Проектирование кормоцеха

Министерство сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации

ГОУ ВПО Тюменская государственная сельскохозяйственная академия

Механико-технологический институт

Кафедра: «Энергообеспечение с/х.»

Курсовая работа

по «Проектированию систем энергообеспечения предприятий»

Проектирование кормоцеха

Выполнил: Поллеткин Вячеслав

Проверил: Матвеев С. Д.

Тюмень 2010 г.

Содержание

Введение

1. Технологический процесс приготовления кормов

2. Расчет внутренних нагрузок

.1 Расчет системы вентиляции и отопления с выбором оборудования

.2 Расчет потребности в кормах

.3 Расчет потребности в воде и паре

.4 Расчет освещения кормоцеха

.5 Расчет внутренней осветительной сети с выбором щитов и оборудования

.5.1 Компоновка осветительной сети

.5.2 Расчет нагрузок

.5.3 Расчет токов

2.5.4 Выбор аппаратов защиты

2.5.5 Выбор вида кабеля

2.5.6 Проверка аппаратуры защиты на надежность срабатывания

.5.7 Выбор щита освещения

2.6 Расчет электропривода шнекового транспортера ТК-5

2.7 Выбор Т.П. Расчет наружных сетей

Заключение

Литература

Введение

На сегодняшний день энергия остается главной составляющей жизни человека. Она дает возможность создавать различные материалы, является одним из главных факторов при разработке новых технологий. Попросту говоря, без освоения различных видов энергии человек не способен полноценно существовать. Электрификация, т. е. производство, распределение и применение электроэнергии, - основа устойчивого функционирования и развития всех отраслей промышленности и сельского хозяйства страны и комфортного быта населения. В 1920 г. в России было произведено около 0,5 млрд. кВт-ч электроэнергии. В том же году был разработан и принят к реализации Государственный план электрификации России (ГОЭЛРО), который предусматривал сооружение 30 крупных районных электростанций общей мощностью 1,75 млн кВт с производством электроэнергии свыше 8 млрд кВт-ч в год. План ГОЭЛРО был выполнен по основным показателям к 1935 г., а в 1940 г. Советский Союз вышел на третье место в мире по производству электроэнергии. На базе электроэнергетики стали развиваться промышленность, сельское хозяйство и транспорт. Опыт развития электрификации показал, что надежное, качественное и дешевое электроснабжение возможно только от энергетические системы. С начала создания энергетики страны началось объединение районных электростанций в ряд энергосистем крупных районов с помощью линий электропередачи (ЛЭП) напряжением* 35 и 110 кВ. На следующем этапе эти системы укрупнялись и были созданы межрайонные системы Центра, Урала и Юга уже на базе линий электропередачи напряжением 220 и 154 кВ. Развитие сельскохозяйственного производства базируется на современных технологиях широко использующих электроэнергию. В связи с этим возросли требования к надежности электроснабжения, качества электроэнергии и ее экономическое использование.

1. Технологический процесс приготовления кормов

Кормоцех КРС - один из важнейших производственных объектов. В крупных хозяйствах, где в сутки готовится до 60 т кормов, кормоцех - это, по существу, фабрика.

В кормоцехах в зависимости от того, какой рацион преобладает в кормлении коров, различают комбинированный (смешанный) и сухой тип кормления гранулированными комбикормами.

Процесс приготовления полнорационных гранулированных кормов для коров протекает следующим образом. Все измельченные и не измельченные компоненты подвозят транспортными средствами и загружают в приемный бункер нории. Если склад кормов совмещен с кормоцехом, то компоненты могут подаваться транспортером непосредственно из склада в приемный бункер нории. Измельченные компоненты распределительным шнеком засыпаются в бункера-накопители.

Не измельченные компоненты той же норией подаются в бункера-накопители для не измельченных компонентов, откуда они направляются в дробилки кормов, где измельчаются и накапливаются в циклоне. Через шлюзовой затвор корма поступают в распределительный шнек, а оттуда в соответствующие бункера-накопители. В зависимости от производительности пресса-гранулятора и количества компонентов, поступающих в не измельченном виде, может быть поставлена одна или несколько дробилок.

Измельченные компоненты проходят через дозатор и сборным шнеком направляются в смеситель. Для обогащения кормов витаминами и микроэлементами в технологической линии для них предусмотрен бункер накопления и микродозатор.

Взвешенные на весах витамины и микроэлементы смешиваются с наполнителем, засыпаются в бункер и через микродозатор подаются непосредственно в смеситель. Подготовленная кормосмесь норией перемещается в бункер-накопитель готовой смеси. Такая линия подачи кормосмеси из смесителя в бункер-накопитель применяется в том случае, если используют смеситель порционного действия. В этом случае вместимость бункера-накопителя должна быть равна или несколько больше вместимости порционного смесителя. Если в технологической линии установлен смеситель непрерывного действия, кормосмесь непрерывно поступает непосредственно в дозатор пресса-гранулятора, постоянно работают дозаторы компонентов, сборный шнек и транспортер подает корма в дозатор пресса. Это несколько упрощает технологическую линию, но усложняет дозирование компонентов в случае изменения производительности пресса.

В линии транспортирования смеси к дозатору пресса предусмотрена установка магнитных сепараторов

К гранулам для коров предъявляются повышенные требования по прочности и крошимости. Диаметр гранул не должен превышать 5 мм, а длина - 15 мм. Чем меньше размер гранул, тем меньше потери кормов при кормлении. Наименьшие потери наблюдаются при кормлении гранулами диаметром 2,5...3,0 мм и длиной для отделения механических примесей, содержащихся в корме.

Кормосмесь через дозатор пресса поступает в смеситель пресса, где кондиционируется водой или паром и затем поступает в прессующий узел гранулятора. Кормосмесь увлажняют для улучшения условий протекания процесса гранулирования и получения гранул высокого качества. В системе подачи пара его давление контролируют манометром, а расход регулируют вентилем. Система подачи воды снабжена дозатором.

В прессе-грануляторе образуются гранулы с повышенной температурой по сравнению с температурой окружающего воздуха. Поэтому для приведения гранул в равновесие с окружающим воздухом и предотвращения разрушения гранул, содержащихся в кормосмеси, в технологическую линию введена охладительная колонка. Кроме того, установлена сортировка для отделения крошки и несформировавшихся гранул, которые поступают в сборник, а из него - на повторное гранулирование, а гранулы ссыпают в мешки, затаривают и транспортируют на склад готовой продукции. В случае совмещения склада готовой продукции с кормоцехом гранулы транспортером подают на склад, где их хранят россыпью.

электрический кормоцех осветительный защитный

2. Расчет внутренних нагрузок

.1 Расчет системы вентиляции и отопления с выбором оборудования

Вентиляция - это организованный воздухообмен в процессе, которого запыленный, загрязненный газами или перегретый воздух частично или полностью удаляется из помещения и взамен него подается свежий, чистый. Воздухообмен - наиболее важный фактор регулирования микроклимата. Однако слишком большой воздухообмен вызывает сквозняки и приводит к увеличению потерь тепла. В помещении кормоцеха должен обеспечиваться трехкратный воздухообмен.

Определим количество воздуха, обеспечивающего трехкратный воздухообмен, [л-2] по формуле:

 (2.1)

где V - объем помещения, м³ ;

к- кратность воздухообмена, к = 3.

Для отопления и вентиляции принимаем приточно-вытяжную установку DVS RIS 5000-1G W

Таблица 2.1-Техническая характеристика приточно-вытяжной установки DVS RIS 5000-1G W

С учетом полученного объема число установок комплект.

.2 Расчет потребности в кормах

Масса одного вида корма по максимальному суточному рациону на одно животное, кг. Зимний рацион. [л-3]

Рассчитаем суточный расход каждого вида корма в зимний период:

_сут=а ₁• m₁+а₂•m₂+… а_n•m_n кг,(2.2)

где а ₁ а₂ а_n - масса одного вида корма по максимальному суточному рациону на одно животное, кг

m₁ m₂ m_n - количество животных в группе, получающих одинаковую норму корма.

Сено: P_сут.=4•228+5•2+3•110+0,5•60=912+10+330+30=1282 кг;

Сенаж: P_сут.=8•2+6•110=16+660=676 кг;

Силос: P_сут.=20•228+22•2+15•110+2•60=4560+44+1650+120=6374 кг;

Солома: P_сут.=2•228+2•2+2•110=456+4+220=680 кг;

Корнеплоды: P_сут.=6•228+ 4•2+3,5•110+0,3•60= 1368+8+385+18=1779 кг;

Концентраты: P_сут.=2•228+1•2+1•110+0,5•60=456+2+110+30=598 кг;

Соль поваренная: P_сут.=0,06•228+0,06•2+0,05•110=13,7+0,12+5,5=19,3 кг;

Молоко: P_сут.=5•60=300 кг;

Обрат: P_сут.=4•60=240 кг;

.3 Расчет потребности в воде и паре

Расход воды и пара на обработку 1 кг кормов и другие хозяйственные нужды. [л-3]

Среднесуточный расход воды на ферме считают по формуле:

= X q × m,

где q - среднесуточный расход воды одним потребителем (л/сут), m -количество каждого вида потребителя.= 60 л/сут × 400 (скота) + 32271л/сут + 25 л/сут × 6 (рабочие) =56421 л.

Максимальный суточный расход воды на ферме считают по формуле:

= Q × K₁,

где K₁ - коэффициент суточной неравномерности потребления воды, равный 1,3.= 56421 л × 1,3 =73347,3 л.

Максимальный часовой расход воды считают по формуле:

= Qmax ×к2 / 24 = 34454л × 2 / 24 = 6113 л или 6,1 т/ч. (к2 = 2).

Отсюда определяем водоподъемное оборудование - подойдет центробежный лопастной насос 2К-6 (его производительность 2... 10 м3/ч, мощность 3 кВт, высота всасывания - 5,7 - 5,8 м). Забор воды ведется с озера.

Суточная потребность кормоцеха в воде определяют по нормам расхода воды в кормоцехе, как сумму расходов на выполнение отдельных операций:

_сут = G_хол + G_гор(2.3)

Суточную потребность в холодной воде определяют:

_хол = б_к1• g₁+ б_к2• g₂+…+ б_кn•g_n(2.4)

где б_к1, б_к2… б_кn - количество кормов одного вида, перерабатываемых на данной технологической операции, кг;_1, g_2… g_n - норма потребления воды на обработку корма, л/кг._хол=1779•0,5+680•1,3+598•1,3+12410•1,1+1•50+3•300+1•60+100= 889,5+884+777,4+13651+50+900+60+100=17311,9 л.

Горячую воду температурой 90-95 ^оС получают из водонагревателей, однако для выполнения различных операций приготовления кормов требуется вода разной температуры.

Потребность в горячей воде определяем из выражения:

,(2.5)

где G_1, G₂ … G_n - суточное потребление воды определенной температуры на технологические и бытовые нужды, м³;

С₁, С₂ … С_n - требуемая температура смешивания воды;

С_хол, С_гор - средняя температура соответственно холодной и горячей воды.

Определим часовой расход воды кормоцеха с учетом коэффициента часовой неравномерности ( б = 3…4)по формуле:

где t - время работы кормоцеха в сутки, ч.

Суточный расход пара для кормоцеха можно определить, пользуясь формулой:

P_сут = Р_ук•Q+ Р_ув• G_гор,(2.7)

Где Р_ук - удельный расход пара на единицу массы корма, кг/кг;

Q - масса обрабатываемого корма, кг;

Р_ув - удельный расход пара на единицу массы холодной водопроводной воды, кг/кг;_гор - суточное количество горячей воды, кг;

P_сут=0,20•1779+0,35•680+0,25•598+0,20•14959,1=355,8+238+

,5+ 2991,8=3735,12 л

.4 Расчет освещения кормоцеха

Свет является одним из важнейших параметром микроклимата. От уровня освещенности, коэффициента пульсации светового потока зависит производительность и здоровье персонала.

Согласно СниП 2305-95 принимаем рабочее общее равномерное освещение т.к. работы ведутся с одинаковой точностью, нормированная освещенность составляет Ен=75лк на высоте 0.8м от пола [л-4]

Высота помещения Н=6 м.

Т.к. помещение сырое и с химически агрессивной средой, то принимаем светильник ЛСП15 со степенью защиты IР54 [л-4]

Расчетная высота осветительной установки.

Нр=Н-Нс-Нр.п=6-0-0,8=5,2 м(2.8)

где, Н-высота помещения

Нс- высота свеса светильника, принимаем равной нулю, т.к. крепежные кронштейны устанавливаться не будут.

Нр.п.- высота рабочей поверхности.

Расстояние между светильниками:

L=Нр·λс=5,2·1,4=7,3 м(2.9)

где, λс - светотехническое наивыгоднейшее расстояние между светильниками при кривой силы света «Д» λс=1,4

Крайние светильники установим на расстоянии 2,2 м от стен.

Количество светильников в ряду

(2.10)

где, А- длина помещения

Количество рядов светильников

(2.11)

где, В- ширина помещения

Определим общее количество светильников в помещении:

 светильников

Определим действительные расстояния между светильниками в ряду и между рядами.

7,8 м 5,6 м.

Расчет производим методом коэффициента использования светового потока, т.к. нормируется горизонтальная освещенность, помещение со светлыми ограждающими стенами без затемняющих предметов.

Индекс помещения.

(2.12)

Согласно выбранному светильнику, индексу помещения и коэффициентам отражения ограждающих конструкций (ρп=30 ρс=10 ρр.п.=10) выбираем коэффициент использования светового потока η_н =0,38

Световой поток светильника.

 лм(2.13)

где, S-площадь помещения, м², Ен- нормированная освещенность, лк

Кз- коэффициент запаса

z- коэффициент неравномерности (z=1,1…1,2 стр.23 (л-4))

Световой поток одной лампы.

 лм(2.14)

где, -число ламп в светильнике.

Принимаем лампу ЛД-80 с Фк=4300 лм Рн=80 Вт

Отклонение светового потока.

ΔФ=Фк-Фр/Фр·100%=4300-4703/4703·100%= -8%(2.15)

Отклонение светового потока находится в пределах -10%…+20% и поэтому окончательно принимаем светильник ЛСП-15 с лампой ЛД-80.

2.5 Расчет внутренней осветительной сети с выбором щитов и оборудования

.5.1 Компоновка осветительной сети

Установку осветительного щита выполним в помещении кормоцеха. Световые приборы разобьем на 3 группы.

( Так как нагрузка в группах одинаковая, то мощности и токи будем рассчитывать для одной группы.)

Питание каждой группы однофазное, используется трёхпроводная сеть (ф_раб + 0_раб + 0_защ). Для каждой группы устанавливается однополюсный автоматический выключатель. Вводной автомат - трёхполюсный.

Напряжение сети: =220 В

.5.2 Расчет нагрузок

В каждой осветительной группе иметься 3 светильника, в которых установлено по 2 лампы значит мощность группы составит:

Р =  Вт

.5.3 Расчет токов

Токи групп

Токи фаз:

Фаза А:2,2 А

Фаза В: 2,2 А

Фаза С:2,2 А

Несимметричность фазных нагрузок: Нагрузка симметрична.

2.5.4 Выбор аппаратов защиты

Для защиты осветительных установок от коротких замыканий принимаем автоматические выключатели с током уставки.

Токи уставки:

Группа №1

Группа №2:

Группа №3:

Принимаем автоматы АЕ 20  А, А.

Выбор вводного автомата:

Вводной автомат 3х полюсный, значение тока уставки теплового расцепителя:

Примем:

Принимаем автоматический выключатель АЕ20 с номинальным током I_т.р=3,2А. На каждую питающую линию установим по одному автоматическому выключателю АЕ20 (необходимо три автоматических выключателя).

Вводной автомат 3х полюсный, значение тока уставки теплового расцепителя примем: , для того чтобы из-за неисправности в одной группе вводной автоматический выключатель не сработал, а сработал только автомат той группы на которой произошла реисправность.

.5.5 Выбор вида кабеля

Для проводки используем кабель марки ВВГ, 3х жильный. Предназначен для передачи и распределения электроэнергии в стационарных установках. Кабель имеет медные жилы с изоляцией из ПВХ-пластиката. Основные жилы имеют отличительную расцветку. Изолированные жилы покрыты оболочкой из поливинилхлорида (ПВХ). Кабели рассчитаны для работы на номинальное переменное напряжение 660 В частотой 50 Гц. Температура окружающей среды от -40 до +50°С для алюминиевого кабеля и от -50 до +50°С для медного кабеля; допускается эксплуатация на открытом воздухе при условии защиты от солнечной радиации.

Определение сечения жил проводов:

Сечение жил рассчитываем в зависимости от тока теплового расцепителя автомата защищающего данную линию. Необходимое сечение провода определим по допустимому нагреву (1.3 главы ПУЭ). Для выбранного типа кабеля (медная жила, пластмассовая изоляция, небронированный) и способа прокладки (открыто проложенный кабель) находим в ПУЭ таблицу 1.3.4.

Группа №1:

Группа №2:

Группа №3:

Выбор проводника по нагреву осуществляется по условию:

Назначим для групп №1-№3 сечение

, что соответствует условию:

Но с учетом на механическую прочность выберем сечение токоведущей жилы S=1,5  

Марка выбранного кабеля для подключения групп: ВВГ 3х1,5

.5.6 Проверка аппаратуры защиты на надежность срабатывания

Т. к. вся осветительная проводка выполняется кабелем одного сечения и применяются в подавляющем большинстве однотипные автоматических выключателей, то для проверки защиты на надежность срабатывания достаточно вычислить ток короткого замыкания в районе самого удаленного светильника группы №1.

Условие надежного срабатывания:

,

 - кратность тока КЗ, т. к. защита выполнена автоматическими выключателями и помещение не является взрывоопасным, то .

Ток КЗ: =, где

 - сопротивление обмотки трансформатора

 - сопротивление подводящей линии

 - сопротивление внутренней проводки

Существующие условия:

1.      Силовой трансформатор мощностью 400 кВА, схема соединения обмоток «треугольник - звезда»,

.        Длина подводящей линии , провод марки А50, сопротивление петли фаза-ноль:

.        Длина внутренней проводки , кабель марки ВВГ 3х1,5, сопротивление петли фаза-ноль:

В итоге:

Ток КЗ: ,

Проверка на надёжность срабатывания:

Выбранные автоматы надёжно защитят осветительную установку от токов короткого замыкания.

.5.7 Выбор щита освещения

Вид осветительного щитка выбираем исходя из условий среды данного помещения, количества отходящих линий, типа автоматов. Для данных условий подходит щиток марки ЯОУ 8503 с степенью защиты IP54, вводным аппаратом АЕ 20 () , с автоматическими выключателями групп освещения АЕ 20 () в количестве 3 шт.

.6 Расчет электропривода шнекового транспортера ТК-5

Для подачи кормов в дозатор разрабатываем привод транспортера ТК-5. При выборе электродвигателя для горизонтального транспортера определяют максимальную возможную нагрузку в начале работы и по условиям пуска находят достаточный пусковой момент и мощность электродвигателя.

Усилие шнека при работе на холостом ходу.

=m·g·l·fx=8,8·9,81·0,5=6,9 кН

масса 1 метра шнека (m=8,8 стр.198 (л-1))ускорение силы тяжести (g=9,81 стр.198 (л-1))коэффициент трения скребков о решетки (fx=0,5 стр.198 (л-1))длина шнека (l=400 стр. 97 (л-1))

Усилие затрачиваемое на преодоление сопротивления трения корнеплодов о стенки шнека при перемещении корнеплодов решетки:

н=mн·g·fн=1,5·9,81·0,97=14,2 кН

где, mн-масса корнеплодов приходящееся на одну загрузку

н=mобщ/z=6/4=1,5

где, m общ-общий суточный выход корнеплодов в кормоцехе

Т.к. выбрано 2 горизонтальных транспортера, а общий выход в предыдущих расчетах составил 12 тонн, то на 1 транспортер приходится 6 тонн корнеплодов в сутки. z-число загрузки корнеплодов в суткин-коэффициент трения корнеплодов о дно решеток (fн=0,97 стр.198 [л-1]) Усилие затрачиваемое на преодоление сопротивления трения корнеплодов о боковые стенки шнека:

б=Рб·fн=7,3·0,97=7,1 кН

где, Рб-давление корнеплодов на боковые стенки шнека, принимают равным 50%

Рб=mн·g/2=1,5·9,81/2=7,3

Усилие на преодоление сопротивления заклинивания корнеплодов, возникающего между скребками и решеткой:

з=l·F1/а=160·15/0,46=5,2 кН

Общее максимальное усилие, необходимое для перемещения корнеплодов в шнеке, когда весь транспортер загружен:

=Fн+Fб+Fз+Fх=6,9+14,2+7,1+5,2=33,4 кН

Момент сопротивления, приведенный к валу электродвигателя при максимальной нагрузке:

Мmax=Fmax·V/(ω·ηп)=33400·0,18/(157·0,75)=51,3 Н·м

где, V-скорость движения скребков горизонтального транспортера, м/с (V=0,18 м/с (л-2))

ω-угловая скорость электродвигателя, для расчета принимаем двигатель с 2 парами полюсов.

Момент трогания от максимального усилия сопротивления:

Мт.пр.=1,2·Мmax=1,2·51,3=61,5 Н·м

Требуемый момент электродвигателя:

М=Мт.пр./k²·μ-0,25=61,5/(1,25)²·2-0,25=21,9 Н·м

где, μ-кратность пускового момента (для электродвигателей мощностью до 10 кВт μ=2 стр.199 (л-1))

Необходимая мощность электродвигателя:

Р=М·ω=21,9·157=3500 Вт=3,5кВт

Выбор мотор редуктора.

Частота вращения приводного вала:

=60V/D=60·0,18/0,32=33,7 об/мин

где, V-скорость движения скребков горизонтального транспортера, м/сдиаметр звезды

Предполагается выбор редуктора с двигателем, у которого n=1400 об/мин

Требуемое передаточное отношение редуктора:

пер=nд/nв=1400/33,7=41,5

Время работы электропривода 4,5 часа в сутки, при спокойной безударной нагрузке.

Коэффициент эксплуатации:

F.S.=ƒв·ƒа=0,8·1=0,8

где, ƒв-коэффициент, зависящий от характера нагрузки и продолжительности работы привода в сутки (при безударной нагрузке и времени работы 5,6 часа в сутки ƒв=0,8 стр.6 [л-3]

Выбираем мотор редуктор серии 7МЦ2-120 n2=32об/мин F.S.=1,1 iпер=46

М2=1185 Н·м укомплектованном электродвигателем серии RA112М4 с Рн=4кВт n=1400об/мин ηн=85,5% Кiп=2,2 Кimax=2,9 Iн=9А cosφ=0,84, у данного привода выполняется условие F.S.при.>F.Sрасч

Расчет электропривода наклонного транспортера.

Мощность двигателя наклонного транспортера рассчитывается по следующей формуле:

Р=Q/367ηр·(L·f+h/ηт)=5/367·0,72(15,7·1,3+5,7/0,6)=1,32,

где Q-производительность транспортера, т/ч

ηр-КПД редуктора (ηр=0,72 стр.203 (л-2))горизонтальная составляющая пути перемещения груза.

где α-угол наклона, l-длина подъема, м, h-высота подъема, м

h=l·sinα=16,9·sin20º=5мкоэффициент сопротивления движению (f=1,3 стр.203 (л-5))

Выбор мотор редуктора наклонного транспортера.

Частота вращения приводного вала: n=60·V/D=60·0,72/0,32=135об/мин,

где V-скорость движения скребков наклонного транспортера, м/сдиаметр звезды

Предполагается выбор редуктора с двигателем, у которого n=1400 об/мин Требуемое передаточное отношение редуктора:

пер=nд/nв=1400/135=10,3

Коэффициент эксплуатации электропривода наклонного транспортера: Т.к. электропривод работает с умеренной нагрузкой, то ƒв=1 стр.6 (л-5), число включений в час аналогично приводу горизонтального транспортера и поэтому, ƒа=1 Выбираем мотор редуктор 7МЦ2-75, у которого iпер=10 М2=135 Н·м

n2=138 об/мин F.S.=3 укомплектованном электродвигателем RA90L4 с nном=1410об/мин η=78,5% cosφ=0,8 Iн=4А Кiп=2,3 Кimax=2,8 КiIп=5,5, у данного привода выполняется условие F.S.при.>F.S.расч.

.7 Выбор Т.П. Расчет наружных сетей

Расчет перспективных нагрузок. Для проектирования подстанции необходимо знать нагрузки. Расчетные нагрузки линий 10 кВ и трансформаторных подстанций 10/0,4 определяется суммированием максимальных нагрузок на вводе к потребителям с учетом коэффициента одновременности.

Таблица 2.7.1-Установленная мощность потребителей.

Определяем установленную мощность потребителей с учетом коэффициента одновременности в дневной максимум.

Р=Руст·Ко·Кд (2.27)

где, Руст- установленная мощность потребителя, кВт

Ко- коэффициент одновременности

Кд- коэффициент

Мощность гаража

Рг=15·0,6·0,8=7,2 кВт

Мощность вентсанпропускника

Рв=10·0,8·0,8=6,4 кВт

Мощность ветпункта

Рве=4,7·0,8·0,8=3 кВт

Мощность артскважины

Ра=16,5·1·0,8=13,2 кВт

Мощность резервной артскважины

Рра=2,7·0,3·0,8=0,6 кВт

Мощность кормоцеха

Рр=50·0,9·0,8=36 кВт

Мощность комплекса КРС

Рж=100,8·0,7·0.8=37 кВт

Суммарная нагрузка в дневной максимум.

Рд=ΣР=7,2+6,4+3+13,2+0,6+36+37+37+22,4+21,6=184 кВт (2.28)

где, ΣР- сумма мощностей

Полная мощность в дневной максимум

S=Рд/cosφ=184/0,8=230 кВа(2.29)

Определяем активную мощность потребителей в вечерний максимум.

Рв=Руст·Ко·Кв (2.30)

где, Кв- коэффициент вечернего максимума Кв=0,7

Уличное освещение

Ру=12·1·0,7=8,4 кВт

Мощность резервной артскважины

Рра=2,7·0,3·0,8=0,6 кВт

Мощность кормоцеха

Рр=50·0,9·0,7=31,5 кВт

Мощность административного здания

Рм=35·0,8·0,7=19,6 кВт

Мощность котельной

Рк=30·0,9·0,7=18,9 кВт

Суммарная нагрузка в вечерний максимум.

Рв=8,4+11,5+0,6+31,5+32,4+32,4+19,6+18,9=145,3 кВт

Полная вечерняя нагрузка.

Sв=Рв/cosφ=145,3/0,8=181,6 кВа(2.31)

Силовой трансформатор выбираем с учетом максимальной нагрузки потребителя, максимальная нагрузка вошла в дневной максимум, и составила 230 кВа Рд=230 кВа>Рв=181,6 кВа, поэтому принимаем силовой трансформатор с учетом дневного максимума.

Трансформатор выбираем согласно соотношению

Sн≥Sрасч (2.32)

где, Sн- номинальная мощность трансформатора, кВа

Sрасч- расчетная мощность, кВа

Выбираем три силовые трансформаторы ТМ-250с Sн=250 кВа

Sн=(2х630) кВа≥Sрасч=1260 кВа

Условие выполняется, значит, трансформатор выбран верно.

Таблица 2.8.2-Технические характеристики силового трансформатора.

Расчет линии 0,4 кВ

Расчет производим методом экономических интервалов, начиная расчет с самого удаленного участка.

Расчет участков

Расчет токов коротких замыканий.

Расчет производим методом именованных величин, этим методом пользуются при расчетах токов коротких замыканий (к.з.) с одной ступенью напряжения, а также в сетях напряжением 380/220 В. В последнем случае учитывают: активное и реактивное сопротивление элементов схемы, сопротивление контактных поверхностей коммутационных аппаратов, сопротивление основных элементов сети, силовых трансформаторов, линий электропередачи. Напряжение, подведенное к силовому трансформатору, считают неизменным и равным номинальному.

Сопротивление силового трансформатора 10/0,4 кВ:

Zт=Uк.з.·U²ном/(100·Sном.т.)=4,5·0,4²·10³/(100·250)=29 Ом(2.33)

где, Uк.з.- напряжение короткого замыкания, в предыдущих расчетах был выбран силовой трансформатор с Uк.з=4,5%

Uном- номинальное напряжение с низкой стороны, кВном- номинальная мощность силового трансформатора, кВа

Трехфазный ток к.з. в точке К1

Iк1=Uном/(√3·(Zт+Zа))=400/(1,73·(29+15)=4,71 кА(2.34)

где, Zа- сопротивление контактных поверхностей коммутационных аппаратов принимают равным 15 Ом стр.34 (л-7)

Находим сопротивление первой отходящей линии ВЛ N1

Индуктивное сопротивление линии

Хл=Хо·l=0,35·380=133 Ом(2.35)

где, Хо- индуктивное сопротивление провода, для провода марки А-35 Хо=0,35 Ом/м

l- длина линии, м

Активное сопротивление линии

Rл=Rо·l=0,85·380=323 Ом(2.36)

где, Rо- активное сопротивление провода, для провода марки А-35 Rо=0,59 Ом/м

Результирующее сопротивление

Zрез=√(Хл)²+(Rл)²=√(133)²+(323)²=349 Ом(2.37)

Сопротивление второй отходящей линии, длина линии l=80м

Индуктивное сопротивление линии

Хл=0,35·80=28 Ом

Активное сопротивление линии

Rл=0,85·80=68 Ом

Результирующее сопротивление.

Zрез=√(28)²+(68)²=73,5 Ом

Сопротивление третьей отходящей линии, длина линии l=120м индуктивное и активное сопротивления выбранного провода Хо=0,35 Ом/м Rо=0,59 Ом/м стр 40 (л-7)

Индуктивное сопротивление линии.

Хл=0,35·120=42 Ом

Активное сопротивление линии

Rл=0,59·120=70,8 Ом

Результирующее сопротивление

Zрез=√(42)²+(70,8)²=82,3 Ом

Определяем токи коротких замыканий в точке К1

Трехфазный ток к.з. в точке К1

I³к2=Uном/(√3·(Zт+Zл))=400/(1,73·(29+349))=0,61 кА(2.38)

Двухфазный ток к.з.

I²к2=0,87·I³к2=0,87·0,61=0,53 кА(2.39)

Однофазный ток к.з.

Iк2=Uф/√[(2·(Rл)²)+(2·(Хл)²)]+1/3Zтр.=230/√[(2·(323)²)+(2·(133)²)]+104=0,38кА

где, Zтр.- сопротивление трансформатора приведенное к напряжению 400 В при однофазном к.з.

Расчет токов коротких замыканий в точке К3

Трехфазный ток к.з.

I³к3=400/(1,73·(29+73,5))=2,2 кА

Двухфазный ток к.з.

I²к3=0,87·2,2=1,9 кА

Однофазный ток короткого замыкания

Iк3=230/√[(2·(68)²)+(2·(28)²)]+104=1,1 кА

Расчет токов коротких замыканий в точке К4

Трехфазный ток к.з.

I³к.з.=400/(1,73·(29+82,3))=2 кА

Двухфазный ток к.з.

I²к.з.=0,87·2=1,7 кА

Однофазный ток к.з.

Iк4=230/√[(2·(70,8)²)+(2·(42)²)]+104=1 кА

 Выбор оборудования на питающую подстанцию.

Выбор автоматических выключателей на отходящих линиях.

Автоматические выключатели предназначены для автоматического отключения электрических цепей при коротких замыканий или ненормальных режимах работы, а также для нечастых оперативных включений и отключений. Автоматические выключатели выбираются по следующим условиям.

н.а≥Uн.у.н.а≥Iн.у.(2.40)н.р.≥Кн.т.·Iрабпред.отк.≥Iк.з.

где, Uн.а.- номинальное напряжение автоматан.у.- номинальное напряжение установкин.а.- номинальный ток автоматан.у.- номинальный ток установкираб- номинальный или рабочий ток установки.

Кн.т.- коэффициент надежности расцепителя.пред.окл.- максимальный ток короткого замыкания который автомат может отключить без повреждения контактной системык.з.- максимально возможный ток короткого замыкания в месте установки автомата.

Выбор автомата для первой отходящей линии.

Рабочий ток линии

Iраб=S/√3·Uн=65,2/1,73·0.4=94,4 А (2.41)

где, S- полная мощность первой линии, из предыдущих расчетов Sл=65,2 кВа

Определяем рабочий ток с учетом коэффициента теплового расцепителя

Кн.т.·Iраб=1,1·94,4=103,8(2.42)

Принимаем для первой питающей линии автомат серии А3710Б с Iн=160 А

н.р.=120 А и Iпред.отк=32 кАн.а.=440В≥Uн.у.=380В

Iн.а.=160А≥Iраб=94,4А(5.31)

Iпред.откл=32А≥Iк.з.=0,61кА

Максимальный ток короткого замыкания взят из предыдущих расчетах.

Все условия выполняются, значит, автомат выбран верно.

Выбор автомата на второй отходящей линии. Рабочий ток линии.

раб=Sл/√3·Uн=92,8/1,73·0,4=134,6 А(2.43)

Расчетный ток теплового расцепителя

Кн.р.·Iраб=1,1·134,6=148,2 А(2.44)

Для второй линии принимаем автомат серии А3134 с Iн=200А Iн.р.=150А и Iпред.отк.=38А

Выбор автомата на второй отходящей линии.

Рабочий ток линиираб=114,1/1,73·0,4=165,3 А

Расчетный ток теплового расцепителя.

Кн.р.·Iраб=1,1·165.3=181,8(2.46)

Для третьей линии принимаем автомат серии А3134 с Iн=200А Iн.р.=200 А и Iпред.окл=38 А

Таблица 2.8.3-Технические данные выбранных автоматических выключателей.

Выбор трансформатора тока.

Выбор трансформатора тока сводится к сравнению тока в первичной цепи к току в форсированном режиме. Номинальный первичный ток.

н1=Sн.т./√3·Uн=250/1,73·0,4=362,3 А(2.47)

где, Sн.т.- номинальная мощность выбранного трансформатора

Uн- номинальное напряжение с низкой стороны.

Ток в цепи в форсированном режиме.

раб.фор.=1,2·362,3=434,7 А(2.48)

Выбираем трансформатор тока серии ТК-20, у которого Uном=660В Iном=400А стр 112 (л-6)

I1=500А≥Iраб.фор.=434,7А(2.49)

У выбранного трансформатора тока выполняется условие по первичному току, значит, окончательно принимаем именно его.

Выбор рубильника.

Рубильник предназначен для нечастых включений и отключений вручную электроустановок до 660В. Выбор рубильника сводится к сравнению рабочего тока электроустановки к номинальному току на которое расчитана его контактная система. Из предыдущих расчетах Iраб=362,3А

Принимаем рубильник серии Р34 с Iн=400 А стр.112 (л-7)

н.руб=400А≥Iраб=362,3А(2.50)

Условие выполняется, значит, рубильник выбран верно.

Выбор оборудования с высокой стороны.

Выбор предохранителя с высокой стороны.

Высоковольтные предохранители в схемах электроснабжения потребителей применяют в основном для защиты силовых трансформаторов от токов коротких замыканий.

Ток номинальный трансформатора с высокой стороны.

Iн.тр.=Sн.тр./√3·Uн=250/1,73·10=14,4 А(2.51)

где, Sн.тр.- номинальная мощность силового трансформаторан- номинальное напряжение с высокой стороны

По номинальному току трансформатора выбираем плавкую вставку, обеспечивающую отстройку от бросков намагничивающего тока трансформатора.

в=(2…3)Iн.тр.=2,5·14,4=36 А(2.52)

Выбираем предохранитель ПК-10/40 с плавкой вставкой на 40 А

Выбор разъединителя

Разъединитель предназначен для включения и отключения электрических цепей под напряжением, но без нагрузки, а также он создает видимый разрыв. Выбор разъединителя производится по следующим условиям.

н.р.≥Uн.у(2.53)н.р.≥Iраб

где, Uн.р.- номинальное напряжение разъединителян.у- номинальное напряжение установкин.р.- ток номинальный разъединителяраб- максимальный рабочий ток.

Из предыдущих расчетах Iраб=13,2 А, номинальное напряжение с высокой стороны Uн.у.=10 кВ

Принимаем разъединитель РЛН-10/200 с Iн.р.=200А и Uн.р.=10 кВ

Проверка выбранного разъединителя по условиям.н.р.=10кВ≥Uн.у.=10кВн.р.=200А≥Iраб=13,2А

Все условия выполняются, значит, разъединитель выбран верно.

Данные разъединителя заносим в таблицу.

Таблица 2.8.4

Выбор разрядников с высокой и низкой стороны.

Защиту элементов электроустановки от перенапряжений осуществляют при помощи вентильных разрядников. С высокой стороны выбираем разрядник типа РВО-10 разрядник вентильный облегченной конструкции, наибольшее допустимое напряжение U=12,7 кВ, пробивное напряжение при частоте 50 Гц не менее 26 кВ. Со стороны 0,4 кВ принимаем вентильный разрядник типа РВН-0,5 стр.65 (л-7).

Заключение

В настоящем проекте была проведена реконструкция электрической части кормоцеха с выбором технологического оборудования с приготовлением кормов.

В ходе комплексной электрификации нами был произведен расчет и выбор технологического оборудования, светильников, осветительной электропроводки, пусковой и защитной аппаратуры. Также нами был произведен расчет и выбор системы вентиляции и отопления, расчет потребности в воде и паре.

В проекте были рассмотрены вопросы надежности электроснабжения.

Литература

1.      Кондратенков Н. И., Грачев Г.М., Антони В. И., Курсовое проектирование по электроприводу в сельском хозяйстве: Учебное пособие,- Челябинск: ЧГАУ, 2002-236с.

.        Микроклимат производственных комплексов/ А.М.Зайцев, В.И.Жильцов, А.В.Шавров,.-М.: Агропромиздат, 1986 - 192с.

.        Животноводство. Под редакцией: В.Н. Легеза. ПрофОбрИздат. Москва 2001год.

.        Отраслевые нормы освещения сельскохозяйственных предприятий, зданий, сооружений. М.:1980.

.        Кондратенков Н. И., Антони В. И., Ермолин М. Я. «Электропривод сельскохозяйственных машин»: Учебное пособие. Челябинск, 1993.-178 с. ил.

.        П. И. Савченко, И. А. Гаврилюк, И. Н. Земляной и др. - М.: Колос, 1996. - 224 с.: ил. - (Учебники и учеб. пособия для студентов вузов).

.        «Электропривод сельскохозяйственных машин, агрегатов и поточных линий». - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1984. - 288 с., ил. - (Учебники и учеб. пособия для высш. с.-х. заведений).

.        Зоологические нормы производственных объектов. Справочник - М.: Агропромиздат, 1986-303с.

.        Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок / И.Ф.Кудрявцев, Л.А.Калинин, В.А.Карасенко и др.: Под. ред.

.        Методические указания по расчету электрических нагрузок в сетях 0,38-110 кВ сельскохозяйственного назначения.- Руководящие материалы по проектированию электроснабжения сельского хозяйства. М.: ноябрь 1981.

.        Будзко И.А., Лещинская Т.Б., Сукманов В.И. Электроснабжение сельского хозяйства. М.:Колос, 2000.