Электрификация цеха по производству сыра
Расчеты по выбору технологического оборудования, электрического освещения производственных, вспомогательных, бытовых помещений. Система электрообогрева пола свинарника. Мощность питающей трансформаторной подстанции, осветительных сетей и аппаратуры.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.06.2014 |
| Размер файла | 1,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
86
Размещено на http://www.allbest.ru/
|
ЭССХ.04040.034-ПЗ |
||||||||
|
Изм. |
Кол.уч. |
Лист |
№док |
Подп. |
Дата |
|||
|
Разработал |
Секачев |
Электрификация цеха попроизводству сыра ОАО «Приморский сыродел» р.п. Быково Волгоградской области с разработкой автоматизации приготовления сырной массы. |
Стадия |
Лист |
Листов |
|||
|
Проверил |
Веселова |
У |
1 |
- 1 -- 1 -Веселовастр. 124.09.2015 |
||||
|
Консульт. |
Веселова |
ВГСХА З-ССО-44 |
||||||
|
Н. контр. |
Цыганов |
|||||||
|
Утвердил |
Короткий |
|||||||
Аннотация
Выполнены расчеты по выбору технологического оборудования, электрического освещения производственных, вспомогательных, бытовых помещений, системы электрообогрева пола свинарника, мощности питающей трансформаторной подстанции, силовых и осветительных сетей, аппаратуры управления и защиты. Разработаны вопросы охраны окружающей среды, безопасности жизнедеятельности на производстве, определены технико-экономические показатели электрификации объекта.
Введение
Сыр - это пищевой продукт, вырабатываемый из молока путем коагуляции белков, обработки полученного белкового сгустка и последующего созревания сырной массы. При созревании все составные части сырной массы подвергаются глубоким изменениям, в результате которых в ней накапливаются вкусовые и ароматические вещества, приобретаются свойственные данному виду сыра консистенция и рисунок.
Среди продуктов питания сыр занимает одно из первых мест по пищевой и энергетической ценности. Пищевая ценность сыра определяется высоким содержанием в нем белка, молочного жира, а также минеральных солей и витаминов в хорошо сбалансированных соотношениях и легкопереваримой форме. В 100 г сыра содержится 20-30 г белка, 32-33 г жира, около 1 г кальция, 0,8 г фосфора. В сыре содержится большое количество свободных аминокислот, в том числе все незаменимые.
Важной особенностью сыра как пищевого продукта является его способность к длительному хранению. Так выработанные по традиционной технологии сыры швейцарский, советский, голландский и др. могут храниться при минусовых температурах в течение нескольких месяцев.
В основе производства сыра используется ферментативно микробиологический процесс, протекание которого зависит от физико химических свойств молока, состава микроорганизмов закваски, их способности развиваться в молоке, в сгустке и сырной массе и условий технологического процесса.
К отличительным особенностям технологии мягких сыров относят:
применение высокой температуры пастеризации молока (76-80 °С с выдержкой 20-25 с);
внесение в пастеризованное молоко повышенных доз бактериальных заквасок (1,5-2,5%), состоящих в основном из штаммов молочнокислых и ароматобразующих стрептококков, а для отдельных видов сыров -- и молочнокислых палочек;
повышенные зрелость и кислотность молока перед свертыванием и получение более прочного сгустка;
дробление сгустка крупными кусками (русский камамбер, нарочь, чайный и др.);
отсутствие второго нагревания (за исключением домашнего сыра);
выработка одних видов сыров свежими при участии только молочнокислых бактерий, а других созревающими с участием молочнокислых бактерий или созревающими с участием молочнокислых бактерий, а также плесеней и микрофлоры сырной слизи;
многие мягкие сыры в отличие от твердых сыров имеют нежную, мягкую консистенцию и повышенное содержание влаги в период созревания и в готовом продукте.
Мягкие сыры вырабатывают без созревания (1-2 сут.), с короткими сроками созревания (5-10 сут.) и длительно созревающими (20-45 сут.).
Содержание в мягких сырах белков и других азотистых соединений, представленных в растворимой форме, хорошо усвояемой организмом человека -- в 2-3 раза выше, чем в твердых сырах.
1. Общая часть
электрический освещение свинарник трансформаторный
1.1 Исходные данные для проектирования
1.1.1 Краткая характеристика "ОАО Приморский сыродел"
ОАО "Приморский сыродел" расположен в г. Волгограде по адресу: Волгоградская область, Быковский район, Приморск с., ул. Ленина 1.
Основная сфера деятельности предприятия - молочная промышленность. За все время существования Приморский молочный завод зарекомендовал себя, как производитель высококачественной молочной продукции в широком ассортименте.
ОАО "Приморский сыродел", завод с большим количеством сооружений. На его территории расположено здание цеха, а так же мастерские, склады хранения сыра.
1.1.2 Краткая характеристика сыродельного цеха
На территории ОАО "Приморский сыродел" расположено помещение по производству сыра. Цех разделен на следующие помещения:
Прием и первичная обработка молока
Помещение закваски и пастеризации
Помещение прессования сыра и его реализации
Подсобное помещение
Компрессорная
Склад
Габариты сыр цеха:
Длина:
Ширина:
Высота:
1.2 Выбор технологии и технологических машин
1.2.1 Основы сыроварения
Процесс сыроварения отличается от процесса приготовления кисломолочных продуктов (таких, как простокваша, разные виды мягкого творога и др.). Во время приготовления мягких кисломолочных продуктов к молоку добавляют специальную закваску, происходит ракция между закваской и молоком, вследствие которой молоко сворачивается и густеет, а также меняет вкус; в процессе приготовления иногда выделяется сыворотка. Тип конечного продукта зависит от вида закваски и ее количества. Иногда к молоку также добавляют вкусовые компоненты. Этот процесс можно назвать "простое сыроварение".
Процесс производства твердых сыров начинается так же - сначала молоко должно загустеть и разделиться на "сырное зерно" -- твердую часть, и сыворотку. Получившееся "сырное зерно" используется для производства разных сыров. Свертывание молока и отделение сыворотки происходит благодаря специальным ферментам -животного происхождения, или произведенным в лаборатории. Этот процесс называется "ферментация". Сыворотку в основном используют в качестве пищевой добавки для телят, поскольку она ускоряет рост и содержит питательные вещества, которые способствуют быстрому развитию (лактоза, минеральные вещества, жиры, витамины и соли). Кроме того, сыворотка является одним из компонентов в рецептуре некоторых сыров, таких, например, как рикотта.
1.2.2 Технология производства сыра
Производство сыра можно разделить на следующие стадии:
-- подготовка молока к выработке сыра;
-- свертывание молока, получение и обработка сгустка;
-- формование сыра;
-- само прессование и прессование сыра;
-- посолка сыра;
-- созревание сыра.
Устройство и принцип действия линии.
Молоко насосом 1 прокачивается через фильтр 2, воздухоочиститель 3 и счетчик 4 в емкости для молока 5, охлаждаясь в охладительной установке 6, молоко направляется в сепаратор для очистки от примесей7. Далее, после очистки молоко поступает в подогреватель, для создание определенной температуры в пластинчатом подогревателе8, откуда молоко поступает в машину для выработки сырного зерна9. Куда вносят раствор хлорида кальция и бактериальную закваску мезофильных молочнокислых бактерий в количестве 0,5... 1,0 %. Для ускорения свертывания допускается вносить биопрепарат (гидролизат) в количестве 0,05...0,5 %. Свертывание молока проводят при температуре 30.. .34 °С в течение 25.. .35 мин. Готовый сгусток разрезают в течение 15...25 мин до размеров зерен 7...9 мм, во время постановки 30...40 % сыворотки удаляют, далее зерно вымешивают, после чего доливают еще 15...20 % сыворотки.
Второе нагревание осуществляют пластинчатым нагревателем 8, в течение 10.. .20 мин при температуре 38.. .42 °С. Для улучшения консистенции сразу же после второго нагревания проводят частичную посолку сырной массы в зерне в сыродельной ванне 10, для чего в смесь зерна с сывороткой вносят раствор хлорида натрия из расчета 200...300 г на 100 кг молока.
Вымешивание продолжается 10... 15 мин, после чего насосом сырное зерно направляется на передвижной стол 11 и загружается в формовочные аппараты 12.
В формовочном аппарате 12 сырное зерно подпрессовывается в течение 15...25 мин при давлении 1,0.. .2,0 кПа, затем разрезается на бруски, соответствующие размерам форм. Самопрессование в формах проводят в течение 20...50 мин. Через 15 мин переворачивают, маркируют, накрывают крышками и снова оставляют до конца самопрессования.
При необходимости через 30.. .60 мин сыр перепрессовывают. Отпрессованный сыр должен иметь рН от 5,5 до 5,8. Оптимальная массовая доля влаги в сыре после прессования 43.. .45 %.
После взвешивания на весах 13 сыр направляется в посолочный этажер 14 для посолки в рассоле с концентрацией хлорида натрия 20 % при температуре 8...12 °С в течение 2,5. ..3,5 сут.
Вынутые из рассола бруски обсушивают в течение 2...3 сут при температуре 8... 12 °С и относительной влажности воздуха 90...95 %. Первые 13... 15 сут сыр созревает при температуре 10... 12 °С и относительной влажности воздуха 85.. .90 %, затем до одного месяца при 14... 16 °С, а в дальнейшем до конца созревания его выдерживают при температуре 12... 14 °С и относительной влажности 75.. .85 %. В комплект оборудования для ухода за сыром в период созревания машина для мойки сыра , в которой сыры моют при появлении плесени и слизи теплой водой (30...40 °С) не реже чем через 10... 12 сут.
В процессе созревания сыры следует переворачивать каждую неделю, затем через 10... 12 дн, причем их подсушивают в машине для сушки сыров 17. Сыры парафинируют в возрасте от 15 до 20 сут в парафинере 18. Далее сыр упаковывается специальной машиной 19, в термосвариваемую пленку и отправляется на склад для дальнейшей реализации продукта.
1.2.3 Выбор технологического оборудования
Описание технологического оборудования согласно линии технологии производства сыра.
Линия начинается с комплекса оборудования для подготовки молока к выработке сыра, в состав которого входят насосы. На данном заводе применяется насос марки ОНЦ 2-25/30, предназначен для перекачивания молока и сходных с ним по вязкости и химической активности растворов пищевых, лекарственных. С подачей 6,3м3/ч, напором 20 м, двигатель мощностью Р=1.5 кВт.
Фильтр молочный трубный Е349D.
Трубный фильтр G-G. Воздухоотделитель ВО-40 предназначен для отделения воздуха от продукта в комплектах оборудования для учета и фильтрации молока.
Счетчик молока СМ-16.Потребляемая мощность - 0,5 Вт. Пропускная способность - до 25 м3/час.
Емкость для хранения молока марки ОМВ-6,3 вместимостью 6,3м3/ч.
Пластинчатые нагреватели нужны для высокотемпературного нагрева, выдержки жидких пищевых продуктов в закрытом потоке для прекращения жизнедеятельности болезнетворных форм бактерий, к примеру, кишечной палочки, бруцеллеза и др. микроорганизмов и ферментов, способных оказывать отрицательное влияние на срок хранения продуктов.
Сепаратор - молоко очиститель Ж5-Плава-500 предназначен для непрерывного разделения молока на сливки и обезжиренное молоко (обрат) с одновременной очисткой от загрязнений. Мощностью 0,5квт, производительностью 500 л/час.
Резервуары-охладители Г6-ОРМ-2500 предназначены для сбора, охлаждения молока от +35 С до +4 С .
Аппарат для выработки сырного зерна мощностью 2,2кВт, объемом 5м3
Ванна сыродельная В2-ОСВ-5 предназначена для выработки сырного зерна при производстве твердых и мягких сыров. Рабочая емкость 5000л , мощность 1,6кВт.
Формовочный преес АФ-01 предназначен для для приемки сырной массы, удаления сыворотки и формования сырной массы в пласт с дальнейшей разрезкой на бруски разных размеров. Мощностью 6 кВТ.
Весы платформенные напольные ВСП4-А.
Ёмкость для посола сыр. Изготовлено из полиэтилена высокой плотности.
Стеллаж для созревания сыра.
Машина для мойки сыров марка Р3-СМШ предназначена для мойки сыров в период их созревания. Мощностью 1,1кВт, производительностью в час 100-150 головок.
Машина для обсушки сыра 44А предназначена для удаления влаги с сыров после их мойки.
Парафинер марки Г6-ОП3-А. предназначен для парафинирования сыров.
Упаковочная машина марки ВУМ-5М предназначена для упаковки сыра в термосвариваемую полимерную пленку.
Компрессор LE 2-10. Мощность 4 кв.
1.2.3 Расчет и выбор силового и осветительного электрооборудования
Выбор источников света и типа светильников
Задачей светотехнического расчета является определение требуемой мощности источников света для обеспечения нормированной освещенности.
Установки, используемые для освещения производственных помещений, должны отвечать требованиям, с учетом которых и производится расчет: достаточная освещенность рабочей поверхности, благоприятная равномерность освещения, необходимое ограничение слепящего действия, отсутствие резких и глубоких теней, благоприятное направление светового потока.
Для всех освещаемых поверхностей, проектируемого объекта, принимаем общее равномерное освещение, при котором световой поток равномерно распределяется по освещаемой поверхности. Освещение выполняется светильниками одного типа и мощности, и располагают их на одной высоте. Основным видом освещения будем считать рабочее освещение.
Из всего многообразия выпускаемых промышленностью источников света для освещения помещений наиболее приемлемы лампы накаливания, компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) и линейные люминесцентные лампы. Лампы накаливания в сельском хозяйстве предпочтительны при низких и средних уровнях освещенности. Лампы накаливания не имеют дорогой пускозащитной аппаратуры; они дешевы, надежны, просты в эксплуатации, основные показатели их работы не зависят от условий окружающей среды 10. КЛЛ оснащены встроенной пускорегулирующей аппаратурой и являются прекрасной альтернативой лампам накаливания, они подходят практически для любого светильника. По сравнению с лампами накаливания они имеют сниженное потребление электроэнергии при одинаковом излучении света, увеличенный срок службы, широкий спектр цветовых температур.
Светильники выбирают в зависимости от уровня освещенности рабочих зон, расхода электроэнергии, надежности работы, срока службы источников света, а так же затрат на их обслуживание. Для освещения свинарников светильники выбираем по светораспределению и защите от воздействия агрессивной окружающей среды. Наиболее для этого подходят светильники ФСП-06С с ККЛ (альтернатива НСП-06С с лампами накаливания). Светильники рассчитаны для работы в сети ~ I, U 380/220 В, частотой 50 Гц.
Технические данные светильников ФСП 06С-100-001 (ТУ 16-96 ИЖЦМ ):
- степень защиты по ГОСТ 14254-80 - IP54;
- класс светораспределения по ГОСТ 17677-82 - Н;
- характеристика светотехнической схемы - М (с направленным рассеянным отражением);
- защитный угол - 0-180°;
- климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69 - У3;
- срок службы - 10 лет.
Рассчитаем методом удельной мощности освещение для помещения свинарника с нормируемой освещенностью Emin = 20 лк [4].
Определяем расчетную высоту подвеса светильников:
,
где h = 4,5 м - высота помещения;
hс = 1,0 м - расстояние от перекрытия до светильников;
hр.п = 0,8 м - высота рабочей поверхности на полом.
м.
Определяем максимальное расстояние между светильниками (рядами светильников):
,
где L - расстояние между светильниками, м;
л - оптимальное расстояние между светильниками. Для светильников ФСП06, согласно справочной литературе [11], л = 2,0.
м
Принимаем L = 5,4 м.
Определяем необходимое число светильников в ряду для создания необходимой минимальной освещенности:
,
где А = 72,0 м - длина помещения.
шт.
Определяем число рядов светильников:
,
где В = 9,6 м - ширина помещения.
ряд.
Определяем общее число светильников в помещении:
шт.
Расстояние от светильников до стены
м.
Площадь помещения свинарника
м2.
Размещаем светильники по центру.
Влияние формы помещения на значение коэффициента использования светового потока учитывается индексом помещения, который определяется по формуле:
.
По справочным данным таблиц [11], с учетом индекса помещения, площади помещения и коэффициентов отражения потолка, стен и рабочей поверхности, находим значение коэффициента использования светового потока - зс.п = 0,56.
Рассчитываем световой поток КЛЛ F, необходимый для создания нормированной освещенности в каждой точке освещаемой поверхности:
,
где Emin - нормированная освещенность, лк; kз - коэффициент запаса, учитывающий снижение светового потока осветительной установки из-за загрязнения светильников и источников света, их старения, kз = 1,25; Z - коэффициент минимальной освещенности, Z =1,1; N - число светильников в помещении, шт.; зс.п = 0,56 - коэффициент использования светового потока для группы светильников.
лм.
По справочным данным [12] выбираем интегрированную компактную люминесцентную лампу MASTER PL Electronic 12Y 27W/827 E27фирмы Philips со световым потоком Fн = 1800 лм и мощностью Рл = 27 Вт.
Согласно [10] световой поток стандартной лампы не должен отличаться от расчетного значения, более чем на -10…+20 %.
,
где Fн - номинальный световой поток стандартной лампы, лм; Fр - расчетный световой поток лампы, лм;
.
Лампа подходит по требованиям: - 10 % < 3,3 % < 20 % [10]. Как было отмечено ранее, выбираем для данного помещения светильник для ламп накаливания ФСП 06-27.
Произведем проверочный расчет установки на минимальную освещенность. Для поверочного расчета применим точечный метод. Целью поверочного расчета является определение фактической освещенности в контрольных точках рабочих поверхностей.
Формула для поверочного расчета имеет вид:
,
где E - фактическая освещенность, лк; F - световой поток лампы, установленной в светильнике, лм; м -- коэффициент добавочной освещенности; Уе - сумма условных (относительных) определяемых по графикам линейных изолюкс [12]; kз - коэффициент запаса.
Выбираем на плане помещения зерносклада контрольные точки, в которых суммарная освещенность может оказаться минимальной (рис. 1.2.1).
Рис. 1.2.1 - Размещение светильников на плане
По линейным изолюкс [11], для светильников типа ФСП 06-27, определяем суммарную условную освещенность в контрольный точках. Результаты сводим в табл. 1.4.
Таблица 1.4: Условные освещенности в контрольных точках
|
Контрольная точка |
№ лампы |
Расстояние от светильника до точки, м |
Условная освещенность, лк |
|
|
A |
1 |
2,6 |
16,41 |
|
|
2 |
2,6 |
16,41 |
||
|
3 |
5,4 |
3,93 |
||
|
4 |
5,4 |
3,93 |
||
|
Общая |
- |
40,68 |
||
|
B |
1 |
3,5 |
10,0 |
|
|
2 |
3,5 |
10,0 |
||
|
3 |
3,5 |
10,0 |
||
|
4 |
3,5 |
10,0 |
||
|
Общая |
- |
40,0 |
||
|
C |
1 |
7,6 |
1,80 |
|
|
2 |
10,5 |
0,69 |
||
|
3 |
3,5 |
10.0 |
||
|
4 |
8,1 |
1,41 |
||
|
Общая |
- |
13,75 |
||
|
D |
1 |
7,6 |
1,65 |
|
|
2 |
7,6 |
1,65 |
||
|
3 |
3,5 |
10,0 |
||
|
4 |
3,5 |
10,0 |
||
|
Общая |
- |
23,3 |
Из таблицы 1.4 видно, что минимальная условная освещенность будет в точке С, значит поверочный расчет будем выполнять для нее.
Определим освещенность в этой контрольной точке:
лк.
Относительная погрешность расчетов
,
где Ес -- расчетная освещенность, лк; Ен -- нормированная освещенность, лк.
.
Погрешность расчетов входит в установленные пределы - 10 % < -4,9 % < 20 % [10].
Мощность всей установки
Вт,
где ДРп =25% - потери мощности в пускорегулирующей аппаратуре (ПРА);
cosц = 0,96 - коэффициент мощности для люминесцентных ламп.
Максимальная мощность
,
где Кс = 0,8 - коэффициент спроса.
Вт.
Годовое потребление электроэнергии
,
где Тгод = 8000 ч - годовое число часов использования осветительной установки.
кВт·ч.
Для остальных помещений расчет аналогичен.
Наружное освещение
Освещение здания снаружи рассчитывается точечным методом по контрольной точке на углу входной площадки. Минимальная освещённость на площадке должна быть не ниже 2 лк [11]. Размер входной площадки 4х6 метра.
При расчёте точечным методом используем формулу [11]:
, лм
где F - фактический световой поток принятой лампы, лм;
Еmin - нормируемая освещённость, лк;
Кз - коэффициент запаса, Кз=1,3;
- коэффициент добавочной освещённости [11];
- сумма относительных условий освещённости от ближайших светильников [11].
Расстояние от проекции светильника до контрольной точки на углу входной площадки равно:
, м
м.
Тогда расчётный световой поток лампы равен:
лм.
По найденному значению F выбираем лампу ДНаТ мощностью 70Вт со световым потоком 6500 лм [11].
Для наружной установки принимаем 6 светильника типа ЖКУ 51-70-041 IP53 УХЛ1 cosц = 0,85. Высота установки 2,5 метра.
Результаты расчетов для остальных помещений сведем в светотехническую ведомость табл.1.5.
|
Таблица 1.5: Расчет осветительных нагрузок внутреннего освещения |
Агод, кВт·ч |
6048 |
675,2 |
225,9 |
225,9 |
225,9 |
452,0 |
450,1 |
1197,9 |
9500,9 |
|
|
Тгод, ч |
8000 |
8000 |
8000 |
8000 |
8000 |
8000 |
8000 |
4380 |
|||
|
Рmax, Вт |
756 |
84,4 |
28,24 |
28,24 |
28,24 |
56,5 |
56,26 |
273,5 |
|||
|
Кс |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,2 |
0,5 |
|||
|
Руст, Вт |
945 |
105,5 |
35,3 |
35,3 |
35,3 |
70,6 |
281,3 |
546,9 |
2055,2 |
||
|
Nл |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|||
|
Рл, Вт |
27 |
27 |
27 |
27 |
27 |
27 |
18 |
70 |
|||
|
Ррасч, Вт |
760,3 |
25,4 |
27,4 |
27,4 |
25,4 |
57,1 |
214,3 |
417,6 |
|||
|
Руд, Вт/м2 |
1,1 |
3,4 |
3,5 |
3,5 |
3,4 |
3,5 |
0,31 |
2,9 |
|||
|
N |
28 |
3Ч1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
12 |
6 |
|||
|
Тип светильника |
ФСП 06-27 |
ФСП 06-27 |
ФСП 06-27 |
ФСП 06-27 |
ФСП 06-27 |
ФСП 06-27 |
ФСП 06-18 |
ЖКУ 51-70-041 |
|||
|
Рпр, % |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
5 |
|||
|
Рс, % |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
10 |
|||
|
Рл, % |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
30 |
|||
|
Еmin, лк |
30 |
20 |
30 |
30 |
20 |
30 |
5 |
5 |
|||
|
S, м2 |
691,2 |
7,48 |
7,82 |
7,82 |
7,48 |
16,32 |
691,2 |
144 |
|||
|
Наименование помещения |
Свинарник |
Тамбур |
Венткамера |
Подсобное помещение |
Навозоприемник |
Помещение для раздачи и хранении кормов |
Аварийное освещение |
Наружное освещение |
ВСЕГО |
||
|
№ п/п |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Выбор пускозащитной аппаратуры, проводов и способа прокладки осветительной сети
Осветительный щиток запитывается от общего ввода. Помещения свинарника расположены в непосредственной близости от подстанции, и имеют незначительную силовую нагрузку, поэтому при общем вводе можно обеспечить отклонение напряжения от номинала в допустимых пределах +5…-5%.
Потребное сечение проводов определяем, исходя из условий допустимого их нагрева и допустимой потери напряжения [2].
При заданном напряжении сети и материала проводника сечение проводов определяем по следующей формуле:
мм2
где - сумма электрических моментов нагрузки, кВт·м;
- сумма приведенных моментов всех последующих проводов отличных от рассчитываемого участка и участков ответвлений;
бi - коэффициент приведения моментов, зависящий от числа проводов рассчитываемого участка и участков ответвлений, при переходе с 3-х фазной сети на однофазную бi = 1,85;
С - коэффициент сети, зависящий от системы напряжения и материала проводов, для проводников с медными жилами при 3-х фазной сети напряжением 380/220 С = 72;
- расчётная допустимая потеря напряжения, %. Для внутренних осветительных сетей принимаем 2,5 %.
Моменты нагрузок находятся по формуле:
, кВт·м
, кВт·м,
где Pi - мощность, присоединенная к i-му участку,
кВт; li - расстояние до i-го участка.
По формуле (1.2.38) для расчетной схемы осветительной сети рис.1.2.2 рассчитываем моменты в каждой группе.
Определим моменты нагрузок в каждой группе.
Первая группа:
Вторая группа:
Третья группа:
Рассчитываем момент на вводе:
кВт·м.
По формуле определим расчетное сечение провода от вводного до осветительного щита:
мм2.
Принимаем стандартное сечение вводного провода марки ВВГ 5х2,5.
Проверим выбранный кабель на механическую прочность.
Кабели, защищенные и изолированные провода для неподвижных прокладок на роликах, скобах и трубах, минимальное сечение равно 1 мм2 [2]. 1,0 < 2,5
Следовательно, выбранный кабель проходит по механической прочности.
Определим фактическую потерю напряжения на вводе:
,%.
%.
Допустимая потеря напряжения на оставшихся участках сети
, %.
%.
Рассчитаем сечения проводов осветительных групп:
,
где С - коэффициент, зависящий от числа и материала жил, коэффициент сети принимаем, как для однофазной сети С = 12 .
Первая группа: мм2.
Вторая группа: мм2.
Третья группа: мм2.
Принимаем к установке провода марки ВВГ 3х1,5 мм2 в каждой группе.
Определим фактическое значение падения напряжения в каждой группе.
,%.
,%.
,%.
Проведем проверку выбранных сечений проводов на допустимый нагрев.
,
где Iр - расчетный ток группы, А;
Iд.д - длительно допустимый ток, А.
Расчетный ток группы определяется по формуле:
,
где Ргр - мощность осветительной нагрузки группы, Вт;
Uф - фазное напряжение, В.
А.
Для выбранного кабеля сечением 1,5 мм2 Iд.д = 19 А, т.е. Iр < Iд.д. Следовательно q = 1,5 мм2 удовлетворяет условию выбора для всех групп.
Определим расчетный ток на вводе:
А,
где Р - мощность всей осветительной нагрузки, Вт.
Для выбранного кабеля ВВГ 5х2,5 длительно допустимый ток Iд.д = 25 А, т.е. Iр < Iд.д. Значит, условие выбора соблюдается.
Произведем проверку проводов на механическую прочность.
Минимальная площадь сечения проводов при прокладке в лотках равна 1,5 мм2, следовательно, выбранное сечение удовлетворяет и этому условию.
Определим полную потерю напряжения от ввода до самого удаленного светильника:
,
где I - расчетный ток на участке, А;
l - длина участка, м;
r0 - удельное активное сопротивление, для провода ВВГ сечением 1,5 мм2 r0 = 12,5 мОм/м;
cosц - коэффициент мощности нагрузки, для ламп КЛЛ cosц =0,96.
Самый удаленный светильник находится в третьей группе, поэтому для нее рассчитываем потери напряжения.
Определим потерю напряжения на вводе:
В.
Дальнейший расчет аналогичен, результаты сводим в табл. 1.2.4.
Таблица 1.2.4: Результаты расчета потерь напряжения
|
№ участка |
Длина участка, м |
Нагрузка, Вт |
Момент нагрузки, Вт·м |
r0, мОм/м |
Iр, А |
Потеря напряжения, В |
Суммарные потери напряжения от ввода, В |
Суммарные потери напряжения, % |
|
|
Ввод |
1,8 |
972 |
11393 |
12,5 |
1,48 |
0,06 |
0,055 |
0,07 |
|
|
0-1 |
7,34 |
324 |
9638 |
12,5 |
1,47 |
0,224 |
0,280 |
0,61 |
|
|
1-2 |
5,14 |
297 |
7260 |
12,5 |
1,35 |
0,144 |
0,479 |
1,01 |
|
|
2-3 |
5,14 |
270 |
5733 |
12,5 |
1,23 |
0,131 |
0,665 |
1,33 |
|
|
3-4 |
5,14 |
243 |
4345 |
12,5 |
1,10 |
0,118 |
0,838 |
1,57 |
|
|
4-5 |
5,14 |
216 |
3096 |
12,5 |
0,98 |
0,105 |
0,998 |
1,74 |
|
|
5-6 |
5,14 |
189 |
1986 |
12,5 |
0,86 |
0,092 |
1,145 |
1,85 |
|
|
6-7 |
2,3 |
162 |
1015 |
12,5 |
0,74 |
0,035 |
1,235 |
1,91 |
|
|
7-8 |
3,06 |
108 |
642 |
12,5 |
0,49 |
0,031 |
1,321 |
1,94 |
|
|
8-9 |
0,6 |
81 |
312 |
12,5 |
0,37 |
0,005 |
1,381 |
1,96 |
|
|
9-10 |
2,3 |
54 |
263 |
12,5 |
0,25 |
0,012 |
1,447 |
1,975 |
|
|
10-11 |
5,14 |
27 |
139 |
12,5 |
0,12 |
0,013 |
1,516 |
1,98 |
Для самого удаленного светильника суммарные потери напряжения составляют 1,98 % < 2,5%, что входит в установленные пределы.
Выбор щитков, коммутационной и защитной аппаратуры
Осветительные щитки выбираем по условиям окружающей среды, в которых им предстоит работать, конструктивному исполнению, в зависимости от схемы сети и числа отходящих групп, а также аппаратуры управления и защиты установленной на щитке.
Принимаем по [13] осветительный щиток типа ЩРн - 9з - 1 с автоматическим выключателем ВА47-29 3Р 16 А, Iн.расч = 16 А, характеристика С на вводе.
Согласно [2], осветительная сеть должна защищаться от токов перегрузок и коротких замыканий.
Номинальные токи срабатывания тепловых расцепителей сети рассчитываем по формуле:
,
где kз =1,4 - коэффициент надежности;
Iр - расчетный ток защищаемой группы, А.
Токи срабатывания автомата для каждой группы:
А.
Принимаем для осветительных групп автоматы ВА47-29 1Р 10А, на ток Iср.т.р = 10 А.
В соответствии с [2] можно проверять надежность срабатывания защиты, т.к. по отношению к длительно допустимым токам проводов сети аппарат защиты имеет кратность своего номинального тока не более 1.
Результаты расчета по выбору токов срабатывания аппаратов сводим в таблицу 1.6.
Таблица 1.6: Расчет защитных аппаратов
|
Тип щита |
Обозначение группы |
Ток срабатывания автоматического выключателя, А |
Ток сраб. тепл. расц., А |
|
|
ЩРн - 9з - 1 38 УХЛЗ IP31 |
1 |
2,06 |
10 |
|
|
2 |
2,06 |
10 |
||
|
3 |
2,06 |
10 |
Расчет и выбор электроприводов рабочих машин
Для того чтобы выбрать силовое оборудование необходимо определить значение потребной мощности для каждого механизма поточной линии послеуборочной обработки зерна, с учетом режима их работы.
Расчетная мощность необходимая для привода рабочих машин определяется формуле [14]:
где Ррасч - расчетная мощность необходимая для привода рабочих машин, кВт;
Рпотр - потребная мощность привода рабочей машины, кВт;
зпер - КПД передаточного механизма.
Номинальная мощность электродвигателя определяется по условию:
Присоединенная мощность электродвигателя
,
где зн - КПД электродвигателя.
Действительная мощность, потребляемая электродвигателем из сети, может отличаться от присоединенной мощности, вследствие того, что большинство рабочих машин по энергетическим показателям ниже показателей электродвигателей. Это учитывается коэффициентом общей загрузки машины Коз, который на ходится по формуле [15]:
,
где Кк.н - коэффициент каталожной неувязки;
Кз.м - коэффициент загрузки рабочей машины.
Коэффициент каталожной неувязки определяется по формуле:
.
Максимальная мощность, потребляемая электродвигателем из сети, определяется по формуле:
.
Годовое потребление электроэнергии
,
где Тг - годовое число часов работы электродвигателя.
Произведем расчет мощности электродвигателя для привода насоса для полива.
Расчетная мощность электродвигателя, согласно формуле (1.2.47),
кВт
Выбор электродвигателя следует производить исходя из условий:
-Климатическое исполнение и категория размещения СУ2;
По способу защиты от воздействия окружающей среды IP44;
По модификации принимаем двигатель основного исполнения;
По роду тока и напряжения: ~I, Uн = 380/220 В;
-По частоте вращения:
пнд > ппм,
где пнд - номинальная частота вращения двигателя;
ппм - номинальная частота вращения передаточного механизма насоса, ппм = 1450 об/мин.
- По мощности: .
С учетом вышеперечисленных условий, используя [16], выбираем электродвигатель типа RA132S4 паспортные данные двигателя: Рн = 5,5 кВт; п = 1450 мин-1; I = 11,0 А; Uн = 380/220 В; cos ц = 0,86; з = 85%, Кз = 0,7.
Определим присоединенную мощность электродвигателя:
кВт.
Коэффициент каталожной неувязки
.
Коэффициент загрузки рабочей машины Кз.м согласно [15] будет равен 0,8.
Общий коэффициент загрузки машины
Максимальная мощность, потребляемая двигателем из сети:
кВт.
Годовое потребление электроэнергии
кВт·ч.
Аналогично произведем расчет электроприводов остальных рабочих машин технологической линии. Полученные результаты сводим в табл. 1.7.
Расчет, выбор и согласование внутренних силовых электропроводок и ПЗА
Выбор способа прокладки, марок кабелей и проводов
На данный момент отечественная и зарубежная промышленность предлагает широкий ассортимент силовых кабелей и проводов. Для силового и энергетического оборудования выбираем кабель марки ВВГ с медной токоведущей жилой.
Принимаем способ прокладки кабелей: по стенам и колонам здания в гофрированных трубах.
Выбор силовых щитов
На вводе в свинарник устанавливаем шкаф распределительный серии ПР85, предназначенный для ввода и распределения электрической энергии и защиты электрических установок при перегрузках и токах короткого замыкания, а также нечастых оперативных включений и отключений электрических цепей. Выбираем шкаф ПР 8503-1008-УХЛ3:
степень защиты (IP): 54;
исполнение: навесное;
вводной выключатель: ВА 57-39 400А;
выключатели распределения: ВА 57-31 20А (на осветительную сеть), ВА 57-31 40А (2 шт.) и ВА 57-35 200А (2 шт.).
Щитки распределения энергии групповых силовых и осветительных сетей ПР11 и ЩРн предназначены для ввода и распределения электрической энергии напряжением 220/380 В переменного тока частотой 50 Гц, защиты оборудования от перегрузок и коротких замыканий, а также нечастых оперативных включений и отключений электрических цепей. Для того чтобы выбрать групповые щиты, необходимо объединить имеющееся в теплице электрооборудование по группам, учитывая мощность приемников и значения номинальных токов.
Номинальный ток электроустановки определяется по формуле:
,
где - номинальная мощность электроприемника, Вт;
- линейное напряжение, В;
- коэффициент мощности;
- коэффициент полезного действия.
Значения номинальной мощности, , оборудования указаны в таблице 1.7. Линейное напряжение . Объединим имеющееся электрооборудование в группы, определим значения номинальных токов групп. Результаты расчетов сведем в таблицу 1.8.
Расчет устройств защиты и сечения проводов силовых сетей напряжением до 1000 В
В качестве примера приведем расчет устройств защиты и сечения проводов для электродвигателя поливочного насоса. Для остального электрооборудования расчет проводится по аналогичной методике. Результаты расчета сведем в таблицу 1.9.
Таблица 1.8: Выбор групповых щитов
|
Тип группового щита |
Наименование нагрузки |
Мощность нагрузки, кВт |
Номинальный ток нагрузки, А |
Номинальный ток группы, А |
|
|
ПР 11-3054 УХЛ3 |
Смеситель с весовым дозирование кормов CЗД-2 |
3 |
7,303 |
17,037 |
|
|
Конвейер винтовой универсальный КВУ-40 |
3 |
7,303 |
|||
|
Водоподогреватель ЭВАД-50 |
1,6 |
2,431 |
|||
|
ПР 11-3054 УХЛ3 |
Навозный транспортер горизонтальный ТСН-3,0Б |
4,0 |
9,496 |
21,603 |
|
|
Навозный транспортер наклонный ТСН-3,0Б |
2,2 |
5,160 |
|||
|
Ковшовый навозопогрузчик КОС-24 |
3,0 |
6,947 |
|||
|
ПР 11-3054 УХЛ3 |
Секция электрокаллорифера приточной камеры ЭКО-100 |
30 |
45,580 |
148,171 |
|
|
То же |
30 |
45,580 |
|||
|
-//- |
30 |
45,580 |
|||
|
Вентилятор приточной камеры ВЦ 4-70 №6,3 |
5,5 |
11,431 |
|||
|
ЩУ |
Электрообогрев пола |
76,756 |
129,58 |
129,58 |
Расчет сечения проводов силовых сетей напряжением до 1000 В
Сечение проводов и кабелей рассчитывают по допустимому нагреву, а затем проверяют по условиям механической прочности и допустимой потере напряжения.
В момент включения оборудования в цепи возникают переходные процессы с апериодическим затуханием амплитуды тока. Максимальное значение этого тока принято называть пиковым значением. Для электродвигателей значение пикового тока определяется по формуле:
,
где - кратность пускового тока электродвигателя. Для двигателя RA132S4 кратность пускового тока равна . Значение номинального тока приведено в таблице 1.8.
А.
В нормальном режиме работы температура жил проводов и кабелей не должна превышать допустимую, значение которой определяется изоляцией проводника. Значение тока, при котором соблюдается это условие, принято называть длительно допустимым значением тока.
,
где - длительно допустимый ток, А;
- продолжительность включения;
- коэффициент, учитывающий отклонение температуры окружающей среды от температуры жил проводника;
- коэффициент, учитывающий совместное расположение кабелей в одном канале;
- коэффициент, учитывающий тепловое сопротивление грунта.
Продолжительность включения определяется как отношение времени работы электрооборудования к времени цикла. Однако при расчете длительно допустимого тока транспортера величиной можно пренебречь. Коэффициенты , , определяются согласно [2]: ; ; .
А.
По значению длительно допустимого тока для кабеля марки ВВГ согласно [2] определяем сечение кабеля: ммІ.
Для медных жил минимальное сечение по условиям механической прочности составляет 1,5 ммІ.
В нормальном режиме работы сечение и длина кабеля должны обеспечить отклонение напряжения на зажимах потребителя, не превышающего предельно допустимого значения (для внутренних проводок - 4%). Потеря напряжения определяется по формуле:
,
где - длина кабеля, км;
- удельное активное сопротивление кабеля, Ом/км;
- удельное реактивное сопротивление кабеля, Ом/км.
Для кабеля ВВГ с сечением жилы 1,5 ммІ, значения удельных сопротивлений составляют: Ом/км; Ом/км [17]. Длина кабеля км.
%
Следовательно кабель удовлетворяет предъявленным требованиям.
Расчет устройств защиты силовых сетей напряжением до 1000 В
Автоматические выключатели применяются для защиты электрооборудования от токов короткого замыкания, перегрузок, для проведения токов в нормальных условиях и нечастых оперативных включениях-отключениях.
Выбор автоматических выключателей производится в следующей последовательности.
1) Выбор по напряжению.
,
где - номинальное напряжение сети, равное 380 В.
В.
2) Выбор по номинальному току.
А.
3) Выбор тока теплового расцепителя.
,
где коэффициент надежности, равный 0,4 для электродвигательной нагрузки [18].
А.
4) Выбор тока срабатывания электромагнитного расцепителя (тока отсечки).
,
где - коэффициент надежности отстройки,
где 1,05 - коэффициент, учитывающий, что в нормальном режиме напряжение может быть на 5% выше номинального напряжения электроприемника;
Кз - коэффициент запаса, принимается равным 1,1 [18]
Ка - коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей в пиковом токе электроприемника [18], - при защите двигательной нагрузки
- коэффициент, учитывающий возможный разброс тока срабатывания отсечки относительно уставки, принимается равным 1,3 [18].
А.
Исходя из условий (1.2.59)-(1.2.62) выбираем автоматический выключатель ВА47-100 35А: В таблице 1.9 представлены необходимые для расчета данные и результаты. Значения коэффициентов К2 и К3 для всех линий одинаково и равно единице. Наибольшее значение потери напряжения составляет 0,34%, что не превышает допустимое значение. Для дистанционного управления асинхронными электродвигателями применяют контакторы. В настоящее время широко используются контакторы типа КМИ со встраиваемыми тепловыми реле РТИ. Выбор пускателей проводится по величине номинального тока электродвигателя и категории применения.
1.3 Электроснабжение потребителей электроэнергии объекта
1.3.1 Определение расчетной нагрузки объекта
За расчетную нагрузку или мощность на вводе сельских потребителей принимается максимальная получасовая мощность Sм, которая определяется из графика нагрузки данного потребителя, если он составлен, или методом коэффициента максимума. Это основой метод расчета электрических нагрузок, который сводится к определению максимальных (Рм, Qм, Sм) расчетных нагрузок группы электроприемников.
; ;
где Рм - максимальная активная нагрузка, кВт;
Qм - максимальная реактивная нагрузка, квар;
Sм - максимальная полная нагрузка, кВ·А;
Км - коэффициент максимума активной нагрузки;
- коэффициент максимума реактивной нагрузки;
Рсм - средняя активная мощность за наиболее нагруженную смену, кВт;
Qсм - средняя реактивная мощность за наиболее нагруженную смену, квар.
где Ки - коэффициент использования электроприемников, определяется на основании опыта эксплуатации по таблице [20];
tgц - коэффициент реактивной мощности [20];
Рн - номинальная активная групповая мощность, приведенная к длительному режиму, без учета резервных электроприемников, кВт;
Пример расчета приведем для вентилятора приточной камеры.
кВт
квар
кВА
Коэффициент максимума активной нагрузки определяется из формулы
где nэ - эффективное число электроприемников;
Ки.ср. - средний коэффициент использования группы электроприемников,
где , - суммы активных мощностей за смену и номинальных в группе электроприемников, кВт;
Коэффициент максимума реактивной нагрузки при [20]
кВт
квар
кВА
Расчет сведем в таблицу 1.10.
Таблица 1.10: Сводная таблица расчета расчетной нагрузки объекта
|
Наименование ЭО |
Нагрузка установки |
Нагрузка средняя за смену |
Нагрузка максимальная |
||||||||||||
|
Pн |
n |
Pn |
Kи |
cosц |
Pсм |
Qсм |
Sсм |
nэ |
Kм |
K'м |
Pм |
Qм |
Sм |
||
|
Смеситель с весовым дозирование кормов CЗД-2 |
3,0 |
1 |
3,0 |
0,5 |
0,79 |
1,5 |
1,16 |
2,19 |
1,584 |
1,844 |
1,1 |
139,819 |
8,569 |
140,081 |
|
|
Конвейер винтовой универсальный КВУ-40 |
3,0 |
1 |
3,0 |
0,5 |
0,79 |
1,5 |
1,16 |
2,19 |
|||||||
|
Водоподогреватель ЭВАД-50 |
1,6 |
1 |
1,6 |
0,5 |
1,0 |
0,8 |
0 |
0,8 |
|||||||
|
Навозный транспортер горизонтальный ТСН-3,0Б |
4,0 |
1 |
4,0 |
0,5 |
0,8 |
2,0 |
1,5 |
2,5 |
|||||||
|
Навозный транспортер наклонный ТСН-3,0Б |
2,2 |
1 |
2,2 |
0,5 |
0,82 |
1,1 |
0,77 |
1,34 |
|||||||
|
Ковшовый навозопогрузчик КОС-24 |
3,0 |
1 |
0,75 |
0,06 |
0,81 |
0,18 |
0,13 |
0,22 |
|||||||
|
Секция электрокаллорифера приточной камеры ЭКО-160 |
30 |
3 |
90 |
0,7 |
1,0 |
63,0 |
0 |
111,3 |
|||||||
|
Вентилятор приточной камеры ВЦ 4-70 №6,3 |
5,5 |
1 |
5,5 |
0,8 |
0,86 |
4,4 |
2,61 |
5,12 |
|||||||
|
Освещение внутреннее |
1,134 |
1 |
1,134 |
1 |
0,96 |
1,134 |
0,33 |
1,18 |
|||||||
|
Освещение наружное |
0,42 |
1 |
0,42 |
0,5 |
0,85 |
0,21 |
0,13 |
0,25 |
1.3.2 Внешнее электроснабжение
Данный электроприемник будет питаться от существующей ТП 2500 кВА.
Для передачи электроэнергии от КТП до ВРУ1 применяем кабельную линию на напряжение 0,4 кВ. Для прокладки в земле по [15] выбираем силовой кабель ВВГ с ПВХ изоляцией на напряжение 0,66 кВ. Кабель будет проложен в трубе.
Технические и эксплуатационные характеристики силового кабеля ВВГ приведены в таблице 1.11.
Таблица 1.11: Технические и эксплуатационные характеристики силового кабеля ВВГ
|
Наименование параметра |
Значение параметра |
|
|
Номинальное напряжение, кВ |
0,66 |
|
|
Температура окружающей среды при эксплуатации |
от -50 єС до +50 єС |
|
|
Относительная влажность воздуха (при +35 єС) |
98 % |
|
|
Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева |
-15 єС |
|
|
Предельная длительно допустимая рабочая температура жил |
70 єС |
|
|
Предельно допустимая температура жил кабеля в аварийном режиме или перегрузки |
80 єС |
|
