.43)

где k_эмр=10 -кратность срабатывания электромагнитного расцепителя

I_эм.р.=250

Проверка ЭМР по току срабатывания Эквивалентный пусковой ток:

(2.44)

Электромагнитный расцепитель автоматического выключателя не будет срабатывать при запуске электродвигателя.

Магнитный пускатель при синхронной скорости вращения 1000 об/мин:

I_н.дв.=20,3

Выбираем пускатель ПАЕ-300 с тепловым реле ТРН-40,.

По току корпуса:

I_{н. м.п.}=27,5 А.

Магнитный пускатель при синхронной скорости вращения 500 об/мин:

I_н.дв.=18

Выбираем пускатель ПМЕ-200 с тепловым реле ТРН-25,.

По току корпуса:

I_{н. м.п.}=20 А.

Таким образом принимаем в качестве проектируемой системы отопления установку «Приток 1−36» в количестве 2 штук, но так как в летний период он не обеспечивает необходимого воздухообмена, дополнительно устанавливаем вытяжную систему «Климат 47−10» в количестве 5 штук.

2.2.6 Режимы работы и принципиальная схема управления

Установка может работать в режимах ручного (наладочного) и автоматического управления (лист 3).

2.2.6.1 Ручное управление

Включение в работу в ручном режиме осуществляется в следующем порядке:

а) Включить тумблер S3 ПИТАНИЕ ЦЕПИ УПРАВЛЕНИЯ, при этом загорается сигнальная лампа HL1 СЕТЬ.

б) Переключатель S1 установить в положение -45° РУЧН.

в) Включить автоматические выключатели QF1, QF2 (в зависимости от выбранного вентилятора).

г) При нажатии кнопок SB5, SB6, SB9, происходит включение электродвигателей вентиляторов на малой скорости вращения, приэтом загораются лампы HL3, HL6.

Включение электродвигателей на большую скорость вращения производится кнопками SB7 и SB10 после нажатия кнопки SB8, и повторного нажатия кнопки SB5; при этом загораются сигнальные лампы HL4, HL7.

д) Положение жалюзей на калорифере и в обводном канале меняется при нажатии кнопок SB1, SB2 и SB3, SB4 управления электрическими исполнительными механизмами.

е) Отключение тепловентиляторов производится нажатием кнопки SB8 или отключением автоматических выключателей.

2.2.6.2 Автоматическое управление Включение в работу в автоматическом режиме осуществляется в следующем порядке:

а) Тумблер S3 и автоматические выключатели QF1, QF2 установить в положение ВКЛ., при этом горит сигнальная лампа HL1.

б) Переключатель S1 установить в положение +45° АВТ., после чего нажать кнопку SB5, при этом подается питание на регулятор температуры А2.

в) В зависимости от температуры наружного воздуха тепловентиляторы могут работать в двух режимах: без теплоносителя ЛЕТО и с теплоносителем ЗИМА.

В режиме ЛЕТО переключатель S2 переводится в положение +45°, при этом регулятор влажности А1 отключается собственной встроенной кнопкой СЕТЬ.

Регулирование скорости вращения электродвигателей осуществляется регулятором температуры А2. При температуре воздуха в помещении ниже нормы электродвигатели работают на малой скорости вращения и жалюзи обводного канала заслонки наружного воздуха импульсно закрываются, а жалюзи калориферной секции, также импульсно открываются. При температуре воздуха выше нормы электродвигатели переключаются на большую скорость вращения и жалюзи обводного канала импульсно открываются, а жалюзи калориферной секции закрываются. Если при полностью открытом обводном канале температура воздуха в помещении выше нормы, включается реле времени КТ1. Через 200 секунд срабатывают его контакты и подается напряжение в цепь управления дополнительной крышной вентиляции.

При температуре воздуха в помещении равной заданному значению тепловентиляторы могут работать как на меньшей, так и на большей скорости вращения в зависимости от предшествующего состояния.

В режиме ЗИМА переключатель S2 положение -45°, при этом подается питание на регулятор влажности воздуха А1, который включается встроенной кнопкой СЕТЬ.

Скорость вращения электродвигателей тепловентиляторов зависит от относительной влажности воздуха в помещении. При влажности меньше нормы вентиляторы работают на малой скорости вращения. При влажности выше нормы и норма электродвигатели вентиляторов переключаются на большую скорость вращения. Заслонки наружного воздуха работают также, как и в режиме ЛЕТО.

Защита калориферных секций тепловентиляторов от замораживания в режиме ЗИМА осуществляется с помощью температурных реле А3, А4. При срабатывании одного из этих реле при температуре равной или меньшей +30°С, загорается лампа HL5 и включается реле времени КТ1. Если в течении 200 секунд температура теплоносителя не повысится выше +30°С, срабатывают контакты реле. Контакты КТ 1.1 отключают магнитные пускатели и электродвигатели вентиляторов останавливаются, а контакты КТ1.2 одновременно включают сирену HA1.

электрификация вентиляция температура бройлер цех

3. Механизация и электрификация технологических процессов

3.1 Кормораздача

Приготовление полнорационных кормов производится в кормоцехе. Дополнительной переработки в птичнике не производится. Затем корма доставляются на транспорте в бункер хранения сухих кормов БСК-10.

Техническая характеристика БСК-10 [15]

Вместимость 10 м³

Габариты:

длина 1960 мм

ширина 1960 мм высота 5020 мм Масса (в комплекте со шнеком 5 м) 750 кг

Производительность шнекового транспортера 2400 кг/ч Общая установленная мощность 0,4 кВт Корм из бункера подается наклонным транспортером в приемник горизонтального транспортера (ТУУ-2А), который последовательно загружает бункера каскадных батарей.

При заполнении бункера последней батареи срабатывает выключатель подачи корма, установленный на стенке горловины бункера, и двигатели линии кормоподачи (БСК-10, ТУУ-2А) отключаются. При понижении уровня корма в бункерах клеточных батарей и освобождении выключателя подачи корма снова включаются двигатели линии кормоподачи.

Двигатели кормораздачи на клеточных батареях включаются от реле времени. Корм на каждом ярусе раздается кормораздатчиком цепного типа, питание всех линий кормораздачи — от единого бункера. На входе в кормушку вставлены сетчатые вкладыши, предохраняющие птицу от попадания ногами на цепь кормораздатчика.

Техническая характеристика транспортера ТУУ-2А [15]

Тип транспортера (конвейера) Стационарный, шнековый горизонтальный, секционный Производительность Не менее 6,5 т/ч Диаметр шнека 100 ± 4 мм

Шаг навивки шнека 125 ± 15 мм Частота вращения шнека 296 об/мин Привод Клиноременный

Установленная мощность электродвигателя 1,1 кВт Частота вращения электродвигателя 960 об/мин

Диаметр ведущего шкива 90 мм

Диаметр ведомого шкива 280 мм Срок службы 8 лет

Способ управления транспортером Дистанционный и автоматический.

3.2 Водоснабжение и подогрев

Автопоение птицы осуществляется из микрочашечных поилок, устанавливаемых по 2 штуки в клетке, клапанного типа. Крепятся они специальными насадками на водопроводную трубу. Для очистки и промывки поилку можно снять и установить на место.

Нормальная работа микрочашечной поилки возможна только при определенном давлении воды в трубопроводе и при отсутствии в ней какихлибо примесей. Вода из водопроводной сети к поилкам поступает через уравнительные бачки с фильтрами. В бачки вода поступает под большим напором; при заполнении уравнительного бачка запорное устройство перекрывает поступление воды в него.

Птица быстро привыкает к микрочашечной поилке, которая обеспечивает бесперебойное поступление воды и минимальный ее расход. В процессе роста птицы поилки поднимают 2−3 раза, перемещая водопроводную трубу и уравнительные бачки.

Горячее водоснабжение осуществляется за счет котельной с параметрами теплоносителя 90 -70 С^°, которая также используется на нужды отопления и вентиляции птичника.

3.3 Навозоудаление

Уборка помета с настила второго и третьего ярусов убирают скребковым механизмом, движущимся со скоростью 0,14 м/с и производительностью 1410 кг/ч, в зазор между настилами, имеющийся по всей длине батареи. Из траншей под клетками на поперечный транспортер помет удаляют установками УС-10, поперечный транспортер НКЦ-7−18 подает помет из птичника в транспортные средства.

3.3.1 Расчет и анализ приводных характеристик пометоуборочного транспортера

Технологическая характеристика Рисунок 3.1- Схема скреперного пометоуборочного транспортера УС:

1- электропривод; 2,6 — цепь; 3,7 — соединительные штанги; 4,8 — скребки; 5 — поворотные устройства.

Скреперные транспортеры УС-10 установлены в птичнике на 54 144 головы в количестве 3 шт. Он состоит из приводной станции, цепи, соединительных штанг, скребков, поворотных устройств. Перед началом уборки помет сбрасывается в канал и практически весь находится в канале. В соответствии с технологией производства помет убирается два раза в сутки.

Анализ технологической схемы позволяет сделать следующие выводы:

а) транспортер работает в помещении с агрессивной и влажной средой;

б) электропривод нужен нерегулируемый; в) транспортер работает с переменной нагрузкой; г) для привода транспортера необходимо использовать асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором и химовлагостойкой изоляцией.

3.3.2 Кинематическая характеристика

Приводная звездочка транспортера получает движение от электродвигателя с помощью редуктора и приводит в движение транспортер при помощи цепи. Смена направления движения кареток осуществляется реверсированием двигателя. Скорость движения цепи v_ц=0,37 м/с,

Анализ кинематической схемы показывает, что рабочие органы совершают поступательное движение. Учитывая небольшую частоту вращения приводных звездочек, выбираем электродвигатель с синхронной частотой вращения n_д=1000 об/мин.

3.3.3 Механическая характеристика

Механическая характеристика представляет собой зависимость момента сопротивления или усилия от скорости рабочей машины.

Механическая характеристика описывается известным выражением:

Н•м, (3.1)

где М₀ — момент сопротивления, не зависящий от скорости, Н•м; М_сн — момент сопротивления при номинальной скорости, Н•м; щ, щ_н — соответственно текущее и номинальное значение скорости; х — показатель степени, характеризующий зависимость М_с от щ.

Для скреперного транспортера принимаем: х=0, тогда М_с=М_сн, момент трогания М_тр принимаем 1,2•М_сн.

При работе транспортера суммарное усилие в тяговой цепи F_c

F_c=F₁+ F₂+ F₃+F₄ Н, (3.2)

где F₁=9,81((m_нс+m_с)f_nn+m_mf_m) =9,81((56,4+4)28+4200,5)=11 540 Н — усилие сопротивления перемещению груженой ветви;

n=8 — количество скребков на одной стороне;

m_нс=56,4 кг — масса помета, перемещаемая одним скрепером;

m_c=4 кг — масса скрепера;

f_n=2 — приведенный коэффициент сопротивления перемещению помета и скрепера;

f_m=0,5 -коэффициент трения цепи о помет;

m_m=420 кг — масса цепи, трущейся о желоб;

F₂=9,81(m_cf_сn+f_mm_m)=9,81(40,48+0,5420)=2185 Н — усилие сопротивления перемещения холостой ветви;

f_с=0,4 — коэффициент трения скрепера о канал;

F₃=(2m_cn+q_m)V_c/t=(248+6)0,37/1=26 Н — динамическое усилие при пуске

q_m =6 кг — масса одного погонного метра цепи;

V_c =0,37 м/с — скорость цепи;

t=1 с — время разгона скрепера;

F₄=9,81(m_нсf_нk_с+m_сf_c)=9,81(56,40,91+40,4)=513 Н — сопротивление статической нагрузки приходящееся на один скрепер, при ширине пометной траншеи 0,8 — 0,9 м.

f_н=0,9 -коэффициент трения помета о канал;

k_с=1 — коэффициент, учитывающий форму скрепера.

F_c=11 540+ 2185+ 26+513= 14 264 Н,

F_хх=2185+ 2185+ 26+ 513= 4909 Н Определяем момент сопротивления при максимальной нагрузке:

Нм (3.3)

Определяем момент сопротивления на холостом ходу:

Нм (3.4)

Определяем момент сопротивления при трогании транспортера на холостом ходу:

М_т.х=1,2 М_х=1,218=21,6 Нм (3.5)

Под нагрузкой:

М_т.н=1,2 М_с.max=1.254,7=65,6 Нм (3.6)

3.3.4 Инерционная характеристика

Инерционная характеристика представляет собой зависимость момента инерции от времени, углового или линейного пути. Величина момента инерции влияет на время переходных процессов и величину динамических моментов.

Момент инерции транспортера состоит из следующих составляющих:

кгм², (3.7)

где J_д — момент инерции двигателя, кг•м²;

— момент инерции передаточного устройства, кг•м²;

кгм² — момент инерции цепи;

кгм² — момент инерции скребков;

кгм² — момент инерции помета.

Анализ составляющих момента инерции транспортера позволяет сделать вывод о том, что без учета периода пуска он обладает небольшим и практически постоянным приведенным к валу двигателя моментом инерции. Окончательно момент инерции определим после выбора двигателя и редуктора.

3.3.5 Нагрузочная характеристика

Нагрузочная характеристика представляет собой зависимость момента сопротивления, усилия или мощности рабочей машины от времени, углового или линейного пути. Она необходима для определения режима работы двигателя, выбора его мощности, проверки на перегрузочную способность и нагрев (рисунок1).

Для построения нагрузочной диаграммы транспортера определим время его работы:

с, (3.8)

где:

с — время хода скребка;

L_х.с=14 м — длина хода скребков;

а=8 м — расстояние между скребками;

n_х=8 — количество рабочих ходов;

t₀=3 с — время, необходимое на остановку и реверсирование электродвигателя.

Время, необходимое для формирования тел волочения:

с. (3.9)

Время сбрасывания навоза:

с. (3.10)

Время перемещения навоза в первом цикле:

с. (3.11)

Время достижения максимальной нагрузки:

с. (3.12)

Время перемещения помета в последующих циклах:

с. (3.13)

Рисунок 3.2 — Нагрузочная диаграмма транспортера

3.3.6 Энергетическая характеристика

Энергетическая характеристика показывает распределение энергии, потребляемой как отдельными рабочими узлами, так и всей машиной на холостом ходу и под нагрузкой. Потребная мощность на холостом ходу:

Вт. (3.14)

При максимальной нагрузке:

Вт. (3.15)

Отношение потребной мощности на холостом ходу и под нагрузкой:

% (3.16)

При максимальной нагрузке мощность холостого хода составляет 32% от максимальной, на перемещение навоза — 68%.

3.3.7 Заключение по приводным характеристикам

Транспортер работает во влажной агрессивной среде. Привод нужен нерегулируемый, асинхронный. Транспортер обладает постоянным и небольшим приведенным к валу двигателя моментом сопротивления. Режим работы транспортера кратковременный с переменной нагрузкой.

3.3.8 Выбор электродвигателя

Известно, что предварительно мощность электродвигателя, работающего в кратковременном режиме, можно выбрать по нагреву, пуску или перегрузочной способности. Нагрузочная диаграмма транспортера показывает, что пуск электродвигателя начинается при небольшом моменте сопротивления, который возрастает по мере увеличения углового пути, проходимого валом электродвигателя. За счет выбора зазоров, провисаний и удлинений от упругих деформаций двигатель разгоняется раньше, чем начинается перемещение навоза. В связи с этим предварительно мощность электродвигателя выбираем по перегрузочной способности:

Вт, (3.17)

где m_max=2,2 — кратность максимального момента предполагаемого габарита электродвигателя; б=0,9 — коэффициент, учитывающий возможное отклонение напряжения на зажимах электродвигателя.

По результатам расчета выбираем электродвигатель АИРС112МА6: Р_д=3 кВт, n₀=1000 об/мин, з=81,5%, cosц=0,76, i_пуск=6, m_п=2, m_к=2,2, m_м=1,6, m=43 кг, n_н=950 об/мин [40]

Выбранный двигатель проверять по нагреву с учетом периода пуска не имеет смысла, так как из-за небольшого приведенного момента инерции время разгона составляет доли секунды, что не скажется на общем нагреве. Поэтому проверяем двигатель по перегрузочной способности:

(3.18)

Таким образом, выбранный электродвигатель будет полностью соответствовать всем необходимым требованиям.

3.4 Освещение

В настоящее время более 15% общего расхода электроэнергии в сельскохозяйственном производстве приходится на осветительные и облучательные установки. Рациональное проектное решение, переход к энергосберегающим лампам позволяют сэкономить не менее 20% электроэнергии, что дает возможность сократить планы строительства электростанций.

Грамотное применение осветительных установок может повысить производительность труда на 5…10%, продуктивность животных — на 8…15%, дать более высокие урожаи сельскохозяйственных культур, особенно при использовании защищенного грунта, улучшить качество выпускаемой продукции перерабатывающей промышленности.

И наоборот, безграмотное использование может привести к утомляемости зрительного аппарата работающих, травмам и снижению продуктивности животных.

3.4.1 Исходные данные

Характеристика помещений птичника приведена в таблице 3.1.

В таблице 3.2 приведены исходные данные для расчета осветительной

установки. Нормируемая освещенность, плоскость, в которой нормируется

освещенность и коэффициент запаса приняты согласно.

Во всех помещениях освещение общее равномерное, рабочее. На площадке перед входом необходимо также дежурное освещение, выполняемое теми же светильниками, что и рабочее. В большинстве помещений используются светильники с лампами накаливания (ЛН), исключение составляют помещение для содержания птиц и помещение для дежурного персонала. В данном помещениях устанавливаем люминесцентные лампы (ЛЛ).

Рассмотрим на примере помещения для персонала, электрощитовой и тамбура три метода расчета осветительной установки.

Таблица 3.1 — Характеристика здания

Таблица 3.2- Исходные данные для расчета мощности осветительной установки

3.4.2 Выбор световых приборов

Светильники для помещений птичника выбираем следующим образом. Из номенклатуры светильников для необходимого источника света (ЛН или ГРЛ) отбирались светильники со степенью защиты не менее определенной в таблице 3.2, из них для дальнейшего рассмотрения были отобраны светильники с нужной кривой силы света (КСС). Из светильников с требуемой степенью защиты и КСС был выбран к применению светильник, имеющий максимальный к.п.д. Результаты выбора светильников приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 — Характеристика светильников, используемых в проектируемых помещениях

3.4.3 Размещение светильников

Так как во всех помещениях система освещения общая равномерная, т. е. во всех точках в нормируемой горизонтальной поверхности примерно одинаковая освещенность, то и светильники размещены равномерно, т. е. расстояния между светильниками в каждом ряду и рядами выдерживается неизменным.

3.4.3.1 Тамбур

Расстояние между светильниками определяется по формуле

•Н_р•H_р, (3.19)

где и - относительные светотехнические и экономически наивыгоднейшие расстояния между светильниками;[14] Н_р — расчетная высота осветительной установки, м.

Н_р = Н_о— h_св— h_p, (3.20)

где Н_о — высота помещения, м;

h_св— высота свеса светильников, (0…0.5) м ;

h_р — высота рабочей поверхности от пола, м [таблица 3.2].

Крайние светильники устанавливают на расстоянии (0,3−0,5)L от стены.

Н_р= 3−0,3−0=2,7 м.

1,4•2,7

3,78

Исходя из размеров помещения, в тамбуре возможно разместить один светильник.

3.4.3.2 Помещение для персонала

Расчетная высота Н_р= 3−0-0,8=2,2 м.

Расстояние между светильниками

1,4•2,2

3,08

Размещаем два светильника.

3.4.3.3 Электрощитовая

Расчетная высота Н_р= 3−0,3−1,5=1,2 м.

Расстояние между светильниками

2•1,2

2,4

Размещаем два светильника.

3.4.5 Определение мощности осветительной установки

Для решения этой задачи в практике светотехнических расчетов применяют три метода: точечный, метод коэффициента использования светового потока и метод удельной мощности.

Точечный метод в нашем случае применяется для расчета мощности осветительной установки в электрощитовой (т.к. нормируется освещенность в точке, расположенной на вертикальной поверхности).

Методом коэффициента использования светового потока будем рассчитывать помещение для персонала, так как этот метод применяется для расчета освещения горизонтальных поверхностей закрытых помещений со светлыми ограждающими поверхностями. Расчет мощности осветительной установки тамбура произведем методом удельной мощности.

3.4.5.1 Тамбур

Удельная мощность выбирается по [13,33] в зависимости от типа светильника, размеров помещения, коэффициентов отражения ограждающих конструкций, высоты подвеса светильников.

Мощность лампы:

(3.21)

где Р_уд.ф — фактическая удельная мощность освещения, Вт/м²;

А — площадь помещения, м²;

N — число светильников.

Р_уд.ф=Р_уд.т.•, (3.22)

где Р_уд.т — табличная удельная мощность освещения, Р_уд.т=28,8 Вт/м²;

К_зф. — фактический коэффициент запаса;

К_зт. — табличный коэффициент запаса;

Е_нф. — фактическая нормируемая освещенность, лк;

Е_нт. — табличная нормируемая освещенность, лк;

з — к.п.д. светильника.

Р_уд.ф= Вт/м² .

Вт.

Выбираем лампу Б-235−245−60. [13]

3.4.5.2 Электрощитовая

Расчет мощности источника света для электрощитовой проводился следующим образом.

Была выбрана контрольная точка А, расположенная на щите (рисунок 3.3), в которой определялась условная освещенность:

(3.23)

где - угол между вертикалью и направлением силы света светильника в расчетную точку (рисунок 3.3);

— сила света светильника с условной лампой (со световым потоком в 1000 лм) в направлении расчетной точки, Кд;

µ - коэффициент, учитывающий действие удаленных от расчетной точки светильников и отраженного светового потока от стен, потолка и пола (µ=1,05…1,2);

К — коэффициент запаса.

Рисунок 3.3 — К расчету условной освещенности в электрощитовой

(3.24)

лк

лк

лк

С учетом полученной освещенности рассчитывается световой поток источника света:

(3.25)

где 1000- световой поток лампы;

— кпд светильника.

лм По численному значению потока и каталожным данным выбрана лампа Б-220−230−150. Световой поток выбранной лампы Ф_к=2090 лм.

Отклонение каталожного потока от расчетного:

(3.26)

— 0,1?0,04?+0,2

Удельная мощность осветительной установки:

(3.27)

где Р_л — мощность источника света, Вт;

N — число источников света в помещении;

А — площадь помещения, м².

Вт/м²

3.4.5.3 Помещение для персонала

Определяем индекс помещения

i =, (3.28)

где a — длина помещения, м; b — ширина помещения, м.

i =

По таблицам [13,29] определяем коэффициент использования светового потока, зависящий от индекса помещения, коэффициента отражения ограждающих конструкций, типа светильника. Затем вычисляют световой поток лампы в светильнике:

Ф =, (3.29)

где Z — коэффициент неравномерности, Z = 1,1…1,2 [7];

з_и — коэффициент использования светового потока, з_и=0,46.

Ф = лм По численному значению потока и каталожным данным выбираем лампу ЛБ-40. Световой поток выбранной лампы Ф_к=3200 лм.

Отклонение каталожного потока от расчетного по (3.26) -0,1<-0,1<0,2

Удельная мощность осветительной установки:

Вт Таблица 3.4 — Светотехническая ведомость

3.4.6 Электротехнический раздел

3.4.6.1 Компоновка осветительной сети

На этой стадии проектирования решаются вопросы о месте расположения осветительных щитов, о числе групп и количестве проводов на участках сети.

Далее составим расчетную схему для одной группы, на которой покажем все осветительный щит, число проводов и длину, мощность источников света и места ответвления (рисунок 3.4).

Рисунок 3.4

3.4.6.2 Выбор марок проводов и способа их прокладки

Для прокладки в данном зданий выберем провод АПВ в трубах. На участке от силового щита до осветительного выберем АВРГ.

3.4.6.3 Выбор сечения проводов и кабелей

Сечение проводов и кабелей выбирают, исходя из механической нагрузки на них, нагрева и потери напряжения.

Сечение жилы провода определяют по следующей формуле:

(3.30)

где с — коэффициент, зависящий от напряжения сети, материала токоведущей жилы и числа проводов в группе; М_i — электрический момент i-го приемника (светильника), кВтм; U — допустимая потеря напряжения (примем равной 2,5%)

Электрический момент М_i находится по формуле:

(3.31)

где Р_i — мощность i-го светильника, кВт; l_i — расстояние от щита до i-го светильника, м.

При вычислении также следует учитывать, что мощность светового прибора с ГРЛ примерно на 25% больше мощности лампы.

Выберем сечение провода в группе. Для этого найдем электрический момент по формуле (3.31) и рассчитаем сечение по потере напряжения по формуле (3.30):

мм²

Полученное значение округлим до ближайшего большего стандартного сечения: 2,5 мм². Проверим сечение на нагрев:

А Сечение провода между силовым и осветительным щитами определяют по формуле (3.30) с той лишь разницей, что U примем равной 0,2%, а момент определим как произведение расстояния между щитами на суммарную мощность светильников.

Выберем сечение провода на участке от силового щита до осветительного щита. Для этого найдем электрический момент по формуле (3.31) и рассчитаем сечение по потере напряжения по формуле (3.30):

мм²

Полученное значение округлим до ближайшего большего стандартного сечения: 10 мм².

Определим фактические потери напряжения на группе, для чего уравнение (3.30) решим относительно U:

%

3.4.6.4 Выбор защитной аппаратуры

Согласно ПУЭ все осветительные сети подлежат защите от токов короткого замыкания.

Ток уставки теплового расцепителя автоматического выключателя определяется по формуле:

(3.32)

где I_P — расчетный ток группы; k' - коэффициент, учитывающий пусковые токи; для газоразрядных ламп низкого давления и ламп накаливания k'=1, а для других типов ламп — k'=1,4.

А Выберем по справочным данным стандартную уставку автоматического выключателя: А.

Проверим согласование тока уставки с допустимым током провода:

(3.33)

А Выберем для защиты осветительной сети от токов короткого замыкания автоматические выключатели, А 3161.

3.4.6.5 Разработка схемы управления

Управление освещением помещений должно производиться выключателями, расположенными у входа, как правило, со стороны дверной ручки; для эпизодически посещаемых помещений — вне помещений. Для управления в функции времени устанавливаем программное реле управления светом ПРУС — 1.

3.4.6.6 Выбор осветительного щита

Для приема и распределения электроэнергии и защиты отходящих линий в осветительных сетях применяют вводно-распределительные устройства и вводные щиты. В каждом конкретном случае в зависимости от окружающей среды, назначения, количества групп, схем соединений, аппаратов защиты выбирают то или иное вводно-распределительное устройство.

Выберем групповой осветительный щит ОЩВ 6АУХЛ4

4. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Опыт электрификации промышленности и сельского хозяйства показывает, что без хорошей и грамотной работы электротехнической эксплуатационной службы только увеличение числа электроустановок не даёт роста эффективности производства и не позволяет полностью использовать потенциальные возможности электрооборудования. Для решения подобных проблем существует система планово-предупредительного ремонта и технического обслуживания электрооборудования.

Эта система включает в себя профилактические мероприятия, проводящиеся в условной эксплуатации в плановом порядке. Эксплуатация электрооборудования, как в промышленности, так и в сельском хозяйстве имеет свои особенности, связанные с условиями окружающей среды и режимами работы электрооборудования, сезонностью его использования, качеством питающего напряжения, отдалённостью токоприёмников друг от друга на значительные расстояния.

Поэтому в настоящее время всё актуальнее становится задача выбора расчёта оптимального варианта электротехнической службы. Главные причины низкого уровня эксплуатации электрооборудования — недостатки в организации и материально-техническом снабжении служб и низкий уровень подготовки специалистов. Современные и целесообразные по объёму профилактические мероприятия позволяют не только улучшить показатели надёжности изделий и снизить изнашиваемость оборудования, но и сократить эксплуатационных расходы. Для проведения своевременных качественных ТО и ТР необходима рационально построенная электротехническая служба, оснащённая всеми необходимыми средствами, так как улучшение эксплуатации электрооборудования — одна из главных задач на современном этапе электрификации промышленности и сельского хозяйства.

4.1 Расчет условных единиц электрооборудования

Годовой объём работ электротехнической службы может быть выражен в условных единицах электрооборудования УЕЭ. При этом необходимо определить полное количество всего многообразного оборудования, установленного в птичнике, а затем перевести его в УЕЭ.

Количество оборудования в птичнике и перевод его в УЕЭ для определения годового объёма работ электротехнической службы представлен в таблице 4.1

Таблица 4.1 — Количество оборудования в птичнике и перевод его в УЕЭ для определения годового объёма работ электротехнической службы

4.2 Расчет трудоемкости работ по техническому обслуживанию и ремонту электрооборудования

Расчёт объёма трудозатрат по обслуживанию и ремонту электрооборудования представлен в таблице 4.2.

Таблица 4.2 — Расчёт объёма трудозатрат по обслуживанию и ремонту электрооборудования

(4.1)

(4.2)

(4.3)

4.3 Определение числа электромонтеров

Общее число электромонтёров в птичнике определяется по средней нагрузке на одного электромонтёра.

чел, (4.4)

где Q_УЕЭ — общий объём электрооборудования в хозяйстве, УЕЭ;

А — норматив ЭО на одного человека Расчёт количества электромонтёров по трудоёмкости выполнения работ ТО и ТР электрооборудования ведется по формуле:

(4.5)

где: N_Х — кол-во персонала в группе, чел;

З_i — годовые затраты при выполнении i-го вида работ, чел/ч;

Ф_Д — действительный фонд рабочего времени одного работника, ч;

Расчёт фонда рабочего времени электромонтёров за год производится по следующей формуле:

(4.6)

где: d_К — количество календарных дней, d_К = 365;

d_В — количество выходных дней, d_В = 106;

d_П — количество праздничных дней, d_П = 11;

d_О — количество отпускных дней, d_О = 30;

d_ПП — количество предпраздничных дней, d_ПП = 11;

t — продолжительность смены, ч; t = 8,2 ч;

з_РВ — коэффициент, учитывающий потери рабочего времени по уважительным причинам, з_РВ = 0,95;

b — число часов, на которые укорочен предпраздничный день; b = 2 ч.

Расчёт количества персонала в группе ТО и ТР производится по следующей формуле:

(4.7)

(4.8)

Таким образом, 3 электромонтёров будет выполнять работы по ТО и ТР электрооборудования. Расчёт количества персонала в дежурной (оперативной группе) производится по следующей формуле:

(4.9)

где: К_д — коэффициент долевого участия и затрат труда на дежурное (оперативное) обслуживание в плановых затратах труда на ТО и ТР К_д = 0,15. 0,25 принимаем К_д = 0,2.

(4.10)

Таким образом, общее количество персонала в птичнике рассчитывается по следующей формуле:

. (4.11)

4.4 Организация эксплуатации

Так как хозяйство относится к первой группе, то есть имеется объем работ по обслуживанию и ремонту более 800 условных единиц, то форме организации технического обслуживания и ремонта электротехнические установок будет хозяйственной. При хозяйственной форме организации весь комплекс работ по техническому обслуживанию и текущему ремонту электрооборудования выполняет энергетическая служба хозяйства. Для проведения работ по капитальному ремонту, контрольных измерений, пуско-наладки особо сложных установок привлекаются сторонние организации [19]

4.5 Эксплуатация электродвигателей

Двигатели, установленные в птицеводческих помещениях, имеют наиболее тяжелые режимы работы. Наблюдения показали, что в птицеводстве электродвигатели, как правило, работают с нагрузкой. Это относится к приводам центробежных насосов, вакуумных насосов, кормораздатчиков и транспортеров для уборки помета. У электродвигателей, работающих с недогрузкой, снижаются КПД и cosц.

Сезонность и односменность работы, характерные для сельского хозяйства, определяют относительно низкую степень использования установленного электрооборудования, как в течение суток, так и на протяжении года. Малая продолжительность использования электродвигателей позволяет допускать их перегрузки без ущерба для срока службы. Однако длительность использования электродвигателей тесно связана с явлениями тепло и влагообмена между изоляцией электродвигателей и окружающей средой.

Для повышения эксплуатационной надежности электродвигателей применяют следующие меры:

а) Выносят электродвигатели за пределы влажной агрессивной среды;

б) Включают электродвигатели в сеть через конденсаторы;

в) Защищают электродвигатели от аварийных технических перегрузок, заклинивании ротора и неполнофазных режимов работы;

г) Контролируют уровень изоляции;

д) Своевременно проводят ТО и ТР электродвигателей.

4.6 Эксплуатация осветительного оборудования Осветительные установки подразделяются на два типа: с лампами накаливания и газоразрядными лампами. Эти лампы резко отличаются друг от друга, что необходимо учитывать при их эксплуатации. Так они поразному реагируют на колебания напряжения и окружающей среды.

Для ламп накаливания общего назначения в нормальных условиях срок службы их составляет около 1000 часов, а при увеличении приложенного к ним напряжения всего на 5% срок службы сокращается примерно в 2 раза. Лампы накаливания практически не реагируют на температуру и влажность среды. Приходится учитывать влияние влажности на коррозию металлических частей ламп, что иногда приводит к нарушению контакта и погасанию лампы.

Зажигание и светоотдача газоразрядных ламп практически не зависит от колебаний приложенного напряжения. Срок их службы выше, чем у ламп накаливания. Однако работа люминесцентных ламп зависит от температуры окружающей среды. При низких температурах лампы зажигаются значительно хуже.

Чистят осветительные приборы по мере их загрязнения, напряжение при чистке отключают. Вышедшие из строя лампы нужно своевременно заменять. Необходимо соблюдать соответствие новых ламп светильнику. Несоблюдение этих условий может вызвать перегрев светильника, высыхание изоляции проводов и быстрое ее старение, что может быть причиной короткого замыкания.

Одновременно с проведением технических уходов (согласно [19], один раз в шесть месяцев в чистых сухих помещениях с нормальной средой и один раз в три месяца в сырых, пыльных, пожароопасных помещениях) необходимо люксметром измерять освещенность в контрольных точках помещений на уровне рабочих поверхностей и сравнивать ее с нормируемой. При необходимости применяют соответствующие меры.

4.7 Эксплуатация аппаратуры защиты и управления

Аппаратура защиты и управления, применяемая в сельском хозяйстве, чаще всего проста по конструкции, но, однако недостаточно надежна в тяжелых условиях сельскохозяйственного производства.

Для повышения эксплуатационной надежности аппаратуры

необходимо, прежде всего, плановое ТО ее в период эксплуатации. Это

обслуживание очень не сложно по технологии и не требует особых затрат.

В животноводческих помещениях, где велика влажность и

агрессивность среды и электрооборудование эксплуатируется в кратковременном режиме работы, аппаратура выходит из строя, чаще всего,

вследствие значительной коррозии черных и цветных металлов и разрушения

изоляции.

Основные методы по повышению эксплуатационной надежности (кроме планового ТО) таковы:

— вынос аппаратуры за пределы животноводческих ферм;

— создание микроклимата в шкафах управления;

— создание герметизированных шкафов управления;

— применение летучих ингибиторов для защиты аппаратуры от коррозии и замедления процесса старения изоляции.

4.8 Эксплуатация внутренних электропроводок

Типовые объемы работ по ТО электропроводок согласно[112] включают следующие операции:

а) Очистка от пыли и грязи;

б) Проверка состояния крепления электропроводки, устранение провесов, проверка прочности крепления мот механической защиты проводки, проверка соответствия площади поперечного сечения проводки фактической токовой нагрузки, состояние маркировки.

в) Проверка состояния заземления металлических защитных конструкций.

При ТР к вышеуказанным операциям добавляются такие как:

а) Замена дефектных участков проводки, муфт, воронок и т. д.;

б) Проверка сопротивления изоляции мегомметром;

в) Окраска кронштейнов и других металлоконструкций;

При капитальном ремонте предусматривается замена более 50% проводки в помещении.

5. Безопасность труда

5.1 Общая характеристика птичника ЗАО «Уралбройлер»

Электроснабжение птичника осуществляется от подстанции ТП 10/0,4кВ, мощностью 2×400 кВА, запитанная ВЛ 0,4 кВ типа TNCS на СИП сечением 25 мм.

Птичник относится к птицефабрике ЗАО «Уралбройлер», электроснабжение которого осуществляется от головной понизительной подстанции «Красный Октябрь» 35/10 кВ.

ЗАО «Уралбройлер» находится в лесостепной зоне, климат континетальный, тип грунта чернозем с суглинком.

В виду того, что в настоящее время сельскохозяйственное производство быстрыми темпами механизируется, то в результате увеличения технической оснащенности несчастные случаи будут неизбежно расти, если не будет производиться производственное обучение безопасным методам труда.

Травматизм характеризуется коэффициентами частоты К_ч и тяжести К_т

Распределение коэффициентов частоты и тяжести травматизма за последние три года на ЗАО «Уралбройлер» приведено в таблице 5.1.

(5.1)

где В_п — всего пострадавших; С_п — среднесписочное число работающих.

(5.2)

где В_п — всего пострадавших;

Д_п — число человеко-дней нетрудоспособности у пострадавшего.

Таблица 5.1 — Распределение коэффициента частоты (К_Ч) и тяжести травматизма (К_Т) за три года на птицефабрике ЗАО «Уралбройлер»

Таблица 5.2 — Распределение несчастных случаев по отраслям производства

Из таблицы 5.2 видно, что больше всего несчастных случаев происходит в отрасли строительства и переработки. Причины травматизма здесь организационные:

а) Имеют место нарушения трудовой дисциплины.

б) Невыполнение правил охраны труда (ОТ).

в) Неудовлетворительное содержание территории и рабочих мест.

Для уменьшения числа несчастных случаев и травматизма проектом предусматривается следующее:

а) Применение технического контроля руководителями всех отраслей производства.

б) Усиление трудовой дисциплины.

в) Обеспечение специалистами повышения профессиональной подготовки рабочих за счет качества проведения спецподготовки по программам спецподготовки и инструктажей.

г) Назначение ответственных за состояние территории и рабочих мест.

д) Соблюдение технологических процессов в соответствии с правилами и инструкциями.

е) Семинары по обучению охраны труда.

ж) Установление порядка, при котором ни одно нарушение норм охраны труда не осталось бы безнаказанным.

з) Строжайший контроль за состоянием ОТ в хозяйстве инженером по ОТ.

и) Обучение и проверка навыков по оказанию первой помощи пострадавшим.

Выводы:

На птицефабрике необходимо улучшить охрану труда.

Для этого проектом предусматривается применение технического контроля.

— Ежедневные проверки на рабочем месте соблюдение правил ОТ.

— Ежедневные проверки ОТ мастером, бригадиром.

— Ежемесячное проведение дня ОТ с рабочими и специалистами.

5.2 Мероприятия по производственной санитарии

Птицеводческие помещения птицефабрики расположены с соблюдением санитарно-защитной зоны до жилой застройки. Это расстояние значительно превышает установленные 300 метров. При строительстве птицефабрики так же была учтена роза ветров (она располагается с подветренной стороны). Территория огорожена забором высотой 1,6 метров. На территории предусматриваются благоустройство и озеленение.

Одним из наиболее важных факторов, влияющих как на производительность птиц, так и на самочувствие человека, обслуживающего технологическое оборудование и животных, является микроклимат. Микроклимат в птицеводческих помещениях — это комплекс многочисленных факторов: температуры, влажности, движение воздуха, газов, механических и органических примесей, освещенности и т. д. На формирование микроклимата оказывают влияние выделяемые птицами, теплота, влага, углекислый газ, продукты, образующиеся в процессе обмена веществ. Кроме того, образуются и поступают в воздух продукты разложения помета, метан, аммиак, сероводород и другие ядовитые газы. Для улучшения микроклимата, путем снижения производственных вредностей, предлагается установить вентиляционные установки «Приток» и «Климат».

В соответствии с правилами личной гигиены на птицефабрике необходимо: содержать в чистоте рабочее место, животноводческое помещение, инвентарь, животных; стирать и дезинфицировать спецодежду; снимать перед приемом пищи спецодежду и вешать ее в определенное место, тщательно мыть руки теплой водой с мылом и дезинфицировать их. Для соблюдения этих требований на птицефабрике имеется санитарная служба.

При возникновении эпизоотической ситуации предусматриваются специальные мероприятия по предупреждению распространения за пределы фермы инфекционных заболеваний.

5.3 Защитные меры в электроустановках

Таблица 5.3 — Характеристика основных помещений по степени опасности поражения электрическим током людей и животных

В особо опасных помещениях электроустановки имеют степень защиты согласно условиям среды.

Провода и кабели имеют двойную изоляцию, их прокладка осуществляется раздельно на несущем тросе и в трубе.

На случай повреждения изоляции применяются следующие технические способы обеспечения электробезопасности защитное зануление, повторное заземление.

В таблице 5.4 приведен необходимый комплект защитных средств, который предусмотрен проектом на рабочем месте обслуживающего электроустановки персонала.

Таблица 5.4 — Комплект защитных средств на рабочем месте обслуживающего персонала

Требования к электротехническому персоналу:

— персонал проходит обязательный медицинский осмотр.

— рабочие обслуживающие электроустановки проходят проверку на знание ПУЭ, ПОТРМ, ПТЭЭП электроустановок потребителей.

— лица нарушившие ПТЭЭП несут ответственность по законодательству.

В соответствии с ПТЭЭП производится расчет эффективности срабатывания защиты электродвигателя навозоуборчного транспортера мощностью 3 кВт, защищенного автоматическим выключателем ВА51Г-25−34 с I_HOM=25 А. С целью обеспечения автоматического отключения аварийного участка необходимо чтобы выполнялось следующее условие:

tср? 0,4с, (5.3)

Определим ток короткого замыкания

(5.4)

где Z_т — сопротивление обмотки питающего трансформатора.

(5.5)

где — активное сопротивление проводов, Ом;

— реактивное сопротивление проводов, при расчете кабельных линий небольших сечений им пренебрегают.

(5.6)

где = 32 м/Ом· мм² — удельная проводимость провода;

S — сечение провода петли фаза-нуль, мм².

Ом, Ом, А

I_{эл.маг.р.}=250А — ток электромагнитного расцепителя.

t_ср=0,04с (Рисунок 5.1)

0,04<0,4 Условие выполняется Рисунок 5.1 — Времятоковая характеристика автоматического выключателя ВА51Г-25−34

Схема размещения заземляющего устройства и его расчет с учетом двуслойности земли приведен в приложении А.

5.4 Мероприятия по молниезащите

Молниезащита обязательна или не обязательна в зависимости от назначения и характера здания, степени его огнестойкости числа грозовых часов в год в данной местности, а также и от ожидаемого числа прямых ударов молнии в здание за год. [37]

(5.7)

где A - длина здания;

B — ширина здания;

h_M — наибольшая высота здания;

n_М — Среднее число поражения молнией 1 км² земной поверхности в год, зависящее от общей продолжительности гроз в данной местности для Челябинска

n_М= 4. 37]

Здание птичника имеет степень огнестойкости 1 — это здание из железобетона с использованием листовых или плиточных негорючих материалов.

В зависимости от пожарных свойств и количества веществ или материалов все помещения подразделяются на пять категории.

Помещение для содержания птиц относится к категории В (пожароопасная), где в процессе производства обращаются твердые трудно горючие вещества. В том числе пыль не способна создавать взрывоопасные смеси с воздухом.

Если в здание есть пожароопасные зоны, то здания 1, 2 степени огнестойкости требуют молниезащиту, 3 категории при N_M>0,1, в данном проекте N_M=0,02 следовательно молниезащита не выполняется. [37]

5.5 Противопожарные мероприятия

С целью своевременного и успешного тушения пожара на предприятии организуется оперативная служба пожарной охраны. Существует два вида пожарных формирований профессиональные и добровольные.

Профессиональная охрана — это ведомственная пожарная охрана, которая тушит пожары в птичнике и в жилом поселке.

Независимо от наличия ведомственной охраны на предприятии организуются добровольные пожарные дружины. Добровольные пожарные дружины осуществляют контроль соблюдения противопожарного режима на объекте, состояния средств пожаротушения и принимают активное участие в ликвидации пожара.

Предприятие обеспечивает членов добровольных пожарных дружин спецодеждой, производит оплату труда.

В соответствии с действующим законодательством ответственность за обеспечение пожарной безопасности на предприятии возлагается на работодателей.

Приказом руководителя предприятия создаются пожарно-технические комиссии в составе главного инженера, начальника пожарной дружины, главного энергетика, инженера по охране труда. Задачами пожарно-технической комиссии являются контроль соблюдения противопожарных требовании в технологических процессах, в работе агрегатов, установок на складах и других объектах, проведение лекции бесед на противопожарные темы.

Представитель предприятия входит в оперативный штаб пожаротушения, и консультирует руководителя тушения пожара по вопросам специфических особенностей горящего объекта, информирует о месторасположении взрывоопасных веществ, организовывает отключение электроэнергии, привлекает дополнительную рабочую силу для выполнения работ, связанных с тушением пожара, эвакуации животных, материальных ценностей.

Таблица 5.5 — Классы помещений по пожарои взрывоопасности [30]

Таблица 5.6 — Потребность в первичных средствах тушения пожара[30]

6. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЦИОНАЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ

6.1 Общие положения

Для любой рабочей машины с электрифицированным приводом необходим рациональный электропривод обеспечивающий высокую производительность машинного устройства и высокое качество продукции, наименьшие (минимальные) капитальные затраты на создание электропривода и эксплуатационные расходы на единицу продукции, текущий и капитальный ремонты. Под рациональным электроприводом системы вентиляции подразумевается сочетание всех свойств и элементов привода (двигателя, передачи, пусковой и защитной аппаратуры) со свойствами технологического процесса и рабочей машины.

Выбор рационального электропривода системы вентиляции иногда вызывает значительные трудности, так как во многих случаях с одной и той же рабочей машиной могут удовлетворительно работать несколько электроприводов. В таких случаях на помощь приходит сравнение рассматриваемых вариантов с точки зрения их экономичности.

Применение предлагаемой системы регулирования электропривода вентиляционной установки приведёт к снижению эксплуатационных расходов на поддержание микроклимата в помещении птичника. Послужит экономному расходованию электроэнергии при сохранении оптимальных условий микроклимата помещения.

6.2 Технико-экономическая оценка

Таблица 6.1- Характеристика электропривода систем вентиляции

Исходные данные:

а) Годовая загрузка оборудования (t_г) 8760 ч. б) Коэффициент загрузки (К_з) 0,85. в) Тариф на электроэнергию (Т_ээ) 0,939 руб./кВт^.ч. г) Годовая норма отчислений согласно [16]: на амортизацию (а) 20%; на ремонт и техническое обслуживание (Z) 18%.

6.2.1 Расчет технических показателей электропривода системы вентиляции

Годовой объем потребления электроэнергии:

(6.1)

где Р_н — общая мощность системы, кВт.

кВт^.ч

кВт^.ч

6.2.2 Экономические показатели электропривода систем вентиляции

Таблица 6.2 — Показатели капитальных вложений

Определяем годовые эксплуатационные затраты, руб./год:

(6.2)

где А₀— амортизационные отчисления, руб./год;

Р_ТО— расходы на ремонт и техническое обслуживание, руб./год;

Сэстоимость потребляемой электроэнергии, руб./год;

Прпрочие расходы (1% от капитальных вложений), руб./год Амортизационные отчисления:

(6.3)

где Квкапиталовложения.

руб./год

руб./год Расходы на ремонт и техническое обслуживание:

(6.4)

руб./год

руб./год Стоимость потребляемой электроэнергии:

(6.5)

руб./год

руб./год Прочие расходы:

(6.6)

руб./год

руб./год На основании расчетных элементов эксплуатационных затрат составляем смету годовых эксплуатационных затрат.

Таблица 6.3 — Смета годовых эксплуатационных затрат по вариантам электропривода вентиляционных систем

6.2.3 Экономическое обоснование выбора варианта электропривода системы вентиляции

Критерием выбора являются приведенные затраты, руб./год

(6.7)

где Ен — нормативный коэффициент эффективности капиталовложений (Ен=0,1),.

руб./год

руб./год Анализируя приведенные затраты видно, что наиболее эффективным вариантом в нашем случае является проектируемый электропривод, то есть сочетание установки «Приток» с установкой «Климат 47−10».

Основные показатели представим в виде таблицы 6.4.

Таблица 6.4 — Технико-экономические показатели электропривода вентиляционной системы

Заключение

В данном дипломном проекте была произведена электрификация бройлерного цеха в ЗАО «Уралбройлер» с разработкой электропривода вентиляционной установки.

В нем выполнен анализ хозяйственной деятельности птицефабрики за последние три года и сделано обоснование дипломного проекта. По технологическим нормам проектирования выбраны расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха. Произведен теплотехнический расчет помещения и определена необходимая мощность отопительных приборов. Проанализированы существующие системы вентиляции и произведено экономическое сравнение проектируемой и базовой установки, в результате чего было выяснено что проектируемая установка имеет наименьшие затраты в отличие от базовой.

Выбрана схема автоматического контроля температуры приточного воздуха, автоматического включения и выключения вентилятора.

В разделе безопасности труда была проанализирована общая характеристика птичника, выполнены защитные меры в электроустановках, мероприятия по производственной санитарии и по молниезащите, а также противопожарные мероприятия.

Приложение

Рисунок А.2- План размещения группового заземляющего устройства Таблица 5.4 — График производства работ