Проект электрификации фермы КРС на 400 голов с разработкой САУ водоснабжением в условиях ООО 'Пичуги' Ордынского района
Содержание
Введение
. Производственно-экономическая характеристика хозяйства
ООО"Пичуги" и состояние его электрификации
.1 Природно-экономическая характеристика хозяйства и его
состояние электрификации
.2 Обоснование темы проекта
.3 Характеристика объекта проектирования
2. Выбор технологических схем и рабочих машин
2.1 Выбор технологических схем
2.2 Выбор технологических машин, подлежащих электрификации
. Выбор электрического оборудования и электроники
.1 Расчет и выбор электропривода на примере водоснабжающей
установки
.2 Выбор электронагревательных установок
.3 Расчет осветительных установок
.4 Проектирование электропроводок
.4.1 Выбор схемы подключения электропроводок
.4.2 Выбор конструктивного выполнения внутренних сетей,
определение сечение проводов и кабелей
.4.3 Выбор водно-распределительного устройства,
коммутационной и защитной аппаратуры
.4.4 Составление расчетной схемы-таблицы и проверка
селективности работы средств защиты
. Разработка автоматического управления водоснабжением
.1 Расчеты по разработке и выбору специального
электрооборудования и средств автоматизации
. Подсчет электрических нагрузок фермы КРС и расчет сетей
.1 Подсчет электрических нагрузок
.2 Выбор источника питания
.3 Выбор площадей сечения проводов наружных электрических
сетей
.4 Проверка защитных аппаратов на срабатывание при коротких
замыканиях
.5 Проверка возможности пуска и нормальной работы
электродвигателей
.6 Мероприятия по компенсации реактивной мощности
. Монтаж наладка и эксплуатация электрического оборудования и
электроники системы водоснабжения
.1 Организация монтажа и наладки электрического оборудования
и электроники
.2 Планирование работ по ТО и ТР электрического оборудования
и электроники
.3 Определение годового потребления электроэнергии на нужды
водоснабжения и организация учета электроэнергии
.4 Определение потерь электроэнергии в сетях
.5 Мероприятия по энергосбережению ресурсов на объекте
проектирования
. Безопасность и экологичность проекта
.1 Анализ состояния охраны труда в ООО "Пичуги"
.2 Анализ противопожарного состояния на предприятии
.3 Экологическая безопасность проекта
.3.1 Вещества и факторы, загрязняющие окружающую среду
.3.2 Мероприятия, предотвращающие загрязнение окружающей
среды
.3.3 Выводы
.4 Расчет естественного освещения
.5 Расчет искусственного освещения
.6 Расчет вентиляции
.7 Расчет заземления
.8 Выравнивание потенциалов в коровнике
.9 Молниезащита
. Экономическое обоснование
.1 Определение затрат на доставку воды
.2 Экономическая эффективность проекта
.3 Экономическая эффективность фермы 400 голов КРС
Выводы и предложения
Библиографический список
Введение
ООО "Пичуги" Ордынского района НСО является экономически
прочным, ежегодно получаемым прибыль. Оно специализируется на выращивании
крупно рогатого скота (далее КРС) , для производства молока и мяса. За
последние годы молоко является самым рентабельным видом реализуемой продукции,
поэтому основное вложение средств направлено на развитие отрасли
животноводства. Администрация хозяйства рассматривает вопрос о строительстве
новой животноводческой фермы на 400 голов КРС для дальнейшего увеличения
производства молока и получения прибыли. Место расположения фермы выбрано в
соответствии с санитарными нормами, на удалении 3км от центральной усадьбы.
Настоящий проект будет предложен администрации хозяйства в качестве одного из
возможных вариантов фермы.
Проект охватывает только вопросы электрификации фермы, с детальной
проработкой вопросов водоснабжения, включая подогрев питьевой воды для коров.
Экономическая эффективность строительства фермы рассчитана приблизительно, хотя
выручка от реализации продукции близка к реальной, однако затраты на
строительство всей фермы будут уточнены.
Проект изложен в пояснительной записке на 120 страницах машинописного
текста, графическая часть диплома представлена на 9 чертежах формата А1.
1.
ПРИРОДНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ
1.1
Природно-экономическая характеристика предприятия
Территория ООО" Пичуги" расположена в северо-восточной части
Ордынского района, граничит на севере и востоке с Новосибирским районом, на
западе с агрофирмой "Ирмень" Ордынского района, южная граница
хозяйства проходит по водохранилищу Новосибирской ГЭС, а по агроклиматическому
районированию Новосибирской области относится к умеренно-увлажненному,
умеренно-прохладному агроклиматическому району.
Зима холодная и продолжительная, переход к лету быстрый, лето жаркое и в
большинстве случаев ветреное. Среднегодовая температура воздуха -0,2C. Средняя продолжительность
безморозного периода 102 дня. Среднее количество осадков, приведенных к
показателям осадкомера 415 мм.
Климатические условия зоны являются удовлетворительными для возделывания
всех райнировавнных сельскохозяйственных культур.
По почвенному райнированию Новосибирской области территория хозяйства
расположена в лесостепной зоне серых лесных почв, оподзоленных, выщелоченных и
обыкновенных черноземов / Западно-Сибирская провинция/, в Приобском центральном
районе выщелоченных черноземов.
ООО " Пичуги" имеет благоприятные экономические условия, так
как находится рядом с городом Новосибирском (60 км). Сообщение между
центральной усадьбой и районным и областным центрами осуществляется по
асфальтированной дороге, по трассе всесоюзного значения. Эти условия позволяют
наладить экономические связи с другими предприятиями, фирмами и не зависеть от
одного партнера, а также организовывать собственные промышленные производства
по переработке выращенной продукции.
Хозяйство имеет цеховую организационную структуру(рис.1.1)
Рис.2.1. Организационная структура ООО "Пичуги".
Высшим органом управления является общее собрание акционеров (рис.1.1).
Собрание собирается раз в год и решает следующие вопросы: утверждает
отчетность, для повседневного руководства избирается директор. Директор несет
персональную ответственность за выполнение планов по производству и реализации
продукции, заключает договора, контролирует их выполнение, осуществляет
финансовые операции и решает другие вопросы. Директору подчинены главные
специалисты основных цехов растениеводства, животноводства, механизации и т.д.
Главные специалисты непосредственно руководят производственными отделениями,
т.е. совмещают функциональное и административное руководство.
Организационно-правовая структура предприятия - Товарищество с
ограниченной ответственностью.
Специализацию предприятия определяют по ряду показателей: структура
товарной продукции, валовой продукции и др. Определим специализацию хозяйства
по выручке (табл.2.1). Наибольший удельный вес в отчетном году в структуре
товарной продукции занимает продукция животноводства - 45%, в том числе
молочные продукты - 34%. Продукция растениеводства составляет 37%, в том числе
зерновые - 33%. Увеличение удельного веса зерновых в структуре товарной
продукции в отчетном году по сравнению с прошлым годом связано с увеличением
объема производства зерна. Итак, в хозяйстве две ведущие отрасли -
растениеводство (зерновое) и молочное скотоводство.
Для обобщающей характеристики уровня специализации раcсчитаем коэффициент специализации по
формуле:
Кс=100/∑ Р(2i-1),
Где Кс - коэффициент специализации;
Р - удельный вес каждого вида продукции;
I -
порядковый номер по удельному весу.
Таблица 1.1 Расчет коэффициента специализации
|
Вид продукции
|
Выручка от реалиpации в среднем за 2004-2009гг, тыс.руб.
|
Удельный вес,%
|
Порядковый номер по уд.весу
|
Расчетные данные
|
|
Символы
|
|
Р
|
I
|
2I-1
|
Р(2I-1)
|
|
Зерновые
|
4103
|
27
|
2
|
3
|
81
|
|
Прочая продукция растениеводства
|
738
|
5
|
5
|
9
|
45
|
|
Молочные продукты
|
5840
|
38
|
1
|
1
|
38
|
|
КРС
|
1478
|
9
|
4
|
7
|
63
|
|
Прочая продукция животноводства
|
266
|
2
|
6
|
11
|
22
|
|
Прочая продукция, работы и услуги
|
2821
|
19
|
3
|
5
|
95
|
|
ИТОГО
|
15246
|
100
|
Х
|
Х
|
344
|
Кс=100/∑ Р(2i-1)=100/344=0,3
Коэффициент специализации, равный 0,3, показывает, что в
ООО"Пичуги" сложился средний уровень специализации.
Прямыми показателями размера сельскохозяйственного предприятия принято
считать объемы производства валовой продукции, зависящие от размера и качества
сельскохозяйственных угодий, поголовья скота, объема производственных фондов,
трудовых ресурсов, рационального их применения. (см.табл.2.3)
Таблица 2.1 Состав и структура товарной продукции
|
Вид продукции
|
Выручка от реализации, (тыс.руб.)
|
|
2005г
|
2006г
|
2007г
|
2008г
|
2009г
|
В среднем за 5 лет
|
|
|
%
|
|
%
|
|
%
|
|
%
|
|
%
|
|
%
|
|
Зерновые
|
1020
|
15
|
2496
|
18
|
1841
|
16
|
1336
|
11
|
6608
|
33
|
4103
|
27
|
|
Прочая продукция растениеводства
|
1555
|
23
|
498
|
4
|
763
|
7
|
338
|
3
|
686
|
4
|
738
|
5
|
|
Итого по растениеводству
|
2575
|
38
|
2994
|
22
|
2604
|
23
|
1674
|
14
|
7294
|
37
|
4841
|
32
|
|
Молочные продукты
|
2210
|
33
|
5179
|
43
|
5925
|
51
|
6662
|
55
|
6686
|
34
|
5840
|
38
|
|
КРС
|
1058
|
16
|
1066
|
9
|
824
|
7
|
1543
|
13
|
1833
|
9
|
1478
|
9
|
|
Прочая продукция животноводства
|
85
|
2
|
144
|
1
|
121
|
1
|
101
|
1
|
419
|
2
|
266
|
2
|
|
Итого по животноводству
|
3353
|
51
|
6389
|
53
|
6870
|
59
|
8306
|
69
|
8938
|
45
|
7584
|
49
|
|
Прочая продукция, работы и услуги
|
752
|
11
|
3082
|
25
|
2107
|
18
|
2011
|
17
|
3654
|
18
|
2821
|
19
|
|
ИТОГО
|
6680
|
100
|
12165
|
100
|
11581
|
100
|
11991
|
100
|
19886
|
100
|
15246
|
100
|
Таблица 2.3 Размеры сельскохозяйственного предприятия
ООО"Пичуги"
|
Показатели
|
2005г
|
2006г
|
2007г
|
2008г
|
2009г
|
В среднем за 5 лет
|
НСО 2009г
|
|
1.Поголовье
животных, усл.гол.
|
1757
|
1515
|
1388
|
1436
|
1509
|
1521
|
1167
|
|
2.Площадь с.х.угодий, га
|
5593
|
5670
|
5634
|
5659
|
5615
|
5634
|
10319
|
|
3.Среднегодовая
численность работников, чел
|
168
|
173
|
145
|
138
|
129
|
151
|
149
|
|
4.Валовая продукция (в сопоставимых ценах), тыс.руб.
|
1706
|
1670
|
1544
|
1418
|
2181
|
1704
|
995
|
|
5.Среднегодовая (остаточная) стоимость основных фондов,
тыс.руб.
|
40821
|
45555
|
20833
|
19739
|
21240
|
29638
|
22202
|
|
6.Среднегодовая стоимость оборотных фондов, т.руб.
|
4116
|
6455
|
7288
|
8109
|
10639
|
7321
|
5164
|
До 2005 год поголовье животных уменьшалось. В 2005 году оно сократилось
на 369 голов по сравнению с 2004 годом. Но в 2006г тенденция изменилась, и
поголовье животных постепенно растет. В 2006 году оно составило 1436 голов, что
на 48 голов больше чем в 2005 году и на 269 голов больше чем в среднем по НСО.
А в 2007 году - 1509 голов, т.е. на 121 голову больше по сравнению с 2005
годом. Однако средний показатель за 5 лет еще не достигнут. Площадь
сельскохозяйственных угодий колеблется по годам незначительно, можно даже
сказать не изменяется. В среднем за 5 лет площадь сельскохозяйственных угодий
составляет 5634 га, что меньше чем в среднем по НСО почти в 2 раза.
Среднегодовая численность работников, занятых в сельскохозяйственном
производстве, постепенно снижается. Самая большая численность была в 2005 году
- 173 человека. Самая меньшая в 2004 году - 129 человек. Производство валовой
продукции до 2005 года сокращалось, но все же в 2005году в хозяйстве было
произведено валовой продукции на 423 тыс.руб. больше чем в среднем по НСО. В
2006 году за счет хорошего урожая объем валовой продукции резко увеличился до
2181 тыс.руб., что на 763 тыс.руб. больше чем в 2005 году и на 477 тыс.руб.
больше среднего показателя за 5 лет.
В 2007 году стоимость машин и оборудования увеличилась на 15135 тыс.руб.
по сравнению с 2006 году. Это связано со строительством молокоцеха. В структуре
основных фондов здания и сооружения занимают около 70%. В то время как более
активная их часть всего 30%. Следовательно, руководству хозяйства при
формировании плана капитальных вложений на предстоящие годы необходимо больше
средств направить на приобретение машин и механизмов, транспорта, увеличение
поголовья рабочего и продуктивного скота.
Об эффективности использования фондов судят по показателям оснащенности.
(табл.2.6) Показатели оснащенности фондами самые высокие в 1997 году. В 1998
году они резко снизились (результат уценки).
Таблица 2.6 Оснащенность фондами (основными и
оборотными)
|
Показатель
|
2006г
|
2007г
|
2008г
|
2009г
|
2010г
|
В среднем за 5 лет
|
|
Фондообеспеченность, тыс.руб/га
|
8
|
9
|
5
|
5
|
6
|
6,6
|
|
Фондовооруженность, тыс.руб./чел
|
267
|
301
|
194
|
202
|
247
|
242,2
|
|
Фондоемкость, руб.
|
26
|
31
|
18
|
19
|
15
|
21,8
|
Фондообеспеченность - это стоимость фондов в расчете на 1 га
сельскохозяйственных угодий. Фондовооруженность - стоимость фондов,
приходящаяся на 1 человека. Фондоемкость - стоимость фондов, которая приходится
на 1 рубль валовой продукции сельского хозяйства. Чем меньше фондоемкость, тем
эффективнее используются фонды (в 2000 году).
Производительные силы кроме МТБ включают также и трудовые ресурсы.
Численность работников в ООО"Пичуги" в отчетном году составила
316 человек (см.табл.2.7) и сократилась по сравнению с 2007 годом на 9 человек
или на 3%, но она больше численности в прошлом году. По сравнению с
численностью работников в среднем по области в нашем хозяйстве (в 2009 году)
работало на 111 человек больше. С 2008 года численность работников, занятых в
сельскохозяйственном производстве, сокращается, зато численность работников
промышленных предприятий увеличивается (в2008 году -14 чел., в 2009 году - 95
чел.) и в среднем за 5 лет они занимают 12,42%.
Уровень использования рабочей силы на предприятии рассмотрен в таблице
2.8 . За 2009 год отработано 82 тыс.чел-дней. Это больше чем в 2006 году на 8
Таблица 2.7 Численность и структура работников в
ООО "Пичуги"
|
Категории работников
|
2005г
|
2006г
|
2007г
|
2008г
|
2009г
|
В среднем за 5 лет
|
НСО 1999г
|
|
|
|
|
|
|
Чел.
|
%
|
|
|
Рабочие постоянные
|
117
|
117
|
105
|
79
|
146
|
113
|
36.00
|
140
|
|
Трактористы
|
52
|
52
|
48
|
25
|
31
|
42
|
13,38
|
32
|
|
Доярки
|
24
|
23
|
19
|
10
|
19
|
19
|
6,05
|
16
|
|
Скотники
|
39
|
13
|
11
|
14
|
21
|
20
|
6,38
|
21
|
|
Работники свиноводства
|
2
|
3
|
3
|
3
|
3
|
3
|
1,00
|
3
|
|
Рабочие сезонные и временные
|
86
|
120
|
123
|
101
|
2
|
86
|
27,39
|
7
|
|
Служащие
|
38
|
30
|
33
|
38
|
31
|
34
|
10,83
|
24
|
|
Из них руководители
|
9
|
9
|
9
|
10
|
10
|
9
|
2,87
|
8
|
|
Специалисты
|
27
|
18
|
21
|
26
|
19
|
22
|
7,00
|
13
|
|
Итого работников, занятых в сельскохозяйственном
производстве
|
241
|
267
|
261
|
218
|
179
|
233
|
74,20
|
170
|
|
Работники промышленных предприятий
|
21
|
16
|
14
|
50
|
95
|
39
|
12,42
|
17
|
|
Работники ЖКХ и культурно-бытовых учреждений
|
39
|
38
|
40
|
32
|
34
|
37
|
11,78
|
2
|
|
Работники торговли и общественного питания
|
4
|
4
|
4
|
6
|
8
|
5
|
1,59
|
3
|
|
ВСЕГО по предприятию
|
305
|
325
|
319
|
306
|
316
|
314
|
100
|
195
|
тыс.чел-дней или на 10,8%, в 2009 году - на 4 тыс.чел-дней (5%), в
2007-2008 годах - на 1 тыс.чел-дней (1%). В среднем за 5 лет отработано 79
тыс.чел-дней и 599 тыс.чел-часов.
Таблица 2.8 Использование рабочей силы в ООО
"Пичуги"
|
Показатели
|
2005г
|
2006г
|
2007г
|
2008г
|
2009г
|
В среднем за 5 лет
|
НСО 2009г
|
|
Среднесписочная численность
работников, чел
|
305
|
325
|
319
|
306
|
316
|
314
|
195
|
|
Отработано за год всего:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тыс.чел-дн
|
74
|
81
|
81
|
78
|
82
|
79
|
51
|
|
Тыс.чел-час
|
529
|
650
|
630
|
545
|
576
|
599
|
360
|
|
Отработано одним среднесписочным работником:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дней
|
243
|
249
|
254
|
255
|
259
|
252
|
262
|
|
Часов
|
1941
|
2000
|
1975
|
1781
|
1823
|
1904
|
1846
|
|
Средняя продолжительность рабочего дня, час. Фактическая нормативная
|
87
|
87
|
7,77
|
77
|
77
|
7,57
|
77
|
|
Номинальный фонд рабочего времени, дней
|
280
|
280
|
280
|
280
|
280
|
280
|
280
|
|
Коэффициент использования рабочего дня
|
1,4
|
1,4
|
1,1
|
1,0
|
1,0
|
1,18
|
1,0
|
|
Коэффициент использования годового фонда рабочего времени
|
0,87
|
0,89
|
0,91
|
0,91
|
0,93
|
0,90
|
0,94
|
|
Общий коэффициент использования рабочего времени
|
1,22
|
1,25
|
1,0
|
0,91
|
0,93
|
1,06
|
0,94
|
Больше всего отработано чел-часов в 2006 году (650), меньше всего в
2005году (545). В 2008 году одним среднесписочным работником отработано 259
дней, в 2004 году - 243. А в среднем за 5 лет - 252 дня. Коэффициент
использования рабочего дня - отношение средней фактической продолжительности
рабочего дня (в часах) к продолжительности по норме. Он во все годы больше либо
равен 1,0 и показателя по НСО. В среднем за 5 лет он превышает единицу на 0,18.
Коэффициент использования годового фонда рабочего времени - отношение числа
дней, отработанных одним среднесписочным работником за год , к номинальному
фонду рабочего времени (280-290 дней). Этот коэффициент в среднем за 5 лет
составляет 0,9, что на 0,04 меньше, чем в среднем по области. Общий коэффициент
использования рабочего времени - произведение коэффициента использования
годового фонда рабочего времени и коэффициента использования рабочего дня.
Общий коэффициент выше в 2005 и 2006 годах (1,22 и 1,25 соответственно), в 2006
году он занимает наименьшее значение (0,91). Это меньше, чем в среднем по
области в 2006 году. Но в среднем за 5 лет коэффициент равен 1,06. Один из
резервов более полного использования трудовых ресурсов - увеличение количества
дней, отработанных одним работником.
Эффективность использования трудовых ресурсов характеризуется
показателями производительности труда. Они бывают прямые и косвенные,
натуральные и стоимостные.
Таблица 2.9 Уровень производительности труда в
ООО "Пичуги"
|
Показатели
|
2005г
|
2006г
|
2007г
|
2008г
|
2009г
|
В среднем за 5 лет
|
НСО 2009г
|
|
Произведено валовой продукции сельского хозяйства на 1
средне-годового работника, руб/чел
|
10155
|
9653
|
10648
|
10275
|
16907
|
11527,6
|
6659
|
|
Нагрузка с.- х. угодий на 1 работника (косвенный
показатель), га/чел
|
33
|
33
|
39
|
41
|
44
|
38
|
69
|
|
Затраты труда на про-изводство основных видов продукции
(чел-час) на 1ц зерна
|
0,45
|
0,43
|
0,41
|
0,43
|
0.22
|
0.39
|
1.04
|
|
На 1ц молока
|
3,38
|
3,58
|
3,04
|
3,00
|
3.46
|
3.29
|
8.46
|
|
На 1ц прироста ж.м.КРС
|
11,83
|
16,32
|
21,41
|
17,87
|
18,52
|
17,19
|
50,69
|
Рассматривая производство валовой продукции сельского хозяйства на 1
среднегодового работника в динамике, мы видим, что оно изменяется
неравно-мерно. То уменьшается, то увеличивается. В среднем за 5 лет на 1
работника приходится 11528 руб. валовой продукции. В 2007 году в хозяйстве
произведено на 3616 руб. валовой продукции больше по сравнению со средним
показателем по НСО. Наибольшая нагрузка сельскохозяйственных угодий на 1
работника была в 2008 году (44 га), наименьшая в 2005,2006 годах (33 га). В
среднем по области в 2006 году нагрузка сельхозугодий на 1 работника на 28 га
больше, чем в хозяйстве. На уровень затрат труда при производстве зерна
(молока, прироста живой массы КРС) оказывают влияние затраты труда на 1 га
посева (1 голову) и урожайность культур (продуктивность животных). Уровень затрат
труда при производстве зерна в среднем за 5 лет составляет 0,39 чел-час/ц.
Самые наибольшие затраты труда в 2004 году (0,45 чел-час/ц), самые наименьшие в
2009 году (0,22 чел-час/ц). В среднем по НСО эти затраты намного больше (в
2008году - на 0,61 чел-час/ц). Уровень затрат труда при производстве молока в
2007 году - 3,58 чел-час/ц. Это самый высокий показатель за 5 лет. Самый лучший
показатель был достигнут в 2008 году (3,00), что на 5,46 чел-час/ц меньше, чем
по области. Уровень затрат труда при производстве прироста живой массы КРС в
среднем за 5 лет составляет 17,19 чел-час/ц. Самый высокий показатель
наблюдается в 2007 году (21,41 чел-час/ц), самый низкий (лучший) в 2005году
(11,83 чел-час/ц). По сравнению со средним показателем по НСО В 2008 году в ООО
"Пичуги" затрачено на 32,82 чел-час/ц меньше.
В целом можно сказать, что в ООО "Пичуги" уровень
производительности труда выше, чем в среднем по области.
Одним из показателей производственно-финансовой деятельности является
производство основных видов продукции.
Таблица 2.10 Производство основных видов
продукции, ц
|
Виды продукции
|
2005г
|
2006г
|
2007г
|
2008г
|
2009г
|
В среднем за 5 лет
|
НСО 2008г
|
|
Зерно
|
46781
|
53154
|
41949
|
34937
|
67510
|
48866
|
23100
|
|
Молоко
|
21313
|
19571
|
22382
|
22749
|
20826
|
21368
|
7135
|
|
Прирост ж.м. молодняка КРС
|
1945
|
1838
|
1401
|
1511
|
1566
|
1652
|
707
|
В 2009 году в силу ряда причин было собрано 67510ц зерна. Это больше чем
в предыдущие года: по сравнению с 2008 годом на 32573ц, с 2007годом на 25561ц,
с 2006 годом на 14356ц, с 2005годом на 20729ц. Производство продукции
животноводства меньше зависит от погоды, поэтому изменения по годам
незначительны. До 2008 года производство молока увеличивалось, но в 2009 году
оно снизилось на 1923ц по сравнению с 2008 годом. Прирост живой массы КРС до
2007 года снижался. Но с 2008 года происходит увеличение прироста. В 2008 году
было получено на 110ц больше чем в 2007 году, в 2009 году - на 165ц. Уровень
производства продукции в хозяйстве выше, чем в среднем по области.
Основными показателями, характеризующими отрасль растениеводства,
являются урожайность сельскохозяйственных культур, отрасль животноводства -
продуктивность животных.
1.2
Обоснование темы проекта
Учитывая все факторы, ООО "Пичуги" стало уделять больше
внимания производству молока. Валовой надой молока за последние 5 лет увеличен
на 21% или на 5055 ц, причем такое увеличение произошло как за счет роста
продуктивности животных (с 3606кг до 4255кг в 2007 г.), так и за счет роста
поголовья коров (с 660 голов в 2003 г. до 860 голов в 2007 году). Но увеличение
поголовья не может происходить до бесконечности: ограничены земельные угодья,
наблюдается недостаток трудовых ресурсов, отсутствие пригодных для содержания
скота животноводческих помещений. Анализ экономического состояния показывает,
что в хозяйстве имеются возможности для увеличения поголовья КРС по меньшей
мере на 400 голов. Поэтому целесообразно строительство новой фермы КРС на 400
голов, где были бы созданы хорошие условия для механизации и автоматизации всех
производственных процессов. Это будет способствовать снижению трудовых и
эксплуатационных затрат, а значит - росту рентабельности производства молока.
.3
Характеристика объекта проектирования
Ферма КРС на 400 голов расположена от центральной усадьбы колхоза, на
удалении 3 км. В нее входят два коровника 1 вместимостью на 200 голов каждый
(рисунок 1.2), которые соединены между собой блоком вспомогательных служб 2. К
коровникам примыкают выгульные площадки. У каждого коровника имеется свой
навозоприемник 11, а также внутри одного из коровников расположен резервуар с
водой и шкаф управления водоснабжением. На ферме имеется ветпункт 4 с
изолятором на 5 мест 5 и выгульной площадкой, навозохранилище 9 и две силосные
ямы 8, весовая на 10 тонн 7, три пожарных резервуара 10, скважина 12,
санпропускник 6 и трансформаторная подстанция, от которой происходит
электроснабжение всей фермы.
В обоих коровниках содержание животных привязное при четырехрядном их
расположении. Стельные коровы, которым 3-5 дней остается до отела, находятся в
родильном отделении 3. А новорожденные телята находятся через перегородку в
этом же помещении.
Зимой скот содержат на привязи и выводят их на выгульные площадки. Летом
коров выгоняют на отведенные им пастбища и доят на специальных летних дойках.
Вентиляция помещений естественная при помощи вытяжных шахт и приточных
отверстий в наружных стенах.
Для отопления в зимний период помещений во вспомогательном блоке
используется печь на твердом топливе.
Рисунок 1.2 - Генлан фермы на 400 голов КРС и электроснабжение. Условное
обозначение: 1 - коровник, 2 - блок вспомогательных служб, 3 - родильное
отделение с телятником, 4 - ветпункт, 5 - изолятор на 5 мест, 6 -
санпропускник, 7 - весовая на 10 тон, 8 - силосные траншеи, 9 -
навозохранилище, 10 - пожарный резервуар, 11 - навозоприемник, 12 - скважина
Раздача кормов (кроме концентрированных) на ферме осуществляется
мобильными тракторными кормораздатчиками КТУ-10А непосредственно на кормовой
стол.
Погрузка кормов из траншеи производится греферным погрузчиком.
Концентрированные корма раздают мобильным кормораздатчиком.
Поят скот из автопоилок ПА-1А.
Доение коров осуществляется на двух установках 2АДСН с комплектом
очистительно-охладительных агрегатов установленных в блоке вспомогательных
служб. В каждом коровнике смонтировано по четыре ветви молокопровода и
вакуумопровода, которые сгруппированы по две для сбора молока. Молоко от каждой
группы коров поступает в отдельные вакуумированые цистерны емкость 0,6 м3, с
которых молоко перекачивают и охлаждают в танк объемом 6 м3.
Навоз в помещении коровника и в родильном отделении убирают
цепочно-скребковым транспортером в пристроенный в торце коровника
навозоприемник. А из него фекальным насосом НФЦ-100 перекачивают в прицеп с
емкостью, и транспортируют к навозохранилищу.
На ферме имеется три пожарных резервуара 10.
Ферма - как потребитель электроэнергии, относится к потребителям II-категории по надежности
электроснабжения. Следовательно, для его электроснабжения в соответствии с
требованиями ПУЭ, используется однотрансформаторная подстанция (далее ТП)
напряжениями 10/0,4 кВ. Подключение этой подстанции к источнику питания,
которым является, проходящая мимо фермы ВЛ-10кВ, будет осуществлено фидером в
виде воздушной линии (ВЛ). Схема ТП 10-0,4 кВ типовая, в которой со стороны высокого
напряжения (РУВН) расположены:
разъединитель 1 - как коммутационный аппарат;
предохранитель 2 - как аппарат защиты;
разрядники 3 - как защита от перенапряжений, приходящих с ВЛ.
Описанная однолинейная принципиальная схема представлена на рисунок 1.3.
Рисунок 1.3 - Однолинейная принципиальная схема
В качестве наилучшего места для установки ТП является, так называемый,
центр электрических нагрузок. Учитывая расположение объектов, подлежащих
электрификации, ТП разместим в месте, указанном на плане и длина фидера
составит 1000 м.
2.
Выбор технологических
схем и рабочих машин
2.1 Выбор
технологических схем
Для производства молока на ферме КРС проводится ряд технологических
процессов, которые осуществляются в определенной последовательности, согласно
установленному распорядку дня. Начало рабочего дня на ферме в 530. Свой рабочий
день доярки начинают с осмотра и пересчета закрепленного за ней поголовья.
После чего проводит уборку стойловых мест и чистку коров. Потом подготавливает
доильные аппараты к утреннему доению коров. Перед подключением аппарата
подмывают вымя теплой водой, массируют, затем начинается процесс доения.
Молоко, проходя через доильный аппарат, поступает в молокопровод, затем
попадает в вакуумированную емкость. После окончания процесса доения, молоко с
этой емкости перекачивают молочным насосом через охладитель молока в
танк-охладитель. Каждый день молоко отправляют на молокозавод в соседний район
с помощью молоковозов.
После окончания каждого процесса доения делают промывку доильной
установки и мойку доильной аппаратуры теплой водой, которую нагревают
водонагревателем. Как только завершится процесс доения, слесарь начинает
процесс навозоудаления из каскадов с помощью скребкового транспортера в навозоприемник.
По мере накопления навоза в навозоприемнике проводится перекачка фекальным
насосом, в емкость для транспортировки его к навозохранилищу.
Процесс поения коров, автоматизированный с помощью автопоилок ПА-1А,
которые крепятся к водяной магистрали. Все водоснабжение осуществляется из
накопительной емкости, которая находится в одном из коровников. В емкость, в
которой происходит накопление и поддержание заданного уровня воды, которая
поступает из скважины.
В процессе кормления задействованы скотники и трактористы, которые
начинают работу с 8 часов утра. Сначала идет приготовление кормосмеси, потом
осуществляется раздача приготовленных кормов мобильным кормораздатчиком КТУ-10А
на кормовой стол. После чего проводят раздачу концентрированных кормов мобильным
кормораздатчиком. По завершению этого процесса, производят чистку кормовых
проходов, а тем временем скотники едут получать зернофураж, согласно нормам на
один надоеный литр. Он предназначен для раздачи вручную, перед дневной и
вечерней дойкой. После чего перерыв до 1140. С 1140 начинается подготовка к
дневной дойке. Наводят порядок на кормовом столе и раздают вручную
концентрированный корм, подготавливают стойловые места. После чего производят
доение. По завершению доения, моют доильную установку и аппаратуру. Коров
выгоняют на прогулку на выгульные площадки, где находятся арбы с сеном и
соломой. В течение 2-3 часов они находятся на открытом воздухе. Придя на
вечернюю дойку, доярки загоняют, привязывают и проводят осмотр коров, "не
вошла ли какая-либо корова в охоту". Если да, то докладывают осеменатору,
который проводит искусственное осеменение. В это время идет раздача кормосмеси
и концентрированных кормов. С 18 до 20 проводят вечернюю дойку. Потом моют
установку и доильную аппаратуру. После чего остается дежурная доярка, которая
передает скот дежурному скотнику.
.2 Выбор
технологических машин, подлежащих электрификации
Важную роль в обеспечении надежной работы и увеличении эффективности
использования электрического и электромеханического оборудования играет его
правильная эксплуатация, составными частями которой являются, в частности,
хранение, монтаж, техническое обслуживание и ремонты. Важным резервом является
также правильный выбор оборудования по мощности и уровню использования. По
оценкам специалистов, это позволяет экономить до 20-25% потребляемой
электрической энергии.
Именно с учетом этих положений осуществляется выбор технологических
машин, подлежащих электрификации.
) для доения в стойлах со сбором молока в доильные бидоны с
универсальными двух- или трехтактными аппаратами;
) для доения в стойлах со сбором молока через молочный трубопровод в
общую емкость двухтактными аппаратами;
) для доения на пастбищах и площадках со сбором молока через молочный
трубопровод в общую емкость передвижной установки;
) для доения в станках стационарной доильной установки или с
автоматизацией заключительных операций доения.
Для фермы КРС на 400 голов целесообразно применить
установку 2АДСН для доения коров в молокопровод из нержавеющей трубы при
привязном содержании.
Доильная установка для доения коров в молокопровод 2АДСН
стандартной комплектации рассчитана для доения стада до 200 голов при стойловой
технологии содержания коров. Установку обслуживают четыре дояра. Каждый дояр
работает тремя доильными аппаратами. Установка может комплектоваться доильными
аппаратами одновременного или по парного доения. Конструкция установки
предусматривает групповой учет молока надоенного каждым дояром, а также может
дополнительно комплектоваться приборами для проведения индивидуального
зоотехнического учета надоя от каждой коровы. Схема доильной установки 2АДСН
исключает подъемники на фермах, что в два раза сокращает путь транспортировки
молока и промывки доильной установки. Магистральный вакуумпровод выполнен из
оцинкованной трубы диаметром 50мм, стойловый вакуумпровод выполнен из
оцинкованной трубы 40мм. Линейный молокопровод выполнен из нержавеющей трубы Ду
52*1 с полированной внутренней поверхностью.
Установки для создания разрежения в воздухопроводной системе.
Воздушная установка доильной машины предназначена для создания в системе
разряжения (вакуума) путем откачки воздуха. Она выполняет роль силовой
трансмиссии между двигателем и рабочими органами - доильными стаканами.
Установка состоит из воздушного насоса, баллона-ресиверса, регулятора
разряжения, измерителя давления, системы трубопроводов с арматурой и двигателя.
Воздушные насосы делятся на ротационные, поршневые и д,р. Ротационные
подразделяются на лопастные, водокольцевые и д,р. На базе этих насосов
существует два вида вакууметрических установок.
Унифицированная воздухоотсасывающая (вакуумная) установка УВУ - 60/45
рисунок 2.1.
Состоит из модернизированного тангенсально-лопастного ротационного насоса
на общей с электродвигателем раме. Конструктивной особенностью насоса является
применение масленки фитильного типа для смазки рабочих поверхностей статора и
лопаток, а также наличие глушителя.
Установка вакуумная водокольцевая УВВ-Ф-90М рисунок 2.2.
Состоит из водокольцевого воздушного насоса на общей с электродвигателем
раме и бака с водой. Основным его преимуществом является то, что при вращении
ротор не касается стенок статора. Уплотнение между вращающимся ротором и
неподвижным статором обеспечивается водой, которая выполняет роль поршня.
На ферме целесообразно применить установку УВВ-Ф-90М, потому что в
процессе работы она требует меньше внимания и затрат, обладает высокой
производительностью.
Для перекачивания молока применяется насос молочный универсальный НМУ-6
рисунок 2.3.
Предназначен для перекачки молока (или моющей жидкости) из системы,
работающей под разряжением, в открытую емкость. Он состоит из корпуса с
нагнетательным патрубком, обратным клапаном и крышкой с всасывающим патрубком;
насадки с крыльчаткой; переходного фланца, соединяющего насос с
электродвигателем. В доильной установке он используется для перекачивания
молока из молокоприемника воздухоразделителя через молочный фильтр и охладитель
в резервуар для хранения и доохлаждения.
Запрещается работа насоса без жидкости, а также эксплуатация при
температуре перекачивающей жидкости более 65°С
Количественный учет молока осуществляется с помощью цифрового счетчика
молока СМ-16 рисунок 2.4.
Счетчик молока СМ-16 применяется для группового учета надоя молока, а
также при перекачке молока из молочного танка в молоковоз. В счетчике -
прозрачный, легко разборный корпус, обеспечивающий визуальный контроль его
работы и позволяющий, в случае необходимости, производить очистку его
измерительного механизма. Имеется возможность калибровки счетчика в
производственных условиях. Блок индикации счетчика молока СМ-16 имеет
энергонезависимую систему отображения информации, в случае несанкционированного
отключения питания - информация на дисплее сохраняется в течение пяти минут.
Для охлаждения молока и хранения используют танк-охладитель. Он
предназначен для быстрого охлаждения и последующего хранения молока на ферме.
Танк оборудован тремя функциональными системами: системой охлаждения, системой
контроля и системой промывки.
Установки для получения горячей воды.
Горячую воду получают в специальных водонагревателях. В зависимости от
источника тепловой энергии водонагреватели делятся на электрические, паровые,
водяные и газовые. В свою очередь, электрические водонагреватели подразделяются
по типу основного рабочего органа на элементные - с трубчатыми
электронагревателями (ТЭНы) и электродные - с непосредственным нагревом воды
при протекании через нее электрического тока.
Паровые емкостные водонагреватели (типа бойлер) для нагрева воды
используют получаемый от другого источника пар, который пропускается по
змеевику, помещенному в бак цилиндрической формы с водой из водопровода.
Проточный электроводонагреватель ЭПВ - 2 А, предназначен для нагрева
проточной воды.
Целесообразно применить емкостной водонагреватель ЭВА-450 рисунок 2.5.
Водонагреватель аккумуляционный с термоизоляцией ЭВА-450. Экономичный, простой
в эксплуатации, коррозионно-стойкий (полностью изготовленный из нержавеющей
стали), с эффективной теплоизоляцией, надежный, автоматически поддерживающий
установленную температуру, не требующий надзора при работе. Обеспечивает
несколько мест разбора горячей воды. Водонагреватель ЭВА-450 решит проблему
обеспечения горячей водой в больших количествах на технологические,
санитарно-гигиенические нужды в любых отраслях хозяйства, а также бытовые
(душ). Особо эффективен для применения на животноводческих фермах, где условия
характеризуются интенсивной эксплуатацией, повышенной влажностью воздуха и
другими неблагоприятными факторами.
Для уборки навоза применяют стационарные навозоуборочные средства. К ним
относятся скребковые транспортеры кругового движения ТСН-2,0Б, ТСН-160;
скреперные установки возвратно-поступательного движения УС-15 и УТН-10;
скреперные тросо-штанговые установки ТС-1.
Стационарные навозоуборочные транспортеры типа ТСН и скреперные установки
УС-15 могут применяться при привязном или беспривязном способе содержания как
при подстилочным, так и при бесподстилочным содержании животных. Цепные
навозоуборочные транспортеры ТСН-160 и ТСН-2,0Б применяются только при
привязном содержании коров.
Для уборки навоза необходимо применить навозоуборочный транспортер
ТСН-160 рисунок 2.6.
Он обладает рядом преимуществ перед подобными. Это круглозвенная,
неразборная, термически обработанная цепь с укрепленными на ней металлическими
скребками, автоматические натяжное и поворотные устройства и привод. В состав
последнего входят электродвигатель, двухступенчатый редуктор и расположенная за
ним ременная пятиручьевая передача.
Перекачивание жидкого навоза из навозоприемников осуществляется насосами
специального назначения, снабженными измельчающим устройством:
шнеково-центробежным насосом НЖН-200, шнековым насосом НФЦ-100 (стационарный)
или НШ-50-II (навешиваемый на трактор типа МТЗ).
Шнеково-центробежный насос НЖН-200, предназначен для перекачки жидкого
навоза из сборников и хранилищ. Он применяется на молочных, откормочных и свиноводческих
комплексах.
Фекальные насосы НФЦ-100 широко используются и для гомогенизации
(измельчения) навозной массы путем перемешивания ее (барбортаж) непосредственно
в навозосборнике. Гомогенизацию жидкого навоза производят перед его перекачкой.
Наиболее приемлемый будет стационарный фекальный насос НФЦ-100,
обладающий повышенной производительностью.
Перечень используемого технологического оборудования на ферме, который
подлежит электрификации, приведен в таблице 2.1.
Таблица 2.1 - Перечень технологического оборудования и его установленная
электрическая мощность
|
№ п
|
Перечень электрифицированных технологических
машин
|
Коровник №1
|
Коровник №2
|
Блок вспомогательных служб
|
Родильне отделение с телятником
|
|
|
кол-во
|
∑Р кВт
|
кол-во
|
∑Р кВт
|
кол-во
|
∑Р кВт
|
кол-во
|
∑Р кВт
|
|
1
|
Установка вакуумная водокольцевая УВВ-ф-90М;
7,5 кВт
|
-
|
-
|
-
|
-
|
4
|
30
|
1
|
7,5
|
|
2
|
Насос молочный универсальный НМУ-6; 0,75 кВт
|
-
|
-
|
-
|
-
|
1
|
0,75
|
-
|
-
|
|
3
|
Цифровой счетчик молока СМ-16; 0,0005 кВт
|
-
|
-
|
-
|
-
|
1
|
≈0,1
|
-
|
-
|
|
4
|
Танк охладитель
|
-
|
-
|
-
|
-
|
1
|
15,3
|
-
|
-
|
|
5
|
Водонагреватель ЭВА-450; 15 кВт
|
-
|
-
|
-
|
-
|
1
|
15
|
-
|
-
|
|
6
|
Навозоуборочный транспортер ТСН-160; 4 кВт
|
2
|
8
|
2
|
8
|
-
|
-
|
1
|
4
|
|
7
|
Фекальный насос НФЦ-100; 11 кВт
|
1
|
11
|
1
|
11
|
-
|
-
|
1
|
11
|
|
|
Итого
|
х
|
19
|
х
|
19
|
х
|
61,15
|
х
|
22,5
|
3. Выбор электрического оборудования и
электроники
3.1 Расчет и выбор электропривода на примере водоснабжающей
установки
Вода имеет немаловажный фактор на ферме. Своевременное и в достаточных
количествах потребление животными воды в сочетании с рациональным и полноценным
кормлением способствует достижению их высокой продуктивности. Хорошо налаженный
водопой способствует повышению удоя у коров на 25-30%.
Существуют групповые и локальные системы водоснабжения. Первые
предназначены для централизованного водоснабжения нескольких крупных объектов,
связанных общностью территории (город, район и т.д.), а вторые - для
обслуживания одного индивидуального объекта водоснабжения (хозяйство,
животноводческая ферма и т.д.). Локальная система имеет свой автономный
источник воды, насосную станцию и водопроводную сеть.
В зависимости от расположения водоисточника относительно потребителей
воды применяют напорные или самотечные системы водоснабжения. В зависимости от
типа водонапорного оборудования системы бывают башенными - с водонапорной башней
и безбашенными - с пневматической водоподъемной (пневмогидравлической)
установкой.
Водоисточники делятся на поверхностные и подземные. В свою очередь
поверхностные водоисточники могут быть естественными - реки, ручьи и озера и
искусственными - водохранилища, пруды и каналы. Подземные воды подразделяются
на грунтовые со свободной поверхностью (безнапорные) и межпластовые, залегающие
между двумя водонепроницаемыми слоями (напорные, артезианские).
Для фермы необходимо применить локальное водоснабжение, так как она
находится на удалении 3 км от центральной усадьбы. Система водонапорного
оборудования башенная. Водоисточником будут являться подземные воды. Для забора
воды из глубоко залегающих водоносных пластов (до 150 и более) необходимо
сделать трубчатый колодец, схема которого приведена на рисунок 3.1.
Он представляет собой глубокую буровую скважину диаметром 350 мм и более.
Стенки закрепляют обсадными стальными трубами, предохраняющими ее от обвала и
проникновения воды из вышележащих пластов с непригодной для питья водой.
Колодец этого типа состоит из водоприемной части, ствола и оголовка.
Заглубляемая в водоносный пласт водоприемная часть включает надфильтровую трубу
4, фильтрующую часть 5 и отстойник 6. Труба 4 соединяет фильтр с нижней
обсадной трубой 2. Место соединения уплотняется сальником 3.
Для подъема воды из колодца и создания напора применяют напорные
гидравлические машины, которые называются насосами. По принципу действия насосы
делятся на лопастные, объемные и струйные. В лопастных (центробежные, осевые
или пропеллерные) жидкость перемещается под действием вращающегося рабочего
колеса, снабженного лопастями. К объемным (или насосам вытеснения) относятся
поршневые и роторные (винтовые, шестеренчатые, шиберные и т.д.). Струйные
(эжекторы) включают подъемники, в которых для подачи жидкости используется
энергия другого ее потока.
Из различных видов погружных центробежных насосов в животноводстве
наиболее распространены насосы типов ЭЦВ. Эти насосы используются в комплекте с
насосной установкой для подъема воды из глубоких скважин неагрессивной воды с
температурой не выше 289 К, содержание механических примесей в которой до 0,01%
по массе.
Погружной насос представляет собой сочетание центробежного насоса и
погружного электродвигателя. В насосах ЭЦВ валы связаны жесткой муфтой.
В таблице 3.1 приведены технические характеристики погружных
электронасосов типа ЭЦВ.
Таблица 3.1 - Технические характеристики погружных насосов типа ЭЦВ
|
Марка насоса
|
Мощность двигателя
|
Подача, М3/ч
|
Напор
|
Длина, мм
|
Масса, кг
|
|
ЭЦВ 5-4-125
|
3.0 кВт
|
4
|
125
|
1540
|
52
|
|
ЭЦВ 5-6,5-80
|
3,0 кВт
|
6,5
|
80
|
1380
|
49
|
|
ЭЦВ 6-4-130
|
4,0 кВт
|
4
|
130
|
1300
|
64
|
|
ЭЦВ 6-6,5-140
|
5,5 кВт
|
6,5
|
140
|
1410
|
72
|
|
ЭЦВ 6-6,5-185
|
7,5 кВТ
|
6,5
|
185
|
1650
|
83
|
|
ЭЦВ 6-10-140
|
6,3 кВт
|
10
|
185
|
1750
|
89
|
|
ЭЦВ 8-16-140
|
11,0 кВт
|
16
|
140
|
1440
|
93
|
|
ЭЦВ 8-16-160
|
13,0 кВт
|
16
|
160
|
1590
|
107
|
В соответствии с нормами ОНТП-I-77 на одну молочную корову суточный расход воды равен 0,1 м3, куда
входит расход воды на поение, приготовление кормов, охлаждение молока, мойку оборудования,
подмывание вымени и уборку помещения.
Для определения необходимой марки насоса произведем следующие расчеты. Определим максимальный суточный расход воды для 400 молочных
коров.
, (3.1)
где 
- среднесуточный расход воды, 
;
коэффициент суточной неравномерности водоснабжения, 
(3.2)
где 
- суточный расход воды i-го потребителя; 
- число потребителей, имеющих одинаковую норму расхода; 
- количество групп потребителей.
Определим максимальный часовой расход воды по формуле:
, (3.3)
где 
- коэффициент часовой неравномерности,
Определим полезную мощность по подъему воды на высоту 120 м:
кВт, (3.4)
где 
- свободного падения, 
м/с2;
- масса воды в секунду, 
кг/с;
- высота подъема, 
м;
кВт.
По производительности и высоте подъема воды из таблицы 3.1. выбираем
насос погружной марки ЭЦВ 6-6,5-185 обеспечивающий подачу воды 6,5 м3/ч на
высоту 185 м. Мощность двигателя равна 7,5 кВт.
3.2 Выбор
электронагревательных установок, на примере нагрева
воды в водоснабжающей установки
В зимний стойловый период поить коров необходимо подогретой водой с
температурой 10-13˚С. Из скважины вода поступает в резервуар с
температурой +6˚С, значит необходимо нагревать воду в резервуаре до +10˚С
т.е. на 4˚С.
Для нагрева воды используют водонагреватели. Они различаются по принципу
нагрева. При поверхностном нагреве тепло передается воде при соприкосновении ее
с поверхностью теплопередающих элементов, а при контактном оно передается воде
горячим паром или газом.
Водонагреватели классифицируются по различным типам, самые
распространенные: по виду топлива (электрические, газовые, косвенные или
комбинированные) и по способу нагрева воды (проточные и накопительные).
Водонагреватели косвенного нагрева, получают тепло от теплоносителя
какой-либо системы отопления. Например, их можно подключить к отопительному
котлу. В проточных водонагревателях нагрев воды происходит по мере ее
продвижения через теплопередающие элементы (ТЭНы, медные трубы, пластинчатые
теплообменники).
Газовые водонагреватели, не зависимо от способа нагрева, состоят из
горелки для подогрева воды, емкости и автоматики, которая обеспечивает
безопасную работу. Они имеют свои преимущества - это автономность от
электросети, низкая стоимость газа по сравнению с электроэнергией. А также есть
свои недостатки - необходимость наличия централизованной подачи газа к месту
эксплуатации водонагревателя, большие размеры.
Электрические водонагреватели подразделяются по типу основного рабочего
органа на элементные - с трубчатыми электронагревателями (ТЭНы) и электродные -
с непосредственным нагревом воды при протекании через нее электрического тока.
Газовые водонагреватели не подходят, потому что нет централизованной
подачи газа. А водонагреватели косвенного нагрева не подходят, потому что
вблизи нет отопительных котлов. Поэтому наиболее приемлемые по виду топлива
будут электрические водонагреватели.
Наиболее приемлемый вариант нагрева - с помощью унифицированных трубчатых
электронагревателей (ТЭНов). Поскольку нагрев воды происходит постепенно,
электрический накопительный водонагреватель не требует большой электрической
мощности. Особенность такого водонагревателя заключается в том, что он может
обеспечивать теплой водой несколько водоразборных точек, низкая потребляемая
мощность, высокая степень безопасности в эксплуатации. Но и есть свои
недостатки более длительный процесс нагрева по сравнению с электродными, более
частое техническое обслуживание.
Унифицированные трубчатые электронагреватели герметического исполнения
применяются в водонагревателях, калориферах, термосах и т.д. Нагреватель
показанный на рисунке 3.2.
Он состоит из металлической трубки 6 (изготовленной из нержавеющей
стали), в которую вмонтирована нихромовая спираль 7 с приваренными к ней
концами, и шпильки 4 для подключения к сети. Спираль изолируется от стенок
трубки наполнителем 5 из периклаза (кристаллическая окись магния MgO), обладающим высокими
электроизоляционными свойствами и хорошо проводящего тепло. Торцы трубки
герметизированы втулками 3 с огнеупорным изолирующим свойством. К достоинствам
ТЭНов относятся их универсальность, надежность и безопасность при обслуживании.
В таблице 3.2 приведены технические характеристики нескольких ТЭНов.
Таблица 3.2 - Техническая характеристика ТЭНов
|
Мощность активная, кВт
|
Диаметр оболочки, мм
|
Максимальная температура нагреваемой среды
|
|
4
|
8,5
|
100
|
|
4,7
|
10
|
100
|
|
6,1
|
13
|
100
|
|
7,5
|
16
|
100
|
При стойловом содержании коров происходит непрерывное поение, т.е. у
коров не появляется большой жажды пить воду и в больших количествах. Тогда
только после кормления у них появляется наибольшая потребность в воде. В среднем
корова может выпить 10-15 литров воды за один раз. Тогда наибольший разовый
расход на поение 400 голов коров будет равен от 4 до 6 м3 объема воды. А
накопительный резервуар равен 18 м3. Поэтому всегда будет запас подогретой
воды.
Произведем расчет водонагревательной установки. Определим мощность и
количество ТЕНов для нагрева воды от 6˚С до 10˚С
Определим секундный расход воды:
(3.5)
Тогда можно определить мощность (кВт) нагревательной установки при
равномерном расходе воды:
, (3.6)
где - объем нагреваемой воды; 
- теплоемкость, 
; 
- разница температур, на сколько градусов необходимо
нагреть;
.
Значит для нагрева воды в накопительной емкости необходимо нагревающая
установка как минимум 11кВт. Это значит, что для постоянного поддержание
температуры при постоянном расходе воды 0,6 кг необходимо нагревающая установка
10,1 кВт. Но чтобы нагревающая установка не нагревала воду выше заданной
температуры при нулевом расходе воды, необходимо поставить термореле, которое
будет отключать нагревательную установку при заданной температуре. Можно
выбрать 3 ТЭНа с запасом мощности на 20-30% . Выбираем из таблицы 3.2 следующие
ТЭНы: материал из нержавеющей стали, мощностью 4,7 кВт. Тогда суммарная
мощность нагревательной установки составит 14,1 кВт.
3.3 Расчет
осветительных установок
Произведем расчет стойлового помещения коровника. Размеры которого
64,4х21х6. Площадь равна S=1352,4
м2.
Так как его площадь более 50м2, то расчет произведем методом коэффициента
использования.
Освещение выполняется светильниками ЛСП-01В-2х58-111 с лампами ЛБ.Стены и
потолок побелены. Нормируемая освещенность Е=75 лк, но для повышения молочной
продуктивности коров необходимо уровень освещенности увеличить до 160 лк [12].
Высота плоскости нормирования освещенности hраб. п=0,5 м, высота свеса светильника hс=0,2 м. Принимаем коэффициенты
отражения потолка рп=50%, стен рс=30%, рабочей поверхности ррп=10%.
Определяем высоту подвеса светильников:
, (3.7)
где H - высота помещения;
hс -
высота свеса светильников;
hраб.
п - высота над рабочей поверхностью.
м.
Определим наиболее выгодное расстояние между светильниками:
, (3.8)
где λ - рекомендуемое значение для светильников с типом КСС
равной М, λ=(1,8 - 2,6)
.
Определим число рядов светильников в помещении:
. (3.9)
Округляем это число до ближайшего большего: nв = 3.
Определяем расстояние от крайнего ряда светильников до стен:
, (3.10)
м.
Определяем расстояние между рядами светильников:
, м (3.11)
м.
Определяем индекс помещения:
(3.12) 
.
Для принятых значений коэффициентов отражения потолка рп=50%, стен
рс=30%, рабочей поверхности ррп=10%, коэффициент использования светового потока
η=0,40,
коэффициент запаса 𝜅
=1,5, коэффициент
минимальной освещенности z=1,1 [6].
Определим световой поток для одного ряда светильников:
, (3.13)
Найдем световой поток одного светильника:
(3.14)
где 
- количество ламп;
-световой поток одной лампы, лм.
Выбираем лампу OS L 58W/20 [18] со световым потоком 
Тогда расчетное количество светильников в линии:
(3.15)
Значит в линии будет 
светильников.
Определим общую длину светильников:
, (3.16)
Поскольку 
< длины помещения, то светильники устанавливаем в линии с
разрывами между торцами на расстоянии 0,68 м.
Найдем отклонения фактической освещенности от нормируемой:
(3.17)
Что в пределах допустимого (-10…+20)%, значит расчет произведен
правильно. Определи мощность светильников
стойлового помещения:
(3.18)
где 
- мощность одного светильника =116 Вт,
Для родильного помещения и телятника расчет освещения произведем
аналогичным методом, а результат представим в таблицу 3.3.
Таблица 3.3 - Светотехническая ведомость
|
Характеристика помещения
|
Вид освещения
|
Система освещения
|
норма освещен-ности, лк
|
Светильники
|
Лампы
|
Потребляемая мощность общая, кВт
|
|
№ по плану
|
Название помещения
|
Количество
|
Площадь, м2
|
Высота поме-щения, м
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тип
|
Кол-во
|
Тип
|
Кол-во
|
|
|
1
|
Стойловое помещение
|
2
|
1352,4
|
4,5
|
Раб
|
Общ
|
160
|
ЛСП-01В-2х58-111
|
81
|
OS L 58W/20
|
162
|
18,8
|
|
29
|
Родильное помещение
|
1
|
581,4
|
4,5
|
Раб
|
Общ
|
200
|
ЛСП-01В-2х58-111
|
44
|
OS L 58W/20
|
88
|
|
28
|
Телятник
|
1
|
295,8
|
4,5
|
Раб
|
Общ
|
100
|
ЛСП-01В-2х58-111
|
12
|
OS L 58W/20
|
24
|
1,4
|
Произведем расчет осветительной установки комнаты отдыха. Размеры
5,6х3,2х3, площадью S=18м2. Так как
площадь меньше 50 м2, то расчет произведем методом удельной мощности.[6]
Помещение сухое с нормируемой освещенностью 200 лк и высотой плоскости
нормирования освещенности hраб.п
=0,8 м. Принимаем коэффициенты отражения потолка рп=50%, стен рс=30%, рабочей
поверхности ррп=10%. Принимаем к установки светильник ЛПО 2Х40 и длина
светильника lсв = 1.33 м, используя его как
потолочный. в этом случае высоту свеса светильника принимаем hс= 0,1 м.
Определяем высоту свеса светильников:
, (3.19)
где H - высота помещения;
hс -
высота свеса светильников;
hраб.
п - высота над рабочей поверхностью.
м. (3.20)
Определяем оптимальное расстояние между рядами светильников:
, (3.21)
где λ - рекомендуемое значение для светильников с типом КСС
равной Г (0,8 - 1,2)
.
Ориентируя ряды светильников по длине помещения, определяем количество
рядов:
(3.22)
По табл. П - 9 [6] (для светильников группы 1, лампа ЛБ40) находим: при
освещенности 100 лк удельная мощность должна составлять ωт = 7,1 Вт/м2. Освещенность в
помещении составляет Е=200 лк. Следовательно, нормированное значение удельной
мощности
(3.23)
Расчетное количество светильников:
(3.24)
.
Для установки принимаем 3 светильника nсв.ф=3, предполагая разместить их в один ряд. При этом
действительное значение удельной мощности составит:
(3.25)
Отклонение действительного значения удельной мощности от нормируемого:
(3.26)
Что оказывается в пределах допустимого от -10% до +20%.
Расчетная длина линии по длине помещения:
(3.27)
Поскольку < длины помещения, то светильники устанавливаем в линии с
разрывами между торцами.
Установленная мощность светильников:
(3.28)
Произведем расчет освещения для других помещений аналогичным способом, а
результат представим в таблице 3.4.
Таблица 3.4 - Светотехническая ведомость
|
Характеристика помещения
|
норма освещен-ности, лк
|
Вид освещения
|
Система освещения
|
Светильники
|
Лампы
|
Потребляемая мощность всего, кВт
|
|
№ по плану
|
Название помещения
|
Количество
|
Площадь, м2
|
Высота поме-щения, м
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тип
|
Кол-во
|
Тип
|
Кол-во
|
|
|
2
|
Электрощитовая
|
1
|
18
|
3
|
100
|
Раб
|
Общ
|
ЛСП 06
|
2
|
ЛБ 40
|
4
|
0,16
|
|
3
|
Помещение для хранения молока
|
1
|
32
|
3
|
150
|
Раб
|
Общ
|
ЛСП 06
|
4
|
ЛБ 40
|
8
|
0,32
|
|
4
|
Молочная (а)
|
1
|
18
|
3
|
150
|
Раб
|
Общ
|
ЛПП 07В
|
2
|
ЛБ 40
|
4
|
0,16
|
|
5
|
Молочная
|
1
|
24
|
3
|
150
|
Раб
|
Общ
|
ЛПП 07В
|
3
|
ЛБ 40
|
6
|
0,24
|
|
6
|
Вакуум-насосная
|
1
|
17
|
3
|
150
|
Раб
|
Общ
|
ЛСП 06
|
2
|
ЛБ 40
|
4
|
0,16
|
|
7
|
Комната отдыха
|
1
|
18
|
3
|
200
|
Раб
|
Общ
|
ЛПО 06В
|
3
|
ЛБ 40
|
6
|
0,24
|
|
8
|
Ветаптека
|
1
|
13
|
3
|
200
|
Раб
|
Общ
|
ЛПО 06В
|
2
|
ЛБ 40
|
4
|
0,16
|
|
9
|
Раздевалка с душевой кабинкой
|
2
|
16,5
|
3
|
100
|
Раб
|
Общ
|
ЛПО 06В
|
2
|
ЛБ 40
|
4
|
0,32
|
|
10
|
Кладовая
|
1
|
3,8
|
3
|
75
|
Раб
|
Общ
|
ЛСП 06
|
1
|
ЛБ 40
|
2
|
0,08
|
|
11
|
Подсобное помещение
|
1
|
19,3
|
3
|
150
|
Раб
|
Общ
|
ЛСП 06
|
2
|
ЛБ 40
|
4
|
0,16
|
|
12
|
Бригадирская
|
1
|
11
|
3
|
200
|
Раб
|
Общ
|
ЛПО 06В
|
2
|
ЛБ 40
|
4
|
0,16
|
|
13
|
Лаборатория искусственного осеменения
|
1
|
11
|
3
|
300
|
Раб
|
Общ
|
ЛПО 06В
|
2
|
ЛБ 40
|
4
|
0,16
|
|
14
|
Пункт
искусственного
осеменения животных
|
1
|
19,7
|
3
|
300
|
Раб
|
Общ
|
ЛСП 06
|
4
|
ЛБ 40
|
8
|
0,32
|
|
15
|
Коридор в доил. молочн. блоке
|
1
|
48
|
3
|
100
|
Раб
|
Общ
|
ЛСП 06
|
6
|
ЛБ 40
|
12
|
0,48
|
|
17
|
Тамбур
|
2
|
26,4
|
3
|
30
|
Раб
|
Общ
|
ЛСП 06
|
1
|
ЛБ 40
|
2
|
0,16
|
|
18
|
Помещение для навозоприемника
|
3
|
33
|
4
|
30
|
Раб
|
Общ
|
ЛСП-01
|
1
|
OS L 36W/20
|
2
|
0,216
|
|
19
|
Фуражно-инвентарная
|
6
|
11,2
|
3
|
70
|
Раб
|
Общ
|
ЛСП 06
|
1
|
ЛБ 40
|
2
|
0,48
|
|
20
|
Помещение для накопительной емкости
|
1
|
16
|
4
|
150
|
Раб
|
Общ
|
ЛПП 07В
|
2
|
ЛБ 40
|
4
|
0,16
|
|
21
|
Насосная
|
1
|
21,2
|
3
|
100
|
Раб
|
Общ
|
ЛПП 07В
|
1
|
ЛБ 40
|
2
|
0,08
|
|
22
|
Электрощитовая
|
1
|
10,4
|
3
|
100
|
Раб
|
Общ
|
ЛСП 06
|
1
|
ЛБ 40
|
2
|
0,08
|
|
23
|
Вакуум-насосная
|
1
|
7,,8
|
3
|
150
|
Раб
|
Общ
|
ЛСП 06
|
1
|
ЛБ 40
|
2
|
0,08
|
|
24
|
Раздевалка с душевой кабинкой
|
1
|
10,6
|
3
|
100
|
Раб
|
Общ
|
ЛПО 06В
|
1
|
ЛБ 40
|
0,08
|
|
25
|
Молочная
|
1
|
13,9
|
3
|
150
|
Раб
|
Общ
|
ЛПП 07В
|
1
|
ЛБ 40
|
2
|
0,08
|
|
26
|
Ветаптека
|
1
|
6,2
|
3
|
200
|
Раб
|
Общ
|
ЛПО 06В
|
1
|
ЛБ 40
|
2
|
0,08
|
|
27
|
Подсобное помещение
|
1
|
10,4
|
4
|
150
|
Раб
|
Общ
|
ЛСП 06
|
1
|
ЛБ 40
|
2
|
0,080
|
|
30
|
Коридор
|
1
|
7,9
|
3
|
100
|
Раб
|
Общ
|
ЛСП 06
|
1
|
ЛБ 40
|
2
|
0,08
|
|
31
|
Тамбур
|
2
|
10
|
3
|
50
|
Раб
|
Общ
|
ЛСП 06
|
1
|
ЛБ 40
|
2
|
0,08
|
|
Итого
|
х
|
х
|
х
|
Х
|
х
|
х
|
х
|
х
|
Х
|
х
|
31
|
Произведем расчет осветительной установки площадки перед воротами
точечным методом. Геометрические размеры: ширина ворот
равна x=3 м, высота подвеса равна H=4,5 м, освещаемое расстояние от ворот равно
y=2 м. Коэффициенты отражения ограждающих конструкций: 0%. Нормируемая
освещенность Ен = 2 лк. При такой освещенности целесообразно применить
светильник с ЛОН. Коэффициент запаса равен 𝜅 =1,5. Система освещения общая
равномерная. Необходимо применить светильник марки НСПОЗМ-60 с КСС равный М. Для расчета освещенности используем рисунок 3.3.
(3.28)
Откуда 
= 30˚C.
Зная, что КСС данного светильника - М, определим силу света в данном
направлении лампы в 1000 лм: 
Определяем величину создаваемой этой лампой условной освещенности
условной освещенности. Условная освещенность точки от точечного света может
быть определена по формуле: 
(3.29)
.
Поток реальной лампы определяется по формуле:
, (3.30)
где
- коэффициент, учитывающий свет от
ограждающих конструкций равен 
, 𝜅 =1,5 - коэффициент запаса.
.
Согласно каталожным данным, выбираем лампу Б 220-230-40. При этом
отклонение потока от расчетного значения составит:
(3.31)
где Фт - каталожный (номинальный) поток лампы, лм
Это допустимо, т.к. меньше -10%. Принимаем лампу Б 225-235-60-2.
Расчет остальных площадок произведем точечным методом, а результат сведем
в таблицу 3.4.
Таблица 3.4 - Светотехническая ведомость
|
Характеристика помещения
|
норма освещен-ности, лк
|
Светильники
|
Лампы
|
Потребляемая мощность общая
|
|
№ по плану
|
Название помещения
|
Количество
|
Площадь, м2
|
Высота поме-щения, м
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тип
|
Кол-во
|
Тип
|
Кол-во
|
|
|
16
|
Площадка перед воротами
|
10
|
6
|
4,5
|
2
|
НСПОЗМ-60
|
10
|
Б 225-235-60-2
|
10
|
600
|
3.4
Проектирование электропроводок
3.4.1 Выбор
схемы подключения электропроводок
Для электроснабжения фермы установлена комплектная трансформаторная
подстанция (КТП). От КТП электропитание подводится к блоку вспомогательных
служб и к родильному отделению с телятником подземными кабельными линиями. В блоке вспомогательных служб вводно-распределительное
устройство ВРУ установлено со стороны КТП в электрощитовой. Основу ВРУ
составляет шкаф распределительный силовой марки СПА77-3, предназначенный для
распределения электрической энергии трехфазного тока частотой 50 Гц. Он имеет
рубильник на вводе и автоматические выключатели для защиты отходящих линий. На
рисунке 3.4 представлена схема силовой сети двух коровников со вспомогательным
блоком, в которую входит шкаф распределительный силовой СПА77-3 с шестью
автоматическими выключателями отводящих линий. Пять из них подключены для
питания распределительных шкафов марки ПР8501, а шестой автоматический
выключатель питает систему освещения. Схема
силовой сети родильного отделения с телятником представлена на рисунке 3.5. В
состав ее входит распределительный силовой шкаф марки СПА77-6 с рубильником на
вводе и четырьмя автоматическими выключателями. Три, из которых питает всю
силовую сеть, а четвертый питает осветительную сеть родильного отделения с
телятником.
Рисунок 3.4 - Схема силовой сети двух коровников с блоком
вспомогательных служб
СПА77-3 - шкаф распределительный силовой; ПР8501 -
распределительный шкаф; □-электроприемник; 1- х - кабель (длина) от СПА77
до ПР8501; 2-х, 3-х, 4-х, 5-х, 6-х - кабель (длина) от ПР8501 до потребителя
Рисунке 3.5 - Схема силовой сети родильного отделения и
телятника
СПА77-6 - шкаф распределительный силовой; ПР8501 - распределительный
шкаф; □-электроприемник; 1- х - кабель (длина) от СПА77-6 до
ПР8501,АП50,ЩО; 2-х, 3-х, 4-х, - кабель (длина) от ПР8501, АП50, ЩО до
потребителя.
Схема осветительной сети блока вспомогательных служб
представлена на рисунке 3.6. В ее состав входит кабель четырехжильный между
СПА77-3 и щитом освещения. На вводе щита освещения имеется трехполюсный
автоматический выключатель. От него происходит деление на группы однополюсных
автоматических выключателей с устройством защитного отключение УЗО. УЗО
предназначено для защиты групп от утечки тока, коротких замыканий, т.е.
повышает уровень электрической безопасности.
Рисунок 3.6 - Расчетная схема осветительной сети блока
вспомогательных служб
=5 длина кабеля м, от ВРУ до щита освещения ОЩ; 0,16 - потребляемая
мощность кВт; На рисунке 3.7 показана схема
осветительной сети стойлового помещения. Она включает в себя кабель
четырехжильный от СПА77-6 до щита освещения. А щит освещения состоит так же как
в схеме на рисунке 3.6, только имеется три группы отходящих линий.
Рисунок 3.7 - Расчетная схема осветительной сети стойлового
помещения
L=4,55
длина кабеля м, от ВРУ до щита освещения ОЩ; 1,624 - потребляемая мощность,
кВт.
Аналогичную структуру имеет схема на рисунке 3.8.
Рисунок 3.8 - Расчетная схема осветительной сети родильного
отделения и телятника
=8,4 длина кабеля м, от ВРУ до щита освещения ОЩ; 0,16 - потребляемая
мощность кВт;
.4.2 Выбор
конструктивного выполнения внутренних сетей, определение сечение проводов и
кабелей
Во внутренних осветительных сетях используем провод марки ВВГ. Способ
прокладки в блоке вспомогательных служб выбран непосредственно по строительным
основаниям. К строительным основаниям провода и кабели крепят при помощи скоб,
стальных полос, лент и струн. В стойловых помещениях используют тросовые
проводки, выполняемые проводом ВВГ, подвешиваемые к предварительно натянутому
тросу вдоль фермы. Допустимые потери напряжения составляют 3%. Для определения
сечения проводов осветительной сети блока вспомогательных служб рисунок 3.6,
произведем расчет.
Определим электрические моменты на каждом участке.
На вводе:
, (3.32)
где 
- мощность i-того
приемника;
- длина участка.
На группе 1:
На группе 2:
На группе 3:
На группе 4:
Рассчитаем сечение провода на каждой группе:
На вводе:
( 3.33)
где 
- электрический момент i-того приемника, 
;
- коэффициент зависящий от напряжения сети, материала жилы,
числа проводов в группе, для медных проводов трехфазной с нулем 380/220 - 72,
для медных проводов напряжением сети 220 В - 12.
- сумма моментов ответвлений с другим числом проводов, чем у
рассчитываемого участка, кВт м.
- коэффициент приведения моментов, зависящий от числа
проводов расчетного участка в нашем случае равен 1,85, так как ответвление от
трехфазной идет на однофазную.
- предполагаемая потеря напряжения равное 3%.
Принимаем сечение 
, 
Проверяем на нагрев 
, следовательно сечение 
удовлетворяет условиям выбора.
Определим потери напряжения на первом участке:
(3.34)
Допустимые потери напряжения оставшейся сети 
На группе 1:
Принимаем сечение , 
Проверяем на нагрев 
, следовательно сечение удовлетворяет условиям выбора.
Определим потери напряжения на первом участке:
Потери напряжения на группе 
На группе 2:
Принимаем сечение ,
Проверяем на нагрев , следовательно сечение удовлетворяет условиям выбора.
Определим потери напряжения на первом участке:
Потери напряжения на группе 
На группе 3:
Принимаем сечение ,
Проверяем на нагрев 
, следовательно сечение удовлетворяет условиям выбора.
Определим потери напряжения на первом участке:
Потери напряжения на группе 
На группе 4:
Принимаем сечение ,
Проверяем на нагрев 
, следовательно сечение удовлетворяет условиям выбора.
Потери напряжения на первом участке: 
Допустимые потери напряжения на группе: 
Определение сечения проводов и потерь напряжения осветительной сети в
стойловом помещении рисунок 3.7 и родильном отделении рисунок 3.8 произведем
аналогичным способом расчета. А результаты расчета представим в таблице 3.4.
Таблица 3.4 - Сечение, марка проводов и потери напряжения осветительной
сети
|
Месторасположение
|
Магистральные сети
|
Групповые сети
|
Подгрупповые сети
|
Суммарные потери напряжения, ΔU%
|
|
Расчетный ток, А
|
Марка, сечение провода
|
Допустимы ток, А
|
Длина, м
|
Номер группы
|
Расчетный ток, А
|
Марка, сечение провода, мм
|
Допустимы ток, А
|
Длина, м
|
Номер подгруппы
|
Расчетный ток, А
|
Марка, сечение провода
|
Допустимы ток, А
|
Длина, м
|
|
|
Коровник
|
15,7
|
ВВГ 4х4
|
35
|
45
|
1
|
16,2
|
ВВГ 3х6
|
50
|
3
|
1,1
|
7,5
|
ВВГ 3х4
|
41
|
40,1
|
2,7
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,2
|
8,7
|
ВВГ 3х4
|
41
|
55,4
|
2,9
|
|
|
|
|
|
2
|
14,9
|
ВВГ 3х6
|
50
|
9,5
|
2,1
|
7,2
|
ВВГ 3х6
|
46
|
36,4
|
2,7
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,2
|
7,7
|
ВВГ 3х6
|
46
|
35,2
|
2,9
|
|
|
|
|
|
3
|
15,2
|
ВВГ 3х10
|
62
|
16
|
3,1
|
7,5
|
ВВГ 3х4
|
41
|
39,6
|
2,6
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3,2
|
7,7
|
ВВГ 3х4
|
41
|
40,2
|
2,7
|
|
Коровник
|
15,7
|
ВВГ 4х4
|
35
|
30
|
1
|
16,2
|
ВВГ 3х6
|
50
|
3
|
1,1
|
7,5
|
ВВГ 3х4
|
41
|
40,1
|
2,7
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,2
|
8,7
|
ВВГ 3х4
|
41
|
55,4
|
2,9
|
|
|
|
|
|
2
|
14,9
|
ВВГ 3х6
|
50
|
9,5
|
2,1
|
7,2
|
ВВГ 3х6
|
46
|
36,4
|
2,7
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,2
|
7,7
|
ВВГ 3х6
|
46
|
35,2
|
2,9
|
|
|
|
|
|
3
|
15,2
|
ВВГ 3х10
|
62
|
16
|
3,1
|
7,5
|
ВВГ 3х4
|
41
|
39,6
|
2,6
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3,2
|
7,7
|
ВВГ 3х4
|
41
|
40,2
|
2,7
|
|
Блок вспомог. служб
|
4,8
|
ВВГ 4х1,5
|
19
|
5
|
1
|
4
|
ВВГ 3х2,5
|
30
|
49,1
|
|
|
|
|
|
0,84
|
|
|
|
|
|
2
|
4
|
ВВГ 3х1,5
|
31
|
|
|
|
|
|
0,62
|
|
|
|
|
|
3
|
3,6
|
ВВГ 3х1,5
|
23
|
24,4
|
|
|
|
|
|
0,6
|
|
|
|
|
|
4
|
2,5
|
ВВГ 3х1,5
|
23
|
33,2
|
|
|
|
|
|
0,5
|
|
Родильное отделение с телятником
|
11,5
|
ВВГ 4х2,5
|
25
|
8
|
1
|
4,2
|
ВВГ 3х1,5
|
23
|
43,9
|
|
|
|
|
|
1,55
|
|
|
|
|
|
2
|
3,9
|
ВВГ 3х1,5
|
23
|
28,8
|
|
|
|
|
|
1,15
|
|
|
|
|
|
3
|
12
|
ВВГ 3х6
|
50
|
50,2
|
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
|
|
4
|
12,6
|
ВВГ 3х6
|
50
|
53,6
|
|
|
|
|
|
1,75
|
|
|
|
|
|
5
|
0,7
|
ВВГ 3х1,5
|
23
|
7
|
|
|
|
|
|
0,37
|
|
|
|
|
|
6
|
1,1
|
ВВГ 3х1,5
|
23
|
14,8
|
|
|
|
|
|
0,4
|
Силовую сеть двух коровников с блоком вспомогательных служб и коровников
рисунок 3.4 и родильного отделения с телятником рисунок 3.5 выполняют силовым
кабелем марки ВВГ прокладывают в кабельных каналах. Определим сечение проводов
и потери участка 1-2, 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 силовой сети двух коровников и блока
вспомогательных служб рисунок 3.4.
Исходя из допустимой потери напряжения, рассчитываем сечение на участке
2-1 по формуле:
(3.35)
где 
- нагрузка линии, кВт;
- длина линии, м;
- удельная проводимость материала провода, 
. Для меди
=53, для алюминия 
- номинальное напряжение линии, В;
- допустимая потеря напряжения, %. Для силовой сети потеря
напряжения не больше 2,5%.
Принимаем ближайшее стандартное сечение 
Выбранное сечение проверяем по
длительно допустимому току.
Определяем ток номинальный для трехфазного асинхронного двигателя:
(3.36)
где 
- номинальная мощность токоприемника, 
кВт;
- номинальное напряжение токоприемника, 
В;
- коэффициент мощности,
;
- коэффициент полезного действия, 
;
, а условие 
условие выполняется, тогда принимаем сечение 
Определим потери напряжения на участке 2-1 по формуле:
(3.37)
Для участков 2-2, 2-3, 2-4 произведем аналогичный расчет сечения
проводов.
Исходя из допустимой потери напряжения, рассчитываем сечение на участке
1-2 по формуле:
(3.38)
где 
- мощность участка.
Принимаем ближайшее стандартное сечение 
Выбранное сечение проверяем по длительно
допустимому току.
(3.40)
где - количество токоприемников.
, а условие 
условие не выполняется, следовательно выбираем сечение 
. Для данного сечения 
, т.е. условие 
выполняется.
Определим потери напряжения на участке 1-2 по формуле:
(3.41)
Тогда потери напряжения на участках 1-2 2-1 = 0,6%, 1-2 2-2=0,6%, 1-2
2-3=0,8%, 1-2 2-4=0,7%. Произведем аналогичный расчет для
других участков силовой сети двух коровников с блоком вспомогательных служб
рисунок 3.4 и силовой сети родильного отделения с телятником рисунок 3.5.
результат расчетов представим в таблице 3.5.
Таблица 3.5 - Сечение, марка проводов и потери напряжения силовой сети
|
Месторасположение
|
Магистральные сети
|
Групповые сети
|
Суммарные потери напряжения, ΔU%
|
|
Номер участка
|
Расчетный ток, А
|
Марка, сечение провода, мм
|
Допустимы ток, А
|
Длина, м
|
Номер участка
|
Расчетный ток, А
|
Марка, сечение провода, мм
|
Допустимы ток, А
|
Длина, м
|
|
|
Два коровника с блоком вспомогательных служб
|
1-2
|
60
|
ВВГ 4Х16
|
75
|
17
|
2-1
|
15
|
ВВГ 4Х1,5
|
19
|
3
|
0,6
|
|
|
|
|
|
|
2-2
|
15
|
ВВГ 4Х1,5
|
19
|
3
|
0,6
|
|
|
|
|
|
|
2-3
|
15
|
ВВГ 4Х1,5
|
19
|
6
|
0,8
|
|
|
|
|
|
|
2-4
|
15
|
ВВГ 4Х1,5
|
19
|
5
|
0,7
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1-3
|
55
|
ВВГ 4Х10
|
55
|
9
|
3-5
|
2,3
|
ВВГ 4Х1,5
|
19
|
5
|
0,5
|
|
|
|
|
|
|
3-6
|
22,5
|
ВВГ 4Х2,5
|
25
|
3
|
1
|
|
|
|
|
|
|
3-7
|
30
|
ВВГ 4Х4
|
35
|
7
|
2,4
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1-4
|
39,5
|
ВВГ 4Х10
|
55
|
67
|
4-8
|
9,1
|
ВВГ 4Х1,5
|
19
|
3
|
2,4
|
|
|
|
|
|
|
4-9
|
9,1
|
ВВГ 4Х1,5
|
19
|
3
|
2,4
|
|
|
|
|
|
|
4-10
|
24
|
ВВГ 4Х2,5
|
25
|
6,6
|
2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1-5
|
39,5
|
ВВГ 4Х6
|
42
|
42,5
|
5-11
|
9,1
|
ВВГ 4Х1,5
|
19
|
3
|
2
|
|
|
|
|
|
|
5-12
|
9,1
|
ВВГ 4Х1,5
|
19
|
3
|
2
|
|
|
|
|
|
|
5-13
|
24
|
ВВГ 4Х2,5
|
25
|
6,6
|
2,2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1-6
|
36,2
|
ВВГ 4Х6
|
42
|
30
|
6-14
|
15
|
ВВГ 4Х10
|
19
|
130
|
2,7
|
|
|
|
|
|
|
6-15
|
21,2
|
ВВГ 4Х2,5
|
25
|
3
|
1,6
|
|
Родильное отделение с телятником
|
1-2
|
33,1
|
ВВГ 4Х6
|
42
|
22
|
2-1
|
24
|
ВВГ 4Х2,5
|
25
|
6,8
|
1
|
|
|
|
|
|
|
2-2
|
9,1
|
ВВГ 4Х1,5
|
19
|
3
|
0,9
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1-3
|
15
|
ВВГ 4Х1,5
|
19
|
6,4
|
3-3
|
15
|
ВВГ 4Х1,5
|
19
|
3
|
0,6
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1-4
|
6,8
|
ВВГ 3Х1,5
|
15
|
4
|
3-4
|
6,8
|
ВВГ 3Х1,5
|
|
6,8
|
0,6
|
.4.3 Выбор
водно-распределительного устройства, коммутационной и защитной аппаратуры
Вводным устройством двух коровников и блока вспомогательных служб
являться шкаф силовой распределительный с вводным рубильником на 250 А и шестью
автоматическими выключателями типа АЕ2056 с номинальным током главных контактов
100 А, но разными по току расцепителями.
Осветительная сеть питается от трех щитов освещения типа ОЩВ с
автоматическими трехполюсными выключателями на вводе типа ВА 47-29/3 и
дифференциальных автоматов АД12 на каждой группе осветительной сети. АД12
представляет собой соединение двух функциональных узлов: электронного модуля
дифференциальной защиты с номинальным отключающим дифференциальным током на 30
мА согласно ПУЭ и автоматического выключателя серии ВА47-29. Электронный модуль
состоит из дифференциального трансформатора тока, электронного усилителя с
пороговым устройством, исполнительного электромагнита сброса и источника
питания.
Рассчитаем для каждой группы осветительной сети блока вспомогательных
служб дифференциальный автоматический выключатель с тепловым типом
расцепителем, по току расцепителя Iрасц.
Ток расцепителя Iрасц
определяется по формуле:
(3.42)
где 
- коэффициент надежности, учитывающий разброс по току,
- расчетный ток группы А.
Группа 1:
, 
Выбираем автоматический дифференциальный выключатель АД12 с номинальным
током расцепителя 6 А.
Группа 2:
,
Выбираем автоматический дифференциальный выключатель АД12 с номинальным
током расцепителя 6 А.
Группа 3:
, 
Выбираем автоматический дифференциальный выключатель АД12 с номинальным
током расцепителя 5 А.
Группа 4:
, 
Выбираем автоматический дифференциальный выключатель АД12 с номинальным
током расцепителя 4 А.
Группа 1 и 2 присоединены на две фазы а группа 3 и 4 подсоединены на 1
фазу
Вводной трехполюсный автоматический выключатель ВА47-29/3 с номинальным
током расцепителя 8 А.
Определение сечения проводов и потерь напряжения осветительной сети и
выбора защитной аппаратуры в стойловом помещении рисунок 3.7 и родильном
отделении рисунок 3.8 произведем аналогичным способом расчета. А результаты
расчета представим в таблице 3.5 осветительной сети.
Силовую сеть двух коровников и блока вспомогательных служб рисунок 3.4
состоит из распределительных шкафов, которые состоят из вводного и групповых
трехполюсных автоматических выключателей типа ВА 69-31с номинальным током
главных контактов 100А с термомагнитным расцепителем. Он обеспечивает защиту от
перегрузок (имеет регулируемую уставку 0,8-1
), от короткого замыкания (имеет
постоянную и регулируемую уставку 5-10 в зависимости от номинального тока).
Выбор автоматических выключателей проводится согласно формулам.
Для силовых одиночных электроприемников:
Ток уставки теплового расцепителя:
, (3.43)
Ток уставки электромагнитного расцепителя:
, (3.45)
где - номинальный ток электроприемника;
- пусковой ток электродвигателя.
Для групповых силовых (двигательных) электроприемников, соответственно:
; (3.46)
, (3.47)
Пускатели и тепловые реле выбираются по табличным данным согласно
номинальному току А.
Результат выбора представим в таблице 3.6 силовой сети фермы.
3.4.4
Составление расчетной схемы-таблицы и проверка селективности работы средств
защиты
Таблица 3.5 - Расчетная таблица - схема осветительной сети
Выбор автоматических выключателей системы обеспечивает селективную
работу.
На примере щита освещения блока вспомогательных служб первой группы
видно, что при возникновении короткого замыкания или утечки тока на корпус
токоприемника сработает первым автоматический дифференциальный выключатель, в
случае его неисправности сработает трехполюсный выключатель ВА47-29/3. Для
остальных групп освещения принцип действия аналогичный, первым срабатывает
ближний находящийся к токоприемнику автоматический дифференциальный
выключатель, а потом трехполюсный автоматический выключатель, стоящий на воде в
щите освещения, следующим сработает автоматический выключатель, находящийся в
СПА77-3(6).
Для силовой сети таблица 3.6 выбор автоматических выключателей в водном
устройстве, автоматических выключателей в распределительных пунктах, магнитных
пускателей с тепловым реле обеспечивает правильную селективную работу средств
защиты.
Таблица 3.6 - Расчетная таблица-схема силовой сети
4. Разработка автоматического
управления водоснабжением
4.1 Расчеты
по разработке и выбору специального электрооборудования и средств автоматизации
электрификация водоснабжающий сеть провод
Исходные технические требования к средствам автоматизации скважинного электронасоса
. Для защиты от повреждения электронасос должен отключаться при следующих
аварийных режимах:
обрыве фазы в цепи питания двигателя,
перегрузке двигателя по току (вследствие заиливания насоса или др.),
отсутствии воды в скважине ("сухой ход" электронасоса).
. Автоматика должна сохранять работоспособность при:
изменении уровня трехфазного напряжения от 300В до 420В;
изменении температуры окружающего воздуха от -10оС до +40оС;
влажности до 98% при температуре +25оС;
наличии в воздухе паров аммиака и др.
Управлять работой электронасоса от сигналов электродных датчиков верхнего
и нижнего уровней воды можно при помощи электронной схемы на основе триггера,
переключаемого в единичное или нулевое состояние при изменении состояния
контактов электродных датчиков.
На рисунке 4.1 изображена такая схема с RS-триггером типа К561ТР2. Она работает следующим образом:
При включении питающего напряжения триггер устанавливается в
"1" напряжением питания, которое поступает на единичный вход S через конденсатор С1. Если датчик
верхнего уровня воды сухой, то транзистор VT1 насыщен током резистора R3, конденсатор С2 разряжен, на нулевом входе R напряжение отсутствует, и напряжение
с выхода триггера ДД включает электронасос.
Когда уровень воды в баке поднимется и замкнет контакты датчика ВУ,
транзистор VT1 закроется, и конденсатор С2
зарядится током резистора R4. В
результате на нулевом входе R
триггера появится напряжение, и его выход переключится в нулевое состояние.
Напряжение на выходе триггера снизится до нуля, и насос отключится.
Если контакт датчика нижнего уровня НУ замкнут, то на входе S триггера будет нулевое напряжение,
не влияющее на состояние триггера. Когда уровень воды понизится и разомкнет
контакты датчика НУ, конденсатор С1 разрядится через резисторы R1 и R2, поэтому на входе S напряжение будет равно питающему. В результате триггер ДД переключится в
единичное состояние и на его выходе появится напряжение, включающее
электронасос.
В дальнейшем процесс периодически повторяется по мере изменения уровня
воды в баке, и замыкания или размыкания контактов электродных датчиков.
Индикация состояния триггера (и электронасоса) осуществляется при помощи
светодиодов VD1 и VD2, свечение которых соответствует последней коммутации датчиков
уровня воды.
При отсутствии воды в скважине работа насоса недопустима, так как
двигатель охлаждается водой, и при ее отсутствии, возможно, его повреждение.
Наличие или отсутствие воды в скважине предлагается определять по загрузке
двигателя, так как применение датчика сухого хода менее удобно, поскольку при
опускании насоса в скважину возможен обрыв соединительного кабеля.
Схема устройства для определения состояния скважины приведена на рисунок
4.2. Устройство содержит трансформатор тока Тр1, вторичная обмотка которого
нагружена на регулируемый резистор R1. Падение напряжения на этом резисторе через R2 поступает на базу транзистора VT1, который насыщается положительной полуволной напряжения.
При этом конденсатор С2 разряжается, и напряжение на входе R триггера-защелки ДД близко к нулю.
Триггер, предварительно установленный в единичное состояние напряжением питания
через конденсатор С1, продолжает находиться в этом состоянии - нулевые сигналы
на входах RS триггера не меняют его состояния.
При отсутствии воды в скважине насос работает в режиме холостого хода,
потребляемый ток и падение напряжения на R1 снижаются, поэтому транзистор Т1 не насыщается. Конденсатор
С2 заряжается и переключает триггер ДД в нулевое состояние, запрещающее работу
насоса.
Для возврата схемы в исходное состояние следует отключить питание
устройства на несколько секунд, с тем, чтобы конденсатор С1 разрядился. Затем,
при повторном включении, напряжение питания через конденсатор С1 установит триггер
в исходное "единичное" состояние.
Отсутствие воды в скважине определяется по свечению светодиода VD при нулевом выходном напряжении
триггера ДД.
Защиту электродвигателя от перегрузки при заиливании насоса или
чрезмерном перекосе фаз питающего напряжения удобно осуществлять, контролируя
потребляемый ток двигателя при помощи герконов. Электрическая схема
соответствующего устройства приведена на рисунок4.3.
Герконы К1, К2 и К3 закреплены на фазных проводах питания двигателя на
таких расстояниях от них, что при номинальной загрузке все герконы разомкнутые,
но замыкаются, если ток двигателя превышает номинальный на 15%. При этом ток
резистора R2 заряжает конденсатор С1 и
переключает триггер-защелку ДД в нулевое состояние, запрещающее работу
электродвигателя.
Назначение цепочки С2R3
такое же, как и R4С1 в предыдущей
схеме.
Один корпус микросхемы К561ТР2 содержит четыре триггера-защелки, поэтому
все вышерассмотренные устройства можно выполнить в виде единого устройства
управления-защиты скважинного электронасоса. Электрическая схема такого
устройства, содержащего дополнительно канал защиты двигателя при обрыве фазы, и
канал управления ТЭНами водоподогрева, приведена на рисунок 4.4
На триггерах ДД1.1, ДД1.2 и ДД1.3 собраны рассмотренные выше каналы
управления работой электронасоса и защиты двигателя при сухом ходе и перегрузке
двигателя. Триггер ДД1.4 используется для защиты двигателя при обрыве фазы, а
на операционном усилителе ДА1 собран канал регулирования температуры воды в
баке.
Питание всей схемы осуществляется непосредственно от трехфазной
электросети через резисторы R20, R21 и R22. Положительные полуволны выпрямляются трехфазным
однополупериодным выпрямителем на диодах VД7, 8, 9, а отрицательные - на VД10, 11, 12. Выпрямленное положительное напряжение
сглаживается конденсатором С5 и стабилизируется стабилитроном VД14, а отрицательное - соответственно
С4 и VД15.
В качестве выходного элемента устройства используется реле постоянного
тока К4, нормально разомкнутый контакт которого включен в цепь катушки
магнитного пускателя К6 в цепи питания двигателя электронасоса.
На триггере ДД1.4 собран канал защиты двигателя при обрыве фазы.
Нормально триггер находится в единичном состоянии, и его выходной диод УД19
заперт. Отрицательный ток через R16
компенсирует положительный ток через резистор R17, поэтому положительное напряжение на входе R триггера отсутствует.
При обрыве одной фазы в выпрямленном отрицательном напряжении появляются
"провалы" длительностью 60о, и в эти периоды времени положительный
ток резистора R17 через диод VД6 заряжает конденсатор С4. Когда это
напряжение превысит половину питающего, триггер ДД1.4 переключится с единичного
состояния в нулевое, и диод VД19
откроется.
Реле К4 включается при насыщении транзистора VТ3 током триггера ДД1.1, если диоды VД17, 18 и 19 заперты. Если же хотя бы один из диодов открыт,
ток резистора R7 через такой диод и выход триггера
замкнется на "землю", транзистор VТ3 закроется, катушка реле К4 обесточится, и двигатель
отключится.
Когда электродвигатель отключен, транзистор VТ2 закрыт, поскольку ток двигателя и падение напряжения на R8 отсутствуют. Чтобы такой режим не
воспринимался, как сухой ход насоса, напряжение на резистор R10 поступает с выхода ДД1.1, где оно
отсутствует, если двигатель отключен. Но если уровень воды в баке понизится и
на выходе ДД1.1 появится напряжение, а двигатель будет работать на холостом
ходу, то конденсатор С2 зарядится, переключит ДД1.2 в нулевое состояние, диод VД17 откроется, транзистор VТ3 закроется, реле К4 выключится и
двигатель отключится.
Аналогично произойдет отключение двигателя при перегрузке и срабатывании
ДД1.3, либо при обрыве фазы и срабатывании ДД1.4.
Канал регулирования температуры воды выполнен на операционном усилителе
ДА1, например, типа К140УД8А. Питание усилителя осуществляется двухполярным
напряжением от стабилитронов VД14 и
VД15.
В качестве датчика температуры воды используется терморезистор R25 типа ММТ-17, который вместе с
резисторами R23+24, R26 и R27
образует измерительный мост, диагональ которого подключена к прямому и
инверсному входам ДА1.
Выход ДА1 через резистор R28
управляет состоянием транзистора VТ4, в
цепи коллектора которого находится электромагнитное реле К5, аналогичное К4.
При низкой температуре воды сопротивление резистора R25 большое, поэтому положительное
падение напряжения с этого резистора поступает на прямой вход ДА1 и переводит
выход в единичное состояние - транзистор VТ4 насыщается, реле К5 включается и включает подогрев воды.
Когда температура воды поднимется до заданного значения, сопротивление
резистора R25 снизится, в результате чего
напряжение на прямом входе ДА1 будет меньше, чем на инверсном входе. Микросхема
ДА1 переключится в нулевое состояние, транзистор VТ4 закроется, катушка реле К5 обесточится и подогрев воды
прекратится.
Регулировка температуры срабатывания осуществляется резисторами R23 и R29. Изменяя сопротивление R23, регулируют нижний уровень температуры, а изменяя
сопротивление резистора R29 -
верхний уровень.
Расчет и выбор элементом схемы устройства управления и защиты
. Сопротивления резисторов R1,2 и
3 могут изменяться в широких пределах; выбираем их значения равными 100 кОм.
. Цепь R4С1 повышает помехоустойчивость
канала; постоянную времени τ этой цепи можно выбрать равной,
например, 1сек. Тогда, принимая R4=100
кОм, емкость конденсатора С1 будет равна τ/R4 = 10,0 мкФ. Bыбираем
электролитический конденсатор марки К5-35 с номинальным напряжением 25В.
. Светодиоды выбираем сверхяркие типа L934S,
диаметром 3мм и рабочим током 1 мА. Поэтому сопротивление резисторов R5 и R6 выбираем равным U/I = 9/1 = 9,1 кОм.
. Сопротивление резистора R7
можно принять равным 18кОм, т.к. протекающий при этом ток достаточный для
насыщения транзистора УТ3, и в то же время не нагружает триггер ДД1.1.
. Трансформатор тока Тр1 выбираем с номинальным вторичным током 1А. Для
насыщения транзистора VТ2
падение напряжения на резисторе R8
должно быть порядка 1В. Поэтому выбираем резистор R8 типа ПЭВР-5-3,3 Ом. Переставляя движок этого резистора,
можно регулировать ток срабатывания в широких пределах.
. Параметры цепи R10С2
выбираем аналогичными R4С1,
а цепи VД3Р11 - VД1Р5.
. В качестве датчиков тока можно использовать малогабаритные герконы типа
КЭМ-17А; регулировку тока срабатывания можно осуществлять намоткой провода
вокруг геркона в виде петли из одного-двух витков.
. Сопротивление резистора R13
можно выбрать равным 9,1 кОм, а параметры цепи R12С3 выбрать аналогичными R4С1.
. Сопротивление резистора R15
можно выбрать равным 1,0 МОм, а емкость конденсатора С4 равной 1,0 мкФ. Тогда,
задавшись задержкой срабатывания при обрыве фазы равной 3 сек и скважностью
тока заряда конденсатора С4 равной 360/60=6, определим постоянную времени цепи
С4R17 как 3/6 = 0,5 сек. Следовательно,
сопротивление резистора R17
должно равняться 510 кОм, но, учитывая шунтирующее действие резистора R15, выбираем Р17= 270 кОм.
. В качестве К4, К5 выбираем твердотельные реле выбираем типа РХ240D5 с напряжением питания 9В,
потребляемым током не более 2мА, током нагрузки до 1,5А при напряжении до 280В.
. Суммарное потребление постоянного тока положительной полярности
составит не более 10 мА, т.к. основными потребителями являются RС-цепи и реле К4, К5. Поэтому
сопротивление резисторов R20…R22 можно выбрать равным 220/10 = 22
кОм, где 10 - ток одного резистора в мА. Мощность, выделяемая на этих
резисторах: Р=UI = 2,2 Вт. Поэтому выбираем резисторы
типа МЛТ2-43к, включая по два резистора параллельно.
. Емкость конденсаторов С5 и С6 можно выбрать по 1000,0 мкФ, с рабочим
напряжением 16В.
. Все транзисторы целесообразно выбрать типа КТ3107Б с коэффициентом
усиления более 200, рабочим напряжением до 50В, обратным током коллектора менее
0,1 мкА.
. Резистор R25 выбираем типа
ММТ-17 с номинальным сопротивлением 10 кОм, а суммарное сопротивление
резисторовR23 +Р24 выбираем равным 20 кОм. Тогда
R26 также равно 20 кОм, а R27 - 10 кОм. Сопротивление резистора R29 в цепи положительной обратной
связи выбираем равным 1,0 МОм, что позволит регулировать температуру воды в
широких пределах.
. Сопротивления резисторов R9
можно выбрать равными 100 кОм, а R28
-18 кОм, что обеспечит надежное срабатывание транзисторов и реле.
Разработка электрической схемы включения и автоматизации
Электрическая схема включения блока управления и защиты приведена на
рисунок 4.5. Напряжение на схему питания электродвигателя подается через
автоматический выключатель Q1 и
магнитный пускатель К6.
В цепи питания одной из фаз двигателя установлен трансформатор тока Тр1,
и во всех фазах - герконовые датчики тока К1, 2, 3. В цепь Тр1 включен
амперметр для визуального контроля фактического значения тока двигателя.
Электрическое напряжение подается на блок управления и защиты через
трехфазный пакетный выключатель К7.
Входные зажимы блока управления и защиты соединены с герконовыми
датчиками тока, трансформатором тока, датчиками уровня воды ВУ и НУ, датчиком
температуры воды. Силовые выходы блока соединены последовательно с катушками
магнитных пускателей двигателя и водоподогрева.
Водоподогрев осуществляется только в автоматическом режиме. Напряжение на
ТЭНы подается через автоматический выключатель и магнитный пускатель К7.
Все оборудование смонтировано в одном месте - в помещении коровника,
рядом с баком для воды.
5. Подсчет электрических нагрузок фермы
КРС и расчет сетей
5.1 Подсчет
электрических нагрузок
Для подсчета электрических нагрузок электроприемников необходимо знать
активную и реактивную мощности. Перечень электроприемников с активными и
реактивными мощностями представлен в таблице 5.1.
Таблица 5.1 - Перечень электроприемников с активной и реактивной
мощностями
|
№ п/п
|
Обозначение на плане
|
Наименование установки
|
Кол-во, шт.
|
Мощ-ть акт-ная, Р кВт
|
Коэфф-нт мощ-ти, cos
φ
|
Мощ-ть реакт-ная, Q квар
|
Мощность полная 1 установки, S кВА
|
|
Электродвигатели
|
|
1
|
М1…М5
|
Установка ваккумная водо-кольцевая УВВ-Ф-90
|
5
|
7,5
|
0,85
|
4,64
|
8,8
|
|
2
|
М6, М8, М9, М12,М13
|
Навозоуборочный транспортер ТСН-160
|
5
|
4
|
0,81
|
2,9
|
4,9
|
|
3
|
М7,М10М11
|
Фекальный насос НФЦ-100
|
3
|
11
|
0,8
|
8,25
|
13,8
|
|
4
|
М14
|
Погружной насос
|
1
|
7,5
|
0,88
|
4
|
8,5
|
|
5
|
М16
|
Насос молочный универсальный НМУ-6
|
1
|
0,75
|
0,88
|
0,4
|
0,9
|
|
Электронагревательные установки
|
|
6
|
15
|
Водонагревательная установка
|
1
|
14,1
|
1
|
0
|
14,1
|
|
7
|
17
|
Водонагреватель ЭВА-450
|
1
|
15
|
|
0
|
15
|
|
8
|
18
|
Танк охладитель
|
1
|
15,3
|
0,8
|
11,3
|
18,9
|
|
9
|
19
|
Водонагреватель ЭВН-100
|
1
|
1,5
|
1
|
0
|
1,5
|
|
Освещение
|
|
10
|
|
Освещение коровника люминесцентными лампами
|
2
|
10,4
|
0,92
|
4,4
|
11,3
|
|
11
|
|
Освещение блока вспомогательных служб
|
1
|
3,12
|
0,92
|
1,32
|
3,4
|
|
12
|
|
Освещение родильного отделения с телятником
|
1
|
7,57
|
0,92
|
3,2
|
8,2
|
Для определения мощности трансформатора необходимо построить график
суточных нагрузок и по нему определить максимальную полную потребляемую
мощность.
График суточных нагрузок строим согласно распорядку дня на ферме.
По графику видно, что максимальные пиковые нагрузки возникают с 6 до 8, с
12 до 14, с 18 до 20 часов. Максимальная активная мощность достигает 122,8 кВт.
Для определения полной потребляемой мощности необходимо подсчитать
реактивную мощности. Реактивная мощность установок подсчитываем из таблицы 5.1,
согласно работающему оборудованию в пик нагрузок. Мощность реактивная равняется
52,2 квар. Определение полной мощности осуществляется по формуле:
кВА, (5.1)
где - мощность активная;
- мощность реактивная;
5.2 Выбор
источника питания
Источником питания является комплектная трансформаторная подстанция
(КТП). КТП - это электрическая установка, предназначенная для приема,
преобразования и распределения электроэнергии трехфазного тока. Она состоит из
одного или двух трансформаторов, устройства высшего напряжения (УВН) с
коммутационной аппаратурой, комплектного распределительного устройства (РУ) со
стороны низшего напряжения (РУНН), и служит для распределения электроэнергии
между отдельными электроприемниками или группами электроприемников.
Согласно выполненному подсчету электрических нагрузок в пункте 5.1 полная
потребляемая мощность равна 133 кВА. Выбираем комплектную трансформаторную
подстанцию мощностью 160 кВА, тип КТП-160/10/0,4.
.3 Выбор
площадей сечения проводов наружных электрических сетей
Электропитание двух коровников с блоком вспомогательных служб и
родильного отделения с телятником осуществляется кабелями марки ВВБ
проложенными в земле. Для определения сечения каждого кабеля необходимо знать
максимальный длительный ток. Для этого необходимо определить максимальную
потребляемую мощность каждого потребителя. Исходя из графика нагрузки рисунок
5.1 можно определить активную и реактивную мощности для двух коровников с
блоком вспомогательных служб и для родильного отделения с телятником. Для
первого потребителя в пик нагрузок работает оборудование указанное в таблице
5.1, активная мощность 106,27 кВт, реактивная мощность 44,38 квар, а для
второго потребителя оборудование представлено в таблице 5.1 активная мощность
16,57, реактивная мощность 7,8 квар. Полная мощность первого потребителя:
второго потребителя:
Определим расчетный ток для каждого потребителя:
(5.2)
Первая линия:
Вторая линия:
Исходя из условия 
, принимаем кабель для первой линии сечением 35 мм2 с 
. условие выполняется. Принимаем
марку кабеля ВВБ 4х35.
Исходя из условия , принимаем кабель для второй линии сечением 16 мм2 с 
. условие выполняется. Принимаем
марку кабеля ВВБ 4х16.
Определяем потери напряжения в кабельных линиях. Допустимые потери
напряжения не должны превышать 4-6%.
Определим потери напряжения на по формуле:
(5.3)
Потери напряжения на первой линии:
Потери напряжения на второй линии:
5.4 Проверка
защитных аппаратов на срабатывание при коротких замыканиях
В соответствии с требованиями ПУЭ в электрических сетях напряжением до
1000 В с глухим заземлением нейтрали при коротком замыкании защитные аппараты
должны надежно обеспечивать отключение. То есть при выбор автоматических
выключателей нужно учитывать что при возникновении короткого замыкания на линии
удаленного токоприемника электромагнитный расцепитель автоматического выключателя
должен обеспечить надежное отключение этой линии.
На примере силовой сети произведем проверку защитных аппаратов на
срабатывание при коротком замыкании.
Для силовой сети самого длинного участка от СПА (ВРУ) до токоприемника.
По таблице 3.5 пункта 3.4.2 определим самый отдаленный токоприемник. Это
погружной насос, общая длина участка составляет 160 м: от СПА до
распределительного пункта (РП) 30 м сечение жилы 6 мм2 участок 1-6, от РП до
погружного насоса 130м сечение жилы 10 мм2 участок 6-14.
Для каждого участка определим сопротивление провода, по формуле:
(5.4)
где 
- удельное сопротивление материала, для медных проводников
0,018∙10-6 Ом∙м;
- длина проводника n-го участка, м;
- поперечное сечение проводника n-го участка, м2.
Для участка 1-6:
Для участка 6-14:
Тогда полное сопротивление линии равно:
Определяем ток короткого замыкания:
(5.5)
где 
- однофазное напряжение при коротком замыкании на корпус;
- коэффициент учитывающий сопротивление нулевого рабочего
проводника;
Выбранные аппараты на этой линии с током электромагнитного расцепителя
равным 8-10In сработают, так как номинальный ток
не превышает 50А и расцепитель сработает при токах менее 150-200А.
Аналогичный расчет применим для всех защитных аппаратов.
5.5 Проверка
возможности пуска и нормальной работы электродвигателей
При пуске электродвигателя происходят падения напряжения в сети, а это
значит что если двигатели будут работать под нагрузкой и запустить еще мощный
электродвигатель, то происходит падение напряжения в сети, следовательно если
будет большое падение в электросети , то работающие двигатели могут остановиться,
что не желательно. Поэтому допустимое падение напряжение не более 15%. На
примере погружного насоса определим потери в электосети при пуске по формуле:
В, (5.6)
где 
- полное сопротивление линии,
Ом;
- пусковой ток электродвигателя, 
А;
В.
Так как 33,6 В составляет 15,4% от напряжения электросети. Значит пуск
двигателя не отразится на работающие двигатели.
При пуске двигателей пусковой ток больше номинального тока в 4-7 раз, то
могут срабатывать автоматические выключатели с электромагнитными расцепителями.
Для того, чтобы при пуске электромагнитные расцепители автоматических
выключателей не срабатывали, их изготавливаю с регулируемым током расцепления
5-10 Iн. Исходя из этого, на примере одного
электродвигателя пункта 3.4.4 таблицы 3.6 мощностью 11 кВт и номинальным током
24 А. Пусковой ток электродвигателя в 7,5 раз больше Iн, можно провести проверку. Так как Iп=7,5 Iн, то
пусковой ток равен 180А, а электромагнитный расцепитель установлен в положение
8Iн. Значит при пуске электродвигателя
электромагнитный расцепитель срабатывать не будет. Такая аналогия приемлема для
остальных электродвигателей.
5.6
Мероприятия по компенсации реактивной мощности
Компенсация реактивной мощности и повышение cosφ имеет существенное значение для
экономики предприятий. Компенсация реактивной мощности повышает КПД системы
электроснабжения за счёт разгрузки её элементов от реактивных нагрузок, что
одновременно способствует улучшению качества электроэнергии и разгружает
генераторы. Согласно современным требованиям, коэффициент мощности должен
находиться в диапазоне cosφ = 0,9-0,95.Компенсация реактивной
мощности обеспечивается конденсаторными установками. Поэтому если установить
конденсаторную установку в вводном щиту, то при полной потребляемой мощности
она будет обеспечивать правильность работы, а так как токоприемники включаются
не одновременно и в разное время, то установка будет работать не правильно. Из
этого следует, что для каждого электродвигателя необходимо ставить свою
коденсаторную установку но этот процесс дорогостоящий, т. к. на один двигатель,
стоимость одной установки будет около полутора тысяч рублей. А так как
двигатели малой мощности и работают в сутки в среднем по 1 часу, то реактивной
мощности будет незначительно. Следовательно, компенсацию реактивной мощности
можно не проводить.
6. Монтаж наладка и эксплуатация
электрического оборудования и электроники системы водоснабжения
.1
Организация монтажа и наладки электрического оборудования и электроники
Для питания силового оборудования используют кабель марки ВВГ. Прокладку
кабеля от СПА77-3 до распределительных пунктов (щитов) осуществляют в кабельных
каналах. От распределительного пункта до погружного насоса кабель прокладывают
вдоль водонапорной трубы. Крепят его липкой изолирующей лентой. От
распределительного щита до бака с водой провод прокладывают в кабельном канале.
Проверяют правильность подсоединения проводов. Проводят заземление
нагревательной установки.
Подключают блок управления и защиты в цепь, после чего проводят проверку
работы токоприемников. Проверяют заземление, так чтобы оно было не более 10 Ом.
6.2
Планирование работ по ТО и ТР электрического оборудования и электроники
Планирование технического обслуживания и ремонта заключается в
составлении годового плана выполнения работ. Исходными данными для этого
являются сведения по номенклатуре обслуживаемого оборудования по объектам,
участкам и в целом по хозяйству.
Работы по техническому обслуживанию зависят от вида оборудования и
включает контроль технического состояния, проверку его работоспособности,
регулирование определяющих параметров, очистку, смазывание, крепление болтовых
соединений, замену износившихся элементов оборудования.
Техническое обслуживание и текущий ремонт электроустановок проводят, как
правило, в технологические перерывы, при этом следует планировать его
выполнение одновременно с ремонтом рабочих машин.
Капитальный ремонт - это ремонт, выполняемый для полного восстановления
электрооборудования с заменой его частей, включая и базовые. Капитальный ремонт
силового электрооборудования осуществляют на специализированных предприятиях.
Необходимым условием эффективного технического обслуживания и ремонта
электрооборудования является планирование и учёт проведения этих работ. Поэтому
на каждый электродвигатель ежемесячно заполняется журнал учета с указанием
длительности условий эксплуатации.
На основании этих данных, а также технологических карт, инструкций по
эксплуатации оборудования разрабатывают годовой график проведения работ по
каждому объекту: животноводческой ферме, кормоцеху, мастерским,
зерноочистительно-сушильным пунктам и другим объектам.
Количество плановых профилактических мероприятий определяют исходя из
принятой периодичности их выполнения. Например, ТО для электродвигателей,
силовых сборок, щитов освещения, пускозащитной аппаратуры проводится раз в 3
месяца. Технический ремонт для перечисленного оборудования проводится раз в 24
месяца. Для средств автоматизации и электротермического оборудования ТО раз 2-3
месяца, а технический ремонт раз в 12 месяцев.
.3
Определение годового потребления электроэнергии на нужды водоснабжения и
организация учета электроэнергии
Суточный максимальный расход воды составляет 52 м3, производительность
выбранного насоса составляет 6,5 м3/час. Тогда в сутки он будет работать 8
часов. Мощность погружного насоса составляет 7,5 кВт, тогда суточное
потребление электроэнергии составит, как произведение мощности электродвигателя
на количество выработанных часов 60 кВт∙ч. Значит, потребление
электроэнергии в месяц 1800 кВт∙ч. Стойловый период 8 месяцев (243дня),
поэтому годовое потребление электроэнергии 14580 кВт∙ч. Нагревательная
установка потребляет электроэнергии за 243 дня при мощности 14,1 кВт равное
44582кВт/час.
Для учета потребляемой электроэнергии используют трехфазный индукционный
счетчик, показания ежемесячно заносят в журнал учета.
6.4
Определение потерь электроэнергии в сетях
Электрический ток, проходя по проводам воздушных и кабельных линий,
внутренней электропроводки и обмоток трансформаторов, вызывает потери мощности
на их бесполезный, а порой и вредный нагрев. При проектировании сети всегда
стремятся уменьшить в ней потери энергии. Однако при неизменном коэффициенте
мощности этого можно добиться, только увеличивая сечение проводов, а
следовательно и расход металла на сооружение сетей. Поэтому при их
проектировании нужно учитывать стоимость электроэнергии, цены на проводниковые
материалы. Потеря мощности в любом проводниковом определяется по закону Джоуля
- Ленца
(6.1)
где 
- номинальный ток, А;
- сопротивление проводника, Ом;
- время работы токоприемника, час.
В нашем случае известен ток номинальный, потери напряжения в электрических сетях и время работы
установки. Тогда потери мощности можно определить по формуле:
(6.2)
На примере двух линий токоприемников определим потери мощности. Для
погружного насоса мощностью 7,5 кВт номинальный ток 
, потери напряжения на участке
1-6,6-14 (таблица 3.5 пункта 3.4.2) от СПА до самого насоса составляют 2,7 % от
Uн это составляет 10,3 В, время работы
равно 8 часов, тогда мощности определяются по формуле:
.
Для нагревательной установки мощностью 14,1 кВт номинальным ток 
, потери напряжения на участке 1-6,
6-15 (таблица 3.5 пункта 3.4.2) от СПА до самого насоса составляют 1,6 % от Uн это составляет 6,1В, время работы
равно 16 часов, тогда мощности определяются по формуле:
.
По аналогичному расчету можно определить потери мощности для остальных
линий.
6.5
Мероприятия по энергосбережению ресурсов на объекте проектирования
Для энергосбережения ресурсов на объекте проведен ряд мероприятий.
Освещением площадок перед воротами управляет фотореле, которое срабатывает на
определенную освещенность. Внутреннее освещение фермы выполнено люминесцентными
лампами, которые в свою очередь потребляют меньше электроэнергии по сравнению с
лампами накаливания и имеют больше световой поток. Для экономии электроэнергии
в нагревательных установках предусмотрены датчики температуры, а также хорошая
теплоизоляция нагревательных установок.
7. Безопасность и экологичность проекта
7.1 Анализ
состояния охраны труда в ООО "Пичуги"
Охрана труда - одно из важнейших направлений социальной политики
государства. От организации работы по охране труда в значительной степени
зависит здоровье граждан и продолжительность их жизни. В сельском хозяйстве
правильная организация охраны труда имеет особенно важное значение, так как
значительная часть работ выполняется при сквозняках, связана с движущимися
опасными механизмами, вредными веществами, работой с животными. Организация
работы по охране труда в ООО Пичуги поставлена следующим образом:
ответственность за обеспечение охраны труда в целом по акционерному обществу
возложена на директора. В хозяйстве имеется штатная единица инженера по охране
труда. Она проводит вводные инструктажи с принятыми на работу лицами. Другие же
виды инструктажей (повторный, внеплановый, целевой) проводят непосредственные
руководители производственных участков. В отрасли животноводства инструктажи
проводят бригадиры животноводства.
Основными работниками животноводства являются доярки, телятницы и
скотники. На ферме ООО "Пичуги" применяется односменный режим работы
с 1-2 часовым обеденным перерывом. Начало работы в 5 часов 30 минут, окончание
в 20 часов 30 минут. В хозяйстве продолжительность рабочей смены составляет 6
часов 50 минут. Продолжительность рабочей недели установлена 40 часов, для
женщин с вредными условиями труда 36 часов.
Для работников производства предусмотрены меры безопасности труда - это
регулярно выдаваемая спецодежда и рабочий инструмент. Соблюдаются санитарные
нормы труда такие как туалет, после работы предоставляется душ, выдается
хозяйственное мыло на каждый объект.
Для правильной организации труда большое значение
имеет рациональный режим труда и отдыха.
В ООО "Пичуги" в отрасти животноводства
предусмотрено три вида отдыха: ежедневный, еженедельный и ежегодный.
План мероприятий по охране труда на год составляется.
В хозяйстве проводят мероприятия по предупреждению несчастных случаев, а также
заболеваний на производстве, создания лучших условий труда.
Однако в хозяйстве в недостаточной мере проводится
работа по улучшению производственной санитарии и ТБ, в результате этого не
исключены случаи производственного травматизма.
Далее проведем анализ производственного травматизма в ООО
"Пичуги" за период с 2006 года по 2009 год.
Таблица 7.1 - Анализ производственного травматизма в ООО
"Пичуги"
|
№
|
Показатель
|
2007
|
2008
|
2009
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
1
|
Среднесписочное число работников, Р
|
129
|
146
|
134
|
|
2
|
Число травмированных за год, Т
|
9
|
10
|
7
|
|
3
|
Суммарное число дней по бюллетеню за период, Дн
|
126
|
129
|
180
|
|
4
|
Число смертельных травм, Тс
|
-
|
-
|
-
|
|
5
|
Коэффициент частоты травматизма, 
|
69,8
|
68,5
|
52,2
|
|
6
|
Коэффициент тяжести травматизма,
|
14
|
13
|
25,7
|
|
7
|
Коэффициент потерь рабочего времени, 
|
976
|
884
|
1343
|
|
8
|
Коэффициент летальности, 
|
-
|
-
|
-
|
|
9
|
Количество проф. заболеваний, П
|
1
|
2
|
3
|
|
10
|
Затраты на охрану труда, Зот
|
70000
|
75000
|
80000
|
Из данных таблицы видно, что в хозяйстве ежегодно происходят несчастные
случаи, причинами которых является не соблюдение трудовой и технологической
дисциплины, нарушение правил и норм по технике безопасности и производственной
санитарии, неисправность производственного оборудования. Несчастные случаи при
пожарах в отрасли мясного скотоводства происходят из-за недостаточной пожарной
охраны, не укомплектованности ферм пожарными щитами, несоблюдением правил безопасности
труда. Опасность составляют условия микроклимата в животноводческих помещениях.
7.2 Анализ
противопожарного состояния на предприятии
В хозяйстве имеется дежурный пожарный, на котором лежит ответственность
за готовность пожарной технике. В состав входит трактор МТЗ и постоянно
заполненная бочка с водой, на которой установлен водяной насос вращающийся от
вала отбора мощности трактора. Дежурство осуществляется в круглосуточном
режиме. Забор воды производится из скважин.
На машинном дворе, зернотоке, РТМ, автопарке имеются противопожарные
щиты, оборудованные огнетушителями, лопатами, ведрами, и другим оборудованием.
В хозяйстве имеются 3 пожарных водоема. На ферме и сеновале находятся
пожарные резервуары в количестве 8 штук емкостью 6 м3. Также на сеновале,
зернотоке в качестве защиты от молний используются одиночные стержневые
молниеотводы.
7.3
Экологическая безопасность проекта
В условиях научно-технической революции охрана окружающей среды стала
одной из самых острых и актуальных проблем современности. Благодаря достижениям
науки и технического прогресса человек получил в свои руки мощные орудия
воздействия на природу, при помощи которых, ему удалось вовлечь в процесс
производства почти всю поверхностную оболочку планеты и выйти за ее пределы в
космос. Эти достижения позволяют людям вторгаться в такие области природы, как
микро- и макромиры, влиять на тончайшие связи и механизмы в биосфере - области
функционирования живого. Но, вторгаясь в природные процессы, человек своей
деятельность нередко нарушает закономерности их протекания. Вызывает
нежелательные изменения в природе. В результате таких изменений значительно
сократились площади лесов, исчезли многие виды животных, увеличились площади
эрозированных земель, начался процесс антропогенного загрязнения воды и
воздуха, стало резко сокращаться количество многих видов природных ресурсов.
Сельскохозяйственное производство, представляющее собой механизм устойчивого
культивирования природных богатств, отличается от других отраслей более тесным
соединением общественных и природных факторов. По существу, возделывание
сельскохозяйственных растений и разведение животных наиболее активные формы
взаимодействия человека и природы. Достижения науки и техники вызывают
существенные материально-технические изменения в отрасли. Параллельно
интенсифицируется и обратный процесс, в результате которого проявляется эрозия,
засоление и заболачивание почв, уменьшение содержания в них гумуса, гибель
полезной микрофлоры, загрязнение почв тяжелыми металлами, остаточными количествами
пестицидов, обеднение видового состава растений и животных и т.д.
7.3.1
Вещества и факторы, загрязняющие окружающую среду
При переводе животноводства на промышленную основу возникла проблема
утилизации навозных стоков и бесподстилочного навоза. Вблизи животноводческих
комплексов и ферм промышленного типа особую угрозу окружающей среде
представляет скопление навоза, а также нитратное и микробное загрязнение почв,
фитоценозов, поверхностных и грунтовых вод. Загрязнение почв, снежного покрова
и вод местного стока биогенными элементами влечет за собой соответствующие
изменения показателей качества фитомассы культур на сельскохозяйственных
угодьях, примыкающих к животноводческим фермам и комплексам. Животноводческая
отрасль является источником биогенного загрязнения вод. Степень ее воздействия
на водные объекты в каждом конкретном регионе определяется общим поголовьем
скота, особенностями расположения животноводческих ферм и комплексов на
водосборах, а также принятой в хозяйствах технологией содержания животных. На
значительной части территории России большую часть года скот находится в
стойлах. Лишь в поздневесенний и летний периоды животных переводят на пастбища.
Поступление загрязняющих веществ в водостоки с животноводческих ферм и
комплексов зависит от способа удаления навоза. Оно происходит при прямом смыве
сточных вод после очистки, а также в результате потерь, возникающих в процессе
утилизации отходов животноводства.
При содержании скота накапливаются большие массы навоза. Из-за его
несовершенной утилизации, в водные системы выносятся немалые количества
грубодисперсной малоразложившейся органики и биогенных веществ. При выпасе
скота на пастбищах также происходит вынос биогенных веществ в водостоки,
поскольку пастбищные угодья чаще всего размещаю в речных долинах. Влияние
животноводства на загрязнение вод обусловлено и тем, что фермы и комплексы
располагаются преимущественно в непосредственной близости от рек и озер.
Поскольку продолжительность миграционного пути биогенов от их источников до
водных объектов невелика, они не успевают закрепиться в почве и их концентрация
остается высокой.
7.3.2
Мероприятия, предотвращающие загрязнение окружающей среды
В качестве основного направления, которое в наибольшей степени
предотвратило загрязнение окружающей среды содержании скота на животноводческих
фермах и комплексах является очистка и утилизация навозных стоков. При этом
используются следующие технологические схемы утилизации навоза: очистка с
разделением на твердую и жидкую фракции; использование стоков для производства
торфокомпостных смесей, которые вывозят на поля биотермического
обеззараживания; очистка стоков с помощью прудов-накопителей и навозохранилищ;
самоочищение и утилизация отходов в естественных водоемах; анаэробная
переработка или сбраживание жидкого навоза, благодаря которому в нем гибнут
патогенные микроорганизмы, навоз теряет неприятный запах, а семена сорных
растений - всхожесть. Наиболее эффективное направление хозяйственного
использования жидкого навоза на животноводческих фермах и комплексах молочного
направления - утилизация его на полях орошения. Компостирование навоза
применяют для получения компостогумифицированного продукта биологического
окисления, который содержит органические соединения, продукты распада, биомассу
мертвых микроорганизмов и т.д. Внесение этого продукта в почву не вызывает
нарушения стабильности агроэкосистем. В процессе компостирования
удовлетворяется потребность в кислороде, выделяются диоксид углерода и вода,
возрастает температура и органические вещества переходят в стабильную форму.
При сборе навоза в бурты сохраняется часть тепла, выделяющегося при
ферментации, что ускоряет процессы компостирования. Отделение
санитарно-защитными зонами животноводческих ферм и комплексов от жилых застроек
сельскохозяйственных населенных пунктов также является направление, которое
предотвращает загрязнение окружающей среды. Такую зону устанавливают от границы
территории, на которой размещаются здания и сооружения для содержания животных,
а также от площадей навозохранилищ или открытых складов кормов. Со стороны
жилой зоны в санитарно-защитных зонах предусматривают лесные полосы шириной не
менее 48 м при ширине санитарно-защитных зон свыше 100 м. Со стороны
животноводческого комплекса или фермы для защиты их от снежных заносов, песка и
пыли в санитарно-защитных зонах создаются лесные насаждения. Кроме того, они
создаются и на территории фермы и комплексов для отделения живой защитой
навозохранилищ, очистных сооружений, площадок компостирования, буртов навоза и
т.п. от животноводческих и служебных помещений, пунктов осеменений, складов
кормов. Эти насаждения размещают таким образом, чтобы не затруднять циркуляцию
воздуха на территории ферм и комплексов.
7.3.3 Выводы
Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов в
процессе сельскохозяйственного производства пока еще ориентировано на поиск
сравнительно частных решений. Между тем необходимо последовательно
рассматривать целостную систему природоохранных задач. Важно анализировать
направленность, характер и последствия взаимодействия АПК с окружающей средой,
влияние техногенных факторов на сельское хозяйство. Необходимы прогнозы
развития процессов в будущем, что даст возможность предусмотреть решения с
учетом интересов общества и природы. Необходимо эффективно использовать природный
базис сельскохозяйственного производства, обеспечивая при этом последовательное
его восстановление и воспроизводство, устойчивую сбалансированность элементов.
7.4 Расчет
естественного освещения [16]
Определяем суммарную площадь световых проемов по формуле:
(7.1)
где 
- коэффициент естественного освещения %, 
;
- площадь пола помещения м2, 
;
- световая характеристика окон, 
;
- общий коэффициент светопропускания, 
;
- коэффициент, учитывающий свет, отраженных от стен и потолка
.
Окна примем длинной 2 м, высотой 1,5 м. площадь окна равна
Определяем количество окон по формуле:
(7.2)
Располагаем окна по 30 шт, на каждой стороне по 0,4 м между окнами.
Для блока вспомогательных служб устанавливаем окна 2х15 м, в каждом
помещении.
Для родильного отделения с телятником произведен аналогичный расчет. Количество
окон 42 шт. размером 2х1,5 м, размещаем по обе стороны, по 21 окну.
7.5 Расчет
искусственного освещения
Расчет искусственного освещения произведен в пункте 3.3
Определим необходимый воздухообмен по формуле:
(7.3)
где 
- коэффициент кратности воздухообмена, 
;
- объем помещения, 
.
(7.4)
Определяем скорость воздушного потока в канале по формуле:
(7.5)
где 
- коэффициент, учитывающий сопротивление воздуха в канале,
проеме, 
; 
- разность давлений в точке забора воздуха внутри и вне
помещения, Па:
(7.6)
где - разность высот между точкой приема воздуха и точкой
выброса м, 
.
- плотности наружного и внутреннего воздуха:
(7.7)
(7.8)
где 
,
- температура наружного и внутреннего воздуха, ˚С.
1,39.
1,25.
Определяем суммарную площадь вытяжных каналов по формуле:
(7.9)
Размер одного вытяжного канала 0,5х3 м, тогда площадь равна f=1,5 м2.
Число вытяжных каналов определяют по формуле:
(7.10)