Совершенствование электрификации МТФУХ "Кокино"
Рисунок 1.1. Годовой график нагрузки потребителей
электроэнергии отделения Скуратово
2 Электрификация объекта проектирования
2.1 Описание технологического
процесса
Проектируемая ферма КРС рассчитана на 400 голов привязного
содержания и включает два коровника по 200 голов дойного стада.
Каждый коровник разделен на восемь секций по 25 коров в
каждой. Секции оборудованы стойлами, кормушками и автопоилками. К коровнику
прилегают выгульные дворы. Содержание коров и нетелей – привязное с
использованием пастбищ в летнее время.
Доение коров производится два раза в сутки, удаление
навоза - скребковым транспортером, с одновременной погрузкой в транспорт с
помощью наклонного транспортера. Имеется молочный блок, предназначенный для
сбора молока, его первичной переработки и кратковременного хранения.
В настоящее время существует несколько технологий сбора
молока. Наиболее широкое распространение получили две технологии: сбор молока в
молокопровод и сбор молока в доильные ведра.
При доении в доильные ведра молоко собирается в доильные
ведра, затем переливается во фляги и вручную, с помощью тележек транспортируется
в молочную. Здесь фляги взвешиваются, затем молоко с помощью насоса
перекачивается в молокоприемный резервуар. После этого начинается процесс
первичной переработки молока.
При доении в молокопровод надоенное молоко поступает в
молокопровод и далее по молокопроводу, проходя через счетчики удоя, поступает в
молочную и накапливается в молокосборнике. Таким образом, после доения
исключается ручная транспортировка молока, что значительно облегчает труд
доярок, повышает производительность труда.
Однако такой способ доения требует больших
эксплуатационных затрат, связанных в основном, с необходимостью регулярной
промывки молокопровода, поддержания в технически исправном состоянии
оборудования предназначенного для промывки молокопровода и поддержания необходимого
в нем давления.
На ферме в качестве основного принят способ доения в
молокопровод, как наиболее прогрессивный. А в качестве резервного, на случай
выхода из строя молокопровода, способ доения в доильные ведра.
Раздача кормов производится кормораздатчиками КТУ-10,
предназначенными для транспортировки и выгрузки в кормушки на одну или две
стороны предварительно измельченных грубых и сочных кормов, корне -
клубнеплодов и кормовых смесей. Их можно также использовать для перевозки
силоса, сенажа и других кормов. КТУ-10 достаточно просто агрегатируется с
тракторами типа МТЗ-80.
Поение производится поилкой автоматической
индивидуальной, одинарной, с открытой чашей ПА-1А предназначенной для поения
КРС. Поилка присоединяется к водопроводу внутри помещения или устанавливается
на другие водораздающие машины.
Ферма обеспечивается горячей водой с помощью
водонагревателя ВЭТ-400.
Удаление навоза производится скребковым транспортером
ТСН-160Б, предназначенным для перемещения навоза из животноводческих помещений
с одновременной погрузкой в транспорт. С помощью транспортера один рабочий
обслуживает 100 стойл КРС. Помимо удаления навоза можно использовать для
транспортировки силоса, сенажа и др. кормов на фермах КРС. ТСН состоит из
горизонтального и наклонного транспортеров. Навоз, сброшенный в канал,
передвигается скребками горизонтального транспортера и подается им в
транспортный прицеп.
2.2 Выбор технологического
оборудования
Объектом проектирования является
коровник на 400 голов привязного содержания, молочный блок которого включает
следующие типы технологического оборудования:
вакуумный насос, для создания вакуума в молокопроводе;
сепаратор-очиститель, для очистки и сепарирования молока;
охладитель молока;
резервуар для молока;
пастеризатор;
холодильный агрегат;
насосы для воды и для молока.
Определим производительность молочной поточной
технологической линии в молочном блоке по формуле
,(2.1)
где N – поголовье дойных коров, гол;
М – среднегодовой надой на одну корову, кг;
И = 1,25 – коэффициент неравномерности;
Ж = 0,6 – коэффициент, учитывающий часть суточного надоя,
приходящуюся на максимальный разовый надой при двукратной дойке;
Кх = 0,18 – коэффициент, учитывающий число сухостойных
коров;
Д – число дней максимального по надою месяца;
Т – продолжительность доения, час.
Принимая надой на корову М = 4000 кг для поголовья дойного стада 200 голов, получаем производительность линии доения
.
2.3 Расчет электротепловых нагрузок
2.3.1 Расчет воздухообмена
Так, как коровник 400 голов разделён на 2 идентичных коровника
вместимостью 200 голов, то, произведя расчёт для одного коровника, получим
данные и для второго.
Расчет производится для коровника на 200 голов, средняя
масса коровы - 400 кг. Расчетные температуры: наружного воздуха зимой tн =-25 °С [2]; наружная вентиляционная
tн.в =-12°С [2], внутри помещения tв = +10 °С при относительной влажности jв = 80 % [3]. Зона влажности местности нормальная.
Барометрическое давление 99,3 кПа.
Здание спроектировано одноэтажным; прямоугольной формы с размерами в плане 78 х 21 м. Высота стен 3,1 м, каркас железобетонный. Стены из камнебетонных блоков. Фундамент под
капитальные внутренние стены из сборных бетонных блоков. Гидроизоляция стен из
слоя цементного раствора состава 1:2, толщиной 20 мм. Цемент марки 400.
Полы цементные. Окна с двойным остеклением из
стеклоблоков с расстоянием между стеклами 10 см, уклон перекрытий 15°.
Принимаем единую для всех помещений приточную систему
вентиляции с подогревом воздуха электрокалорифером в холодный период.
Вентилятор выбираем по подаче и полному давлению.
Расчетную подачу вентилятора находим по воздухообмену, необходимому для обеспечения
оптимального микроклимата в вентилируемом помещении, расчетное давление по
значению потерь в воздуховодах и оборудовании.
Определяем расчетный воздухообмен по теплоте:
, ,(2.2)
где Q – избыточное тепло, удаляемое с вентилируемым
воздухом, кДж/ч,
Q = q·N =2380·200 = 476000 кДж/ч;(2.3)
1+ αtв - множитель, учитывающий увеличение объёма
воздуха при tв;
α = 273-1 0С – температурный коэффициент расширения
воздуха;
с- теплоёмкость 1воздуха, ( с = 1,3 кДж/м3∙0С).
=
16502,87,
Определяем расчетный воздухообмен по углекислоте:
, (2.4)
где Gук = N∙gук = 200∙106 = 21200 л/ч;
Св = 2л/м3– допустимое содержание СО2 в воздухе
помещения;
Сн = ,3 л/м3 – содержание углекислоты в наружном воздухе.
=
14964,70 .
Определяем расчетный воздухообмен по влаге:
, (2.5)
где
dв = dнав + j/100 = 11,4 + 70/100 = 12,1;
dн = dнас + jн/100 = 0,88 + 80/100 = 1,68;
k1 = 1,1 – коэффициент, учитывающий испарение влаги с
пола;
G = N·260 = 200 · 260 = 51553,36 л/ч.
=
5587,8
Правильность расчета проверим по кратности воздухообмена
K, которая для животноводческих помещений составляет K = 3…5 и определяется
формулой:
К = Q:Vп(2.6)
где Vп - объем помещения, м3.
Объем помещения определим по формуле
Vп = a∙b∙h + a∙b∙tg150, м3,(2.7)
где а – длина помещения, а = 68,8 м;
b – ширина помещения, b = 21 м;
h – высота стен, h = 3,1 м.
Vп = 68,8∙21∙3,1 + 68,8∙21∙0,27 =
6511 м3.
Подставив численные значения в формулу (2.6), получаем
кратность воздухообмена
К = 27600/6511 = 4,2.
Суммарную площадь сечения вытяжных шахт F находим по
формуле
,м2.(2.8)
Предварительно определяем скорость воздуха в шахте
высотой h=4 м по формуле:
v = =
1,39 м/с.(2.9)
м2.
Определяем число вытяжных шахт
n = F/Sш,(2.10)
где Sш - площадь поперечного сечения шахты, принимаем
шахту с площадью сечения 600 х 600 мм/
Тогда получаем
n = 3,47/0,36 = 9,63.
Принимаем 10 шахт с площадью сечения 0,6 х 0,6 м.
2.3.2 Расчет отопления коровника
Отопление рассчитываем по уравнению теплового баланса
вида
QOT = QОГР + Qвент + Qисп – Qж;(2.11)
Qот = 111248,64+312316,28+24500-33320 = 334612,8 кДж/ч.
Здесь QОГР - теплопотери через ограждения
QОГР = q0V(tB –tH) = 4·2505,6·(10+13)=111248,64 кДж/ч,(2.12)
где q0 = 4 кДж/м3·ч - тепловая характеристика помещения;
Qвент - теплопотери через систему вентиляции
Qвент=L∙c(tB–tH)=5562,57∙1,3(10-(-12))∙1,396=232184,2
кДж/ч, (2.13)
где L – расчетный воздухообмен;
Qисп - тепло, затрачиваемое на испарение
Qисп = 2,5Qконстр = 2,5 · 70000 · 0,14 = 24500 кДж/ч,(2.14)
где 2,5 – скрытая теплота испарения воды, Qконстр -
количество влаги, испаряемой из пола и других конструкций (14% от влаги,
испаряемой животными по СНиП);
Qж - количество тепла, выделяемое животными
Qж = qж∙N∙ki = 2380 · 200 · 0,07 =
33320кДж/ч,(2.15)
где qж – количество тепловыделения одним животным;
ki =0,7- коэффициент, учитывающий зависимость тепловыделения
животного от температуры.
Полезная мощность, необходимая для отопления помещения:
Р = QOT/3600/ηу, (2.16)
где ηу = 0,9…0,95- тепловой КПД отопительной
установки:
Р = 334612,8/3600/0,95 = 97,84 кВт.
Определяем мощность одной электрокалориферной установки
РЭК = Р/m,(2.17)
где m – количество электрокалориферных установок.
Принимаем m = 2 для двух коровников, мощность одного электрокалорифера РЭК =
100 кВт производительностью L = 3600…4000 м3/ч.
Определим напор, создаваемый вентилятором, по формуле
PB=Ht+hмс (2.18)
Принимаем приточный воздухопровод прямоугольного сечения 0,5х0,4
м и длиной 30 м, тогда
d = dэ = 2ab/(a+b) = 2×0,5×0,4/(0,5+0,4)= 0,445 м. (2.19)
Задавшись скоростью приточного воздуха vнв = 12 м/с и
зная, что для tв=16 °С, r=
1,197 кг/м3 и l = 0,02…0,03,
определим потери в трубопроводе
Нт = 0,02×(30/0,445)×122 × 1,197/2 =
116 Па.
Местные сопротивления подсчитаем по формуле:
hмс = ∑vнв∙ρ∙ε/2 = 3,95 ×122×1,197/2
= 340 Па,(2.20)
где ε - сумма коэффициентов местных сопротивлений
отдельных участков приточной системы, равная Sε = 3,95.
С учетом сопротивления установки проходу воздуха, которое
равно
Рку =1,2×10,71,76 = 78 Па.
Общий напор вентилятора составит
РВ = 116+340+78 = 534 Па.
Подача вентилятора при воздухообмене
QВ=1,1×3710 = 4080 м3/ч.
По номограмме принимаем центробежный вентилятор Ц4-70 №
4, у которого А = 4000, hв
= 0,6. Частота вращения этого вентилятора
n = 4000/4 = 1000 об/мин.
При hп
= 0,95 мощность на валу электродвигателя
NВ = 4080×612/(3,6×106×0,6×0,95)
= 1,21 кВт.
Коэффициент запаса мощности Кз = 1,2Ю а мощность вигателя
Pуст = 1,2 × 1,21 = 1,45 кВт.
Выбираем электродвигатель с параметрами в таблице 2.2
Таблица 2.2 – Характеристики электродвигателя вентилятора
Двигатель
|
Рн, кВт
|
n, об/мин
|
hн
|
cosj
|
µк
|
µн
|
µmin
|
КI
|
АО2-31-6
|
1,5
|
1000
|
0,74
|
0,74
|
2,2
|
1,9
|
1,4
|
4
|
2.4 Расчет освещения и облучения
2.4.1 Светотехнический расчёт
При выполнении данного раздела придерживаемся следующей
последовательности: выбирают источники света; систему и вид освещения;
нормируемую освещенность и коэффициент запаса; тип светового прибора; размещают
светильники в освещаемом пространстве; рассчитывают мощность осветительной
установки; проверяют фактическую освещенность в контрольных точках; составляют
светотехническую ведомость.
Произведём светотехнический расчёт для стойлового
помещения площадью 1444,7 кв.м со следующими исходными данными:
Вид освещения - рабочее, система - общее равномерное.
Нормируемая освещенность для ламп накаливания Ен=30 лк.
Коэффициент запаса для ламп накаливания кз =1,15.
Среда помещения - сырая. Минимальная степень защиты IP53.
Из [8,табл.П1.4] выбираем светильник НСП21 с КПД=75% и
кривой силы света Д. Расчётная высота осветительной установки
Hp = H0 – hCB - hраб,(2.21)
гдеН0 - высота помещения, м;
hCB - высота свеса светильников, м;
hраб - высота рабочей поверхности от пола, м.
Для стойлового помещения Н0 = 3,3 м; hCB = 0,5 м и hраб = 0, тогда
Hp = 3,3 – 0,5 – 0 = 2,8 м.
Расстояние между светильниками с кривой Д (λс=1,2; λэ=1,6):
Lc = Hp·λсp = Hp(λс+ λэ)/2 = 2,8(1,2 +
1,6)/2 = 3,92 м.(2.22)
Крайние светильники устанавливаем на расстоянии
lав = 0,5·Lc = 1,96 м.
Определим число светильников в одном ряду по длине А помещения
NA = (A – 2lав)/Lc +1 = (66 - 2·1,96)/3,92 + 1 = 17 штук.
Число светильников по ширине В помещения
NB= (B – 2lав)/Lc +1 = (21 - 2·1,96)/3,92 + 1 = 5 штук.
Тогда в помещении коровника имеем
N = NA· NB = 85 светильников.
Расстояния между светильниками в ряду
LA = A/NA = 66/17 = 3,8 м
и между рядами
LВ = A/NВ = 21/5 = 4,2 м.
Рассчитаем мощность осветительной установки. Задавшись
коэффициентами отражения потолка ρП=30%, стен ρСТ =10% и рабочей
поверхности ρР=10%, определим индекс помещения по формуле
= = 5,6.(2.23)
По справочнику определим коэффициент использования светового
потока ηи=0,64. Тогда расчетный световой поток лампы в светильнике
Ф = =
= 1141 лм.(2.24)
Здесь S - помещения, м2;
z - коэффициент неравномерности (z =1,2 [8, с.17]).
По найденному световому потоку и каталожным данным
выбираем тип лампы и её мощность: лампа БК 215-225-100, Рл=100Вт, Фл=1350лм.
Отклонение табличного светового потока от расчётного
;
находится
в допустимых пределах, значит, лампа выбрана, верно.
Удельная установленная мощность осветительной установки
Руд = Рсв·N/S = 100·85/1444,7 = 5,9 Вт/м2. (2.25)
Во время доения освещенность на вымени коровы должна быть
не менее 150 лк, поэтому увеличиваем количество светильников в 2 раза в первом,
третьем, пятом рядах.
Результаты светотехнического расчета остальных помещений
сведены в светотехническую ведомость (таблица 2.3).
Таблица 2.3 - Светотехническая ведомость расчета освещения
коровника
Характеристика помещений
|
Коэффициент отражения
|
Система освещения
|
Нормированная освещенность, лк.
|
Вид освещения
|
Коэффициент запаса
|
Светильники
|
Лампы
|
розетки
|
Установленная мощность, Вт
|
Удельная мощность, Вт/м2
|
№ по плану
|
Наименование
|
Площадь, м2
|
стен
|
потолка
|
пола
|
тип
|
количество
|
тип
|
мощность, Вт
|
число
|
мощность, Вт
|
1
|
Стойловое
|
1447,3
|
30
|
10
|
10
|
Общая равномерная
|
30
|
рабочее
|
1,15
|
НСП 21
|
85
|
БК215-225-100
|
100
|
-
|
-
|
8500
|
5,87
|
2
|
С подстилкой
|
9,0
|
30
|
10
|
10
|
20
|
рабочее
|
1,15
|
НСП 21
|
1
|
БК215-225-100
|
100
|
-
|
-
|
100
|
11,1
|
3
|
Подсобное
|
14,1
|
10
|
30
|
10
|
20
|
рабочее
|
1,15
|
НСП03М
|
1
|
БК215-225-60
|
60
|
1
|
500
|
560
|
4,25
|
4
|
Инвентарная
|
9,0
|
30
|
10
|
10
|
100
|
рабочее
|
1,15
|
НСП 02
|
1
|
БК215-225-150
|
150
|
1
|
500
|
650
|
16,6
|
5
|
Тамбур
|
6,7
|
10
|
30
|
10
|
20
|
рабочее
|
1,15
|
НСП 11
|
1
|
БК215-225-100
|
100
|
-
|
-
|
100
|
14,9
|
6
|
Навозоудаления
|
118,9
|
30
|
10
|
10
|
20
|
рабочее
|
1,15
|
НСП 01
|
5
|
БК215-225-100
|
100
|
-
|
-
|
500
|
4,2
|
7
|
Вент. камера
|
18
|
10
|
30
|
10
|
30
|
рабочее
|
1,15
|
НСП 21
|
1
|
БК215-225-100
|
100
|
-
|
-
|
100
|
5,5
|
8
|
Наружное освещение
|
6,0
|
-
|
-
|
-
|
5
|
дежурное
|
1,15
|
НСП 03
|
4
|
БК215-225-60
|
60
|
-
|
-
|
240
|
10
|
Установленная мощность светотехнического оборудования
|
10750
|
72,42
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
|