Електрифікація технологічних процесів на фермі по відгодівлі ВРХ на 400 голів в ДП ДГ «Елітне» ІР УААН Харківського району Харківської області

РЕФЕРАТ Розрахунково-пояснювальна записка виконана на сторінках тексту формату А4 і має таблиці, рисунки, посилання на першоджерела.

Графічний матеріал містить 8 аркушів креслярського формату А1.

В цілому дипломна робота містить 105 сторінок розрахунково — пояснювальної записки, 15 таблиць, 16 рисунків.

У даній дипломній роботі на тему «Електрифікація технологічних процесів на фермі по відгодівлі ВРХ на 400 голів в ДП ДГ „Елітне“ ІР УААН Харківського району Харківської області» дано коротку характеристику об'єкта електрифікації. Обрано технологічні схеми і робочі машини для змісту тварин, розраховано електропривод для сільськогосподарських машин, водонагрівальні установки. Розраховано електропроводки, вибрана апаратура керування і захисту, розподільні пункти. Підраховано електричні навантаження, зовнішні електричні мережі й обрані джерела живлення. Приведені загальні характеристики лінійних двигунів та вибір (ЛАД). Розроблене питання експлуатації на господарстві, та підраховано техніко-економічну ефективність.

ЗМІСТ Вступ

1. Загальна характеристика об'єкту проектування

2. Обґрунтування і вибір технологічних схем, робочих машин та обладнання

2.1 Технична система приготування та роздачі кормів

2.2 Вибір вентиляційного обладнання

2.3 Технологічна схема водопостачання

2.4 Доїння і первинна обробка молока

2.5 Вибір водонагрівачів

3. Вибір апаратів апаратури та захисту

3.1 Вибір комутаційних та захисних апаратів

3.2 Розрахунок і вибір внутрішніх проводок

3.3 Вибір розподільчих пунктів

4. Підрахунок електронавантаження, вибір джерела живлення

4.1 Підрахунок електрона вантажень

4.2 Підрахунок джерела живлення

4.3 Розрахунок зовнішніх електромереж 0,38 кВ

4.4 Перевірка захисних апаратів на спрацювання при струмах однофазного короткого замикання

5. Видалення гною з приміщення за допомогою штангових транспортерів з використанням лінійних двигунів (ЛАД)

5.1 Загальна характеристика лінійних двигунів

5.2 Параметри електродвигуна ЛАД

5.3 Вибір параметрів електродвигуна для штангових транспортерів

6. Охорона праці

7. Техніко — економічний розрахунок Висновок Перелік посилань Відомість випускної роботи магістра ВСТУП Одним з головних напрямків розвитку сільського господарства є концентрація та спеціалізація виробництва, створення тваринницьких та агропромислових комплексів з широким впровадженням сучасних методів виробництва, результатів науково-технічного прогресу та світового досвіду.

На тваринницьких фермах та комплексах промислового типу, майже всі виробничі процеси є електрифікованими, адже використовується прогресивні технології та сучасні машини, робота яких організована по потоковим лініям. Все більше застосування знаходять: нове електрообладнання в приводних, нагрівальних та випромінювальних установках, нові системи автоматичного дистанційного контролю та керування технологічними процесами.

На сучасному етапі успішний розвиток мають міжгосподарські підприємства по виробництву продукції рослинництва та тваринництва. Це великі спеціалізовані господарства з великим рівнем електрифікації та автоматизації робіт.

Діяльність підприємств та організацій агропромислового комплексу повинна бути націлена не на проміжні показники, а на високий кінцевий результат — отримання більшої кількості сільськогосподарської продукції кращої якості з меншим и витратами.

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ДП ДГ «ЕЛІТНЕ» ІР УААН Об'єкт проектування — ЗАО «Краснопавлiвський молокозавод», ЗАО «Краснопавлiвський молокозавод» знаходиться в районі середньозволоженої зони Харківської області. Коливання річной температури — від мнус 28,8 в лютому до плюс 29,2 в серпні. Тривалість безморозного періоду становить 200 днів. Середня кількість опадів — 756 мм ртутного стовпчика. Переважним напрямком вітру є східний та південно-східний при середній швидкості 2,1 -3,2 метра за секунду.

Район по товщині стінки ожеледі-другий (Н=10 мм). Майже на всій площі земельного масиву ЗАО «Краснопавлiвський молокозавод» грунт утворюється льосовими суглинками. Він має буровато-палевий колір, багатий вміст голчастих часток (до 35%), високу карбонатність, велику пористисть і рихлість. Найбільшу площу займають чорноземи реградовані. Покладаються вони на кореневому плато та пологих схилах водорозподілів. На території ЗАО «Краснопавлiвський молокозавод» площа рівних ділянок значно перевищує площу схилів, що створює сприятливі умови землекористівання.

ЗАО «Краснопавлiвський молокозавод» розташовано поблизу міста Лозова у селищі Краснопавлiвка. Площа сільськогосподарських угідь ДП ДГ «Елітне» складає приблизно 150 га. Підприємство спеціалізується на виробництві молочноi продукції. Данний об'єкт відноситься до першої категорії електроспоживачів. Живлення електроспоживачів на підприємстві здійснюється від повітряної лінії 10 кВ (КТП потужністю 160 кВА).

Із застосуванням на комплексі все більш складних автоматизованих машин, агрегатів та потокових ліній особливе значення приймає питання найкращого використання цієї техніки та забезпечення необхідного контролю за її станом. Технічне обслуговування і ремонт електродвигунів і електрообладнання виконується персоналом об'єкта проектування. Найбільш працеємні процеси у виробництві, такі як: приготування кормів, доїння та первинна обробка молока, видалення гною-електрифіковані. Повністю механізовані та автоматизовані основні виробничі процеси: водопостачання, приготування та роздача корму, доїння корів, дотримання потрібних параметрів мікроклімату, прибирання приміщень.

2. ОБГРУНТУВАННЯ і ВИБІР ТЕХНОЛОГІЧНИХ СХЕМ, РОБОЧИХ МАШИН ТА ОБЛАДНАННЯ Всі технологічні процеси на комплексі ВРХ розділені на виробничі комплекси, які об'єднують всі операції та процеси, основними з яких є: кормоприготування, годування та напоювання тварин, створення необхідних параметрів мікроклімату, переробка та зберігання виробничої продукції.

При цьому враховуються умови роботи в тваринництві: безперебійність протікання багатьох технологічних процесів, умови роботи в агресивному середовищі, циклічність та ритмічність, велике технологічних процесів та пов’язане з цим велика кількість агрегатів і апаратів. Найбільш залежні технологічні процеси на об'єкті проектування: доїльні, зберігання молока, дотримання необхідного мікроклімату, приготування та роздача корму.

2.1 Технологічна схема приготування та роздачі кормів Для харчування тварин у корівнику застосовують корма рослинного походження і мінеральні добавки. Об'єкт проектування забезпечується кормами власного виробництва, з кормоцеху господарства, закуповуються лише комбікорму та мінеральні добавки. Всі записи кормів зберігаються на складах кормів. Соковиті та грубі корма роздаються у годівниці приміщення зимою, літом-на вигульних площах.

Підготовка кормів до харчування складається з таких операцій: очищення від бруду, металевих та інших механічних домішок, подрібнення, термічної обробки, пресування, приготування кормових сумішей.

Для подрібнення сіна, соломи, зерна та приготування суміші з двох-трьох компонентів служать універсальні дробарки кормів. Процес здрібнення корму в дробарках здійснюється на принципі руйнування матеріалу ударом, сколенням та стиранням об зубчасті деки і ситові обичайки при русі здрібненого матеріалу в середині дробильної камери через отвори решета. Якість здрібнення корму, витрати енергії, продуктивність машини залежить від вологості та фізико-механічних властивостей корму.

На тваринницьких комплексах молочним коровам раціон складають у залежності від величини надою. Орієнтовна кількість кормів за рік наведена в таблиці 2.1

Таблиця 2.1 Норми годування молочних корів у залежності від їх продуктивності за рік

Приймаємо для встановлення у кормоцеху таке технологічне обладнання. Подрібнювач соковитих кормів ИКС- 5 М призначений для мийки і подрібнення коренеплодів з відокремленням механічних домішок. ИКС-5М застосовується у потокових лініях кормоцехів великої рогатої худоби.

Універсальна дробарка КДУ-2 призначена для подрібнення сіна, соломи, зерна та коренеплодів, а також для приготування сумішей з двох-трьох компонентів.

Технічні характеристики подрібнювачів кормів наведені в таблиці 2.2

Таблиця 2.2 Технічні характеристики подрібнювачів кормів

Вибір двигуна для комбінованих дробарок виконують, виходячи з умов:

— Зона і місце розташування (кліматичне виконання) У2 -помірний клімат, під накриттям.

— Ступінь захисту ІР 54 (повний захист від доторкання та від води будь-якого напрямку).

— Конструктивне виконання і спосіб монтажу ІМ1081. Беруться двигуни, які встановлюються на горизонтальній площині, лапами вниз, з одним виходом вала, вал циліндричний.

— По частоті обертання дробарки, nдвnб; 14 601 457об/хв.

— По роду струму та напруги (змінного струму, напругою 380/220).

— По потужності Рдв Рп, Рп=28,32 кВт.

3028,32

Перевірка двигуна за умовами зрушення та перевантажувальній здатності в даному випадку недоцільно. Це пояснюється тим, що момент зрушення дробарки незначний у порівнянні з моментом номінальної частоти обертання.

В наслідок того, що завантаження дробарки при її роботі здійснюється спеціальним завантажувальним пристроєм, момент опору на її валу змінюється незначно від середнього значення (10…15%).При цьому виключається зупинка двигуна при різкій зміні навантаження. У зв’язку з тим, що привод дробарки працює у тривалому режимі, то перевірка його на допустиму кількість включень за годину не має сенсу.

Таким чином, остаточно вибираємо двигун 4АМ180М4У2;

; ;

; ;

;

; м3

%;

соs

Роздача кормів виконується автоматизованим роздавачем кормів РВК-Ф-74. Транспортер РВК-Ф-74 призначений для роздавання кормів на комплексах великої рогатої худоби. Складається з робочого органу, кормового жолоба, натяжної станції, приводи та шафи керування. Робочим органом є стрічка з прикріпленим до неї канатом і круглоланковим ланцюгом або ланцюг та скребкове полотно, розміщене на половині замкненого контуру. Привід складається з рами, на якій розміщена привідна станція, і кінцевим вимикачів.

Робочий процес: корм завантажується мобільним кормороздавачем у бункер,

Вмикається привід робочого органу, який переміщує його вздовж кормового жолоба. При повному переміщенні робочого органу вздовж фронту годівлі привід зупиняється за командою кінцевого вимикача. Перед початком наступної годівлі робочий орган вмикають на зворотній рух, при цьому залишки корму зкидаються спеціальним скребком у приямок. Коли робочий орган досягає вихідного положення, привід автоматично вимикається.

Схемою керування транспортером-роздавачем передбачене реверсивне керування двигуном привода з двох місць, автоматичну зупинку в кінцевих положеннях, звукову сигналізацію перед кожним пуском, світлову сигналізацію про наявність напруги живлення, захист від коротких замикань і перевантажень, електричне блокування пускача.

2.2 Вибір вентиляційного обладнання Для підтримання якісного складу повітря у виробничих приміщеннях, особливо у тваринницьких, необхідне їх систематичне вентилювання.

Вплив повітряного середовища на тварин обумовлений наступними параметрами: температурою, вологістю, швидкістю руху, його хімічним складом, місткістю у ньому механічних домішок. Найбільший вплив на фізіологічне становище організму тварин і їх продуктивність чинять температура та вологість повітря.

Сучасне інтенсивне тваринництво з характерною для нього підвищеною концентрацією поголів'я на комплексі вимагає інтенсивного повітрообміну, забезпечення якого не можливо без застосування електровентиляторів. Специфіка сільськогосподарського виробництва, концентрація поголів'я на комплексі в корівнику вимагає регулювання мікроклімату з метою створення оптимального повітряного середовища.

Незадовільний температурно-вологий режим і газовий склад повітря у приміщенні призводить до зниження продуктивності корів на 10−15%.

До основних параметрів вентиляторів відносяться годинна продуктивність і розрахунковий напір. Продуктивність вентиляторної установки визначається, виходячи із видалення надлишкової вологи, теплоти та вуглекислоти. При цьому за рахункову продуктивність вентиляційної установки береться одно із найбільших значень, отриманих в процесі розрахунку по конкретному приміщенню для даних тварин.

2.2.1 Розрахунок витрати повітря, потрібного для видалення вологи з приміщення Витрата повітря по волозі становитиме:

(2.1)

дезагальна кількість вологи,;

— випаровування вологи з підлоги на протязі години, ;

— волого вміст внутрішнього та зовнішнього повітря, .

-волого вміст внутрішнього та зовнішнього повітря, .

(2.2)

де · - норма вологого виділення тваринами, ;

 — коефіцієнти, що враховують зміну вологовиділення в залежності від реальних значень вологи та температури у приміщенні, (=1.02,· =0.94).

(2.3)

де — кількість вологи, виділена диханням та шкірою тварин, ;

(2.4)

де — вологовміст насиченого повітря в середині приміщення при оптимальній температурі, г/мі, (=8.3)

— розрахункова відносна вологість зовнішнього повітря, %,(=85%).

(2.5)

— волого вміст насиченого зовнішнього повітря при розрахунковій температурі, г/мі, (=0.88)

— допустима відносна вологість повітря в середині приміщення, %, (=65%).

.

2.2.2 Розрахунок витрати повітря, потрібного для видалення надлишкового тепла Витрати повітря по видаленню надлишкового тепла:

(2.6)

де — кількість вільного тепла, що виділяється однією твариною,;

— температурний коефіцієнт розширення повітря,;

— питома об'ємна теплоємність повітря, ;

— температура повітря у приміщенні і на зовні, С, .

(2.7)

де — норма тепла, яке виділяється твариною при температурі 16С,, ;

— коефіцієнт, що враховує зміну волого виділення у залежності від реальних значень вологи і температури у приміщенні, .

;

2.2.3 Розрахунок витрати повітря, потрібного для видалення вуглекислого газу Визначаємо обмін повітря, необхідний для видалення зайвого вуглекислого газу:

(2.8)

де — коефіцієнт, що враховує виділення вуглекислого газу мікроорганізмами,;

— кількість вуглекислого газу, який виділяється однією твариною, ;

— допустима кількість вуглекислого газу в приміщенні, ;

— кількість вуглекислого газу у зовнішньому повітрі, ;

Визначаємо годинну кратність обміну повітря :

(2.9)

де — розрахункова продуктивність вентиляційної системи, ;

— об'єм тваринницького приміщення,;

.

Кратність повітрообміну показує, скільки на протязі однієї години повітря в приміщенні змінюється за рахунок повітряного потоку, що подається вентиляційною установкою.

2.2.5 Розрахунок теплових втрат за рахунок вентиляції

Теплові втрати по вентиляції:

(2.10)

де — масова теплоємність повітря, :

густина припливного повітря.

.

2.2.6 Розрахунок втрат тепла, обумовлених випаровуванням вологи

Витрати тепла, обумовлені випаровуванням вологи:

(2.11)

де — кількість вологи, що виділяється від стелі, стін, дверей та вікон рівні, ;

— теплота пароутворення при атмосферному тиску, ;

Nкількість тварин, .

2.2.7 Розрахунок кількості тепла, що виділяється тваринами

Кількість тепла, що виділяється тваринами:

(2.12)

де — кількість тепла, виділена тваринами, ,

2.2.8 Розрахунок теплових втрат через огорожу

Теплові втрати через огорожу становитимуть;

(2.13)

де — теплова характеристика приміщення, ;

— об'єм приміщення, .

.

Визначення теплопродуктивності ЕКУ виконується за допомогою рівняння теплового балансу:

(2.14)

2.2.9 Розрахунок потужності опалювальної установки

(2.15)

де — коефіцієнт запасу,

— К.К.Д. ЕКУ, .

кВт

Приймаємо дві калориферні установки СОФА -40/0,5ТЦ-М2/1 потужністю 46,5 кВт кожна. Продуктивністю 3000.

Розрахунковий напір вентилятора складається із статичного і динамічного напорів.

(2.16)

де — статичний напір,;

— динамічний напір, .

Статичний напір дорівнює:

(2.17)

де — питома витрата напору, Па/м;

— довжина повітропроводу, м;

— сумарні місцеві витрати опору, Па.

(2.18)

де — швидкість повітря в повітропроводі, ,

— діаметр повітропроводу, ;

— питома вага повітря, ,.

Діаметр прямокутного повітропроводу становить:

(2.19)

де — відповідно, ширина та висота повітропроводу, .

де — питома вага повітря:

— прискорення вільного падіння,

По часовій продуктивності та розрахунковому напору проводимо вибір вентилятора, виходячи з умов:

; .

Вибираємо вентилятор типу ВО-7, технічні характеристики якого наведені в таблиці 2.3

Таблиця 2.3 Технічні характеристики вентилятора ВО-7

Досвід експлуатації вентиляційних установок тваринницьких приміщень показує, що привода приточних вентиляторів найчастіше працюють у тривалому режимі, у зв’язку з цим вибір електричного двигуна проводимо виходячи з умов:

1. Кліматичне виконання та категорія розміщення СУ2;

2 По способу захисту від навколишнього середовища ІР54;

3. По конструктивному виконанню і способу монтажу ІМ1011;

4. По модифікації(двигун сільськогосподарського призначення із вмонтованим температурним захистом)

5. По частоті обертання:

;

.

6. По роду струму і напрузі (змінного струму і напруги);

Ін, Uн=380/220 В.

7. По потужності

;

.

Вибираємо електродвигун типу АИР80А4БСУ2:

Uн=380/220 В.

; ;

; ;

.

% ;

соs; .

Перевірка двигуна по умові перевантажувальної здатності не має сенсу, так як момент запуску вентилятора значно менший номінального моменту, а значить, навантаження вентилятора має спокійний характер.

Для вентиляції тваринницьких приміщень у даний час широке застосування знайшли установки типу Клімат — 4 М, які призначені для забезпечення необхідного повітрообміну та температурного режиму. Підтримання заданої температури і повітрообігу виконується шляхом автоматичної зміни частоти обертання двигунів витяжних вентиляторів при відхиленні температури повітря від усталеного значення.

2.3 Технологічна схема водопостачання Забезпечення корівника водою здійснюється з артезіанської свердловини, пробуреної на території об'єкту проектування. Вода надходить у тваринницькі приміщення по системі водопостачання з водонапірної башти. Внутрішня система водопостачання проектується з водопостачальних труб з розводом по стінам і до індивідуальних поїлок. У молочному блоці вода підводиться до технологічного обладнання. На вигульних майданчиках вода підводиться до групових поїлок.

Норми споживання води за добу: дійні корови,, молодняк ВРХ. Джерело води — свердловина глибиною, висота водяного стовпа у свердловині, діаметр труби .На комплексі встановлена башта Рожновського з об'ємом бака. Максимальна відмітка води у баці над нульовою відміткою свердловини .Відстань від свердловини до башти, ., швидкість руху води у водопроводі,. Діаметр водопроводу, .

На рисунку 2.1 наведена технологічна схема баштової насосної установки Рисунок 2.1 -Схема водопостачання з підземного джерела

1- насос

2- станція керування

3- трубопровід

4- водонапірна башта Вибір насоса проводиться, виходячи з умов:

;, (2.20)

де — продуктивність насоса, ;

— максимальні втрати води на комплексі за годину, ;

— напір, створений насосом, ;

— розрахунковий напір, .

Максимальні витрати води за годину знайдемо з виразу:

(2.21)

де — коефіцієнт добової нерівномірності витрат води,

— коефіцієнт нерівномірності витрат води за годину,;

— споживання води за добу, ;

— ККД насосної установки, враховуючий втрату води від насоса до споживача, .

Добове споживання води залежить від числа споживачів і витрати води.

(2.22)

де — добова норма витрати води окремими споживачами, ;

— число споживачів даного виду.

;

;

Розрахунковий напір дорівнює:

(2.23)

де — геодезичний напір — висота підйому води від нижнього до верхнього рівнів, ;

— втрати напору у всмоктувальну і напірному трубопроводах, ;

— вільний напір, ;

(2.24)

— глибина свердловини, ;

— висота водяного стовпа в свердловині, ;

— висота башти, .

Втрати напору по довжині трубопроводу визначаємо по формулі:

(2.25)

де — швидкість руху води, ;

— прискорення вільного падіння, ;

— коефіцієнт опору, який залежить від швидкості води і матеріалу труб ;

— довжина трубопроводу, ;

— діаметр трубопроводу, ;

— сумарні втрати напору в місцевих опорах, ;

— вільний напір, .

(2.26)

По розрахунковому напору та продуктивності, виходячи з вищесказаних умов, проводимо вибір насосу:

Тип ЭЦВ-10−185; продуктивністю; напір; ККД насосу; частота обертання .

(2.27)

де — коефіцієнт запасу, ;

— питома вага води, ;

— ККД передачі (для прямої передачі);

— ККД насосу (для відцентрової передачі ())

На вибір двигуна насосної установки впливає режим її роботи, який характеризується тривалістю вмикання:

(2.28)

де — час роботи насосної установки, ;

— час паузи насосної установки, .

(2.29)

де — регульований об'єм баку,

(2.30)

Час паузи насосної установки:

(2.31)

%

Режим роботи насосної установки тривалий.

Вибір електричного двигуна проводиться, виходячи з наступних умов:

1. Кліматичне виконання та категорія розміщення У5;

2. По способу захисту від навколишнього середовища, ІР68;

3. По конструктивному виконанню і способу монтажу ІМ3081;

4. По модифікації(беруться двигуни занурювальні, сільськогосподарського призначення)

5. По частоті обертання:

2. По роду струму і напрузі (змінного струму, напругою

3. По потужності - для тривалого режиму ,

Вибираємо електродвигун типу ПЭДВ8−140;

; ;

; ;

.

%

соs;

Витрата води на утримання тварин на тваринницьких фермах і комплексах по формам технологічного проектування, які приведені в таблиці 2.4

Таблиця 2.4 — Добові норми споживання води тваринами.

Комплектний пристрій «Каскад» призначений для автоматичного, місцевого і дистанційного керування відцентровими насосами в режимі водопідйому та дренажу з заглибленими електродвигунами потужністю від 1 до 200 кВт, а також для захисту електродвигунів від аварійних режимів. Підключається пристрій «Каскад» до трьохфазної мережі змінного струму напругою 380,660 В, який працює при температурі -40 до +60 ?С, робоче положення вертикальне.

Датчик рівня води працює при температурі навколишнього середовища (від 1 до +40?С), робоче положення датчика вертикальне. Пристрій «Каскад» виконує такі функції:

а) автономний пуск і зупинка електронасоса в режимі дренажу і водопідйому в залежності від рівня води в свердловині чи водонапірній башті.

б) автоматичний пуск електронасосу в режимі водопідйому в залежності від висоти стовпа води водонапірної башти і автоматична зупинка електронасоса в цьому режимі через час не 90 хвилин.

в) місцевий пуск і зупинка електронасоса, дистанційний пуск і зупинка насоса.

г) відключення електронасоса при перевантаженнях, коротких замиканнях, неповнофазних режимів.

д) автоматичне відключення електронасоса при пониженні води в свердловині нижче контрольного значення за час не більше 0,5 с для пристрою потужністю 4,5кВт і вище.

ж) неможливість автоматично повторного запуску електронасоса після спрацювання любого виду захисту.

з) вмикає сигналізацію з розшифровкою аварійного відключення, контролює навантаження в одній з фаз.

У шафах даного типу ведеться облік кількості часів роботи електронасоса і визначається при необхідності рівень води в свердловині.

Принципова електрична схема комплектного пристрою керування насосною установкою «Каскад» зображена на другому кресленні.

2.4 Доїння і первинна обробка молока Рівень механізації доїння корів і первинної обробки молока досягає нині 90−95% До первинної обробки молока відносять його охолодження, пастеризацію та очищення. Механізація та електрифікація процесу доїння значно полегшує працю доярок, при цьому підвищується продуктивність праці у два — чотири рази порівняно з ручним доїнням. Первинну обробку молока здійснюють з метою збереження його харчової і технологічної цінності на тривалий проміжок часу.

Технологія доїння залежить від форми утримання тварин. Доїння корів здійснюється в стійлах доїльними автоматичними установками «Імпульс"М-620 із зніманням інформації для машинного доїння корів у машинному залі з автоматизацією доїння, збирання та обліку молока, автоматичного індивідуального нормованого годування корів концентрованими кормами залежно від їх фізіологічного стану (стадія лактації, продуктивність тощо), одержання, обробка, зберігання, передача інформації для керування зооветеринарною роботою, а також виділення тварин за низкою ознак для зооветеринарного обслуговування.

Первинна обробка молока проходить при дотримані санітарних та ветеринарних норм і правил. Пастеризація молока здійснюється для знищення мікроорганізмів, які знаходяться в молоці, шляхом нагріву його до відповідної температури.

У молочному блоці молоко підлягає первинній обробці, до якої входить фільтрування молока, його охолодження до 10? С, пастеризація та сепарування,

зберігання та підрахунок. Для пастеризації молока використовуються барабанні пастеризатори типу ОПД-1, технічні дані якого наведені в таблиці 2.6.

Таблиця 2.6 Технічні характеристики барабанного пастеризатора типу ОПД-1

Вибір двигуна пастеризатора виконується виходячи з умов:

1. Кліматичне виконання та категорія розміщенняБСУ1,(двигун сільськогосподарського виконання, на відкритому повітрі);

2. По способу захисту від навколишнього середовища, ІР54 (для двигунів серії АИР5);

3. По конструктивному виконанню і способу монтажу ІМ1081;

4. По модифікації(АИР5)

5. По частоті обертання: ,

6. По роду струму і напрузі (змінного струму, напругою).

7. По потужності Рп=2кВт.

Виходячи з аналізу приводних характеристик перевірка двигуна по перевантажувальній спроможності, по умовам зрушення на допустиме число включень за годину в даному випадку не має сенсу.

Вибираємо електродвигун типуАИР112БСУ1;

Uн=380/220 В.

; ;

; ;

%

соs; .

Для отримання сметани та очищеного молока використовуються відцентрові сепаратори, які класифікуються по виробничому призначенню, по захисту молока від повітря і по роду привода. На комплексі застосовуються сепаратори типу ОСП-3М, технічні характеристики наведені у таблиці 2.7

Таблиця 2.7 Технічні характеристики сепаратора ОСП-3М

Вибір двигуна сепаратора проводиться виходячи з умов:

1. Зона і місце застосування У3,(у молочних цехах);

2. Ступінь захисту від навколишнього середовища, ІР44 (для двигунів серії4АМ);

3. Конструктивне виконанню і спосіб монтажу ІМ1081;

4. По модифікації(4АМСдля приводів вакуумних насосів з підвищеним ковзанням)

5. По частоті обертання:

6. По роду струму і напрузі (змінного струму, напругою).

7. По потужності

Рп=3.8кВт.

Виходячи з аналізу приводних характеристик перевірка двигуна по перевантажувальній спроможності, по умовам зрушення на допустиме число включень за годину в даному випадку не має сенсу.

Вибираємо електродвигун типу4АМ100L4У2;

Uн=380/220 В. Ін=3.7А

; ;

;

%

соs;

Використання штучного холоду для технологічних цілей у виробництві молока — неодмінна умова забезпечення якості та зберігання продукту. Принцип роботи холодильної машини ґрунтується на властивостях деяких речовин перебувати у різкому стані при підвищеному тиску, перетворюватись на пару зі зниженням тиску та кипіти при низьких температурах. Робочий процес холодильної машини проходять за замкненим циклом. Як холодоагент для холодильних машин найчастіше використовують фреон.

Танк — охолоджувач молока ТОМ -2А призначений для збирання, охолодження та зберігання молока на комплексі. Він складається з молочної ванни, мішалки, фреонового компресора, конденсатора, ресивера, фільтра — осушника, теплообмінника, випарника, водяного насоса, акумулятора холоду. Електрична та технологічна схеми Танка — охолоджувача молока ТОМ — 2А наведені відповідні на третьому та четвертому кресленні.

Охолоджене молоко зберігається не менше 12 годин, після чого його вивозять автоцистернами на завод.

2.5 Вибір водонагрівачів У сільськогосподарському виробництві гарячу воду застосовують для приготування кормів, температура води становить +40 ?С+70?С, для миття доїльного обладнання, температура +50 ?С+65?С, для підтримання корів температура становить близько +35?С.

Добова потреба у гарячій воді розраховується:

(2.40)

де — добова норма витрати гарячої води на одну голову, ;

— кількість корів у одному корівнику.

.

Витрати гарячої води при температурі ?С:

(2.41)

де — температура води, необхідна для миття посуду, ?С;

— температура холодної води, ?С;

— температура води, необхідної для підтримання корів, ?С;

— температура води після підігріву, ?С.

.

Для забезпечення потреб у гарячій воді одного корівника, використовуємо три електричні водонагрівачі типу ВЕТ-400.

Технічні показники електронагрівача приведені в таблиці 2.8.

Таблиця 2.8 Технічні показники ВЕТ-400.

3. ВИБІР АПАРАТІВ КЕРУВАННЯ І ЗАХИСТУ

3.1 Вибір комутаційних та захисних апаратів Проведемо розрахунок апаратів для захисту і керування електродвигуном дробарки. Яка має двигун серії 4АМ180М4У2 потужністю відповідно 30кВт.

Розраховуємо двигуна А, за формулою:

(2.60)

де — коефіцієнт завантаження двигуна;

— номінальний струм двигуна.

Проведемо вибір теплового реле для захисту електродвигуна.

Уставка струму для теплового реле при захисті асинхронних двигунів з коротко замкнутим ротором вибирається за співвідношенням:

(2.61)

де — напруга апарата, В;

— напруга мережі, В.

.

(2.62)

де 1,2…1,3 — допустиме перевантаження електродвигуна;

— номінальний струм двигуна, А.

Вибираємо теплове реле з марки РТЛ 2059;О4 з межами регулювання 47 — 64 А.

Проведемо вибір магнітного пускача для дистанційного керування трифазним двигуном з коротко замкнутим ротором.

Виберемо магнітний пускач по струму головних контактів А, за формулою

(2.63)

при чому, номінальний струм береться ближчий по величині до робочого струму електродвигуна. Звідси:

(2.64)

(2.65)

де — напруга магнітного пускача, В;

— напруга мережі, В;

— напруга котушки, магнітного пускача В;

— напруга мережі керування, В.

Номінальний струм А, магнітного пускача має бути більший однієї шостої частини пускового струму:

(2.66)

Вибираємо магнітний пускач з ПМЛ-42 000СУ3 В. Магнітний пускач розрахований на струм 63А і напругу 380 В, нереверсивний з тепловим реле, із ступенем захисту ІР — 00, кліматичним виконанням для помірного клімату, з категорією розміщення в закритих неопалювальних приміщеннях.

.

.

Отже, умови виконуються, магнітний пускач вибрано вірно.

Виберемо автоматичний вимикач для захисту електродвигуна приводу дробарки, з таким розрахунком, щоб номінальна напруга Uн, і номінальний струм вимикача перевищували робоче значення напруги Up. дв і струму Ip. max виконавчого пристрою.

Приймаємо наступні умови вибору автоматичного вимикача:

(2.67)

(2.68)

де — номінальний струм теплового розчіплювача, А;

— струм спрацювання електромагнітного розчіплювача, А;

— розрахунковий максимальний струм електродвигуна, А.

Визначаємо струм А, теплового розчіплювала за формулою (2.63):

.

Визначаємо струм А, спрацювання електромагнітного розчіплювала за формулою (2.63):

Вибираємо автоматичний вимикач для двигунів електроприводу гноєприбирального транспортера з типу ВА51 — 29 340 010Р30У3 з комбінованим розчіплювачем який розрахований на струм 63А.

.

Отже, умова виконується автоматичний вимикач вибрано вірно.

Вибір електрообладнання для інших машин і апаратів робимо аналогічно, дані зводимо в таблицю 3.2.

3.2 Розрахунок і вибір внутрішніх проводок При виборі і розрахунку внутрішніх електропроводок повинні виконуватись умови: безпеки людей та тварин, пожежо та вибухобезпеки, надійності та економічності.

3.2.1 Розрахунок внутрішньої проводки силової мережі

Силову проводку в виробничих приміщеннях виконуємо кабелем ВВГ (силовий кабель з мідними жилами, з полівінілхлоридною ізоляцією в полівінілхлоридній зовнішній оболонці).

Виконуємо розрахунок перерізу жили кабелю для живлення електродвигуна заглиблювального насоса, розрахунок перерізу жил від щита керування до розподільчого пункту. Для надійного спрацювання захисту в тваринницьких приміщеннях нульовий провід вибираємо однакового перерізу з фазним.

Електропроводка в приміщеннях проектується відкрито, на висоті достатній для безпечного утримання тварин та роботи персоналу. Кабелі закраплюються монтажними смугами і стрічками шириною.

Переріз жили вибираємо з умови: b=20мм.

(3.6)

де — розрахунковий струм, що протікає по кабелю до розподільчого пункту, А.

Так як Iроз=18,3А, то умова прийме такий вигляд:

Iдоп=18,3А

Для кабелю ВВГ з перерізом жили 4 мм?, допустимий струм рівний Iдоп=18,3А

Умова виконується.

Силова проводка, від щитка керування до електрообладнання виконана кабелем марки ВВГ з перерізом жили 4 мм?.

3.3 Вибір розподільчих пунктів У приміщеннях корівника на вводах встановлюємо групові розподільчі щити ПР9332 № виконання 414 з автоматичними вимикачами ВА51−25 і ВА 51−35. У приміщеннях знаходиться розподільчі щити: типу ПР9272 в навісному та захищеному виконанні.

4. ПІДРАХУНОК ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ І ВИБІР ДЖЕРЕЛА ЖИВЛЕННЯ

4.1 Підрахунок електричних навантажень Для вибору трансформаторної підстанції і розрахунку електричних мереж, необхідно підрахувати електричні навантаження на кожному об'єкті комплексу і визначити максимум навантаження.

Комплекс ВРХ відноситься до споживання 1-ої категорії по умовам забезпечення надіцності електропостачання. Розрахункові навантаження на вводах у приміщення визначаємо з добових графіків електричних навантажень.

Дані про енергетичне обладнання господарства, його потужність і час роботи приведені в таблиці 4.1

Рисунок 4.1 — Добовий графік електричних навантажень комплексу ВРХ

Таблиця 4.1 — Технологічний графік роботи електрообладнання Згідно цих даних будуємо на рисунку 4.1 графік електричних навантажень комплексу ВРХ.

Як бачимо з графіка максимум навантаження становить і триває він понад годину. Отже це значення потужності приймаємо за розрахункове навантаження корівника: .

Таблиця 4.2 — Електричні навантаження на вводах у виробничі приміщення.

Для подальшого вибору джерела живлення розрахуємо навантаження на ділянках лінії напругою 0,38 кВ і загальне навантаження на трансформаторну підстанцію 10/0,4 кВ.

Виконуємо розрахунок лінії 1:

Денна потужність на ділянці 1−2:

(4.1)

де — потужність споживача з меншою потужністю, ;

— потужність споживача з більшою потужністю, ;

— коефіцієнт підвищення меншого навантаження до більшого.

Аналогічно виконуємо розрахунки для вечірнього навантаження, результати зводимо до таблиці 4.3.

Таблиця 4.3 — Розрахункові навантаження споживачів

4.2 Вибір джерела живлення

Розраховуємо вуличне освітлення. На зовнішнє освітлення однієї споруди необхідно 250Вт. Питома потужність на освітлення доріг становить 4,5 Вт/м.

(4.2)

де — кількість споруд на комплексі;

— питома потужність на одну споруду, ;

— довжина вулиці, що підлягає освітленню, ;

— питома потужність зовнішнього освітлення, .

Визначимо повну розрахункову потужність трансформаторної підстанції:

(4.3)

де — коефіцієнт потужності для трансформаторної підстанції,(=0,8)

(4.4)

Денна розрахункова потужність більша за вечірню. Проводимо вибір джерела живлення. Для забезпечення енергією електроспоживачів комплексу необхідно вибрати трансформаторну підстанцію. За розрахунком навантаження, приймаємо комплектну трансформаторну підстанцію типу КТП-630- 10/0,4 напругою 10/0,4 кВт з повітряними вводами прохідного типу, номінальною потужністю 630 кВтА. На підстанції монтуються один трифазний масляний двообмотковий трансформатор типу ТМ-630/10. На комплексі, який є споживачем першої категорії, забезпечується резервне живлення трансформаторної підстанції. На території комплексу встановлений пристрій автоматичного включення резерву.

Схеми АВР повинні задовольнятися ряду умов: ввімкнення резерву повинно бути при будь-якому аварійному вимкненні основного живлення, а також при помилкових або інших неробочих вимкненнях вимикачів основного джерела живлення, АВР повинно спрацювати лише після вимкнення основного джерела, причому час ввімкнення повинен бути якомога меншим; дія АВР повинна бути однократною.

4.3 Розрахунок зовнішніх електричних мереж 0,38 кВ Щоб забезпечити нормальну роботу силових електроприймачів, лінії електропередач потрібно розраховувати таким чином, щоб відхилення напруги у споживача становило не більше ±5%. Загальні втрати напруги в лінії 0,38 кВ складається із втрат напруги на зовнішніх мережах та внутрішній проводці.

Для визначення допустимої втрати напруги в мережі 0,38 кВ складемо таблицю 4.4

Таблиця 4.4 — Розрахунок відхилень напруги

Допустимі втрати напруги в ЛЕП 0,38 кВ становлять 6%. По встановленій потужності розрахуємо зовнішні мережі 0,38 кВ.

Виконуємо перевірку вибраної лінії по умовам допустимої втрати напруги, за формулою:

(4.5)

де — довжина лінії, ;

— активний опір ЛЕП на ділянці, що розглядається, Ом/км;

— реактивний опір ЛЕП на ділянці, що розглядається, Ом/км;

— номінальна напруга ЛЕП, (ІІ_н^0,38 кВ).

Визначимо втрати напруги на ділянці 0−4', так як це відхилення на лінії 1 найбільш навантаження:

У відсотках це значення дорівнює:

(4.6)

Отже падіння напруги на другій лінії становить, що менше запланованих, отже переріз проводів за допустимими втратами напруги вибрано вірно.

Аналогічно виконується перевірка і для останніх ліній. Отримали такі

Значення падіння напруги:, .Втрати напруги і для цих двох ліній знаходяться в межах допустимого значення. Переріз проводів вибрано вірно.

4.4 Перевірка захисних апаратів на спрацювання при струмах короткого замикання В чотирьох провідних мережах переріз нульового проводу приймається рівним фазному (ПУЄ).

У вибухонебезпечних приміщеннях, житлових домах і приміщеннях с/г призначення переріз нульового проводу приймається рівним фазному. Із умов механічної міцності і надійного спрацювання захисного апарату в мінімальний термін.

Проведемо перевірку захисних апаратів згідно розрахункової схеми:

Для перегорання плавкої вставки за мінімальний час при к.з. першої ділянки струм однофазного короткого замикання повинен бути не менше трьохкратного значення струму плавкої вставки запобіжника.

(4.1)

Розрахунковий струм однофазного короткого замикання яке виникло в кінці першої ділянки повітряної лінії визначається із виразу:

(4.2)

де

(4.3)

де для схеми .

Так як розрахунковий струм то при короткому замиканні в кінці першої ділянки повітряної лінії плавка вставка запобіжника перегорить і захистить лінію.

Для спрацювання автоматичного вимикача при короткому замиканні в кінці другої ділянки необхідно, щоб струм короткого замикання був не менше шестикратного струму теплового розчіплювача автомата. При цьому струм короткого замикання не повинен перевищувати 600А щоб не перегорів запобіжник на силовому щиті ТП.

Розрахунковий струм однофазного короткого замикання в кінці другої ділянки визначається із виразу:

Так як розрахунковий струм

і нерівність справджується то у випадку виникнення короткого замикання в кінці другої ділянки автоматичний вимикач вимкне його, а плавка вставка на ТП. не перегорить так, як для цього необхідно трьохкратний струм плавкої вставки запобіжника рівний 600А.

5. Видалення гною з приміщення за допомогою штангових транспортерів з використанням лінійних двигунів (ЛАД)

5.1 Загальна характеристика лінійних двигунів Лінійні асинхронні двигуни відрізняються від звичайних асинхронних двигунів тим, що мають розімкнутий магнітопровід і кругове поле в повітряному зазорі лінійних двигунів ні при яких умовах не може бути одержано. Якщо в звичайному асинхронному двигуні магнітопроводи статора і ротора замкнуті, то в лінійному вони розімкнуті.

Принциповим недоліком таких двигунів є поява в повітряному зазорі в підбитих (на кінцях магнітопроводів) електромагнітних хвиль. Це явище прийнято називати краєвим ефектом. Краєвий ефект погіршує енергетичні показники машин, що обмежує її застосування. Цей недолік можливо ліквідувати, застосовуючи компенсуючі обмотки.

При проектуванні лінійних асинхронних двигунів для зменшення краєвого ефекту може бути статор довший ротора, чи навпаки, ротор довший статора. Ротор в лінійних двигунах інколи називають бігунком.

Конструкції лінійних асинхронних двигунів дуже різновиді. Бігун може бути виконано у вигляді масивного ротора чи з короткозамкнутою обмоткою, розміщеною в пазах. Щоб уникнути магнітного тяжіння, лінійні двигуни можуть мати ротор, який розміщений між двох статорних обмоток. Можливо застосовувати зворотню конструкцію, коли короткозамкнутий ротор не рухомий, а рухається статорна обмотка (індуктор).

Лінійні асинхронні двигуни находять застосування для одержання зворотно-поступового руху. Однак в цьому випадку можливо їх застосування там, де допустимі низькі енергетичні показники.

Коефіцієнт корисної дії в цьому випадку низький із-за викривленого поля в повітряному зазорі, а також через те, що при пусках і зупинках двигуна більша частина енергії, яка споживається із мережі, перетворюється в тепло. Непреривні перехідні процеси при реверсуванні двигуна різко знижають КПД і .

Перед тим, як застосувати лінійний двигун для механізмів зі зворотно-поступовим рухом необхідно його порівняти зі звичайним двигуном і механічною системою для одержання зворотно-поступового руху.

Лінійні асинхронні двигуни можуть застосовуватися для різних транспортних пристроїв (електровозів, підвісних доріг, мобільних кормороздавачів, штангових транспортерів, канатно-скреперних установок).

Так для коливаючих конвеєрів, які використовуються для транспортування вологого цукру, були застосовані лінійні асинхронні двигуни, замість асинхронних двигунів з обертовим рухом, привод якого показаний на рис. 1.

електродвигун навантаження проводка електричний

Рисунок 5.1 — Кінематична схема коливаючого конвеєра:

1 — асинхронний двигун; 2 — маховик; 3 — пасова передача;

4 — кривошипно-шатунний механізм; 5 — вантажо-несучий жолоб.

Привод конвеєра складається із асинхронного електродвигуна 1, обертаючого вала з маховиком 2, з допомогою пасової передачі 3, кривошипно-шатунного механізму 4, який перетворює поступовий рух вантажно-несучого жолоба 5 в зворотно-поступовий. При цьому необхідно примітити, що велике число деталей і поверхнів, які труться, знижують надійність конвеєра, збільшуючи при цьому експлуатаційні витрати.

Крім цього, амплітуда коливань вантажо-несучого жолоба визначається розмірами кривошипа, що приводить до обмеження можливості регулювати його продуктивність.

Замінити вище приведенні недоліки приводів коливальних конвеєрів можливо, застосовуючи лінійні асинхронні електродвигуни (ЛАД) разом з пружними накопичувачами енергії. Індуктор розміщено під вантажо-несучим жолобом, який одночасно виконує функцію вторинного елемента (ротора) електродвигуна. При подачі трьохфазної напруги на електродвигун жолоб рухається поступово, стискаючи пружний елемент. В момент часу, який задається блоком керування, ЛАД відключається від мережі, і пружний елемент за рахунок потенціальної енергії повертає вантажо-несучий жолоб в початкове положення.

Міняючи амплітуду і частоту коливань вантажо-несучого жолоба можливо зміняти продуктивність конвеєра, а також поліпшити технологію транспортування волого цукру.

Найбільш ефективним пристроєм, який забезпечує безперебійний і регулюючий вище сипучого матеріалу із бункера-живильника на підприємствах АПК являється зворушувач-засувки з коливальним лінійним асинхронним двигуном. Для розробки коливального лінійного електроприводу зворушувала-засувки і виявлення взаємозв'язку в приводі з урахуванням електромеханічних перехідних процесів в лінійному асинхронному двигунові, який працює в режимі «ввімкнено-вимкнуто», записується рівняння руху привода.

При цьому рівняння руху привода, яке приведено до прямолінійного переміщення, має такий вигляд :

(5.1)

де — відповідно, прискорення (м / с2), швидкість (м/с), переміщення (м) вторинного елемента (бігуна) ЛАД;

F — зусилля, яке розвиває лінійний двигун, Н;

b — коефіцієнт пропорціональності сил внутрішнього тертя;

cкоефіцієнт жорсткості пружних сил;

Fоп — сили опору, які обумовлені робочим механізмом чи машиною, Н;

m — маса рухомих елементів системи, кг.

Дане рівняння руху є універсальним, його вигляд буде залежати від визначення кожного із елементів рівняння для кожного виду машин.

Кінематична схема лінійного електроприводу зворушувача-засувки показана на рис. 2.

Рисунок 5.2 — Кінематична схема лінійного електроприводу зворушувала-засувки:

1 — система керування з тиристорним комутатором;

2 — індуктор ЛАД; 3 — вторинний елемент (ротор) ЛАД;

4 — пружний елемент Лінійні асинхронні двигуни використовуються для механізмів ударної дії, що дає можливість підвищити силу удару бойка, а це приводить до підвищення коефіцієнта корисної дії даного пристрою і підвищення ефективності перетворення електромеханічної енергії.

Лінійний електродвигун ударної дії циліндричного типу складається із коаксіально розміщеної первинної обмотки, яка підключається до джерела імпульсної енергії, наприклад, ємкісному накопичувачу, і виконана у вигляді трьох радіальних 1,2,3 і однієї торцевої 4 секції, а також індуктивно зв’язаного з обмоткою вторинного короткозамкнутого електропровідного елемента, який виконано у виді трьох радіальних 5,6,7 і торцевої 8 секцій.

Секції 5,6,7 вторинного елемента представляють собою мідні кільця, витягнуті вздовж осі 9, а секція 8 цього елемента представляє собою мідний диск 10 з циліндричною зовнішньою обмоткою 11, яка охоплює відповідно бокову половину зовнішньої сторони торцевої секції 4 обмотки.

Секції обмотки розміщені в зовнішніх пазах внутрішнього сердечника 12, а секції вторинного електропровідного елемента запресовані усередині зовнішнього феромагнітного корпуса 13 електродвигуна. Між електропровідними секціями 5,6,7,8 розташовані феромагнітні кільця 14,15,16. Достоїнством даного ударного лінійного електродвигуна є те, що він являється безпосереднім виконуючим органом-інструментом, не допускаючи при цьому наявності додаткових перетворюючих вузлів та пристроїв, що також приводить до підвищення ККД.

На рис. 3 показані основні елементи лінійного асинхронного двигуна, який використовується для механізмів ударної дії.

В металообробних верстатах лінійний асинхронний двигун, як основний елемент електроприводу їх, поки широкого застосування не знайшов, що пояснюється наступними причинами: здоровим консерватизмом виготовлення технологічного обладнання і не вирішенням проблеми надійного захисту лінійних електродвигунів від попадання металевої стружки. Консерватизм у відношенні застосування лінійних електродвигунів в даному випадку оправданий тим, що перехід на лінійний електропривод металообробних верстатів приведе до необхідності суттєвої перебудови конструкції верстатів досягло такого рівня, коли традиційний електропривод стає вузьким місцем, і застосування лінійного електроприводу допоможе зробити новий якісний скачок в розвитку відповідного обладнання та його електроприводу. Для більш широкого застосування лінійного електроприводу в метало ріжучих верстатах зможе з появою принципово нового лінійного електродвигуна, який розроблений фірмою hiner Drives htd (Великобританія). Зовні новий електродвигун нагадує шариково-гвинтову пару. Проте тут замість ходового гвинта — гладенький трубчатий шток з вбудованими магнітами, а «аналог» шарикової гайки в даному випадку представляє собою корпус з сердечником і обмоткою. Зовнішня схожість з шариково-гвинтовою передачею не випадковість. Обидва пристрої при необхідності можуть мати однакові розміри приєднання. Цим самим вирішується проблема суттєвої перебудови конструкції верстата при заміні традиційного приводу лінійних переміщень на лінійний електропривод. Даний приклад показує, що раціональні зміни в конструкції верстата і його електроприводу приводить до появи нового більш прогресивного технологічного обладнання, що можна спостерігати на приладі штангового транспортера, якщо застосовувати ЛАД.

Рисунок 5.3 — Лінійний асинхронний двигун ударної дії

Штангові транспортери являються більш ефективними при прибиранні гною в сільськогосподарських приміщеннях так як вони можуть використовуватися в таких видах приміщення з найменшим використанням території приміщення.