Электрификация животноводческой фермы крупного рогатого скота на 2700 голов ЗАО "Агрофирма Луговская" Тюменского района Тюменской области с разработкой системы горячего и холодного водоснабжения

Верхняя крышка насоса соединяет его с колонной водоподъемных труб.

Трансмиссия водоподъемника выполнена из валов длиной 1,5 и 1 м, резиновых подшипников и соединительных муфт.

Колонка, предназначена для крепления насоса с водоподъемными трубами и трансмиссией на раме и передачи крутящего момента от электродвигателя, состоит из корпуса, шкива, трубчатого и ведущего валов, мало удерживающие трубки.

Привод органов водоподъемника от асинхронного короткозамкнутого электродвигателя.

Обслуживает рабочий.

Башни водонапорные стальные БР-15У; БР-25У и БР-50У

Предназначены для применения в системах сельскохозяйственного водоснабжения, а также в водопроводах населенных пунктах и небольших предприятиях.

Каждая водонапорная башня сварена в виде ствола и бака, которые в период эксплуатации постоянно заполнены водой.

Башни не отапливаемые, снабжены на внутренних стенках баков скобами, удерживающими образующуюся зимой ледяную малотеплопроводную рубашку, являющуюся теплоизоляцией. Используются также эффект выделения скрытой теплоты льдообразования, вследствие чего темп намерзания слоя льда замедлен и к концу зимы не превышает 300мм. Башни рассчитаны на температуру воздуха до - 400 С.

При использовании станции автоматического управления типа ПЭТ и ШЭТ в баке башни устанавливают датчики верхнего и нижнего уровня воды.

Расстояние между ними образует высоту регулирующего объемом бака. Внутри бака имеется водоподъемная труба, которая выведена из башни в

нижней части ствола. Здесь же установлены смотровые люки и напорный трубопровод от водоподъемника.

Башни устанавливают на фундаменте, бетонированную площадку. Напорный и водозаборный трубопроводы вместе прохода их к башне утепляют.

К недостаткам бесшатровых башен можно отнести образование большого количества заледенения на стенках бака и ее сложность в установке, что приводит к большим затратам, также могут отказать датчики уровня воды.

Все проанализированные водоподъемные установки и их технические характеристики сводим в таблицу.

Таблица 3.8. Технические характеристики водоподъемных установок.

3.8.2 Определение мощности установки

Для расчета расхода воды учитывают вид, число, животных и индивидуальные нормы водопотребления. Кроме того, находят количество воды, требуемое для производственно-технических нужд и пожарной безопасности животноводческой фермы.

Норма водопотребления называется количество воды, расходуемое одним потребителем в единицу времени (сутки).

В нормы водопотребления для животных включает расходы воды на поение, мойку помещений, молочной посуды, приготовление кормов, охлаждение молока и др. Расходы воды на фермах очень неравномерен как в течение года так и в течение суток, поэтому выбираем среднесуточные нормы водопотребления за год. Белянчиков. Смирнов

Окончательно принимаем норму водопотребления на одно животное, дм3/сут; при механизированной дойке и при наличие внутреннего водопровода равное 120 дм3/сут. Белянчиков. Смирнов

Определяем среднесуточный расход воды (дм3/сут) на ферме находим

QСР. СУТ=N. q+Qпож. (3.106)

Где: N-число животных 400;

q-среднесуточные нормы водопотребления 120 дм3/сут или 0,12м3;

Qпож. - расход воды на пожаротушение, м3

Согласно СНиП от 2.04.02года и СНиП 2.10 03-84* пункт 2.11 пункт 2.17 пункт 2.24 [таблица 7, " Наружные сети водоснабжения "] 10л/сек для категории Д.

Qпож. = (10.3600) /1000.2=72м3

Qср. сут. =400.0,12+72=120м3

Для расчета водопроводных сооружений необходимо знать максимальный суточный Qmax сут, максимальный часовой Qmax час и секундный qС расход воды. Максимальный суточный расход воды

Qmax сут=К сут. Qср. сут (3.107)

Где: К сут - коэффициент суточной неравномерности (1,3…. .1,5) принимаем 1,4

Qmax сут=1,4.120=168м3

Средне часовой расход воды

Qср. час= Qmax сут. /24 (3.108)

Qср. час=168/24=7м3

Максимальный часовой расход воды

Qmax час=Кч. Qср. час

Где: Кч - коэффициент часовой неравномерности (Кч=2…4)

Значение коэффициента неравномерности уточняют в каждом отдельном случае в зависимости от вида животных, способа их содержания и климатических условий.

Qmax час=3.7=21м3

Секундный расход воды

qС= Qmax час/3600 (3.109)

qС=21/3600=0,0058м3

Расчет водонагревателя.

Требуемая тепловая мощность нагревателя вычисляют по формуле:

Ртр = mc (t2 - t1),

где m - масса нагреваемого материала, кг;

с - удельная теплоемкость материала, кДж/кг * ºС;

t2, t1 - начальная и конечная температура нагрева, ºС.

Ртр= 50000 * 4,18 (37 - 10) = 19 кВт

Установленная мощность:

Руст = kз * Ртр,

где kз - коэффициент запаса учитывающий необходимость увеличения мощности из-за старения нагревателей (принимается 1,1-1,3) [2].

Руст= 1,15 * 19 = 22 кВт.

Диапазон регулирования электродных водогрейных котлов от 10% до 100% при номинальной мощности 100 кВт, для первоначального нагрева выберем водогрейный котел ЭПЗ - 25/0,4 с номинальной мощностью 25 кВт.

При известной мощности рассчитаем конструктивные размеры плоского электрода водонагревателя ЭПЗ-25/0,4.

Определим расстояние между электродами:

l=U/Eдоп,

где U - фазное напряжение;

Eдоп - допустимая напряженность поля между электродами принимают

15 * 10³ В/м [5].

l =380/15 * 10³ = 0,025м.

Определим расчетное сопротивление водонагревателя:

R= U²/Р∆,

где Р∆ - удельное сопротивление.

Р∆= Р/n,

где n - количество электродов.

Р∆= 25/6 = 4,1кВт.

Определяем удельное сопротивление воды при заданной температуре:

ρ - удельное сопротивление воды при t= 90ºС; r=70 Ом*м.

Определим площадь сечения электродов:

Нагревательным элементом исходного материала является труба, которая находится внутри резервуара, теплоносителем является вода, нагревающаяся от водонагревателя ЭПЗ-25/0,4

Площадь поверхности нагрева трубы определяем по формуле [6] ;

где Ртр - требуемая мощность теплоты на нагрев материала, Вт;

1,2 - коэффициент, учитывающий потери теплоты;

k-коэффициент теплопередачи от теплоносителя к воде, Вт/м2*°С;

tп и tо - начальная и конечная температура подающего материала, °С;

tr и tх - расчетные температуры подающей и обратной воды, °С.

3.9 Расчет силовой сети молочного блока

Таблица 3.9. Выбранное технологическое оборудование молочного блока.

В таблице приведено технологического оборудования для комплекса. Расчет силовых сетей молочного блока производим аналогичным методом что и при расчете осветительной сети то есть методом потерь напряжения. Силовая сеть молочного блока разбита на 4 группы, схема компоновки приведена ниже.

Моменты нагрузки на группах.

М=Σ (Р·L) (3.110)

где, Σ-сумма токоприемников подключенных к данной группе

Р-мощность токоприемника

L-расстояние от установки до силового щита.

М1=4·4,4+4·5,4=39,2 кВт·м

М2=4,5·5,25+0,6·5,25+1,7·5,25+4,5·6,3+0,6·6,3+1,7·6,3=78,3 кВт·м

М3=1,1·6,2+1,1·7,3=14,8 кВт·м

М4=4·7,3+0,37·7,3+4·8,5+0,37·8,5=67,3 кВт·м

Расчетное сечение.

S=М/С·ΔU (3.111)

т.к напряжение на группах принято 380В то С=50, отклонение напряжения на группах принимаем 2,5% данный процент потерь напряжения разрешает ПУЭ

S1=39,5/50·2,5=0,3мм²

S2=78,3/50·2,5=0,6мм²

S3=14,8/50·2,5=0,1мм²

S4=67,3/50·2,5=0,6мм²

На всех отходящих группах принимаем кабель АВВГ (4·2,5) с Iдоп=28А,

выбранный кабель проверяем по условию нагрева длительным расчетным током.

Для этого определяем токи на группах, т.к токи всех токоприемников известны, то токи на группах находим суммированием токов электродвигателей которые подключены к данной группе

Iгр=ΣIн (3.112)

Расчетные токи на группах

I1=9+9=18А

I2=10+2+3+10+2+3=30А

I3=3+3=6А

I4=9+1+9+1=20А

Во в 2 группе расчетный ток превысил допустимую токовую нагрузку на выбранный кабель поэтому увеличиваем сечение до 4 мм² и окончательно принимаем кабель АВВГ (4·4) с Iдоп=38А

Iдон=38А≥Iраб=30А (3.113)

Условие соблюдается значит кабель выбран верно. На оставшихся группах максимальный расчетный ток вышел в 4 группе и составил 20А эту группу и принимаем в расчет при проверке выбранного кабеля по условию нагрева.

Iдоп=28А≥Iраб=20А (3.114)

Для остальных групп принимаем кабель АВВГ (4·2,5) т.к этот кабель проходит по условию допустимого нагрева.

3.9.1 Выбор аппаратуры защиты и распределительного щита

Т.к. предполагается выбор силового щита серии ПР8501 укомплектованного автоматами марки ВА51-31 с Iн=50А то предварительно будем вести расчет принимая эти автоматы, выбираем условно автомат с Iн. р. =40А и Iотс=150А

Т. к. силовые распределительные щиты комплектуются автоматами одной серии то при выборе автоматического выключателя будем учитывать самую мощную группу а именно 2

Суммарный ток с учетом пускового тока самого мощного двигателя.

Imax=ΣIн+ (КjIп·Iн) =2+3+ (7,5·10) =80А (3.115)

Т.к. 2 двигателя имеют одинаковую мощность, то при определении суммарного тока будем учитывать пусковой ток одного из этих двигателей.

Производим проверку выбранного автомата по условиям.

Uн. а. =500В≥Uн. у. =380В

Iн. а. =50А≥Iраб=30А

Iн. р. =40А≥Кн. р. ·Iраб=1,1·30=33А (3.116)

Iотс=150А≥Кн.э. ·Imax=1,25·80=100А

Выбранный ранее автоматический выключатель проходит по всем условиям и окончательно на всех группах принимаем автомат серии ВА51-31 с Iн=50А

Iн. р. =40А и Iотс. =150А

Определяем ток на вводе в силовой щит.

Суммарные ток всех силовых групп.

Iс=ΣIг=18+30+6+20=74А (3.117)

где, ΣIг-сумма токов в группах. Общий вводной ток в силовой щит:

Iв=Iс+Iо=74+6,7=80,7 (3.118)

где, Iо - ток осветительной сети, в проведенных ранее расчетах Iо=6,7А

Предварительно выбираем на вводе автомат серии ВА51-33 с Iн=160А

Iотс=480А и Iн. р. =100А выбор такого автомата объясняется тем что условно был выбран силовой щит с таким типом автомата на вводе.

Суммарный ток на вводе

Imax=ΣIн+ (КjIп·Iн) =18+6+20+6,7+ (7,5·10+7,5·10) =200,7А (3.119)

Т.к. имеются 2 самых мощных двигателя, то при расчете пускового тока на вводе будем учитывать суммарный пусковой ток этих двигателей.

Проверяем выбранный ранее автоматический выключатель по условиям.

Uн. а. =500В≥Uн. у. =380В

Iн. а. =160А≥Iраб=80,7А

Iн. р. =100А≥Кн. р. ·Iраб=1,1·80,7=88А (3.120)

Iотс=480А≥Кн.э. ·Imax=1,25·200,7=250,8А

Окончательно принимаем выбранный ранее автомат, т.к он проходит по всем условиям.

Таблица 3.10. Характеристики выбранных автоматических выключателей.

Принимаем распределительный силовой шкаф серии ПР8501 с номером схемы 055 с исполнением по электробезопасности со степенью защиты IР21 т.к шкаф будет устанавливаться в электрощитовой а это помещение сухое, укомплектован вводным автоматом ВА51-33 и шестью автоматами ВА51-31 на 4 автомата будет включена силовая нагрузка на 1 осветительная сеть и 1 автомат останется в резерве на случай включения дополнительной нагрузки.

Расчет силовой сети животноводческого комплекса.

Таблица 3.11. Выбранное оборудование животноводческого комплекса.

В таблице приведено оборудование 1 животноводческого комплекса, расчет второго аналогичен и поэтому его не приводим.

Силовая сеть животноводческого комплекса разбита на 3 группы, расчет производим аналогичным методом, который использовался при расчете силовой сети молочного блока.

Моменты нагрузки на группах.

М1=Σ (Р·L) =1,5·10,5+12·10,5=141,7 кВт·м (3.121)

М2=1,5·79,5+12·79,5=1037 кВт·м

М3=4·25+1,5·25+4·25+1,5·25=275 кВт·м

Расчетное сечение кабелей на каждой группе.

S1=М1/С·ΔU=141,7/50·2,5=1,1 мм² (3.122)

S2=1037/50·2,5=8,2 мм²

S3=275/50·2,5=2,2 мм²

Значение коэффициента С и ΔU аналогично молочному блоку.

Расчетные токи в группах.

Ток электротэн вентиляционной установки.

I=Р/√3·U·cosφ=12/1,7·0,38·1=18,5 А (3.123)

где, Р - мощность тэн вентиляционной установки.

U - номинальное напряжение

cosφ - коэффициент мощности, т.к нагрузка активная то cosφ=1

Т. к. все токи известны, то рабочий ток на группе определяем суммированием токов электроприемников подключенных к данной группе.

I1=4+18=22А (3.124)

I2=4+18=22А

I3=9+4+9+4=26А

На всех трех группах принимаем четырехжильный кабель марки АВВГ с сечением токоведущей жилы на 1 группе 2,5 мм², на 2 - 10 мм² на 3 - 2,5 мм², выбранный кабель проверяем по нагреву длительным расчетным током. Допустимая токовая нагрузка на сечение 2,5 мм² составляет Iдоп=28А на сечение 10 мм² Iдоп=60А.

Проверка выбранного кабеля на группах.

Iдоп=28А≥I1расч=22А

Iдоп=80А≥I2расч=22А (3.125)

Iдоп=28А≥I3расч=26А

Окончательно принимаем выбранные раннее кабеля, т.к они проходят по условию нагрева длительным расчетным током, способ прокладки кабель в трубе.

Выбор силового щита и аппаратуры защиты.

Ток на вводе в силовой щит.

Iв=Iс+Iо=70+39,8=109,8А (3.126)

где, Iс - ток силовой сети

Iо - ток осветительной сети.

Суммарный ток на вводе с учетом пускового тока самого мощного двигателя.

Imax=ΣIн+ (Iн·КjIп) =35+35+4+4+ (9·5,5+9·5,5) =216,8А (3.127)

Т.к. имеются два самых мощных двигателя с одинаковой мощностью, то определяем их суммарный пусковой ток.

Общие токи на группах.

I1max=28+ (7·6,2) =71,4 А (3.128)

пусковой ток 1 группы аналогичен пусковому току 2 группы

I3max=4+4+ (9·5,5+9·5,5) =107А (3.129)

Предварительно выбираем распределительный шкаф серии ПР8501 с автоматом на вводе ВА51-33 и 4 автоматическими выключателями серии ВА51-31 на отходящих линиях степень защиты IР21, т.к помещение в месте установки щита сухое номер схемы 051.

Проверка выбранных автоматов по условиям (на отходящих группах принят автомат с Iн=50А Iотс=175А и Iн. р. =40А, на вводе с Iн=160А Iотс=480А и Iн. р. =150А)

При проверке автоматов на группах будем учитывать самую мощную группу, их вышло 2, т.к они имеют одинаковую нагрузку, то в расчет принимаем одну из них.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7