Дипломная работа: Электрооборудование свинарника-откормочника на 600 голов СТФ СПК "Первое Мая" Осиповичского района Могилевской области с разработкой схемы управления и защиты электропривода кормораздачи

Дипломная работа: Электрооборудование свинарника-откормочника на 600 голов СТФ СПК "Первое Мая" Осиповичского района Могилевской области с разработкой схемы управления и защиты электропривода кормораздачи

Введение

На современном этапе развития сельскохозяйственного производства наметилась тенденция более широкого использования электрической энергии, которая применяется в большинстве стационарных процессов.

Для успешного функционирования и развития сельскохозяйственного производства необходимо применение современного электрооборудования в совокупности с квалифицированной его эксплуатацией.

Животноводство является важнейшим звеном агропромышленного комплекса. Эта отрасль дает человеку ценные продукты питания, а также сырье для промышленности.

Животноводческие и птицеводческие фермы представляют собой сельскохозяйственные специализированные подразделения колхозов, совхозов, подсобных хозяйств и промышленных предприятий, предназначенные для содержания и выращивания скота и птицы с целью производства определенного вида продукции (мяса, молока, яиц, шерсти и др.).

Важным источником, позволяющим в короткое время увеличить его структуру, является свиноводство.

В основе технологии производства на свиноводческих комплексах, крупных репродукторных и откормочных фермах лежит поточный метод промышленного непрерывного круглогодового равномерного воспроизводства поголовья и производства свинины.

В условиях индустриализации животноводства повышение продуктивности животных зависит не только от обеспеченности их полноценными кормами, но и от организации хорошего ухода и системы содержания в помещениях, отвечающих оптимальным условиям микроклимата.

Применение электрификации и автоматизации в процессах приготовления и раздачи корма дает значительный экономический эффект. Особенно это проявляется в животноводстве, так как способствует увеличению производства животноводческой продукции и снижению энергозатрат.

1. Общая часть

1.1 Обоснование темы проекта

Производство сельскохозяйственной продукции является наиболее важной задачей любого государства. Интенсификация отраслей животноводства является необходимым условием для более полного развития сельскохозяйственного производства. Для повышения эффективности использования производственного потенциала животноводства создаются животноводческие фермы, на которых производство продукции должно сопровождаться ростом уровня технического оснащения ферм и комплексов, а не повышением энерговооруженности труда. Выполнение данных условий необходимо для снижения себестоимости единицы продукции животноводства, а также для создания поточности ее получения.

Процесс раздачи кормов при этом – один из наиболее трудоемких, он не должен превышать 20…30 минут.

Механизация раздачи кормов на фермах и комплексах осуществляется транспортными кормораздатчиками. Транспортные работы очень трудоемки и составляют 30…40% от всего объема работ на ферме. Поэтому электромеханизация транспортных устройств в значительной степени влияет на снижение себестоимости продукции, улучшении условий и повышение производительности труда

Механизированные средства доставки и раздачи кормов классифицируются по виду и консистенции транспортируемых кормов, по способу их подачи и по виду привода раздатчиков.

В настоящее время в условиях сельскохозяйственного производства применяются стационарные и мобильные раздатчики. Для непрерывной раздачи применяются транспортеры различных конструкций, главным преимуществом которых является электрифицированный привод, возможность автоматизации процесса транспортировки и раздачи. Однако стационарные кормораздатчики более громоздки, занимают значительные объемы помещений. Мобильные кормораздатчики при той же производительности дешевле, компактные и могут быстро заменяться резервными при необходимости.

1.2 Характеристика хозяйства

СПК «Первое Мая» расположен южнее г. Осиповичи и непосредственно к нему примыкает. Расстояние от центра колхоза д. Осово до районного центра Осиповичи составляет 12 км. На территории колхоза имеется 10 населённых пунктов. Пунктами сдачи сельскохозяйственной продукции являются г. Осиповичи и г. Бобруйск. Хозяйство обслуживает районное производственное объединение «Сельхозхимия».

Характеристика природных условий

Хозяйство расположено в зоне умеренно континентального климата, зима сравнительно мягкая, лето влажное прохладное. Продолжительность безморозного периода 151–152 дней. Среднегодовая температура воздуха составляет +5,5–60С Тёплый период с положительной среднесуточной температурой воздуха длиться 237 дней. Среднегодовое количество осадков 566 мм. Основная часть которых выпадает в летний период. Устойчивый снежный покров устанавливается в третьей декаде декабря. Максимальная глубина промерзания почв 58–60 см.

Характеристика землеиспользования.

Общая площадь земель закреплённых за колхозом составляет 3173,6 га. В границах хозяйства имеются посторонние землепользователи, общая площадь которых 1158,3 га.

-  удельный вес сельскохозяйственных угодий в общей площади хозяйства составляет 85,2%.

-  удельный вес пашни в сельскохозяйственных угодьях равен 50,3%.

На момент разработки проекта в колхозе имелось три производственных подразделения с центрами в д. Осово, д. Ставище и д. Деревцы.

Характеристика земельных угодий колхоза «Первое Мая» приводим в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Экспликация сельскохозяйственных угодий

Безусловно, наиболее важными являются энергетические показатели хозяйства, сведенные в таблице 1.2.

Таблица 1.2. Энергетические показатели хозяйства

В результате анализа данных по хозяйству установлено, что его работы носят характер уменьшения уровня производства продукции растениеводства и стабильной работы животноводческой отрасли хозяйства.

1.3 Исходные данные для проектирования

Свинарник для откорма ремонтного молодняка предназначен для стойлового содержания 600 голов.

Исходными данными для проектирования является генеральный план свиноводческой фермы по откорму ремонтного молодняка на 600 голов, а также геометрические размеры помещений и их классификация по условиям окружающей среды.

План помещений свинарника, приведем на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 План помещений свинарника

Порядок работы на ферме протекает следующим образом. Обслуживающий персонал начинает работу в 7.00, при этом происходит подготовка оборудования к работе; в 8.00 происходит загрузка бункера раздачи кормов кормосмесью в мобильные кормораздатчики КЭС-1.7, после чего происходит раздача корма и очистки кормораздатчика от его остатков. В 11.00 начинается процесс навозоудаления. Соответственно в 17.00 происходит вечерняя загрузка кормораздатчик, в 18.00 происходит вечернее кормление животных, после того в 21.00 повторяется процесс навозоудаления и очистки кормушек от остатков корма.

Обслуживание фермы осуществляют два оператора по уходу за животными и один оператор по техническому обслуживанию оборудования.

Наименования и площади, входящих в состав фермы помещений приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3. Экспликация помещений

1.4 Характеристика объекта электрификации

Здание свинарника представляет собой сооружение прямоугольной формы. В здании имеются: помещение для содержания животных, а также подсобные и вспомогательные помещения. Наружные стены помещения выполнены из кирпича, также как и внутренние перегородки, которые для лучшей светоотдачи побелены. Внутренние стены, а также перегородки, которые для лучшей светоотдачи побелены. Внутренние стены, а также перегородки выполнены из кирпича марки КР 75. полы в животноводческих помещениях каменно-цементные, бетонные, в некоторых подсобных помещениях линолеум либо керамическая плитка. Каркас помещения выполнен из сборных железобетонных полурам, наружные стены – из двухслойных бетонных полурам либо панелей, кровля выполнена из волокнистых асбоцементных листов с утеплителем из никелированных плит.

Для санитарно – обслуживающего персонала в здании свинарника предусмотрены уборная и санитарный узел.

Станки для поросят в помещении расположены в два ряда, непосредственно примыкающих друг к другу. Вдоль продольных стен помещения имеется два технологических прохода. Станки для поросят выполнены из металла. Каждый станок оборудован автопоилкой с регулируемой высотой установки и металлической кормушкой. Вход в станок предусмотрен со стороны технологического прохода.

Кормораздаточная линия установлена на переднем ограждении станков со стороны кормового прохода. Кормораздача производится мобильным кормораздатчиком, установленным по направляющим над сдвоенными кормушками.

Данное производственное помещение относится ко второй категории по условии по условию обеспечения надежности внешнего энергоснабжения, при этом длительность перерывов в снабжении не должна превышать 3.5 часов. В течении суток допускается повторное плановое отключение длительностью не более 2 часов.

1.5 Описание технологического процесса

Свинарник для откорма ремонтного молодняка на 600 голов входит в состав свиноводческого комплекса по выращиванию гибридного молодняка свиней.

Свинарник предназначен для содержания ремонтного молодняка, поступающего из свинарников поросят – отъемышей в возрасте 120 дней с живой средней массой одной головы 43 кг.

Животные поступают в свинарник технологическими группами. Размещают поступающую группу в отдельном изолированном помещении, полностью занимая его. Содержат молодняк свиней в групповых станках с использованием выгулов в течении 125 дней. В возрасте 233 дней технологическую группу животных отправляют на реализацию.

Освободившееся помещение подвергают гидроочистке, дезинфекции и готовят к приему следующей группы.

Кормление животных нормированное двухразовое комбикормом, разведенным водой до влажности 75–78%.

Из кормосмесительного помещения смесь подается в кормораздатчик. Процесс раздачи корма осуществляется после заполнения раздатчика. Поение животных осуществляется водой питьевого качества.

Поддержание относительной влажности в помещении осуществляется путем изменения воздухо-производительности вентилятора.

2. Общая электротехническая часть

2.1 Характеристики систем инженерного обеспечения здания свинарника

В проектируемом свинарнике – откормочнике на 600 голов имеются следующие системы инженерного обеспечения: кормораздача, навозоудаление, водоснабжение, связь, вентиляция и отопление.

Кормовая мешанка приготавливается в кормоцехе, загружается в кормораздатчик КУТ–3.0 БМ который подъезжает к свинарнику и перегружает мешанку в раздатчик КЭС–1.7. Раздатчики раздают корм в групповые кормушки. Раздача корма осуществляется два раза в сутки.

Навозоудаление из свинарника осуществляется по навозным каналам в которых установлены продольные скребковые транспортёры ТСН–160 из продольных транспортёров навоз собирается в поперечный скребковый транспортёр ТСН – 160, который сбрасывает навоз в навозонакопитель.

Водоснабжение объекта осуществляется из водонапорной башни, установленной на территории фермы, по трубопроводам. Трубопроводы выполняются из стальных труб, окрашенных масляной краской.

Для связи используются наружные сети телефонизации, которые прокладываются в земле на отметке – 0.8 м. В местах пересечения с инженерными коммуникациями и асфальтированными дорогами кабель телефонный прокладывается в асбоцементной трубе.

Вентиляция в помещениях для содержания откормочных свиней предусмотрена принудительная с механическим побуждением.

Для подачи воздуха в зимнее и переходное время предусматриваются отопительно-вентиляционные установки. При наружных температурах выше +7С отопительно-вентиляционные установки отключаются.

Для вытяжки воздуха в зимнее и летнее время предусмотрены вентиляторы ВО – 06 –300, которые установлены в шахтах.

В летнее время подача воздуха предусматривается приточным вентилятором ВЦ4–75.

Перемещение воздуха в помещении для содержания свиней предусматривается по воздуховодам из полиэтилена. Между воздуховодами предусмотрена перемычка с заслонкой. При выходе из строя вентилятора одной из систем заслонка должна быть открытой и работающий вентилятор обеспечивает 50% требуемого воздухообмена.

Отопление помещения осуществляется с помощью тепловентиляторов. Отопление подсобных помещений осуществляется с помощью батарей.

Внутреннее пожаротушение в свинарнике не предусмотрено. Расход воды на наружное пожаротушение определен согласно таблице СНиП II–31–74 и составит при строительном объеме здания 4150 м3., степени огнестойкости II и категории производства «Д» – 5 л/с.

2.2 Определение места расположения электрического ввода в здание. Общее решение по ВРУ (или ВУ)

Месторасположение электрического ввода в здание определяет размещение вводно-распределительного устройства.

При размещении ВРУ следует учитывать следующие требования:

1.  Размещать ВРУ с максимальной приближённостью к токоприёмникам.

2.  Протяжённость питающих линий должна быть минимальной, а трассы сети удобными в эксплуатации и доступными для ремонта.

3.  Необходимо исключать ситуации обратного питания электроприемника по отношению к основному потоку электроэнергии.

4.  При размещении ВРУ необходимо учитывать следующие обслуживающие факторы: быть удобными в обслуживание, не загромождать проходы, не мешать производственному процессу и т.д.

5.  В животноводческих помещениях, где окружающая среда – агрессивная, ВРУ должно располагаться в отдельном помещении – электрощитовой.

Учитывая все выше перечисленные требования ВРУ располагаем в электрощитовой здания свинарника.

Здание свинарника-откормочника относится ко второй категории по надежности электроснабжения. На основании категории по надежности электроснабжения объекта и желательности запитывания объектов 2-й категории от двух источников питания. На вводе производим установку вводного устройства серии ВРУ-1. Способ установки устройства – напольный. Климатическое исполнение – УХЛ-3, степень защиты – IP54.

Для питания отдельных групп электроприемников принимаем шкаф распределительный типа ПР-11 с восемью отходящими линиями. В качестве аппаратов защиты принимаем автоматические выключатели АЕ2046М.

свиноферма механизация оборудование

2.3 Расчет и выбор технологического оборудования

В свинарнике по откорму ремонтного молодняка на 600 голов все операции механизированы.

Выбор технологического оборудования зависит от типа помещения, вида, поголовья и возраста животных.

Произведём выбор и количество технологического оборудования для уборки навоза.

Суточный выход навоза определяем по формуле:

             (1)

где m – число животных в помещении, m=600 голов;

g – суточный выход навоза от одного животного, g=6.6 кг;

Часовой выход навоза:

              (2)

Потребность в стационарных транспортных установках определяем исходя из плана помещения или при условии соблюдения максимальной длинны цепи.

Исходя из этого применяем к установке два транспортёра марки ТСН-160

Для нормальной работы транспортных средств необходимо, что бы соблюдалось следующее условие:

                 (3)

где Qф – фактическая производительность навозоуборочного транспортёра в данных условиях, т/ч;

Qч – часовая производительность того же транспортёра по технической характеристике, Qч = 4.5 т/ч;

Фактическая производительность определяется по формуле:

              (4)

где Т – время работы установки, ч;

             (5)

где Тц – время цикла уборки, Тц = 0,5 ч;

Куб – число включений в сутки, Куб = 2;

Так как в свинарнике установлено два транспортера, то фактическая производительность для одного будет равна половине данного результата:

Условие выполняется, значит данный транспортёр можно использовать.

Для поддержания в допустимых пределах температуры, влажности и содержания вредных газов в воздухе свинарника, принимаем вентиляционные установки.

Рассчитаем вытяжную систему вентиляции.

Определим необходимый воздухообмен из условия удаления избыточной углекислоты по формуле:

                  (6)

где 1 – коэффициент учитывающий выделение кислоты микроорганизмами в подстилке;

С1 – содержание углекислоты в наружном воздухе, С1 =0.3 л/м3 /3/;

С2 – допустимое содержание углекислоты в воздухе внутри данного помещения, С2 = 2.5 л/м3 /3/;

с – выделение углекислоты всеми животными, л/ч;

                (7)

где С’ – количество углекислоты выделяемое одним животным, С’ =70 л/ч/3/;

Определяем необходимый воздухообмен из условия удаления избыточных влаговыделений по формуле:

           (8)

где d1 – влагосодержание наружного воздуха, г/м3;

d2 – допустимое влагосодержание в помещении, г/м3;

W – влаговыделение всеми животными, г/ч;

              (9)

где W ’ – влаговыделение одного животного, W ’ =130 г./ч;

            (10)

где d1нас. – влагосодержание насыщенного наружного воздуха при расчетной температуре, d1 нас.=3.81 г./м3;

ц1 – расчетная относительная влажность наружного

воздуха, ц1 =0.9 /3/;

                    (11)

где d2нас. – влагосодержание насыщенного воздуха внутри помещения при оптимальной температуре, d2 нас.=9.7 г/м3;

ц2 – удельная относительная влажность воздуха внутри помещения, ц2=0.8 /3/;

За расчётное принимаем большее значение воздухообмена,

Определяем необходимый напор вентилятора по формуле:

 (12)

где Ндин. – динамически напор необходимый для сообщения воздуху необходимой скорости, Па;

Нст. – потери напора, трение вытяжной системы, Нст. =0;

    (13)

где  – плотность воздуха,  кг/м3;

       – скорость воздуха в вентиляторе,  м/с;

Выбираем осевой вентилятор марки ВЦ14–46 с номинальной производительностью Qн = 1500 м3/ч /3/ и напором Н = 150 Па.

Определим количество вентиляторов по формуле:

                  (14)

где Qн – производительность одного вентилятора, Qн = 1500 м3/ч

Применяем к установке 16 вентиляторов.

Расчет и выбор остального технологического оборудования производим аналогично, данные и результаты выбора заносим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1. Технологическое оборудование

2.4 Расчет и выбор электродвигателей

Практически все механизированные операции приводятся в действие при помощи электродвигателя. Наиболее целесообразным в настоящее время являются выбор электродвигателей серии АИ: асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, так как они более надежные в работе и относительно не дорогостоящие.

Произведём расчёт электродвигателя, для привода горизонтального навозоуборочного транспортёра ТСН 160.

Определим максимально возможную нагрузку в начале уборки, затем по условиям пуска определим достаточный пусковой момент и мощность электродвигателя.

Определим усилие транспортной цепи при работе на холостом ходу по формуле:

                  (15)

где m – масса одного метра цепи со скребками, m=2.8 кг /2/;

g – ускорение силы тяжести, g =9.81 м/с2;

l – длина цепи, l=110 м;

fx – коэффициент трения цепи по настилу, fx =0,5;

усилие затрачиваемое на преодоление сопротивления трения навоза о дно канала при его перемещении по каналу:

                   (16)

где mн – масса навоза в канале, кг;

fн – коэффициент трения навоза о дно канала, fx =0.97 /2/;

            (17)

где N – число животных обслуживаемых одним транспортёром, N =300 гол;

m1 – суточный выход навоза от одного животного, m1 =6.6 кг;

z – число уборок навоза в сутки, z =2;

Усилие на преодоление сопротивления заклинивания навоза, возникающее между скребками и стенками канала:

               (18)

где F1 – усилие затрачиваемое на преодоление сопротивления заклинивания, приходящееся на один скребок, F1 =15 Н /2/;

а – расстояние между скребками, а=1.12 м;

Усилие затрачиваемое на преодоление сопротивления трения навоза о боковые стенки канала:

             (19)

где Р Б – давление навоза о боковые стенки канала, Н;

                  (20)

Определим общее максимальное усилие необходимое для перемещения навоза в канале, кагда весь транспортер загружен:

 (21)

Момент приведеный к валу электродвигателя при максимальной нагрузке:

                  (22)

где  – угловая скорость электродвигателя, рад/с;

ŋн – коэффициент полезного действия передачи, ŋн =0.75 /4/;

                   (23)

где n – синхронная частота вращения, n =1500 об/мин;

Учитывая, что момент сопротивления, приведенный к валу электродвигателя увеличивается при трогании транспортёра, то момент трогания:

               (24)

Определим требуемый момент электродвигателя:

             (25)

где Мп – кратность пускового момента, Мп =2;

к – коэффициент снижения напряжения при пуске, к =0.8…0.9 /5/;

Определим необходимую мощность электродвигателя по формуле:

               (26)

Мощность двигателя для горизонтального транспортёра выбираем исходя из следующего условия:

                            (27)

где Рн – номинальная мощность выбранного электродвигателя, кВт;

Выбираем электродвигатель марки АИР100S4, IР – 64, Рн=3.0 кВт, з=82%, cosц=0.83, Sн=12%, КI =7.0 следовательно:

Определим мощность электродвигателя наклонного транспортёра ТСН-160:

       (28)

где Q – подача транспортёра, Q =6 т/ч /2/;

ŋп – коэффициент полезного действия передачи, ŋп =0.75 /4/;

l – горизонтальная составляющая пути перемещения груза, l=15 м;

f – коэффициент трения, f=3 /2/;

h – высота подъёма груза, h =2,6 м;

ŋт – коэффициент полезного действия передачи, ŋт =0.5 [2];

Выбираем электродвигатель марки АИР80В4, IР – 64, Рн=1.5 кВт, з=78%, cosц=0.83, Sн=12%, КI =5.5 следовательно:

Расчет и выбор двигателей для остальных приводов производим аналогично, результаты расчетов и номинальные данные двигателей сводим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2. Сводная таблица электродвигателей

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7