Особенности расчета и выбора электрооборудования молочного блока производительностью 2,5 тонны молока

Особенности расчета и выбора электрооборудования молочного блока производительностью 2,5 тонны молока

Введение

сельскохозяйственный электрооборудование молочный

В наше время сельское хозяйство переживает сложные социально-экономические проблемы, связанные с тяжелым экономическим положением нашей страны. Повышение эффективности сельскохозяйственного производства напрямую связано с развитием его энергетической базы. Электрическая энергия - одна из основных видов энергии, используемой на животноводческих и птицеводческих комплексах, в теплицах, в кормоприготовительном хозяйстве и т.д. Применение электрической энергии в сельскохозяйственном производстве снижает трудоемкость работ, повышает производительность труда. Для того чтобы добиться надежных поставок республике качественных продовольствия и промышленного сырья нужно укрепить материально-техническую базу сельскохозяйственного производства путем увеличения темпов механизации, электрификации и автоматизации технологических процессов.

Большая часть электрической энергии преобразуется в механическую при использовании электроприводов сельхозмашин. Часть электрической энергии преобразуется в тепловую, там где требуются автоматическое поддержание заданных режимов и значений температуры для обеспечения микроклимата в помещении.

В повышении эффективности сельскохозяйственного производства более важное значение приобретает автоматизация технологических процессов по производству и переработке сельскохозяйственной продукции. Автоматизация сельскохозяйственных предприятий позволит поднять технический уровень производства на более высокую ступень научно-технического процесса.

Таким образом, повсеместная электрификация сельского хозяйства рассматривается как основной фактор роста производительности труда. При этом существенное внимание должно оказываться комплексному использованию электроэнергии. Всестороннее использование электроэнергии в силовых стационарных и мобильных процессах, тепловых процессах, в процессах по обеспечению необходимого облучения и освещения в системах обеспечения заданного микроклимата и процессах электротехнологий позволяет увеличить продуктивность как в животноводчестве, так и в кормоприготовительном хозяйстве. В месте с тем должен осуществляться качественный переход от автоматизации отдельных производственных процессов и операций к полной автоматизации предприятий, в том числе и сескохозяйственных. Потребление электроэнергии в сельском хозяйстве постоянно увеличивается, что ведет к необходимости размещения линий электроснабжения.

Интенсификация промышленного и сельскохозяйственного производств, повышение их эффективности является основой ускорения социально-экономического развития нашей страны.

Молокопроизводство занимает одну из ведущих ролей в технологическом процессе производства с/х продукции. Так как основная часть оборудования морально устарела и износилась, требуется внедрение нового прогрессивного энергосберегающего оборудования, внедрение новых технологических процессов, обучение персонала и набор квалифицированных кадров.

Задачей данного дипломного проекта является расчет и выбор электрооборудования молочного блока производительностью 2,5 тонны молока в сутки с использованием установки для электрокоагуляции белков молочной сыворотки.

1. Технологическая часть

.1 Производственная характеристика предприятия

СПК «Присожье» образован в июне 2003 года путем реорганизации колхоза «Присожье».

Участниками кооператива, помимо работающих членов, является также бывшие члены колхоза, находящиеся на пенсии.

Высшим органом управления является собрание членов производственного кооператива.

В период между общими собраниями руководство кооперативом осуществляет правление. Правление избирается на общем собрании членов кооператива. Оно осуществляет руководство текущей деятельности кооператива во главе с председателем, который организует выполнение решений общего собрания и правления кооператива.

СПК « Присожье» Славгородского района Могилевской области находится в 9 км от районного центра, где расположен Славгородский маслодельно-сыродельный завод, в 80 км от г. Могилева, где расположен Могилевский мясокомбинат, 60 км от железнодорожной станции г. Кричев, 120 км Климовичи, где расположен Климовичский комбинат хлебопродуктов.

СПК «Присожье» объединяет 3 населенных пункта:

Д.Шеломы-1, д. Уречье-1. На территории хозяйства проживает 505 человек, из них работающих в СПК 107 человека (21,2%).

Климат хозяйства умеренно-континентальный с мягкой зимой и относительно прохладным летом. Климатические условия вполне благоприятные для возделывания сельскохозяйственных культур. На большей части территории хозяйства распространен холмисто-равнинный и холмисто-ложбинный тип рельефа.

Общая земельная площадь хозяйства 4045 га., в т.ч. сельскохозяйственных угодий - 3771 га., из них пашни - 2235 га., луга 1536 га. Удельный вес пашни в структуре сельскохозяйственных угодий составляет - 59%

Балл сельскохозяйственных угодий - 29,5. Балл пашни - 33,7.

Среднесписочная численность на 1.01.2010 года 128 человек.

По сравнению с 2002 годом численность работающих существенно уменьшилось (на 59 человек). Нагрузка на одного работающего в сельскохозяйственном производстве составила 29,4 га сельскохозяйственных угодий, в т.ч. 17,5 га пашни.

Настоящим бизнес-планом развития предприятия, рассчитано:

увеличение валовой продукции сельского хозяйства в процентах к соответствующему периоду предшествующего года на 16,0%.

увеличение среднемесячного дохода 7,7%.

увеличение выработки на одного среднегодового работника на 20%.

увеличение производства продукции сельского хозяйства и реализации на 27%.

снижение себестоимости реализуемой продукции на 3%.

увеличение рентабельности реализации продукции и рентабельности производства продукции.

1.2 Характеристика проектируемого объекта

Молочный блок располагается в 9 км от районного центра, где расположен Славгородский маслодельно-сыродельный завод.

Объектом проектирования является молочный блок к ферме КРС на 240 голов. План молочного блока указан на листе 1 графической части дипломного проекта.

Данный проект предназначен для строительства в климатических районах с расчётной зимней температурой наружного воздуха -20С^о, со следующими условиями:

вес снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности для 1-го и 2-го географического района СНГ - 70 кгс и 100 кгс;

скоростной напор ветра для второго географического района СНГ - 35 кгс/м;

сейсмичность района строительства не более 6 баллов;

рельеф территории - спокойный, грунтовые воды отсутствуют, грунты не пучинистые, непосадочные со следующими нормативными характеристиками нормативный угол внутреннего трения Yн - 0,49 рад или 28 град, нормативное удельное сцепление Сн = 2 КПа, модуль деформации нескальных грунтов Е = 14,7 МПа, плотность грунта;

Х = 1,8 т/м. Коэффициент безопасности по грунту Кг = 1.

Здание одноэтажное, в плане прямоугольной формы с размером в осях 20х12 м, высота внутри помещения у наружных стен от пола до низа потолочных конструкций - 3 м. Фундамент- монолитные железобетонные блоки. Стены из глиняного обожженного кирпича. Оштукатурены цементным раствором и окрашены известковой краской с добавлением красного колера.

Крыша выполнена из железобетонных плит и покрыта битум.

Отопление здания осуществляется от центральных теплосетей.

Таблица №1 - Характеристика помещений молочного блока

Молочный блок предназначен для первичной обработки и кратковременного хранения молока. Блок, сблокирован с коровниками.

Доение коров выполняется установками АДМ-8, двукратное механическое в стойлах. Производство молока составляет 4000 ц в год при удое на одну фуражную корову - 4000 кг.

Далее молоко по молокопроводам после предварительной очистки в сепараторах молоко - очистителях попадает в резервуары охладители, где охлаждается и хранится до тех пор, пока при помощи молоковоза его не доставляют на молокоперерабатывающие производства.

В целом в молочном блоке осуществляются следующие технологические процессы:

очистка молока;

охлаждение молока;

мойка танков и молокопроводов;

выработка компрессии.

1.3 Выбор технологического оборудования

Выбор технологического оборудования будет оптимальным, если он будет соответствовать объекту производства, обеспечивать высокие производственные показатели и низкую себестоимость выпускаемой продукции.

Изучая технологическую схему, выясняем функции и роль каждого процесса в здании молочного блока, устанавливаем производственные циклы, ритм и фронт работ.

При выборе технологического оборудования следует принимать отечественную или зарубежную технику аналогичного назначения, существующую или спроектированную. Правильно выбранное оборудование способствует увеличению производительности и качеству производимой продукции. Технологическое оборудование выбирается по требуемой производительности, условиям окружающей среды, габаритов.

Произведём расчёт требуемой производительности поточной линии обработки молока. Расчет ведется на максимуи суточного удоя в наиболее продуктивный месяц лактации стада, что бы иметь гарантированый запас производственной мощности линии в остальное время:

 (1)

где  - коэффициент неравномерности удоя ();

- среднегодовой удой на корову, кг;- число коров на ферме, голов.

При двухразовом доении утром получают до 60 процентов удоя. Суточный удой получается неравномерно. Неравномерность модет быть охарактеризована коэффициентом .

Производительность поточной линии обработки молока:

где Т - принятая длительность обработки в молочном блоке, ч.

.

По значению производительности определяют необходимые параметры технологических линий, подбираются машины по каталогу. Результаты сводятся в таблицу № 2.

Таблица № 2 - Выбор технологического оборудования

2. Расчетная часть

.1 Расчет и выбор электродвигателей

Выбор силового электрооборудования сводится к определению его мощности и других параметров, связанных с работой. Необходимо так же учитывать условия окружающей среды, в которой работает электрооборудование; и продолжительность работы.

Определяется расчетная мощность электродвигателя для привода сепаратора молока

, (3)

где η = 1 - для прямой передачи [3].

.

По расчетной мощности из каталога выбирается электродвигатель с паспортной мощностью .

Принимается асинхронный сельскохозяйственный электродвигатель единой серии марки АИР71В2У3 Р_Н= 1,1 кВт; I_Н= 2,55 А; n = 2730 мин^-1; К_I = 6,0; η = 0,79; cosφ = 0,83, [5].

Принимается коэффициент загрузки машины k_ЗМ = 1 -для сепараторов [3].

Определяется мощность, присоединенного к сети электропривода:

 (5)

.

Рассчитывается коэффициент загрузки электродвигателя:

 (6)

.

Для остальных машин электродвигатели рассчитываются аналогично, результаты сводятся в таблицу № 3.

Таблица № 3 - Основные параметры электроприводов

2.2 Выбор пускозащитной аппаратуры

Управление электроприёмниками и их защита от аварийных режимов работы осуществляется с помощью электротехнических устройств, называемых аппаратами управления и защиты.

От правильного выбора пусковой и защитной аппаратуры в большей мере зависят надёжность работы и сохранность оборудования в целом, численные, качественные и экономические показатели производственного процесса, электробезопасность людей.

Для пуска и остановки электродвигателя служит магнитный пускатель, который также защищает электродвигатель от недопустимого снижения напряжения в сети. Для защиты от токов короткого замыкания или значительных перегрузок применяют автоматический выключатель, также который может работать как коммутирующий аппарат для нечастых включений и отключений цепи. Защиту электродвигателей от тепловых перегрузок выполняет тепловое реле, которое встраивается в магнитный пускатель и поставляется с ним.

Выбор аппаратов управления и защиты производится исходя из установленной мощности приёмника энергии по расчётному току питаемой, управляемой и защищаемой цепи. А также учитывается условие селективности по всем линиям [ПУЭ 3.1.8; 3.1.9].

Магнитные пускатели принимаются исходя из напряжения коммутируемой сети

, (7)

номинального тока нагрузки

 (8)

а также исходя из конструктивных особенностей.

Для дистанционного управления и включения сепаратора принимаем магнитный пускатель ПМЛ-121002 степень защиты IP54.

Выбор теплового реле производят по условию, что номинальный ток реле должен быть больше или равен номинальному току двигателя

I_н.т.р≥I_н.д

где I_н.т.р - номинальный ток реле, А, пределы регулирования расцепителя реле должны охватывать значения номинального тока двигателя.

Для защиты электропривода сепаратора выбираем тепловое реле:

А>2,55 А

Из каталога, с учётом этих условий, выбираем электротепловое реле типа РТЛ-100704, для которого номинальный ток реле равен 25 А, среднее значение тока теплового элемента 2,0 А, с пределами регулирования тока несрабатывания 1,5-2,6 А. Регулятор настройки устанавливаем на ток 2,6 А. Для остального оборудования магнитные пускатели с тепловыми реле выбираем аналогично.

Выбираем автоматический выключатель для защиты электродвигателя от токов короткого замыкания и перегрузки.

Автоматический выключатель выбирают по следующим параметрам:

по номинальному напряжению:

где - номинальное напряжение коммутируемой цепи, В

- номинальный ток автомата должен соответствовать току электроприемника:

 (11)

номинальный ток теплового расцепителя должен соответствовать длительному току электроприемника:

Принимается автомат АД-14 номинальный ток автомата I_НА=25А; номинальное напряжение U_НА=660В; номинальный ток расцепителя I_НТР=3А, пределы регулирования 0,8…1,0 I_НТР; кратность срабатывания 10 I_НТР .

Проверяем выбранный автомат на возможность ложных срабатываний, при этом должно соблюдаться условие

 (13)

где - каталожный ток срабатывания электромагнитного расцепителя, А;

- расчетный ток срабатывания электромагнитного расцепителя,

 (14)

где - пусковой ток электродвигателя, А.

,

.

Вывод: ложных срабатываний не будет.

Для остального оборудования выбор автоматических выключателей

производится аналогично, при необходимости учитываем условие селективности (на один габарит больше). Результаты выбора приведены на принципиальной схеме распределительной сети (лист 3 графической части).

2.3 Расчет электрического освещения

При разработке светотехнической части проекта осветительной установки придерживаемся следующей последовательности рассмотрения вопросов: выбор источников света; выбор нормированной освещенности и коэффициента запаса; выбор системы и вида освещения; выбор осветительных приборов; размещение светильников; светотехнический расчет осветительной установки.

Характеристика помещений молочного блока приведена в таблице №1.

В соответствии с требованиями СНиП для помещений производственного назначения (№1,2,3) принимаем газоразрядные лампы низкого давления, а в помещениях вспомогательного характера (№ 4,5,6) - лампы накаливания.

По таблице П.3.12 [6] определяется нормированное значение освещенности Е_min и расчетную поверхность. Коэффициенты запаса принимаем К_з=1,5 - для ламп газоразрядных и К_з=1,3 - для ламп накаливания. Результаты снесены в таблицу №4.

Так как во всех помещениях отсутствует крупногабаритное оборудование, то во всех помещениях принимаем систему общего освещения с равномерным размещением светильников. Вид освещения - рабочее.

Определяем категорию помещения по условиям окружающей среды таблица 3.15 [6] и минимально допустимую степень защиты светильника таблица П3.13 [6]. Результаты сводим в таблицу № 4.

Производится выбор светильников для помещения №1 - помещение первого молочного блока.

,8 м, то целесообразней принять светильник, имеющий кривую силы света Д-2 или Д-3. Учитывая назначение помещения, оставляем светильники, имеющие прямой (П) класс светораспределения. Окончательно принимаем светильник ЛСП01-1х40 прямого светораспределения (П) с кривой силы света (Д-2) и степенью защиты 2.0. Аналогично производим выбор светильников для других помещений, таблица № 4.

Таблица № 4 - Результат выбора светильников