Разработка электрооборудования в свинарнике для проведения опоросов на 160 станков с автоматизацией подогрева воды

Размещено на http://allbest.ru

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«Тулунский аграрный техникум»

Курсовой проект

Тема: Разработка электрооборудования в свинарнике для проведения опоросов на 160 станков с автоматизацией подогрева воды

Специальность: «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства»

Тулун 2018

Оглавление

Введение

Глава 1. Разработка технологических процессов и схем автоматизации

1.1 Технологические процессы на объекте проектирования

1.2 Характеристика объекта автоматизации

1.3 Технология выбора пускозащитной аппаратуры

1.4 Технология выбора проводов и кабелей

1.5 Порядок разработки схем автоматизации

Глава 2 Расчет и выбор электрооборудования

2.1 Расчет мощности и выбор типа электродвигателя для привода машин и механизмов

2.1.1 Выбор электропривода для вентиляционных установок

2.1.2 Выбор электропривода для водоснабжения

2.1.3 Выбор электрооборудования для кормораздатчиков

2.1.4 Расчет мощности и выбор типа электродвигателя для привода навозоуборочных транспортеров

2.1.5 Выбор привода водонагревателя

2.2 Расчет и выбор пускозащитной аппаратуры

2.3 Расчет и выбор проводов и кабелей

2.4 Расчет основных показателей автоматизированной системы

Заключение

Список литературы

Введение

Автоматизация сельскохозяйственного производства повышает производительность и улучшает условия труда, устраняет различие между физическим и умственным трудом, увеличивает выпуск продукции, снижает её себестоимость, позволяет полнее удовлетворять потребности человека. Автоматизация сельскохозяйственного производства - одно из важнейших направлений науки.

Необходимо помнить, что сельскохозяйственному производству присущи и свои специфические особенности, которые следует учитывать при электрификации и автоматизации. К ним относятся: большое число помещений с агрессивными средами и повышенной запыленностью, с широкими пределами изменения влажности и температуры; связь сельскохозяйственных машин и другой техники с биологическими объектами (животными и растениями), которые оказывают определённое влияние на работу установок, большое число мобильных машин как в растениеводстве, так и в животноводстве, подверженных сильной вибрации; рассредоточенность сельскохозяйственных машин и установок по площадям значительных размеров, а также удалённость от ремонтной базы.

Современный этап развития автоматизации и электрификации характеризуется широким внедрением принципиально новых средств автоматизации, выполненных на интегральных микросхемах, внедрением микропроцессоров и микро-ЭВМ. Достижения электроники, электротехники и механики воплощаются в работах, создание и использование которых является одним из магистральных направлений технического прогресса.

Без электрификации и автоматизации производственных процессов немыслимо и невозможно дальнейшее развитие сельскохозяйственного производства.

Актуальность электрификации и автоматизации технологических процессов в сельском хозяйстве, заключается в освобождении человека от тяжелого физического труда, повышении производительности, снижении себестоимости продукции.

Объект исследования - электрификация и автоматизация помещений сельскохозяйственного назначения.

Предмет исследования - свинарник для проведения опоросов на 160 станков.

Цель курсового проекта - рассчитать необходимые параметры и выбрать электрическое оборудование для технологических процессов в свинарнике.

Задачи курсового проекта:

1. поиск и анализ литературы

2. расчет и выбор электрооборудования для технологических процессов

3. расчет и выбор пускозащитной аппаратуры

4. расчет и выбор проводов и кабелей

5. разработка схем автоматизации

Методы исследования:

- анализ литературных источников и публикаций в сети internet

- обобщение полученных теоретических знаний

- проведение расчетов и выбора электрического оборудования для технологических процессов

Глава 1. Разработка технологических процессов и схем автоматизации

В комплексную электрификацию входит разработка освещения сельскохозяйственного помещения, а также расчет и выбор типов электрооборудования для различных технологических процессов: вентиляции, водоснабжения, кормления, навозоудаления, подогрева воды для поения животных и приготовления кормов, первичной переработки сельскохозяйственной продукции и многое другое. Кроме этого для комплексной электрификации необходимо рассчитать и выбрать пускозащитную аппаратуру для электроприводов и освещения, определить марку и сечение проводов и кабелей.

Большинство стационарных сельскохозяйственных процессов выполняется с использованием электрической энергии. Наибольшее распространение получили электропривод машин и механизмов, электрическое освещение помещений. До 60 % потребляемой энергии в сельском хозяйстве приходиться на электропривод. В большинстве сельскохозяйственных процессов используются простые нерегулируемые механизмы, такие как вентиляторы, насосы, транспортеры, измельчители и дробилки кормов. В состав этих машин входит, как правило, простой привод с асинхронным двигателем и простейшая система управления.

В данном проекте мы будем рассчитывать и выбирать электрооборудование для водоснабжения, вентиляции и кормления, разрабатывать автоматизацию установки для подогрева воды, выбирать пускозащитную аппаратуру и определять марку и сечение проводов и кабелей.

1.1 Технологические процессы на объекте проектирования

К технологическим процессам в свинарнике относятся: освещение, вентиляция, водоснабжение, кормление и навозоудаление, кроме этого, процесс подогрева воды для поения животных и технологических нужд.

Для поддержания требуемой температуры воздуха, удаления избыточного количества влаги и вредных газов животноводческие помещения оборудуют приточно-вытяжной вентиляцией, а при необходимости установками для подогрева и увлажнения приточного воздуха. Вентиляция имеет важное значение для создания нормальных условий работы для обслуживающего персонала и жизнедеятельности животных. Различают естественную и искусственную вентиляцию. Искусственная вентиляция делится на приточную, вытяжную и приточно-вытяжную. В данном проекте предусмотрена приточная вентиляция

Водоснабжение - трудоемкий процесс, электрификация и автоматизация которого облегчает труд человека и повышает его производительность.

Наиболее распространение в сельском хозяйстве получили установки с центробежными насосами, к4оторые относятся к числу механизмов с продолжительным режимом работы и постоянной нагрузкой. Достоинства центробежных насосов - небольшие габаритные размеры, простота эксплуатации, возможность непосредственного соединения с высокоскоростными электродвигателями. Насос выбирают в зависимости от среднесуточного расхода воды и расчетного напора (давления).

Существует 2 основных способа кормления животных - нормированный и ненормированный. Нормированный применяют - при беспривязном. Способ кормления животных определяет перечень операций и тип механизмов, в них участвующих.

К основным операциям уборки навоза из животноводческих помещений относятся уборка в загонах, транспортирование к местам хранения или переработки, хранение и утилизация. Наиболее высоким уровнем механизации и автоматизации характеризуется уборка навоза из производственных помещений. Выбор способа уборки навоза из производственных помещений. Выбор способа уборки навоза зависит от многих факторов и в первую очередь от способов содержания и кормления животных, суточного выхода навоза, его физико-механических свойств, конструктивных характеристик помещения, климатических и других условий.

Для обеспечения электрификации и автоматизации технологических процессов необходимо выбрать экономически и технически целесообразное электрооборудование и электроприводы.

Под электроприводом понимают электромеханическую систему, состоящую из преобразовательного, электродвигательного, передаточного и управляющего устройств. Иногда преобразовательное и передаточное устройства отсутствуют.

Электропривод должен качественно обеспечивать нормальное протекание технологического процесса при расчетной производительности рабочей машины и высокий экономической эффективности. При выборе рационального электропривода необходимо соблюдать следующие условия:

1. наиболее полное соответствие электропривода приводным характеристикам рабочей машины (технологическим, механическим, нагрузочным и инерционным);

2. максимальное использование мощности электродвигателя в процессе работы;

3. соответствие элементов электропривода условиям окружающей среды;

4. соответствие электропривода параметрам питающей его сети;

5. приемлемый внешний вид, удобство и безопасность эксплуатации.

Технологический процесс по свинарнику :

Комплекс с законченным производственным циклом предназначен для равномерного производства ,выращивания и откорма свиней на промышленной основе.

Проект разработан для районов с расчетной зимней температурой наружного воздуха -30 градусов, снеговой нагрузкой 100 кг/м²,ветровой нагрузкой 45 кг/м² и сейсмичностью до 6 баллов.

Кормление влажными мешанками с подачей из кормоцеха в свинарник мобильным транспортером .удаление навоза гидросмывом и транспортерами.

Конструкции животноводческих зданий: фундаменты, колонны, балки и плиты покрытия сборные железобетонные, стены из керамзито-бетонных панелей, кровля из волнистых асбесто-цементных листов, полы керамзитобетонные.

Вентиляция автоматическая приточно-вытяжная. Канализация раздельная хозяйственно-фекальная и производственная с удалением навоза в очистные сооружения. Теплоснабжение от собственной котельной.

1.2 Характеристика объекта автоматизации

Водонагреватель представляет собой металлический резервуар с хорошей тепловой изоляцией и расположенными в нижней его части элементами ТЭН 7. Холодная вода из водопровода поступает в резервуар 6 через нижний трубопровод 8, а разбирается через верхний 3. В комплект САЗС входит циркуляционный насос 1, что позволяет водонагревателю работать в замкнутых системах автопоения животных, отопления и так далее.

Типовое решение по автоматизации таких нагревателей - применение двухпозиционного устройства контроля температуры УКТ с контактным (иногда бесконтактным) выходом.



Рис. 1. Технологическая схема водонагревателя.

1-цкркуляционный насос; 2-изоляционная вставка; 3-трубопровод горячей воды; 4-термометр; 5-шкаф управления; 6-резервуар; 7-блок электронагревателей; 8-трубопровод холодной воды

1.3 Технология выбора пускозащитной аппаратуры

Управление современными сельскохозяйственными производствами и защиты их от аварийных режимов осуществляется электронно-техническими устройствами, называющимися аппаратами управления и защиты.

Аппараты управления и защиты предназначены для включения, отключения и переключения электрических цепей и электроприемников, регулирования параметров силовых, осветительных и других электроприемников. Аппараты управления и защиты выбирают по ряду параметров, основные из которых - номинальный ток и напряжение. Кроме того, аппараты выбирают по климатическому использованию, степени защиты от воздействия окружающей среды и другим параметрам, в зависимости от назначения аппарата.

Защита от ненормальных режимов работы осуществляется плавкими предохранителями или автоматическими выключателями с тепловыми или комбинированными нерегулируемыми расцепителями. В групповых сетях используют автоматические выключатели с тепловыми расцепителями, в питающих - автоматические выключатели с комбинированными расцепителями.

Выбор магнитных пускателей: Магнитные пускатели служат для дистанционного управления электродвигателей.

Их выбирают по условию:

(1)

(2)

Выбор автоматических выключателей:

Автомат выбирают по условию:

(3)

Проверка на частое срабатывание:

(4)

1.4 Технология выбора проводов и кабелей

Правильный выбор и расчет внутренних электропроводок имеет большое значение: от долговечности и надежности электропроводок зависит бесперебойность работы электроприемников, безопасность людей и животных, находящихся в данном помещении. На объектах сельскохозяйственного назначения в данном помещении. На объектах сельскохозяйственного назначения руководствуются отраслевым стандартом ГОСТ 70.004.0013 - 81 «Электропроводки для объектов сельскохозяйственного производства». Провода и кабели выбирают в зависимости от категории помещения, условий окружающей среды, вида проводки и способа прокладки. Площадь сечения проводов и кабелей определяют, исходя из условий нагрева длительным током нагрузки и соответствующих току защитного аппарата.

По нагреву длительным током:

Iдл.доп ? Ip (5)

По соответствию аппаратуры защиты:

Iдл.доп ? Kз·Iз (6)

где Кз-кратность допускаемого длительного тока проводника к номинальному току или току срабатывания защитного стопора (=1)

Iз - сила номинального тока

Типы проводов или кабелей определяют:

- вид изоляции токоведущих жил (резиновая, поливинилхлоридная, полиэтиленовая и пр.);

- наличие общей оболочки и оплетки;

- горючесть изоляционного материала провода или кабеля;

- материал токоведущих жил (медь, алюминий);

- гибкость материала токоведущей жилы;

- конструктивное выполнение (круглый, плоский, самонесущий и др.);

- специальное назначение (например: для водопогружных насосов; повышенной термической стойкости и др.);

- напряжение (250, 380, 660 и 1000 В);

- число токоведущих жил.

Следует помнить, что по условиям механической прочности минимальное сечение алюминиевых проводов должно составлять не менее 2,5мм² , а медных - 1,5мм². Определив сечения проводов по двум условиям выбираем большую величину сечения. ?

1.5 Порядок разработки схем автоматизации

Принципиальная электрическая схема - отображает порядок электрического сопротивления отдельных элементов установки между собой. Каждому элементу схемы присваивают буквенно-цифровое позиционное обозначение.

Буквенное значение обычно представляют собой сокращенное название элемента, а цифровое в порядке возрастания слева направо, сверху вниз. На совмещенных схемах автоматики каждый элемент изображают определенным условным символом, связи между ними показывают линиями. Преимущество этих схем заключается в их наглядности, простоте чтения, небольшом числе межаппаратных связей.

Разнесенная схема автоматики отображает последовательность соединения отдельных элементов аппаратуры от плюса к минусу и от одной фазы к другой. В этих случаях узлы аппаратуры расчленяют на отдельные элементы (обмотки, контакты) и располагают в виде параллельных, горизонтальных и вертикальных строк. Чтобы было легче находить элементы - параллельные строки нумеруют последовательно. Чтобы определить к какому аппарату относится тот или иной элемент, каждый аппарат схемы нумеруют. Для разнесенных схем характерны: простота изображения, наглядность взаимодействия элементов и возможность быстрого обнаружения ложных и обходных цепей.

Работа схемы. Нагреватель включают, нажимая кнопку SB2. При этом напряжение подается на УКТ, основой которого является контактный термометр и реле К1. Если температура воды в корпусе нагревателя ниже заданной, включается реле К1 и контактами К1:2 подается напряжение на терморегулятор ВК, который включает КМ1 и нагревательные элементы ЕК1…ЕК3. Нагрев длится до выхода температуры на заданный уровень и размыкания контактов ВК.

В случае нарушения описанного алгоритма и аварийного подъема температуры до 95°С устройство УКТ обесточивает реле К1 и нагреватель отключается.

Электродвигатель М циркуляционного насоса 1 включается переключателем SA. Более мощные элементные нагреватели имеют две группы ТЭНов, расположенных одна над другой и управляемых отдельно. Это позволяет осуществлять два режима: форсированный (работают обе группы) и аккумуляционный (работает только нижняя группа).

Функциональная схема (приложение) отображает взаимодействие устройств, блоков, узлов и элементов автоматики в процессе их работы. Практически в любой автоматической системе присущи процессы измерения, сравнения, преобразования, усиления, коррекции, исполнения. Каждый из названных процессов выполняется определенными частями, которые обозначаются прямоугольниками, с указанием наименования элемента, в соответствии с выполняемыми функциями. Связи между функциональными элементами обозначаются линиями со стрелками, показывающими направление внутренних воздействий.

Диаграмма взаимодействия элементов схемы. (приложение) Аппараты и их детали на схемах изображают, как правило, в отключенном положении, т.е. при отсутствии принудительных сил воздействующих на подвижные контакты. Количество строк на диаграмме равно количеству аппаратов, взаимодействие которых рассматривается для облегчения описания схем. Характерные точки на диаграмме нумеруются.

Характерные точки соединяют стрелками, указывающие направление процесса. По горизонтали отсчитывают время. Масштаб времени для всех аппаратов одинаков.

Работа однопозиционного аппарата с ручным приводом изображается прямоугольником. Чтобы отразить работу многопозиционного аппарата нужно занять несколько строк по числу позиций. Работа реле, контактов, электромагнитов и изображается трапецией.

Высота всех трапеций одинакова и соответствует номинальному току аппарата. Если в процессе работы аппарата ток его катушки промеривает изменения, то на диаграмме образуется ступенька.

Схемы соединений шкафа управления - это схемы, на которых изображают соединение составных частей устройства на внешние соединения между отдельными устройствами. Схемы для приборов устанавливаемых в щитках на пультах управления, разрабатывают на основе функциональных схем, принципиальных электрических схем, схем питания, а также общих видов щитов и пультов.

Схемы включения служат рабочими чертежами, по которым выполняют монтаж аппаратуры автоматики, поэтому их ещё называют монтажными. Схемы, показывающие внешнее подключение аппаратов, установок, щитов, пультов, и т.д., выполняют на основе функциональных и принципиальных схем питания, спецификации приборов и оборудования, и также чертежей производственных помещений с расположением технологического оборудования и трубопроводов.

Схемы подключения используют при монтаже проводов, при помощи которых установку, прибор, аппарат подключают к источникам питания, щитам, пультам и т.д.

На практике применяют два способа составления схем подключения: табличный и графический. Наиболее распространен графический способ. Схемы подключений выполняют без соблюдения масштаба в виде удобном для пользования.

Глава 2. Расчет и выбор электрооборудования

2.1 Расчет мощности и выбор типа электродвигателя для привода машин и механизмов

2.1.1 Выбор электропривода для вентиляционных установок

1. Определяем воздухообмен по удалению CO2:

где 1,2 - коэффициент, учитывающий выделение углекислоты микроорганизмами в подстилке;

С - количество СО2 выделяемое животными (определяется исходя из поголовья животных и количества СО2, выделяемого одним животным,), л/ч;

С2 - допустимое содержание СО2 в воздухе внутри помещения;

С1 - содержание СО2 в наружном воздухе (=0,3 для сельской местности).

м/ч

Количество СО2 выделяемое животными:

С0 - количество СО2, выделяемого одним животным;

N - количество животных.

2. Определяем воздухообмен по удалению излишней влаги:

где W - влага, выделяемая всеми животными внутри помещения, г/ч;

d2 - допустимое влагосодержание воздуха внутри помещения;

d1 - влагосодержание наружного воздуха.

Влага, выделяемая всеми животными внутри помещения:

W0 - пары воды, выделяемые одним животным.

N - количество животных.

Допустимое влагосодержание воздуха внутри помещения:

где d2НАС - влагосодержание насыщенного воздуха внутри помещения при оптимальной температуре;

ц2 - допустимая относительная влажность воздуха внутри помещения.

Влагосодержание наружного воздуха:



где d1НАС - влагосодержание насыщенного наружного воздуха при расчетной температуре (табл.10.3, при расчетной температуре -3С);

ц1 - расчетная относительная влажность наружного воздуха (=0,9).

За расчетный объем воздухообмена принимаем наибольший из L_СО2 и L_ВЛ

3. Определяем расчетное давление:

где г - плотность воздуха (г = 1,29);

v - скорость движения воздуха в трубопроводе (v = 10…15 м/с);

- коэффициент трения ( = 0,02);

l - длина воздуховода, м;

d - внутренний диаметр трубы, м (=0,5м);

в - сумма коэффициентов местных сопротивлений.

кПа

Рассчитываем кратность воздухообмена.



Принимаем 1 вентилятор.

4. Определяем производительность 1 вентилятора:

Выбираем вентилятор Ц4 - 70 №5

с производительностью L = 1450…8300 м3/ч

и давлением Н = 180…830 кПа

5. Определяем мощность электродвигателя:

где зВ - кпд вентилятора (зВ = 0,8);

зП - кпд передачи (зП = 1,0)

6. Расчетную мощность двигателя выбираем по формуле:

где kЗ - коэффициент запаса.

Рр=1103,7*1,2=1324,44 Вт=1,3КвТ

Выбираем электродвигатель:

Таблица 1

Технические характеристики электродвигателя

Тип двигателя	Номинальная мощность, кВт	Частота вращения, об/мин	Сила тока статора, А	КПД	Коэффициент мощности	Кратность пускового тока
АИР 80А2У3	1,5	2850	3,31	81	0,85	23,17

2.1.2 Выбор электропривода для водоснабжения

1. Определяем среднесуточный расход воды:

где g - норма расхода воды на одну голову.

N - количество голов.

Qср.сут=60*160=9600 л/сут

9600ч1000=9,6м/сут

2. Определяем часовой расход воды:

где kсут - коэффициент, учитывающий неравномерность расхода воды в течение суток (=1,3); kчас - коэффициент, учитывающий неравномерность расхода воды в течение часа для животноводческих ферм (=2,5);

Т - время потребления воды для типового графика (=14…16)

зС - коэффициент, учитывающий потери воды в системе водоснабжения (=0,9)

Qчас=(9,6*1,2*2,5)/(15*0,9)=2,1м/с

3. Определяем секундный расход воды:

Qсек=2,1/3600=0,0006 м/с

4. Выбираем погружной насос:

ЭЦВ6 - 4 - 190 производительностью Qчас = 4м3/ч и с напором Н = 1900кПа

5. Определяем расчетную мощность электродвигателя насоса:

где зН - КПД насоса (для центробежных насосов = 0,6…0,8)

зП - КПД передачи (при соединении муфтой = 1)

Рр=(0,0006*1900)/(0,6*1)=1,9кВт

6. Выбираем электродвигатель:

Таблица 2

Технологические характеристики электродвигателя

Тип двигателя	Мощность, кВт	Сила тока статора, А	Кратность пускового тока
ПЭДВ-4,5-140	4,5	10,5	6,1

7. Определяем запас мощности:



Вывод: выбранный электродвигатель обеспечивает необходимый запас мощности.

8. Определяем частоту включения насоса при типовом графике водопотребления:

где VР - регулируемый объем водонапорной башни (для башен типа БР =7,1м3)

Округляем полученный результат до целого числа в большую сторону.

Zсут=(9,6/7,1) *(1-0.054*9,6/4)=2,97=3вк/сут

Определяем часовую частоту включения насоса:

Полученный результат сравнивают с допустимой частотой включений насоса.Допустимая частота включения насоса составляет 6 вкл/час.

Zчас=3/24=0,125 < 6 вк/час

Вывод: полученная частота включения насоса не превышает допустимой.

2.1.3 Выбор электрооборудования для кормораздатчиков

Для раздачи кормов на животноводческих и птицеводческих фермах используют стационарные и мобильные кормораздатчики. Выбор типа кормораздатчика зависит от способа кормления, зональных особенностей, условий содержания животных, организации работ на ферме и других факторов.

1. Определяем суточный рацион животных:

Составляем таблицу потребления кормов на 1 голову (g)

Таблица 3

Суточный рацион для свиней

Вид кормов	Суточное потребление на 1 голову, кг
Сенной муки или трухи	1,2-1,5
Отходы	8-10
Смеси концентратов	1,6-1,8
Соли	45
Мел	40
всего	10,8-13,3

2. Определяем суточную потребность в кормах для всего поголовья:

где g - суточный рацион одного животного, кг.

N - количество животных.

Qсут=13,3*160=2128=2,128 т/сут

3. Количество корма на одно кормление для всех животных:

Q1=2,128/2=1,06 т/раз

4. Определяем производительность кормораздатчика:

При содержании взрослых животных время раздачи кормов 0,5 часа; при содержании молодняка - 0,3 часа.

По полученной производительности выбираем марку кормораздатчика

Выбираем кормораздатчик КСА Q=15 т/час.

2.1.4 Расчет мощности и выбор типа электродвигателя для привода навозоуборочных транспортеров

1. При выборе электродвигателя для скребковых горизонтальных транспортеров определяют максимально возможную нагрузку в начале уборки и мощность электродвигателя.

где m - масса 1м цепи со скребками, кг/м;

g - ускорение силы тяжести (9,81м/с2);

l - длина цепи, м;

fx - коэффициент трения по деревянному настилу (fx = 0,5)

2. Усилие, затрачиваемое на преодоление сопротивления трения навоза о дно канала

где mн - масса навоза в канале, приходящаяся на одну уборку, кг; fн - коэффициент трения навоза о дно канала (fн = 0,97)

Где N - численность животных, обслуживаемых одним транспортером; m1 - суточный выход навоза от одного животного; z - число уборок в сутки (z = 4)

3. Усилие, затрачиваемое на преодоление сопротивления трения навоза о боковые стенки канала

где рБ - давление навоза на боковые стенки канала, принимают равным 50% от общего веса навоза:

Рб=400*9,81/2=1962

4. Усилие на преодоление сопротивления заклинивания навоза, возникающего между скребками и стенками канала

где F1 - усилие на преодоления сопротивления заклинивания, приходящееся на один скребок (F1=15Н); б - расстояние между скребками

5. Общее максимальное усилие, необходимое для перемещения навоза в канале

6. Момент сопротивления, приведенный к валу электродвигателя, при максимальной нагрузке:

где щ - угловая скорость электродвигателя, рад/с

Ммах=(23220,38*0,2)/(157,5*0,8)=36,8 н*м

7. Момент трогания транспортера

Мтр=1,2*36,8=44,16 н*м

8. Требуемый момент электродвигателя

Где k - перегрузочная способность машины (k = 2,2); лП - кратность пускового момента (лП = 2,0)

М=44,16/(4,84*2-0,25)=4,68н*м

9. Необходимая мощность электродвигателя

Р=4,68*157,5=737,1 Вт=0,73к Вт

10. Мощность электродвигателя наклонного транспортера определяют по формуле:

11. Скребковые транспортеры

• Состоят из бесконечной цепи со скребками, перемещающими продукт внутри желоба.

• Подача скребковых транспортеров:



где Н и В - высота и ширина скребка, м;

v - скорость движения цепи, м/с;

с - объемная масса (плотность) продукта, т/м3;

ш - коэффициент заполнения;

С - коэффициент, учитывающий степень заполнения скребка в зависимости от угла наклона транспортера Ь.

Таблица 4

Технические характеристики электродвигателя

Тип двигателя	Номинальная мощность, кВт	Частота вращения, об/мин	Сила тока статора, А	КПД	Коэффициент мощности	Кратность пускового тока
АИР63А4У3 (наклонный)	0,25	1320	0,83	68	0,67	5
АИР71В4У3 (горизонтальный)	0,75	1360	2,14	73	0,73	5

2.1.5 Выбор привода водонагревателя

1. Суточный расход воды:

mсут=Ксут*а*N*P/nтс

Ксут=1,2……1,3

mсут=1,2*0,010*160*1000/0,5=3840 кг*сут

2. Часовой расход воды:

mч=Кч*mсут/Т

Кч=1,6……2,5

mч=2*3840/24=320кг*ч

3. Максимальные значения энергии

Qмах=mч*с*(tг-tх)

Qмах=320*4,19*(18-3)=20112 кДж*ч

4. Определяем расчетную мощность:

Ррасч=20112/(3600*0,96)=5,81кВт

5. К установке принимаем водонагреватель САЗС-40/90

Рн=12кВт,который обеспечивает необходимый расход воды.

6. Номинальные значения

Iном.в ? Iн.в

Iном.н=Рн/v3Uн

Iном.в=12*1000/1,79*380=18,25 А

7. Выбираем двигатель:

Таблица 5

Технические характеристики электродвигателя

Тип двигателя	Номинальная мощность, кВт	Частота вращения, об/мин	Сила тока статора, А	КПД	Коэффициент мощности	Кратность пускового тока
АИР80А2У3	1,5	2850	3,31	81	0,85	23,17

2.2 Расчет и выбор пускозащитной аппаратуры

Выбор магнитных пускателей:

Выбираем магнитный пускатель для вентиляции по формуле (1)

Марка КМИ-10910 I н.п=9А

Согласно формуле (2) проводим проверку

Условие выполняется пускатель выбран верно.

Для остальных двигателей выбор аналогичен, результаты заносим в таблицу (№)

Выбор автоматических выключателей:

Выбор производим по формуле (3)

Марка ВА47-29 Iн.расц=4А

4 > 3,31

Проверку автомата производим по формуле (4)

Условие выполняется пускатель выбран верно.

Для остальных выбор аналогичен, результаты заносим в таблицу 6

Таблица 6

Результаты выбора магнитных пускателей и автоматов

Рабочая машина	Ток двигателя, А	Тип пускателя	Iн.п А	Тип автомата	Iн.авт А	Iн.расц А
Вентиляция	3,31	КМИ-10910	9	ВА47-29	63	4
Водоснабжение	10,5	КМИ-11210	12	ВА47-29	63	13
Навозоуборочник (Горизонтальный)	2,14	КМИ-10910	9	ВА47-29	63	1,6
Навозоуборочник (Наклонный)	0,83	КМИ-10910	9	ВА47-29	63
Подогрев воды (водонагреватель)	18,25	КМИ-22510	25	ВА47-29	63	13
Подогрев воды (Насос)	3,31	КМИ-10910	9	ВА47-29	63

2.3 Расчет и выбор проводов и кабелей

Определяем марку провода для свинарника:

АПРТО-провод с алюминиевыми жилами, резиновой изоляцией, для прокладки в трубах.

Пользуясь справочными таблицами и формулами (5,6), выбираем сечение провода для вентиляции.

F=4мм²

Для остальных выбор аналогичен, результаты заносим в таблицу 7

Определяем расчетную нагрузку на вводе:

Ррасч=(Рн*Кз)/n+2*(Рm*Кз*tm)/n

Таблица 7

Результаты выбора сечения

Рабочая машина	Сила тока двигателя, А	Ток допустимый, А	Марка провода, сечение
Вентиляция	3,31	23	АПРТО 4 х 2,5
Водоснабжение	10,5	23	АПРТО 4 х 2,5
Кормораздача

Где Рн- номинальная мощность электро-приемника участвующего в механизме нагрузок с продолжительностью работы более 0,5 часа.

Кз- коэффициент загрузки электро-приемника.

n- КПД электро-приемника.

Рm- номинальная мощность электро-приемника участвующего в механизме нагрузок в течении времени менее 0,5 часа.

Tm- длительность непрерывной работы каждого из электро-приемников при времени не менее 0,5 часа.

Ррасч=1,3*0,7/0,81+4,5*0,7/0,8+1,5*0,7/0,81+12*1/0,9+2*(0,75*0,5*0,5/0,73+0,25*0,5*0,5/0,68)=20,3кВт=20300Вт

Выбираем марку и сечение провода.

I=P/U*cosф*v3

I=20300/380*0,9*1,73=34,3

2.4 Расчет основных показателей автоматизированной системы

Надежность элементов и систем автоматики - это их способность выполнять заданные функции и сохранять во времени эксплуатационные показатели в расчетных пределах при определенных условиях эксплуатации, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.

Составляем таблицу:

Таблица 8

Основные показатели надежности

Наименование элементов	Число однотипных элементов в схеме	Интенсивность отказов однотипных элементов	Время восстановления	*	**
Соединение пайкой и зажимом	76шт	0,04	0,02	3,04	0,06
Кнопочный переключатель	2шт	0,3	0,25	1,2	0,3
Электродвигатель	1шт	7,26	1,25	7,26	9,07
Лампы накаливания	3шт	0,91	0,03	2,73	0,08
Катушка магнитного пускателя	2шт	10	1	20	20
Автоматический выключатель	1шт	0,3	0,25	0,3	0,075
Терморезистор	1шт	7,2	0,1	7,2	0,72
Тепловое реле	2шт	-	-
Нагревательный элемент	3шт	-	-
Резистор	1шт	0,3	0,5	0,3	0,15
Реле конденсатор	1шт	0,3	0,1	0,3	0,03
Промежуточное реле	1шт	12,3	0,34	12,3	4,18
Переключатель режимов	1шт	0,7	0,25	0,7	0,175
Датчик температуры	1шт	4,5	0,5	4,5	2,25
Итого:				59,83*10-6	37,09*10-6

1. Определяем общую интенсивность (поток) отказов системы для невосстанавливаемых элементов:

-где Кл - поправочный коэффициент на конкретные условия эксплуатации (10…15 для стационарных установок, 30 - для мобильных установок);У лi* ni - результат расчета из таблицы.

2. Определяем среднее время работы системы на отказ:

t_om=1/ла

3. Определяем затраты времени на устранение отказа или восстановление:

-где У лi* ni *tbi, У лi* ni - результаты расчета из таблицы;

-Кп - коэффициент, учитывающий время поиска неисправностей в системе Кn-(1,5 - 2).

4. Определяем ожидаемое количество отказов за год:

-где tр - время работы оборудования в течение года, в часах.

5. Определяем ожидаемое суммарное время простоя технологического оборудования:

Tпс=tnp*m0

-где tnp - время простоя оборудования при одном отказе

T_пс=2,43*3=7,29

Время простоя оборудования при одном отказе:



t_пр=1,2+1,23=2,43

-где tэв - средние затраты времени на вызов ремонтной бригады и доставку оборудования (=1,2)

6. Определяем коэффициент готовности (комплексный показатель надежности):

К_г=t_p/t_p+t_nc

7. Определяем суммарное время простоя технологического оборудования:

8. Определяем суммарное время простоя технологического процесса:

Вывод: система является надежной, так как время простое составляет 91,6ч и 1,05%

электрификация автоматизация свинарник

Заключение

В курсовом проекте рассчитано и выбрано электрооборудование для технологических процессов в свинарнике - маточнике на 160 голов, а именно электропривод для вентиляции, водоснабжения, кормления и подогрева воды

Для вентиляции выбран вентилятор Ц4-70 №5

Для водоснабжения выбран насос ЭЦВ6-4-90 с погружным электродвигателем ПЭДВ - 4,5 - 140

Для кормления выбран кормораздатчик КСА

Для навозоудаления выбран транспортер ТСН-3Б

Для подогрева воды водонагреватель САЗС-400/90-41

Также произведен расчет и выбор пускозащитной аппаратуры, марка и сечение проводов.

Выбранные пускатели КМИ-10910 и автоматические выключатели ВА47-29 проверены на коммутационную надежность и на ложное срабатывание.

Для силовой проводки выбран провод АПРТО с сечением 4 мм²

Разработан вопрос автоматизации приточно-вытяжной вентиляции.

Разработанная схема управления обеспечивает работу оборудования в рабочем режиме и четкость действия.

Список используемой литературы

1. Акимцев Ю.И., Веялис Б.С. Электроснабжение сельского хозяйства.-М.: Колос, 1994-228с.: ил.

2. Белехов И.П., Четкин А.С. Механизация и электрификация животноводства.- М.: Колос, 1984-400с.: ил.

3. Бородин И.Ф технические средства автоматики.- М.: Колос, 1982-303с.:ил.

4. Бородин И.Ф., Анреев С.А. Автоматизация технологических процессов и системы автоматического управления.- М.: КолосС, 2005-352с.: ил.

5. Бородин И.Ф., Судник Ю.А. Автоматизация технологических процессов. -М.: КолосС, 2004-344с.: ил.

6. Каганов И.Л. Курсовое и дипломное проектирование. - М.: Агропромиздат, 1990-351с.: ил.

7. Москаленко В.В. Системы автоматизированного управления электропривода - М.: ИНФРА - М, 2011-208с.: ил.

8. Применение электрической энергии в сельскохозяйственном производстве. Справочник /П.Н. Листов. - М.: Колос, 1974-623.: ил.

9. Справочное пособие по электрооборудованию и электроснабжению/В.П. Шеховцев - М.: ФОРУМ,2011-136с.

10. Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок/И.Ф. Кудрявцев-М.: АГРОПРОМИЗДАТ, 1988-480.: ил.

11. Электрооборудование сельскохозяйственных предприятий/В.А. Дайнеко, А.И. Ковалинский - Минск: Новое знание,2008-320с.: ил.

12. Электроснабжение сельского хозяйства/ И.А. Будзко, Т.Б. Лещинская, В.И. Сукманов - М.:: Колос, 200-536.: ил.

13. Электроснабжение объектов/ Е.А. Конюхова - М.: Издательский центр «Академия», 2013-320.

14. Электрические аппараты О.В. Девочкин В.В. Лохин, Р.В. Меркулов, Е.Н. Смолин - М.: Колос,200-536.: ил.

15. Альбом проектов для сельского строительства. Производственные здания. - М.: Планета - 1970.

16. ГОСТ 2.701 - 2008 Единая система конструкторской документации. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению.

17. ГОСТ 2.702 - 75 (2000). ЕСКД. Правила выполнения электрических схем.

18. Правила устройства электроустановок, 7-е издание-2016.

19. Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок -2014.

20. hhh://electricalschool.info/spravochnik/

21. forca.com.ua/…/zachita-elektricheskih-setei-i-ustanovka-napryazheniem-do-1000-v.html.

Размещено на Allbest.ru

...