Дипломная работа: Электрооборудование свинарника на 1200 голов СПК "Холопеничи"

При монтаже электрооборудования необходимо обеспечить герметизацию вводов в двигатели и датчики температуры, а так же надежное заземление металлических оболочек устройства управления и оборудования, которое должно быть выполнено в соответствии с требованиями Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей.

Монтаж и наладка оборудования и приборов автоматики производятся квалифицированными специалистами, имеющими допуски к монтажу и эксплуатации электрооборудования, электроприборов и сетей до 1000В.

Обслуживание электрооборудования свинотоварной фермы осуществляется электромонтером с квалификационной группой не ниже III, при выполнении работ с приставной лестницей должен быть помощник с группой не ниже II. Включать и отключать пусковую аппаратуру вентиляторов разрешается обслуживающим эти машины лицам после получения инструктажа и практического обучения на рабочем месте электриком.

Запрещается совмещать отверстия в собираемых деталях пальцами. Надо пользоваться ломиками, бородками. Нельзя поддерживать вручную привариваемые конструкции массой более 10 кг или мелкие детали. Их следует до сварки укрепить струбцинами. Пробивая отверстия в кирпиче или бетоне, следует надевать защитные очки. При сквозной пробивке надо пользоваться шлямбурами или скарпелями, длина которых не менее чем на 200 мм превышает толщину стены. Все работы по монтажу электродвигателей нужно выполнять до подключения к нему проводов.

Для обеспечения безопасности работы ввод объекта в эксплуатацию разрешается производить только по окончании монтажных и наладочных работ. Все рабочие, осуществляющие монтаж электрооборудования должны иметь удостоверения о проверке знаний по технике безопасности. Перед проведением электромонтажных работ с рабочими должен быть проведен инструктаж.

При монтаже электрооборудования на свинотоварной ферме возможны работы на высоте с применением лестниц, стремянок и подмостей.

При строительно-монтажных работах больше всего несчастных случаев происходит в связи с падением человека с высоты или из-за падения на людей сверху каких-либо предметов. Поэтому соблюдение правил безопасности при работе на высоте имеет для электромонтажников первостепенное значение. Не допускается использовать недостаточно длинные лестницы или недостаточно высокие подмости, наращивая их снизу или сверху ящиками, стульями. Запрещается также работать с двух верхних ступенек приставных лестниц и стремянок; рабочий должен стоять не выше чем на расстоянии 1 м от верхнего конца лестницы. Высота приставной лестницы не должна превышать 5 метров. При необходимости выполнить монтажные работы на высоте от 4 до 7 метров, используют передвижные леса (пирамиды или платформы), то есть вышки на роликах с площадкой, рассчитанной не менее чем на двоих и огражденной перилами. Во время работы ролики пирамид нужно заклинивать, а во время передвижения пирамид или телескопических вышек на них не должно быть ни людей, ни инструмента. При высоте более 7 метров используют неподвижные леса. Леса и подмости должны быть заводского изготовления, с паспортом предприятия-изготовителя. При монтаже часто приходится выполнять погрузочно-разгрузочные работы и использовать грузоподъёмные механизмы. К этим работам можно допускать только специально обученных или проинструктированных рабочих. При подъёме груза более 20 кг в одном месте, или выше чем на 3 метра, следует применять хотя бы "малую механизацию", то есть блоки, катки, тележки. Для подъема груза более 300 кг необходимо применять краны, погрузчики, тельферы. При электромонтажных работах одному взрослому мужчине разрешается переносить тяжести не более 50 кг, причем груз 45…50 кг следует поднимать на спину или плечи и снимать с помощью других рабочих. Женщине разрешается переносить или поднимать тяжести не более 15 кг, при чередовании этой работы с другой, а при постоянной в течение смены переноске груза или подъема его на высоту не более 1,5 м - не более 10 кг вместе с тарой или упаковкой. Подростков нельзя использовать специально на погрузочно-разгрузочных работах.

3.2 Основные требования электробезопасности при эксплуатации оборудования свинарника

В процессе наладки оборудования комплекта "Климат-45М" следует проверить надежность крепления рабочих колес вентиляторов на валах электродвигателей, крепление кронштейнов, жалюзи, устройства управления на стене.

Необходимо также проверить качество внешнего монтажа, герметичность ввода аппаратов защиты и двигателей, правильность электрических соединений и их надежность, наличие и качество заземления электрооборудования и измерить сопротивление изоляции двигателей вентиляторов.

Опробуют электродвигатели поочередным их включением автоматическими выключателями. При этом контролируют правильность вращения крыльчатки каждого вентилятора.

Если все электродвигатели вращаются неправильно, необходимо поменять местами два питающих электродвигателя провода на выходе блока управления или входном клеммнике силового ящика.

Если один или несколько электродвигателей вращаются неправильно, следует поменять местами два провода, питающих электродвигатель на соответствующем выходном клеммнике силового ящика.

Помещения животноводческих ферм по степени опасности поражения электрическим током относятся к особо опасным. Поэтому в них запрещается работать на токоведущих частях, находящихся под напряжением, и даже заменять под напряжением лампы. К особо опасным помещениям относятся стойловые помещения, моечные, кормоцеха.

Электроводонагреватели согласно "Руководящим указаниям по обеспечению электробезопасности электротермических установок и устройств, применяемых в сельскохозяйственном производстве" трубопроводы горячей и холодной воды должны быть занулены и присоединяться к корпусу котла через изолирующие вставки. При этом длина вставки между металлическими патрубками должна быть:

 (3.1)

где, d - внутренний диаметр вставки, м;

ρв - удельное электрическое сопротивление воды при 20 0С для трубопроводов холодной воды и 100 0С - для горячей.

У элементных водонагревателей, установленных в помещениях с искусственным или естественным выравниванием потенциалов, не требуется изолирующая вставка в трубопроводе горячей воды, если разборе происходит в этом же помещении, а корпус водонагревателя надежно соединен с устройством или металлоконструкциями, обеспечивающими выравнивание потенциалов с напряжением прикосновения до 12 В.

Электродвигатель и распределительный щит навозоуборочного транспортера необходимо располагать в специальном помещении, причем шкивы и приводной ремень должны быть ограждены.

Электродвигатели обслуживают в спецодежде; на ходу запрещено вытирать и ремонтировать движущиеся части или смазывать их без специальных приспособлений. Запрещено регулировать натяжение ремня вентилятора во время работы двигателя.

В здании объекта проектирования все металлические нетоковедущие детали необходимо занулить, т.е. соединить с защитным проводником или при его отсутствии с нулевым проводом питающей сети. В качестве защиты животных от поражения электрическим током в помещениях откорма устанавливают устройства выравнивания электрических потенциалов (УВЭП).

Устройство выравнивания электрических потенциалов выполняют согласно РД РБ 02150.007-99. Все металлоконструкции, к которым могут прикоснуться животные должны быть электрически соединены между собой, со строительными железобетонными конструкциями и с нулевым защитным проводом электрической сети. Элементы УВЭП изготавливаются из оцинкованной, либо не оцинкованной стали диаметром соответственно 6 - 8 мм и прокладываются в бетонном полу под обеими ногами животных. Проводники УВЭП могут быть смещены в сторону нулевого потенциала на расстояние до 1 м и в противоположную сторону на расстояние до 0,5 м. Для исключения электропатологии животных, напряжение прикосновения в нормальном эксплуатационном режиме не должно превышать 0,5 В.

После строительства объекта необходимо экспериментально проверить соответствие возможных наибольших напряжений прикосновения и шага допустимым значениям.

Для лучшего выравнивания потенциалов необходимо все металлические конструкции, имеющие соединения с землей, соединять путем сварки.

УВЭП подлежит обязательному присоединению к защитному нулевому проводу сети не менее чем в двух разных точках. Соединение продольных и поперечных проводников УВЭП следует выполнять только методом сварки, покрывая, сварочные швы антикоррозийным лаком.

Предпусковой контроль эффективности выравнивания потенциала осуществляется в два этапа: при выполнении пусконаладочных работ и после месяца эксплуатации помещения. Схема измерения напряжения прикосновения представлена на рис.3.1 Контроль осуществляется путем измерений распределения напряжений прикосновения и шага. Максимальное значение этих напряжений не должно превышать 0,5 В как было сказано выше в нормальных режимах и 12 В - в аварийных.

При контроле на первом этапе при плохом выравнивании потенциалов эксплуатация помещения запрещается до тех пор, пока не будут выполнены мероприятия по обеспечению надлежащего выравнивания потенциалов. Если окажется, что после месяца эксплуатации в помещении напряжение прикосновения и шага превысит допустимые значения, следует проложить дополнительно выравнивающие элементы или забить стержни и довести напряжение до допустимых значений. Результаты измерения напряжений прикосновения и шага, осмотров оформляются актами.

Рисунок 3.1 Схема измерения напряжения прикосновения при замыкании на корпус в сети 0,38 кВ с глухозаземленной нейтралью и использованием короткозамыкателя. 1 - трансформатор 10/0,38; 2 - трехполюсный выключатель; 3 - предохранители; 4 - силовой распределительный щит; 5 - короткозамыкатель; 6 - резистор, имитирующий сопротивление тела животного; 7 - занулённая металлоконструкция; 8 - измерительная пластина.

На ферме кроме зануления и устройства выравнивания электрических пот енциалов также используется также устройство защитного отключения (УЗО).

Вводно-распределительных устройств (ВРУ), распределительных щитов (РЩ), устанавливаемых в сельскохозяйственных и других общественных зданиях комплектуются устройствами защитного отключения.

Применение УЗО целесообразно и оправдано по социальным и экономическим причинам в электроустановках всех возможных видов и самого различного назначения.

Устройства защитного отключения, реагирующие на дифференциальный ток, наряду с устройствами защиты от сверхтока, относятся к дополнительным видам защиты человека от поражения при косвенном прикосновении, обеспечиваемой путем автоматического отключения питания. Защита от сверхтока (при применении защитного зануления) обеспечивает защиту человека при косвенном прикосновении - путем отключения автоматическими выключателями или предохранителями поврежденного участка цепи при коротком замыкании на корпус.

При малых токах замыкания, снижении уровня изоляции, а также при обрыве нулевого защитного проводника зануление недостаточно эффективно, поэтому в этих случаях УЗО является единственным средством защиты человека от поражения электрическим током.

В основе действия защитного отключения, как электрозащитного средства, лежит принцип ограничения (за счет быстрого отключения) продолжительности протекания тока через тело человека при непреднамеренном прикосновении его к элементам электроустановки, находящимся под напряжением. Из всех известных электрозащитных средств УЗО является единственным, обеспечивающим защиту человека от поражения электрическим током при прямом прикосновении к одной из токоведущих частей.

Другим, не менее важным свойством УЗО является его способность осуществлять защиту от возгораний и пожаров, возникающих на объектах вследствие возможных повреждений изоляции, неисправностей электропроводки и электрооборудования.

УЗО встраивают в розеточные блоки или вилки, через которые подключаются электроинструмент или бытовые электроприборы, эксплуатируемые в особо опасных - влажных, пыльных, с проводящими полами и т.п. помещениях. Основные функциональные блоки УЗО представлены на рис.3.2

Рисунок 3.2 Структура УЗО

1 - дифференциальный трансформатор тока; 2 - пусковой орган (пороговый элемент); 3 - исполнительный механизм; 4 - цепь тестирования.

В нормальном режиме, при отсутствии дифференциального тока - тока утечки, в силовой цепи по проводникам, проходящим сквозь окно магнитопровода трансформатора тока 1 протекает рабочий ток нагрузки. Проводники, проходящие сквозь окно магнитопровода, образуют встречно включенные первичные обмотки дифференциального трансформатора тока. Если обозначить ток, протекающий по направлению к нагрузке, как I1, а от нагрузки как I2, то можно записать равенство: I1 = I2. Равные токи во встречно включённых обмотках наводят в магнитном сердечнике трансформатора тока равные, но векторно встречно направленные магнитные потоки Ф1 и Ф2. Результирующий магнитный поток равен нулю, ток во вторичной обмотке дифференциального трансформатора также равен нулю. Пусковой орган 2 находится в этом случае в состоянии покоя.

При прикосновении человека к открытым токопроводящим частям или к корпусу электроприёмника, на который произошел пробой изоляции, по фазному проводнику через УЗО кроме тока нагрузки I1 протекает дополнительный ток - ток утечки (I), являющийся для трансформатора тока дифференциальным (разностным).

Неравенство токов в первичных обмотках (I1 + I в фазном проводнике) и (I2, равный I1, в нейтральном проводнике) вызывает неравенство магнитных потоков и, как следствие, возникновение во вторичной обмотке трансформированного дифференциального тока. Если этот ток превышает значение уставки порогового элемента пускового органа 2, последний срабатывает и воздействует на исполнительный механизм 3.

Исполнительный механизм, обычно состоящий из пружинного привода, спускового механизма и группы силовых контактов, размыкает электрическую цепь. В результате защищаемая УЗО электроустановка обесточивается.

Для осуществления периодического контроля исправности (работоспособности) УЗО предусмотрена цепь тестирования 4. При нажатии кнопки "Тест" искусственно создается отключающий дифференциальный ток. Срабатывание УЗО означает, что оно в целом исправно.

3.3 Расчет эффективности зануления

Для эффективности работы зануления необходимо соблюдение условия:

 (3.2)

где Iк. з - ток однофазного короткого замыкания, А;

Iэ. р - ток электромагнитного расцепителя автоматического выключателя, табл.5.3 [1], А;

К - кратность тока короткого замыкания относительно уставки аппарата защиты, п.1.7 79 [17].

Произведем расчет эффективности зануления тепловентилятора ТВ. Установка защищается от перегрузки и тока короткого замыкания автоматическим выключателем АЕ2036 на номинальный ток 25А, с током теплового расцепителя 20 А и коэффициентом кратности тока электромагнитного расцепителя Кi=7 (табл.5.3 [1]). Для расчета приведем расчетную схему на рис.2.3

Рисунок 2.3 Расчетная схема

Определим величину тока короткого замыкания, А:

 (3.3)

где zтр - сопротивление фазы трансформатора току однофазного к. з., Ом;

zф. о - полное сопротивление петли проводов фазный-нулевой, Ом.

 (3.4)

где Rф - активное сопротивление фазного проводника току однофазного к. з., Ом;

Rн - активное сопротивление нулевого проводника току однофазного к. з., Ом;

xф - удельное реактивное сопротивление фазного проводника току однофазного к. з., прил.15 [9], Ом/м;

xн - удельное реактивное сопротивление нулевого проводника току однофазного к. з., прил.15 [9], Ом/м.

Поскольку сечение всех жил кабеля одинаково, то Rф=Rн.

 (3.5)

где ρ - удельное сопротивление проводника, Ом мм2/км;

l - длина проводника, км;

S - сечение проводника, мм2.

Проверка показывает, что зануление в данном случае эффективно.

3.4 Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных экологически неблагоприятных ситуациях

3.4.1 Пожарная безопасность

Большинство современных предприятий характеризуются повышенной пожарной опасностью, так как на них используется значительное количество легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, сжиженных горючих газов, твердых горючих материалов, разветвленная сеть трубопроводов, большая оснащенность производства электроустановками и т.д.

Пожарная безопасность определяется как состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращается воздействие на людей опасных факторов пожара и обеспечивается защита материальных ценностей.

Пожарная безопасность обеспечивается комплексом мероприятий, предотвращающих возникновение пожара и системой пожарной защиты, обеспечивающей успешную борьбу с возникшим пожаром или взрывом.

Производство объекта проектирования по пожароопасности относится к категории "Д" так как оно не относится к категориям А, Б, В или Г. К категории "Д" относятся производства, в которых обращаются только негорючие вещества в практически холодном состоянии.

Для тушения загораний и пожаров на ферме используются такие первичные средства защиты как лопаты, ящики с песком, топоры, ломы, ведра, огнетушители. Огнетушители по виду огнетушащего вещества бывают пенные, химически-пенные, воздушно-пенные, жидкостные, газовые, порошковые. Из ручных химических пенных огнетушителей на животноводческих фермах широко используется огнетушитель типа ОХП-10. Также для тушения возгораний в электроустановках используются углекислотные и углекислотно-бромэтиловые огнетушители (ОУ-2, ОУ-5, ОУБ-3А, ОУБ-7А).

3.4.2 Влияние производства на окружающую среду

Опыт работы на животноводческих фермах и комплексах показывает, что интенсификация животноводства часто не сопровождается улучшением гигиенических и ветеринарно-санитарных условий в животноводческих помещениях, оказывает отрицательное воздействие на здоровье животных, интенсивно загрязняет окружающую среду. Большая концентрация и частые перегруппировки животных на ограниченной площади, интенсивное, но не всегда сбалансированное кормление, действие различных неблагоприятных факторов снижают их естественную резистентность.

Основными источниками загрязнения почвы и водоёмов от животноводческих предприятий являются навоз, моча, техническая вода и дезинфицирующие средства, используемые во время ветеринарно-санитарных мероприятий.

Снизить загрязняющее влияние животноводческих комплексов на прилегающую территорию можно в результате правильного проектирования технологии производства и застройки ферм. Для этого необходимо:

предусматривать профилактические перерывы с целью постоянного поддержания высокой санитарной культуры;

практиковать проведение общих ветеринарно-санитарных мероприятий, способствующих снижению количества микрофлоры в помещениях и предупреждению их разноса;

вокруг комплексов и на их территориях создавать санитарно-защитные зеленые зоны;

обеззараживание навоза производить естественным, экологически безопасным биотермическим способом для чего организовывать на каждой ферме цеха для его утилизации;

совершенствовать систему обеспечения микроклимата помещений и внешней рециркуляции отработанного воздуха;

усилить контроль за качеством проектирования, обязательно проводить комплексную экологическую экспертизу проектов ферм.

Во время выращивания и содержания, животных в помещении на окружающую среду влияют атмосферный воздух и продукты жизнедеятельности организма (теплота, влага, углекислый и клоачные газы); продукты разложения навоза (аммиак, сероводород) и целый ряд газов с неприятным запахом (индол, скатол, меркаптан, акталдегид и др.). В воздухе накапливаются пыль органического и неорганического происхождения, различные микроорганизмы и др.

Количество продуктов жизнедеятельности, выделяемых организмом, различно и зависит от вида животных, их пола, возраста, живой массы, продуктивности и уровня обмена веществ, температуры воздуха, его влажности и подвижности, а также от времени суток (бодрствования или сна). Мужские особи продуцируют более интенсивно. Чем больше живая масса, тем выше уровень выделений. Более высокая продуктивность животных соответствует повышенному обмену веществ и большему выводу отходов физиологических процессов из организма. Между температурой и уровнем обмена веществ в организме существует обратная зависимость: при повышении температуры количество вводимой теплоты и углекислого газа уменьшается, а при понижении повышается. В то же время с выделением влаги наблюдается обратная картина. Высокая влажность воздуха в сочетании с высокой температурой тормозят выделение теплоты и испарение влаги с поверхности тела и дыхательных путей. Высокая важность и низкая температура усиливают теплоотдачу организма. Движение воздуха влияет на отдачу теплоты. При высокой температуре окружающей среды усиленная подвижность воздуха повышает потовыделение, следовательно, и теплоотдачу организма, а при низкой резко увеличивает теплопотери. Ночью, во время сна, у животных значительно замедляются физиологические процессы и всякого рода выделения уменьшаются соответственно на 20 и 40%.

Степень загрязнения окружающей среды животными характеризуется не их размерами, а интенсивностью физиологических процессов, отнесенных к условной единице живой массы. Витающие в окружающем воздухе вредные вещества отрицательно действуют не только на животных, но и на ограждения зданий и средства механизации производственных процессов. Поэтому зоогигиенистами установлены, а нормами технологического проектирования предприятий для содержания животных и птиц узаконены предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных газов в воздухе животноводческих помещений. Установлена величина ПДК нетоксичной пыли в воздухе помещений - 10 мг/м3.

3.4.3 Мероприятия по безопасности жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях

Поддержание в постоянной готовности автономных источников электроэнергии один из определяющих факторов обеспечения устойчивости работы комплекса откорма свиней в условиях чрезвычайной ситуации.

На территории комплекса питающих электросетей возможно возникновение чрезвычайных ситуаций:

при несвоевременной проверке заземляющих устройств в случае выхода из строя возможна массовая гибель поросят.

при выходе из строя питающей сети в зимний период возможна гибель поросят вследствие нарушения отопительной системы. Для устранения этой чрезвычайной ситуации требуется автономный источник питания. В данном случае дизельная электростанция.

Один час простоя при кормлении или поении это недобор 2-3% планового выпуска продукции за сутки.

Расчет мощности дизельной электростанции:

 (3.6)

 (3.7)

 (3.8)

 (3.9)

где Рмах1, Рмах2 - суммарные мощности соответственно электродвигателей, электропотребителей и осветительной нагрузки ДЭС, кВт.

Ру, Рон - установленные мощности соответственно электродвигателей и осветительной нагрузки, кВт;

Кс - коэффициент спроса, 0,8.

Ксн - коэффициент, учитывающий расход энергии на собственные нужды, 0,85.

Кпот - коэффициент, учитывающий потери мощности в сетях, 1,05.

Из табл.48 [26] выбираем передвижную электростанцию ДГ50М1-3/1.

Технические характеристики ДГ50М1-3/1:

Мощность - 50 кВт;

напряжение - 230 или 400 В;

дизель - 6Ч12/14 (К-457М1 или К-470М1);

мощность двигателя - 160 л. с.;

число оборотов - 1500 об/мин;

синхронный генератор - ДГС-92-4М;

вид топлива - Д;

уд. расход топлива, г/ (кВт. ч) - 264+13,5;

монтаж - рама-салазки;

масса - 2130 кг;

длина, мм - 2860;

ширина, мм - 785;

высота, мм - 1455.

4. Технико-экономическое обоснование

4.1 Актуальность проблемы

Один из основных недостатков современного сельского хозяйства состоит в высокой себестоимости конечной продукции, делающей ее не конкурентно способной на мировом рынке.

Отсюда перед сельским хозяйством РБ стоит чрезвычайно важная задача по всемерному снижению издержек во всех отраслях сельского хозяйства.

Основными источниками повышения эффективности является: снижение энергозатрат на единицу продукции, увеличение среднесуточного привеса живой массы поросят, повышение продуктивности при дальнейшем доращивании и откорме поголовья, снижение расхода корма на единицу прироста массы, снижение капитальных вложений и эксплуатационных расходов за счет получения дополнительной продукции и увеличения срока службы технологического оборудования и зданий.

Ввиду своего географического положения РБ фактически не располагает собственными энергоресурсами, поэтому она вынуждена импортировать из России около 85% энергоресурсов от общей потребности в них народного хозяйства. Это происходит при постоянном росте оптовых цен на все без исключения высококачественные энергоносители. Отсюда одной из важнейших задач перед сельским хозяйством страны является всемерное снижение затрат топлива и электроэнергии за счет применения энергоэффективного оборудования.

Увеличение количества и улучшения качества продукции животноводства, как фактор снижения себестоимости, во многом зависят и от условий, в которых содержатся животные.

Создание и поддержание оптимального микроклимата в условиях промышленного животноводства позволяет использовать те большие резервы для увеличения производства животноводческой продукции, которые обусловлены наследственностью животных.

Тепловой режим животноводческих помещений устанавливается в результате процессов тепло - и массообмена, происходящих как внутри помещений, так и через наружные ограждения. Он формируется под действием системы отопления и вентиляции в зависимости от метеорологических параметров наружного воздуха и технологических характеристик строительных конструкций.

Благоприятная температура - одно из необходимых условий нормального обмена вещества в организме. Нарушение же теплового режима отрицательно сказывается на проявлении всех жизненных функций. Содержание животных в холодных, сырых и плохо вентилируемых помещениях приводит к снижению привесов на 20 - 30% и увеличению заболеваемости молодняка в 2 - 3 раза. Отсутствие надежного микроклимата представляет одну из причин увеличения расходов кормов на 20 - 30% и срок выращивания и откорма в 1,6 - 1,8 раза по сравнению с зоотехническими нормами. Для широкого применения при проектировании и реконструкции существующих животноводческих помещений разработаны оптимальные параметры микроклимата для различных возрастных и производственных групп животных. Микроклимат нормируется в зоне размещения животных, высоту которой принимают 1,5 м от уровня пола. Микроклимат не нормируется в помещениях для хранения инвентаря, подстилки, фуража.

Отклонение от расчетных температур достигается в пределах 20С. В свинарнике разрешается в самый холодный период уменьшать температуру внутреннего воздуха на 50С ниже расчетной (но не менее чем 50С) в течение 5 дней подряд, но не более 10 дней в году. При этом относительная влажность может быть увеличена до 85%.

4.2 Выбор вариантов

Для широкого применения при проектировании новых и реконструкции существующих животноводческих помещений разработаны оптимальные параметры микроклимата для различных возрастных и производственных групп животных, которые обеспечиваются отопительно-вентиляционными системами (ОВС), в которых воздушное отопление совмещено с их вентиляцией.

Конструкции ОВС зависят от объемно-планировочных решений, вида, возраста и количества животных, от технологии содержания и вида источника тепловой энергии.

В помещениях для откорма и выращивания свинопоголовья в зависимости от климатической зоны, вместимости здания и возраста животных применяют системы вентиляции с естественным и механическим побуждением подачи воздуха, без подогрева и подогревом его в холодный период года.

Вентиляционно-отопительные системы отличаются схемами воздухообмена, источниками тепловой энергии, набором оборудования. В качестве тепловых установок для нагрева приточного воздуха в холодный период года используют электрокалориферы и теплогенераторы, работающие на жидком или газообразном топливе.

В данном дипломном проекте планируется применение в свинарнике комплекта вентиляционного оборудования "Климат-45М". В качестве отопительных приборов для нагрева наружного воздуха в комплекте серии "Климат" могут применяться паровые, водяные, огневые и электрические калориферы.

Произведем экономическую оценку систем микроклимата в свинарнике-откормочнике на 1200 голов. Исходные данные для расчета берем из специальной части и сводим их в табл.4.1

Таблица 4.1 Исходные данные

За базовый вариант принимаем отопительно-вентиляционную систему с электрокалориферными установками СФОЦ-60 совместно с комплектом вентиляционного оборудования "Климат-45М". За проектируемый отопительно-вентиляционную систему на базе тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами совместно с "Климат-45М".

4.3 Натуральные технико-экономические показатели

Тепловая мощность, необходимая для отопления свинарника-откормочника, определяется из уравнения теплового баланса:

, (4.1)

где  - теплопотери через ограждения, Вт/0С;

 - воздухопроизводительность, м3/ч;

 - температура внутреннего воздуха, 0С;

 - расчетная наружная температура, 0С;

 - расчетная плотность воздуха (=1,2 кг/м3);

 - потери тепла на испарение, Вт;

 - тепловыделения животными, Вт.

 кВт

Исходя из величины мощности системы отопления, определяем марку, количество и мощность калориферной установок в базовом варианте и количество тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами КВББ.

Таблица 4.2 Варианты теплоснабжения свинарника

Находим граничную температуру, при которой автоматика включает систему отопления:

, (4.2),

По справочной литературе, исходя из граничной температуры, находим среднюю температуру наружного воздуха за отопительный период  и продолжительность отопительного периода .

= - 9,8 = 72 сут.

Годовое число часов использования максимальной нагрузки системы отопления находим из уравнения:

 (4.3)

где  - расчетная наружная температура, ;

 - средняя температура отопительного периода, ;

 - коэффициент, учитывающий непроизводительные потери тепла

на регулирование;

 - коэффициент, учитывающий потери тепла в теплоразводящих

сетях;

 - число суток отопительного периода.

 ч,  ч

Годовой расход теплоты на отопление при использовании электрокалориферов определяется по формуле:

, (4.4)

где  - мощность системы отопления, кВт;

3,6 - коэффициент перевода кВт в МДж.

 МДж

Годовой расход теплоты на отопление при использовании тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами:

 МДж

Годовой расход электрической энергии на тепловые нужды при использовании электрокалориферов определяется по формуле:

, (4.5)

где 0,29 - коэффициент перевода МДж в кВт;

 - к. п. д. электрокалориферной установки.

 кВт. ч

Годовой расход натурального топлива при использовании тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами:

, (4.6)

где  - теплотворная способность натурального топлива, 25,42 МДж/кг;  - к. п. д. котельной.

 т

Расход условного топлива определяем из выражения:

, (4.7)

где 29,31 - теплотворная способность условного топлива, МДж/кг.

 т.

Годовой расход электрической энергии приточной вентиляцией определяется по формуле:

, (4.8)

где  - суммарная установленная мощность электродвигателей, кВт;

 - коэффициент загрузки по мощности;

 - к. п. д. электродвигателя.

 кВт. ч.

 кВт. ч.

Расход энергоресурсов при использовании калориферов:

, (4.9)

где  - средний расход условного топлива в расчете на 1 кВт. ч

отпущенной электроэнергии.

 кг у. т.

Для тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами расход энергоресурсов определяется по формуле:

, (4.10)

где  - годовой расход условного топлива, кг.

 кг у. т.

Электроемкость процесса отопления и вентиляции для ОВС с электрокалориферами:

, (4.11)

где  - поголовье животных в помещении.

 кВт. ч/гол.

Для ОВС на базе тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами:

, (4.12)

 кВт. ч/гол

Энергоемкость процесса:

, (4.13)

 кг у. т. /гол

 кг у. т. /гол

4.4 Капиталовложения

Капиталовложения в систему обеспечения микроклимата электрокалориферами:

, (4.14)

где  - капиталовложения в трансформаторную подстанцию, тыс. руб;  - капиталовложения в линию электропередач, тыс. руб;  - капиталовложения в отопительно-вентиляционную систему, тыс. руб;

Капиталовложения в систему обеспечения климата тепловентиляторами ТВ с водяными калориферами:

 (4.15)

где  - капитальные вложения в котельную, тыс. руб;

 - капиталовложения в теплотрассу, тыс. руб.

, (4.16)

где  - мощность системы отопления, кВт;

 - удельные капиталовложения в 1 МВт установленной мощности, тыс. руб.

1,25 - коэффициент, учитывающий затраты на монтаж и транспортировку оборудования;

 руб.

Капиталовложения в теплотрассу:

, (4.17)

где  - удельные капиталовложения в 1МВт установленной мощности котельной, руб.;

 тыс. руб.

Капиталовложения в трансформаторную подстанцию:

, (4.18)

где  - капиталовложения в трансформаторную подстанцию мощностью 160 кВт, тыс. руб.;

n - количество трансформаторных подстанций.

 - коэффициент перевода капиталовложений в действующие цены.

 тыс. руб.

Капиталовложения в ЛЭП:

, (4.19)

где  - удельные капиталовложения в 1 км ЛЭП, тыс. руб.;

 - длина ЛЭП, км.

 тыс. руб.

Капиталовложения в отопительно-вентиляционную систему с электрокалориферами определяются по формуле:

, (4.20)

где  - стоимость калориферных установок, тыс. руб.;

 - количество калориферных установок, шт.;

 тыс. руб.

Капиталовложения в отопительно-вентиляционную систему с тепловентиляторами ТВ с водяными калориферами определяются по формуле:

, (4.21)

где  - стоимость ОВС на базе тепловентиляторов ТВ с водяными

калориферами, тыс. руб.;

 - количество тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами, шт.

 тыс. руб.

Итого полная стоимость системы микроклимата на базе:

электрокалориферов

 тыс. руб.

тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами

 тыс. руб.

4.5 Эксплуатационные издержки

Эксплуатационные издержки по отопительно-вентиляционным системам определяются формулой:

, (4.22)

где З - расходы на зарплату персоналу, тыс. руб.;

 - отчисления на социальные нужды, тыс. руб;

А - амортизационные отчисления на реновацию оборудования, котельной и теплотрассы, тыс. руб.;

КР - затраты на техническое обслуживание, текущий и капитальный

ремонт, тыс. руб.;

Э - затраты на энергоресурсы, тыс. руб.

, (4.23)

где  - число рабочих в смену;

 - почасовая заработная плата одного рабочего, тыс. руб.;

 - годовые затраты труда, ч.;

Определяем почасовую заработную плату одного рабочего:

, (4.24)

где  - тарифный коэффициент (для 5-го разряда - 1,73);

 - корректирующий коэффициент, 1,5;

 - ставка первого разряда за месяц (65 тыс. руб);

 - среднемесячный фонд рабочего времени (168,5 ч);

 - повышающий коэффициент, 1,2.

 тыс. руб/ч.

До установки тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами в свинарнике согласно штатному расписанию работали два оператора, обслуживающих ОВС. Режим работы - односменный. Продолжительность рабочего дня 8 часов, при пятидневной рабочей неделе. После установки - один оператор. Годовой фонд заработной платы обслуживающего персонала с начислениями:

 тыс. руб. /год

 тыс. руб. /год

Отчисления на социальные нужды:

, (4.25)

где  - процент отчислений, 30%.

 тыс. руб. /год

 тыс. руб. /год

Амортизация ОВС:

, (4.26)

где  - нормы амортизации (%).

На базе электрокалориферов:

 тыс. руб.

На базе тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами:

 тыс. руб.

Издержки на капитальный ремонт:

, (4.27)

где  - годовые нормы отчислений на капитальный ремонт,%.

На базе электрокалориферов:

 тыс. руб.

На базе тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами:

 тыс. руб.

Затраты на энергоресурсы для ОВС на базе электрокалориферов:

, (4.28)

где  - тариф на электроэнергию для тепловых нужд сельскохозяйственных потребителей с учетом НДС (1 кВт=0,138 тыс. руб)

 тыс. руб.

Затраты на энергоресурсы для ОВС на базе тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами:

, (4.29)

где  - себестоимость тепловой энергии (1 ГДж=16,9 тыс. руб)

 тыс. руб.

Эксплуатационные издержки ОВС на базе электрокалориферов:

 тыс. руб.

Эксплуатационные издержки ОВС на базе тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами:

 тыс. руб.

Таблица 4.3 Элементы эксплуатационных издержек

Из вышеприведенной таблицы следует, что реализация предлагаемого решения позволяет снизить суммарные эксплуатационные издержки на 47512,38 тыс. руб. при этом наблюдается увеличение затрат на амортизацию и капитальный ремонт, и, наоборот их снижение за счет уменьшения заработной платы и энергозатрат.

4.6 Рыночные показатели экономической эффективности вариантов технических решений

При внедрении в производство тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами возрастает полученная хозяйством прибыль.

Прирост чистой прибыли при реализации проекта:

, (4.30)

где  - прибыль от реализации продукции, тыс. руб. /год.;

 - ставка налоговых отчислений из прибыли, 27,8%;

С1, С2 - текущие издержки до и после реализации проекта.

 тыс. руб.

Так как в связи с использованием одной системы вместо другой налогообложение не изменится, то его не учитываем.

При анализе вариантов капиталовложений при внедрении системы годовой инвестиционный доход определяем по формуле:

, (4.31)

 тыс. руб.

Чистый дисконтированный доход:

, (4.32)

где  - коэффициент приведения к началу периода.

, (4.33)

где  - процентная ставка дисконтирования, для энергетики Е = 0,1;

 - расчетный период. Принимаем Т = 7 лет

 тыс. руб.

Срок возврата капиталовложений с учетом дисконтирования определяем по формуле:

, (4.34)

где  - коэффициент возврата капитала.

, (4.35)

 года

Так как  и , то внедрение тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами эффективно.

Для определения эффективности внедрения системы определяем простой срок окупаемости капиталовложений:

, (4.36)

где  - капиталовложения в проектируемый вариант, тыс. руб.;

 - годовой доход, тыс. руб.

 года.

Срок окупаемости капиталовложений составляет 2,34 года.

Индекс доходности инвестиций:

 (4.37)

Выполненные расчеты оформляем в виде табл.4.4

Таблица 4.4 Технико-экономические показатели проекта

Проведенный технико-экономический расчет отопительно-вентиляционной системы свинарника-откормочника показывает, что наиболее выгодным вариантом для поддержания микроклимата является использование вентиляторов ТВ с водяными калориферами. Применение этого оборудования позволяет снизить энергозатраты в 2 раза, получить годовой доход 36623,38 тыс. руб., срок окупаемости капиталовложений с учетом дисконтирования составит 2,34 года.

Заключение

В соответствии с заданием на дипломное проектирование разработана схема управления микроклиматом в свинарнике-откормочнике КУСХП “Северный".

Благодаря замене электрокалориферов на водяные, применение автоматизации для приточных вентиляторов и применение вытяжной установки "Климат-45М" удалось создать оптимальные параметры микроклимата при меньших энергозатратах.

При капитальных вложениях 56393,49 тыс. рублей срок окупаемости составляет 2,66 года. Дисконтный доход за расчетный срок службы составляет 58110,32 тыс. рублей.

Литература

1. Каганов И.Л. Курсовое и дипломное проектирование. - М.: ”Агропромиздат", 1990. - 356с.

2. Стандарты предприятия: Правила оформления дипломных и курсовых проектов (работ) для специальности С03.02-00.А.К. Занберов, А.Г. Цубанов. - М.: Ротапринт БАТУ, 1999. - 42с.

3. Степанцов В.П. Светотехническое оборудование в сельскохозяйственном производстве. - Мн.: ”Ураджай", 1987. - 216с.

4. Электрическое освещение и облучение: Методические указания к практическим занятиям/ Николаенок М.М., Кустова Р.И. - Мн.: ротапринт БАТУ, 1994. - 154с.

5. СНБ 2.04.05-98 Естественное и искусственное освещение.

6. Электрооборудование осветительных и облучательных установок: Справочное пособие/Степанцов В.П., Пашинский В.А., Кустова Р.И. и др.; Под общей редакцией В.П. Степанцова. - Мн.: ”Ураджай", 1991. - 191 с.

7. Основы проектирования энергооборудования: практикум. Часть 1.А.Н. Занберов. - Мн.: БГАТУ, 2004. - 62с.

8. Основы проектирования энергооборудования: практикум. Часть 1.А.Н. Занберов. - Мн.: БГАТУ, 2004. - 82с.

9. Будзко И.А., Зуль Н.М. Электроснабжение сельского хозяйства. - М.: Агропромиздат, 1990. - 496 с.

10. Расчет линий электропередачи сельскохозяйственного назначения: Учебное пособие для студентов с. х. вузов/ Янукович Г.И. - Мн.: БГАТУ, 2002. - 86с.

11. Расчет электрических нагрузок в сетях сельскохозяйственного назначения: Методическое пособие для студентов с. х. вузов/ Янукович Г.И. - Мн.: БГАТУ, 2003. - 190с.

12. Фоменков А.П. Электропривод сельскохозяйственных машин, агрегатов и поточных линий. - М.: Колос, 1984. - 288с.

13. Герасимович Л.С., Цубанов А.Г. Справочник по теплоснабжению сельского хозяйства. - Мн.: ”Ураджай", 1993. - 372с.

14. Техническое обеспечение процессов в животноводстве: Учебник / В.К. Гриб, Л.С. Герасимович, С.С. Жук и др.; Под общ. ред. В.К. Гриба. - Мн.: Бел. навука, 2004. - 831с.

15. Электропривод: Методическое пособие.В. В. Гурин, Л. А Калинин. - Мн.: Ротапринт БГАТУ, 2003. - 82с.

16. Райцельский Л.А. Справочник по осветительным сетям. - М.: ”Энергия", 1968. - 320с.

17. Правила устройства электроустановок/Минэнерго - 6-е изд., пераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 2004. - 641с.

18. Соколов Б.А., Соколова Н.Б. Монтаж электрических установок. - М.: ”Энергоатомиздат", 1991. - 596с.

19. Луковников А.В., Шкрабак В.С. Охрана труда. - М.: ВО”Агропромиздат", 1991. - 322с.

20. Посник М.И. Защита населения и объектов народного хозяйства в чрезвычайных ситуациях. - Мн.: ”Унiверсiтэцкае", 1997. - 284с.

21. Система планово-предупредительного ремонта и технического обслуживания электрооборудования сельскохозяйственных предприятий. Госагропром СССР. - М.: ВО”Агропромиздат", 1987. - 191с.

22. Методические указания к экономическому обоснованию дипломных проектов для студентов специальности С 03.02 “Электрификация сельского хозяйства”.В. В. Ширшова - Мн.: РотапринтБАТУ, 1994. - 59с.

22. Мороз Ю.Д., Ширшова В.В. Эффективность механизации и автоматизации животноводства. - Мн.: Ураджай, 1992. - 127с.

23. Бабаханов Ю.М., Степанова Н.А. Оборудование и пути снижения систем Микроклимата. - М.: Россельхозиздат, 1987. - 232с.

24. Марочкин В.К., Байлук Н.Д., Брилевский М.Ю. Использование вторичных топливно-энергетических ресурсов. - Мн.: Ураджай, 1989. - 129с.

25. Зайцев А.М., Жильцов В.И., Шавров А.В. Микроклимат животноводческих комплексов. - М.: Агропромиздат, 1986. - 248с.

26. Гнелин А.М., Мильман И.Э. Справочник электромонтера сельского хозяйства. - М.: Агропромиздат, 1987. - 240с.

27. Проектирование систем электроснабжения: Методические указания к практически занятиям/ Шестерень В.Е. - Мн.: БГАТУ, 2003. - 36с.