Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

В современном промышленном комплексе производство мясной продукции занимает значительную часть. Данная отрасль является важным комплексом по выпуску товаров народного потребления, а также потребителем значительного количества животных (крупный рогатый скот, свиньи, овцы, лошади, домашняя птица) поставляемых сельским хозяйством.

Основная задача производства состоит в том, чтобы обеспечить промышленный рост и большую устойчивость промышленного производства, повышение качества продукции и расширение ассортимента для более полного удовлетворения потребностей населения.

Мясоперерабатывающие предприятия являются не только промышленными, но и ветеринарно-санитарными учреждениями. На них возложена обязанность обеспечить выпуск только доброкачественной и благополучной в санитарном отношении всей пищевой и технической продукции.

В условиях сложившейся за много лет консервативной структуры производства принимаются меры по технической реконструкции пищевого машиностроения. И по использованию производственного потенциала оборотных отраслей.

Для решения основных задач, стоящих перед пищевой промышленностью и, в частности, перед производством мясных изделии, необходимо следующее:

- широкое применение современной техники;

- применение нового оборудования, обеспечивающего высоки уровень механизации и автоматизации производственных процессов при приготовлении теста и подготовки заготовок;

- привлечение новейших достижении науки в данную сферу производства;

- привлечение молодого научного потенциала, со смелыми решениями и проектами, способного оказать позитивное влияние на процесс ниже описываемого производства.

Важная роль в реализации планов электрификации и механизации сельскохозяйственного производства относится к электроприводу - основному виду привода самых разнообразных машин и механизмов. Основные достоинства электропривода малый уровень шума, отсутствие загрязнения среды, широки диапазон мощностей, легкость автоматизации.

1. ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

1.1 Расчет электрического освещения цеха

Существует два метода расчета освещения в помещении: точечный и метод коэффициента использования светового потока. Точечный метод базируется на основном законе светотехники и зависит от характеристики объекта. В основу метода коэффициента использования светового потока заложен расчет средней освещенности.

Помещение цеха по производству колбасных изделий железобетонное отапливаемое (t = 10 - 15ъъС в зимнее время). Максимальная высота помещения 4 метра. Для производства работ в помещении цеха предусмотрено напряжение силовой и осветительной сети 220/380 В.

Дежурное освещение в цехе не предусматривается, так как работа ведется круглосуточно. Так же не предусматривается аварийное освещение согласно справочным данным. Если рабочее освещение выйдет из строя, то используют переносные светильники, которые питаются энергией переносных аккумуляторов.

Рассчитываемое помещение относится ко 2 категории потребителей, то есть перерыв в электроснабжении приводит к порче электрооборудования или продукции. Допускается включение резервного источника питания, перерыв в электроснабжении не должен превышать одних суток.

1.1.1 Расчет освещения и выбор ламп для помещения цеха по производству колбасных изделий

Расчет освещения в цехе по производству колбасных изделий произведем на примере помещения машинного отделения.

Основные требования к помещению:

- Система освещения - общая;

- Вид освещения - рабочее.

Как источник освещения выбираются лампы дневного света, то есть люминесцентные лампы. Это обусловлено тем , что люминесцентные лампы имеют высокую световую отдачу и срок службы, по сравнению с лампами накаливания основные параметры люминесцентных ламп меньше зависят от отклонений напряжения питающей сети. Отрицательно на работе люминесцентных ламп сказываются факторы окружающей среды. Отклонение температуры воздуха и относительной влажности от установленных значений, приводит к ухудшению условий зажигания лампы и уменьшению светового потока излучения и эффективной отдачи лампы.

Данное помещение имеет габариты:

длинна помещения, А = 20 м;

ширина помещения, В = 16 м;

высота помещения, Н = 3,8 м.

Уровень освещенности помещения машинного отделения не менее 100 лк ()

Расчетная высота подвеса светильников ,м определяется:

,

где H - высота помещения, м;

h - высота свеса светильников, м;

- высота оборудования, м; = 0,8 м.

Высота подвеса светильников рассчитывается с учетом того, что высота свеса светильника h = 0.

.

Расстояние между светильниками L, м определяется:

,

где ? - относительное расстояние между светильниками, ? = 1,7;

.

Число рядов светильников , определяется:

,

где B - ширина помещения, м.

.

Расстояние от крайнего светильника до стены, м находится:

.

Расстояние между рядами светильников , м определяется:

,

.

Число светильников в ряду,

,

где А - длинна помещения, м

.

Расстояние между рядами светильников , м определяется:

,

Для определения коэффициента использования светового потока необходимо определить индекс помещения

,

.

С учетом значения индекса помещения коэффициент использования светового потока з = 0,57.

Для освещения помещения машинного отделения колбасного цеха выбирается светильник типа ЛСП27 236 с люминесцентными лампами типа ЛБ - 36 со световым потоком

Общий световой поток , лм определяется

,

где - нормативная освещенность, лк;

S - освещаемая площадь, .

;

- коэффициент запаса; =1,15;

Z - коэффициент неравномерности освещения; для люминесцентных ламп Z = 101.

.

Общее количество светильников N, штук

,

Мощность светильной установки P, кВт определяется по формуле:

,

где - мощность одного светильника, Вт.

,

где - мощность ламп в светильнике, Вт;

- мощность пускорегулирующей аппаратуры, Вт;

,

;

;

Освещение в подсобных помещениях рассчитывается методом удельной мощности, который является упрощенной формой метода коэффициента использования светового потока.

В качестве примера рассчитаем осветительную установку для помещения сушки колбасных изделий.

Нормированная освещенность ;

Длинна помещения А = 12м; ширина В = 16м

Площадь помещения S = 192.

Удельная мощность светильника

Требуемая мощность светильника Р, Вт определяется по формуле:

,

Для освещения помещения берем светильники типа ЛСП27 236 с люминесцентными лампами типа ЛБ - 36 со световым потоком

Расчет для других помещений колбасного цеха ведется аналогично, результаты расчетов сводятся в светотехническую ведомость таблица 2.2.

1.1.2 Электротехнический расчет осветительной установки

Марка проводов и способ прокладки определяются средой помещения, его назначением и размещением оборудования.

Для промышленных объектов выбираются провода с медными жилами. На объекте проектирования прокладка провода будет осуществляться на скобах.

Для подключения токоприемников берется один щиток освещения.

Все токоприемники на объекте проектирования разбивается на группы:

1 - я группа

6 светильников ЛСП27

2 - я группа

4 светильников ЛСП27

3 - я группа

4 светильников ЛСП27

4 - я группа

12 светильников ЛСП27

5 - я группа

6 светильников ЛСП27

6 - я группа

6 светильников ЛСП27

7 - я группа

6 светильников ЛСП27

8 - я группа

6 светильников ЛСП27

Для определения сечений проводникового материала применяют метод минимума потерь напряжения, затем проводится проверка провода на перегрузку по длительно допустимому току. Расчет производится на основе расчетной схемы осветительной установки (рис 2.1)

Рис. 2.1 Расчетная схема осветительной установки

Пример расчета сечения проводникового материала приведен для ввода и одной из отходящих групп.

В общем случае площадь поперечного сечения проводникового материала S, определяется следующим образом:

;

где М - большой электрический момент, кВт•м;

;

- малый электрический момент, кВт•м;

- коэффициент приведения малых моментов к большим;

С - коэффициент линии, зависящей от напряжения сети, материала провода, количества проводов в одной группе; для определения сечения на вводе С = 72, для определения сечения проводов в группе С = 12;

- потери напряжения на проводах, %; для осветительной сети допустимые потери напряжения %.

С учетом выражения (2.14) сечение проводникового материала на вводе в щит освещения , определится как:

;

;

;

;

.

В результате расчета выбирается сечение проводникового материала на вводе в щит освещения . Выбирается кабель с медной жилой марки с длительно допустимым током .

Значение расчетного тока на вводе в щит освещения , А

;

.

Проверка выбранного провода на нагрев производится в соответствии с условием:

,

где - расчетный ток на проверяемом участке схемы, А;

По условиям нагрева кабель выбран верно, так как расчетный ток на вводе меньше длительно допустимого тока то есть .

С учетом выражения (2.14) сечение проводникового материала первой группы ,

,

где - электрический момент первой группы на участке , кВт•м;

.

Фактическая потеря напряжения в ответвлении определяется , %

,

.

Потери напряжения первой группы ( Гр.1) , %

,

.

В соответствии с ГОСТом выбирается стандартное ближайшее большее сечение провода S = 1,5 . В качестве проводникового материала выбирается провод с медной жилой типа длительно допустимый ток выбранного провода .

Расчетный ток на проверяемом участке , А

,

.

По условиям нагрева провод выбран верно, так как расчетный ток на вводе меньше длительно допустимого тока то есть .

Расчет сечений и выбор марок проводов остальных групп сети освещения производится аналогично, результаты расчетов сводятся в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 - Виды сечений и выбор марки проводов

Группа	Фактические потери напряжения	Разность потерь напряжения	Допустимый ток	Расчетный ток	Сечение провода S	Марка провода
	%	%	А	А
ввод		5	19	7,6	1,5	ВРГ
Гр.1	0,575	4,425	19	3	1,5	ПРКА
Гр.2	0,075	4,35	19	2	1,5	ПРКА
Гр.3	0,1	4,25	19	2	1,5	ПРКА
Гр.4	0,16	4,21	19	6	1,5	ПРКА
Гр.5	0,24	3,97	19	3	1,5	ПРКА
Гр.6	0,03	3,94	19	2	1,5	ПРКА
Гр.7	0,22	3,72	19	3	1,5	ПРКА
Гр.8	0,53	3,16	19	3	1,5	ПРКА

Таблица 2.2

наименование помещения	S,	Усло- вия среды	Коэф-т отражения		светильники	Источник света
			пот	стены	пол		тип	Р,Вт	К-во	тип	Р,Вт	К-во	марка
Машинное	320	Норм.	50	30	01	100	ЛСП27	90	12	ЛЛ	36	24	ЛБ-36	1,08	3
обвалки	176	Сыр.	30	20	10	100	ЛСП27	90	6	ЛЛ	36	12	ЛБ-36	0,54	3
разморозки	165	Сыр.	30	20	10	50	ЛСП27	90	4	ЛЛ	36	8	ЛБ-36	0,36	2,2
разморозки	132	Сыр.	30	20	10	50	ЛСП27	90	4	ЛЛ	36	8	ЛБ-36	0,36	2,2
реализации	144	Норм.	50	30	10	50	ЛСП27	90	4	ЛЛ	36	8	ЛБ-36	0,36	2,5
копчения	180	Норм.	50	30	10	75	ЛСП27	90	6	ЛЛ	36	12	ЛБ-36	0,54	3
сушки	192	Норм.	50	30	10	75	ЛСП27	90	6	ЛЛ	36	12	ЛБ-36	0,54	3
Коридор	117	Норм.	50	30	10	30	ЛСП27	90	6	ЛЛ	36	12	ЛБ-36	0,54	4,5

Светотехническая ведомость

Для подключения и управления токоприёмниками выбирается щит управления типа ЯРН, модификации ЯРН 8501-4211 с девятью отходящими группами: 8 групп - рабочее освещение и 1 группу - резервная. На вводе в щит в качестве коммутационной и защитной аппаратуры по расчетному току выбирается автоматический выключатель типа ВА 51-33 с номинальным током , на группах применены автоматические выключатели типа ВА 14-26-14.

1.2 Расчет вытяжной вентиляции

Для создания оптимальных режимов микроклимата применяют механические системы вентиляции. Для производственных помещений мясной промышленности краткость воздухообмена K, имеет значение K= 3,5 - 4,2 [ ].

Объём помещения, V, определяется:

где а - длина помещения, м, a = 20 м;

b - ширина помещения, м, b = 16 м;

h - высота помещения, м, h = 3,8 м.

.

Площадь сечения вытяжной шахты F, рассчитывается по формуле:

,

где L - вентиляционная норма, м;

- скорость движения воздуха в вытяжной шахте, м/с;

,

где h - высота вытяжной шахты, м;

Число вытяжных шахт , шт определяется по формуле:

,

где f - площадь живого сечения одной шахты, ; f= 0,3 ;

Вытяжная механическая вентиляция осуществляется при помощи центробежных вентиляторов.

Подача вентилятора , м при воздухообмене, осуществляемым одной приточной системой, определяется:

,

где Q - расчетный воздухообмен, м;

Напор вентилятора , Па, обеспечивающий преодоление сопротивлений в вентиляционном трубопроводе, определяется по формуле:

,

где - потери напора в трубопроводе, Па;

- потери напора от местных сопротивлений, Па;

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений отдельных участков приточной системы; = 0,5;

- скорость движения приточного воздуха в трубопроводе, = 12 м/с;

- плотность воздуха в трубопроводе, кг/;

,

,

.

Потери напора в трубопроводе , Па

,

где L - длина трубопровода, м; L = 52 м;

d - диаметр трубопровода, м; d = 0,3 м;

- коэффициент трения воздуха в трубопроводе; = 0,02;

Па,

Па.

По данным подаче и напору выбирается вентилятор типа Ц4-70N3,2, у которого А = 3700, = 0,8.

Частота вращения вентилятора n, об/мин

,

.

Требуемая мощность на валу электродвигателя , кВт определяется по формуле:

,

где - КПД передачи; =1.

Установленная мощность электродвигателя , кВт определяется

,

где - коэффициент запаса мощности, = 1,2;

кВт

К установке выбираемый электродвигатель 4АИР71В4, паспортные данные которого приведены в таблице 2.3 [5].

Таблица 2.3 - Паспортные данные двигателя 4АИР71В4

0.75	1500	73	0.76	2.2	2.2	1.6	10	0.0014

1.2.1 Расчет электропривода вентилятора.

Механическая характеристика электродвигателя представляет собой зависимость вращающего момента двигателя от его частоты вращения при неизменных напряжениях, частоте питающей сети и внешних сопротивлений в цепи обмоток двигателя.

По паспортным данным определяется номинальный ток , А и номинальный момент двигателя , Н•м

,

где - номинальная мощность, Вт;

- фазное напряжение сети, В;

- КПД двигателя;

- коэффициент мощности двигателя.

,

где - номинальная угловая скорость вращения, ;

- номинальная частота вращения, об/мин;

;

.

Пусковой ток двигателя , А

,

.

Пусковой момент двигателя , Нм

,

Нм.

Минимальный момент двигателя , Нм

,

.

Максимальный момент двигателя , Нм

,

.

Механическая характеристика электродвигателя строится по 5 характерным точкам:

Точка 1: М = 0; S = 0; =1500 об/мин;

Точка 2: М = ; S =; =1350 об/мин;

Точка 3: М = ; S =; =594 об/мин;

Точка 4: М = ; S =; 225 об/мин;

Точка 5: М = ; S = 1; n = 0 об/мин.

Расчет механической характеристики вентилятора начинается с момента сопротивления , Нм при номинальной частоте вращения вентилятора

,

.

Момент сопротивления , Нм при n = 0 определяется

;

.

В общем случае момент сопротивления , Нм



Для построения механической характеристики вентилятора определяется несколько значений , результаты расчетов сводятся в таблицу 2.4. электрический освещение цех вентиляция

Таблица 2.4 - Механическая характеристика вентилятора.

n, об/мин	300	600	900	1200	1500
,Нм	693	1333	2400	3893	5813

Расчет возможности пуска двигателя при снижении напряжения сети на 20% ниже номинального:

1. ; ;

2. ; ;

3. ; ;

4. ; ;

5. ; ;

Расчет времени пуска и переходного процесса двигателя

,

, ;

Динамический момент определяется по формуле

,

Результаты расчетов сводятся в таблицу 2.5

Таблица 2.5 - Построение графика времени пуска двигателя

	150	300	450	600	750	900	1050	1200	1350
	0,0043	0,0055	0,0045	0,0037	0,0041	0,0047	0,0057	0,008	0,0139
	0,0043	0,0098	0,0143	0,018	0,0221	0,0268	0,0325	0,0405	0,0544
	6,1	4,8	5,9	7,1	6,5	5,6	4,6	3,3	1,9

На основе полученных данных строятся механические характеристики рабочей машины и двигателя

Проверка времени пуска

,

,

,

.

1.3 Расчет и выбор аппаратуры управления и защиты

Для управления электродвигателем 4АИР71В4 выбирается магнитный пускатель ПМЕ-022 ТРН10, .

Выбор автоматического выключателя с комбинированным расцепителем

, , ,

Выбирается автоматический выключатель АЕ 2013 с комбинированным расцепителем, , .

Рис 2.2 механические характеристики рабочей машины и электродвигателя

2. УСТАНОВКА ПО ПОДДЕРЖАНИЮ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА

2.1 Общие сведения

Вентиляция является средством защиты воздушной среды производственных помещений.

Задачей вентиляции является обеспечение чистоты воздуха и заданных метеорологических условий в производственных помещениях. Вентиляция достигается удалением загрязненного или нагретого воздуха из помещения и подачей в него свежего воздуха.

По способу перемещения воздуха вентиляция бывает с естественным и механическим побуждением. Возможно также сочетание естественной и механической вентиляции (смешанная вентиляция).

Вентиляция бывает приточной, вытяжной или приточно-вытяжной в зависимости от того, для чего служит система вентиляции, - для подачи или удаления воздуха из помещения или для того и другого одновременно.

По месту действия вентиляция бывает общеобменной и местной. [9]

Действие общеобменной вентиляции основано на разбавлении загрязненного, нагретого, влажного воздуха помещения свежим воздухом до предельно допустимых норм. Эту систему вентиляции наиболее часто применяют в случаях, когда вредные вещества, теплота, влага выделяются равномерно по всему помещению. При такой вентиляции обеспечивается поддержание необходимых параметров воздушной среды во всем объеме помещения.

Воздухообмен в помещении можно значительно сократить, если улавливать вредные вещества в местах их выделения. С этой цельютехнологическое оборудование, являющееся источником выделения вредных веществ, снабжают специальными устройствами, от которых производится отсос загрязненного воздуха. Такая вентиляция называется местной вытяжкой.

Местная вентиляция по сравнению с общеобменной требует значительно меньших затрат на устройство и эксплуатацию.

В производственных помещениях, в которых возможно внезапное поступление в воздух рабочей зоны большого количества вредных паров и газов, наряду с рабочей предусматривается устройство аварийной вентиляции.

На производстве часто устраивают комбинированные системы вентиляции (общеобменную с местной, общеобменную с аварийной и т.п.).

Для эффективной работы системы вентиляции важно, чтобы были выполнены следующие технические и санитарно-гигиенические требования:

1) Количество приточного воздуха должно соответствовать количеству удаляемого (вытяжки); разница между ними должна быть минимальной.

В ряде случаев необходимо так организовать воздухообмен, чтобы одно количество воздуха обязательно было больше другого. Например, при проектировании вентиляции двух смежных помещений, в одном из которых выделяются вредные вещества. Количество удаляемого воздуха из этого помещения должно быть больше количества приточного воздуха, в результате чего в помещении создается небольшое разрежение.

Возможны такие схемы воздухообмена, когда во всем помещении поддерживается избыточное по отношению к атмосферному давление. Например, в цехах электровакуумного производства, для которого особенно важно отсутствие пыли.

2) Приточные и вытяжные системы в помещении должны быть правильно размещены. Свежий воздух необходимо подавать в те части помещения, где количество вредных веществ минимально, а удалять, где выделения максимальны.

Приток воздуха должен производиться, как правило, в рабочую зону, а вытяжка - из верхней зоны помещения.

3) Система вентиляции не должна вызывать переохлаждения или перегрева работающих.

4) Система вентиляции не должна создавать шум на рабочих местах, превышающий предельно допустимые уровни.

5) Система вентиляции должна быть электро-, пожаро- и взрывобезопасна, проста по устройству, надежна в эксплуатации и эффективна.

2.2 Расчёт количества вредных веществ, выделяющихся в производственном цехе

2.2.1 Расчёт влаговыделений

Влага выделяется в результате испарения со свободной поверхности воды и влажных поверхностей материалов и кожи, в результате дыхания людей, а также химических реакций, работы оборудования и так далее.

Количество влаги, выделяемое людьми W, г/ч определится по формуле:

,

де n - число работников производственного цеха, чел; n = 23 чел; w - количество влаги, выделенное одним человеком, г/ч. [10]

г/ч.

Таблица 3.1 - Количество тепла и влаги, выделяемое человеком

Характер выполняемой работы	Тепловыделения, Вт	Влага, г/ч
	Полное	Явное
	при 10°С	при 35°С	при 10°С	при 35°С	при 10°С	при 35°С
Умственная	160	93	140	16	30	115
Физическая
Легкая	180	145	150	8	40	200
Средняя	215	195	165	8	70	280
Тяжелая	290	290	195	16	135	415

Влаговыделения от технологического оборудования обычно принимаются по справочным данным.

2.2.2 Расчёт газо- и пылевыделений

В помещении находятся различные источники выделений газов и пыли. Необходимо учитывать газовыделения со свободной поверхности жидкостей, при сгорании топлива, через неплотности аппаратуры и трубопроводов, при различных технологических операциях. Места пылеобразования, как правило, оборудуются местной вентиляцией.

Количество двуокиси углерода, содержащейся в выдыхаемом человеком воздухе, определяется по таблице 3.2.

При наличии в помещении источников других вредных выделений количество этих выделений в воздухе (газы, пары, пыль и др.) подсчитываются исходя из особенностей технологического процесса и оборудования.

Таблица 3.2 - Количество двуокиси углерода, выделяемого человеком

Характер выполняемой работы	Расход СО2
	объемный, л/ч	массовый, г/ч
Умственная	23	45
Физическая:
Легкая	25	50
Средняя	35	70
Тяжелая	45	90

2.2.3 Расчёт тепловыделений от людей

Тепловыделения человека зависят от тяжести работы, температуры и скорости движения окружающего воздуха. Количество тепла, выделяемого одним человеком, приведено в таблице 3.1. Считается, что женщина выделяет 85%, а ребенок 75% тепловыделения взрослого мужчины.

В расчетах используется явное тепло, то есть тепло, воздействующее на изменение температуры в помещении.

2.2.4 Тепловыделения от солнечной радиации

Расчет тепла, поступающего в помещение от солнечной радиации QОСТ и QП , Вт, производится по следующим формулам

- для остекленных поверхностей

,

- для покрытий

,

где FОСТ - площадь поверхности остекления, м2;

FП - площадь поверхности покрытия, м2;

qОСТ - тепловыделение от солнечной радиации, Вт/м2 через 1м2 поверхности остекления с учетом ориентации по сторонам света, (табл. 3.3);

qП - тепловыделение от солнечной радиации через 1м2 покрытия, Вт/м2 (табл. 3.4);

АОСТ - коэффициент учёта характера остекления (табл. 3.5).

кВт;

кВт.

Таблица 3.3 - Тепловыделения от солнечной радиации через остекление qОСТ, Вт/м2

Характер остекления	При ориентации остекления по географической широте
	Ю	ЮВ и ЮЗ	В и З	СВ и СЗ
	35	45	55	65	35	45	55	65	35	45	55	65	35	45	55	65
деревянными	128	145	145	170	100	128	145	170	145	210	170	170	75	75	75	75
металличес-кими	165	185	185	170	120	128	165	185	145	185	185	200	210	95	95	95
Фонари с двойным вертикальным остеклением с переплетами:
деревянными	140	170	170	175	115	145	175	175	170	170	185	185	87	87	87	80
металличес-кими	150	185	200	128	165	200	200	185	185	210	210	100	100	100	95	90

Для остекленных поверхностей, ориентированных на север, qОСТ = 0.

Таблица 3.4 - Тепловыделения от солнечной радиации через покрытие qП, Вт/м2

Характер покрытия	При географической широте
	35	45	55	65
Плоское безчердачное	24	21	17	14
С чердаком	6	6	6	6

Солнечную радиацию следует учитывать при наружной температуре от 10 °С и выше.

Таблица 3.5 - Значение коэффициента АОСТ

Характер остекления, его состояние	АОСТ
Двойное остекление в одной раме	1,1
Одинарное остекление	1,45
Обычное загрязнение	0,8
Сильное загрязнение	0,7
Забелка окон	0,6
Остекление с матовыми стеклами	0,7
Внешнее зашторивание окон	0,25

За величину остекления принимается большая величина, полученная при расчете двух вариантов:

1) тепловыделение через остекление в одной стене в сумме с тепловыделением через покрытие и фонари;

2) тепловыделение через остекление в двух взаимно перпендикулярных стенах с коэффициентом 0,7 в сумме с тепловыделением через покрытие и фонари.

2.2.5 Расчёт тепловыделений от электродвигателей

Расчет тепловыделения от электродвигателей QЭП, Вт, производится по формуле

,

где N - суммарная номинальная мощность электродвигателей, кВт;

- коэффициент, учитывающий использование установочной мощности двигателей, их загрузку по мощности, одновременность их работы, долю перехода механической энергии в тепловою.

Приближенно для электродвигателей, работающих с устройствами без принудительного жидкостного охлаждения ; для приводов станков с использованием эмульсии ; для двигателей, приводящих устройства с местными отсосами,. [12]

кВт.

2.3 Определение потребного воздухообмена

Необходимый расход воздуха определяется вредными факторами, вызывающими отклонения параметров воздушной среды в рабочей зоне от нормируемых (поступление вредных веществ, влаги, избытков тепла).

В помещениях, загрязненных вредными парами, газами или пылью, количество воздуха G, м3/ч необходимого для разбавления концентрации вредных веществ до допустимых, рассчитывается по формуле:

,

где В - количество вредных веществ, выделяющихся в помещении за 1 час, г/ч; В = 568,4 час, г/ч;

q1 - концентрация вредных веществ в приточном воздухе, г/м3;

q2 - концентрация вредных веществ в удаляемом воздухе, г/м3.

Концентрация q2 принимается равной предельно допустимой для рассматриваемого вредного вещества.

м3/ч.

При одновременном выделении в воздух рабочей зоны нескольких вредных веществ, не обладающих однонаправленным действием, потребный воздухообмен следует принимать по тому вредному веществу, для которого требуется подача чистого воздуха в наибольшем количестве.

В тех случаях, когда происходит одновременное выделение нескольких вредных веществ однонаправленного действия, расчет общеобменной вентиляции выполняется путем суммирования количеств воздуха, необходимого для разбавления каждого вещества до его предельно допустимой концентрации С.

2.3.1 Определение воздухообмена, обеспечивающего удаление избытков тепла

В помещения со значительными тепловыделениями объем приточного воздуха, необходимого для поглощения избытков тепла G, м3/ч рассчитывается по формуле

,

где Q - теплоизбытки, Вт;

CР - массовая удельная теплоемкость воздуха, Дж/кг·с; СР = 103 Дж/кг с;

q - плотность приточного воздуха, кг/м3; q = 1,2…1,29 кг/м3;

tУД - температура удаляемого воздуха, °С;

tПР - температура приточного воздуха, °С.

Температуры приточного воздуха принимаются по СНиП-П-33-75 для холодного и теплого времени года. Температура удаляемого воздуха tУД, °С определится по формуле

,

где tР.З. - температура в рабочей зоне по ГОСТ 12.1.005-76, °С;

а - нарастание температуры на каждый 1 м высоты, °С/м;

а = 0,5…1,5 °С / м, в зависимости от тепловыделения;

Н - высота помещения, м.

°С.

м3/ч.

2.3.2 Определение потребного воздухообмена, обеспечивающего удаление избытков влаги

Расход воздуха G, м3/ч определится по формуле

,

где W - количество водяного пара, выделяющегося в помещении, г/ч;

dВ, dП - влагосодержание вытяжного (принимается равным предельно допустимому) и приточного воздуха, г/кг, определяется по температуре и относительной влажности воздуха из i - d диаграммы;

q - плотность приточного воздуха, кг/м3.

м3/ч.

При одновременном выделении вредных веществ, тепла и влаги сравниваются соответствующие воздухообмены, потребные для их удаления, и выбирается из них наибольший.

2.3.3 Расчёт воздушного душирования

Воздушное душирование следует применять, когда на работающего воздействует лучистая теплота с интенсивностью 350 Вт/м2 и более.

Нормы температуры t, °С, и скоростей , м/с воздушного душирования для работ средней тяжести приведены в таблице 3.7. Полученные данные для всех категорий работ даны в Санитарных нормах проектирования промышленных предприятий СН 245-71 и ГОСТ 121.005-76 “Воздух рабочей зоны”.

Таблица 3.7 - Нормы температуры и скоростей движения воздуха при воздушной душировании для категории работ средней тяжести

Тепловое	Период года
Облучение	Теплый (температура наружного воздуха +10°С и выше)	Холодный и переходный (температура наружного воздуха ниже +10°С)
	, °С	, м/с	, °С	, м/с
350...700	21...23	0,7...1,5	21...22	0,7...1,0
700...1400	20...23	1,5...2,0	20...21	1,0...1,5
1400...2100	19...21	1,5...2,5	19...20	1,5...2,0
2100...2800	18...21	2,0...3,5	19...21	2,0...2,5
более 2800	18...190	3,0...3,5	19...21	2,0...25

Душирующий воздух подается на рабочее место приточными патрубками. Патрубки необходимо устанавливать на такой высоте, чтобы они создавали хорошее обдувание приточным воздухом верхней части туловища человека и не затрудняли нормальную эксплуатацию оборудования.

На рабочее место воздух может подаваться или горизонтаьно, или сверху по углом 45°. Расстояние от выходного патрубка до рабочего, обслуживающего установку, должно быть не менее 1 метра. Расчет душирующего патрубка ведется по следующей схеме.

Первоначально определяется отношение разности температур,°С

,

где tР.З. - температура в рабочей зоне,°С; [14]

tР - нормируемая температура воздуха на рабочем месте,°С;

t0 - температура воздуха на выходе из душирующего патрубка,°С.

°С.

При для достижения tР достаточно адиабатного охлаждения воздуха, при требуется искусственное охлаждение.

В задачу расчета воздушного душа входит определение необходимой скорости воздуха , м/с на выходе из патрубка и площади выходного сечения патрубка F0, м2.

При в пределах от 0,6 до 1,°С площадь выходного сечения F0, м2 определится по формуле

,

где Х - расстояние от душирующего патрубка до рабочего места, м;

- опытный коэффициент, характеризирующий изменение температуры (для патрубков типа ППД ). [9]

м2.

По значениям F0 и определится расход воздуха через патрубок G, м3/ч

,

где - скорость воздуха на выходе из патрубка, м/с; =1,2 м/с.

м3/ч.

2.4 Определение производительности вентилятора

Из вышеприведённых расчётов видно, что основной расход воздуха направлен на удаление избыточного тепла из производственного цеха, поэтому производительность вентилятора LВ, м3/ч определится по формуле

,

где Q - теплоизбытки, кВт; Q = 94,5 кВт;

СВ - теплоёмкость воздуха, кДж/м3 єС; СВ = 1,282 кДж/м3 єС;

LW - расход воздуха удаляемого из рабочей зоны цеха, м3/ч;

LW =659 м3/ч;

tW - температура воздуха в помещении, єС; tW = 20 єС;

tВ - температура воздуха подаваемого в помещение, єС; tВ = 10 єС;

tУ - температура воздуха удаляемого из помещения, єС; tУ = 25 єС.

м3/ч.

2.4.1 Расчёт электропривода вентилятора

В данном случае выбираются вентиляторные установки, смонтированные на кровле, так как они не занимают полезной площади сооружения. Двигатель вертикального исполнения приводит в движение центробежный или осевой вентилятор, колесо которого смонтировано на валу двигателя. Клапан осевого вентилятора открывается потоком воздуха, а закрывается под действием силы тяжести. [18]

Мощность электродвигателя Р, Вт определяется производительностью и давлением, развиваемыми вентилятором и определится по формуле

,

где LВ - производительность вентилятора, м3/ч;

К - коэффициент запаса мощности, учитывающий невыявленные

расчётом факторы; выбирается в пределах 1,05…1,15;

- давление, выбирается из расчёта подачи воздуха к самой

удалённой точке воздуховода, Н/м2;

- коэффициент полезного действия вентилятора;

- коэффициент полезного действия привода.

Вт.

Выбирается ближайший по мощности электродвигатель с частотой вращения 1500 об/мин.

Выбирается двигатель серии 4А71В4У3 со следующими параметрами:

Номинальная мощность: РНОМ = 0,75 кВт;

Номинальное напряжение: UНОМ = 380, В;

Синхронная скорость: n0 = 1500 об/мин;

Пусковые свойства:

Cosц = 0,73 SН = 7,5 % R1/ = 0,11 Ом

П = 2 SКР = 40 % R2// = 0,11 Ом

мin = 1,8 КiП = 4,5 % Х1/ = 0,084 Ом

мах = 2 ХМ = 1,5 Ом Х2// = 0,2 Ом.

При регулировании скорости асинхронного двигателя с помощью тиристорного регулятора потери мощности и ток в двигателе возрастают, а также ухудшается охлаждение двигателя, что приводит к необходимости завышать мощность регулируемого двигателя по сравнению с нерегулируемым. Коэффициент запаса (завышение) определяется эмпирически

,

.

Мощность РН, кВт при этом рассчитается по формуле

,

кВт.

Условие выполнено, значит, двигатель выбран правильно.

Определим номинальную угловую скоростьН, с-1 при SН = 7,5 % или 0,075 в относительных единицах

,

где n0 - синхронная скорость двигателя, об/мин; n0 = 750 об/мин.

с -1.

Номинальный момент сопротивления рабочей машины МН.Р.М., Нм определится по формуле

,

Нм.

2.4.2 Расчёт и построение механических характеристик двигателя и рабочей машины

Механическая характеристикой вентилятора является кривая. При Н.Р.М. = 71,906, с-1 момент сопротивления статической нагрузки МС, Нм определится по формуле и сводятся в таблицу 3.9.

,

Естественная механическая характеристика асинхронного двигателя строится подставлением в формулу критического момента двигателя при изменении номинальной угловой скорости. Критический момент двигателя МКР, Нм определится по формуле

,

Нм.

Для построения необходимы 11 значений угловой скорости Н, с -1. Задаётся шаг номинального скольжения от 0 до 1(шагом 0,1).

Результаты расчётов сводятся в таблицу 3.9.

Момент на валу двигателя М, Нм при этом определится с помощью формулы Клосса

,

где а - коэффициент отношения сопротивлений фаз статора и ротора.

Коэффициент отношения сопротивлений фаз статора и ротора определится по формуле

,

где R1/ - активное сопротивление фазы статора, Ом; R1/ = 0,11 Ом;

R2 // - приведённое к статорной цепи активное сопротивление фазы ротора, Ом; R2 //= 0,11, Ом.

.

Результаты расчётов сводим в таблицу 3.9.

2.4.3 Переходные процессы в электроприводе

Режим перехода электропривода из одного установившегося состояния в другое, в процессе которого происходит изменение соответствующих видов энергии, называют переходным процессом или динамическим режимом электропривода. Переходные процессы имеют место при пуске, торможении, реверсировании электропривода, при изменении нагрузки и условий электропитания электродвигателя.

Переходный процесс сопровождается изменением скорости электропривода, момента и тока электродвигателя и температуры его нагрева.

Время разгона на участке , с определится по формуле

.

Все расчёты сводятся в таблицу 3.9.

На уровне частоты вращения , с-1 пусковая характеристика переходит в горизонталь, что означает переход в статический режим работы и окончание переходного процесса.

Зависимость момента от времени переходного процесса определится выражением

,

где МУСТ - момент двигателя в установившемся режиме, в котором

Электромеханическая постоянная времени электропривода ТМ, с - это время, в течение которого привод с моментом инерции J разгоняется до синхронной угловой скорости под действием момента, равного максимальному МК и определится по формуле

,

с.

Таблица 3.9 - К построению механических, скоростных и переходных характеристик

S	W	Мдин	Dt	T	Ть	M1
1	0	7,024595	1,117502	15,2	1,117502	7,476062
0,9	15,7	7,431061	1,056377	15,2	3,258598	6,917761
0,8	31,4	7,761236	1,011437	15,2	5,302076	6,453038
0,7	47,1	8,001004	0,981127	15,2	7,277649	6,059065
0,6	62,8	8,118716	0,966902	15,2	9,216307	5,718874
0,5	78,5	8,04831	0,97536	15,2	11,15922	5,418544
0,4	94,2	7,656577	1,025262	15,2	13,17753	5,14442
0,3	109,9	6,682376	1,174732	15,2	15,43263	4,878001
0,2	125,6	4,638864	1,692224	15,2	18,4698	4,575941
0,1	141,3	0,72569	10,81729	15,2	31,92371	3,771201
0	157	0	-1,31404	15,2	?	3,982975

Выбираем вентилятор типа Ц4-70 в количестве трех штук.

2.4.4 Обоснование и выбор схемы управления

Автоматизированная вентиляционная установка состоит из двигателя М с вентилятором, магнитных пускателей КМ1, КМ2, регулятора температуры калорифера ВК1. Термодатчик регулятора установлен на высоте 1,5 м от пола.

В схеме предусмотрена как ручное так и автоматическое управление. При ручном управлении кнопкой SB1 осуществляется запуск электродвигателя, причём пуск электрокалорифера не возможен, в связи с тем, что без охлаждения нагревательные элементы калорифера могут сгореть. Для предотвращения этого предусмотрен нормально разомкнутый контакт магнитного пускателя КМ1 в цепи управления калорифером. После пуска электродвигателя кнопкой SB4 включается калорифер. Отключение двигателя осуществляется сначала кнопкой стоп калорифера SB3, а затем кнопкой стоп электродвигателя.

При автоматическом управлении, переключают SA1 в положение А и после включения схемы в сеть, в работу вступают датчики и присутствие оператора необязательно.

В схеме предусмотрены два датчика:

ВК1 термодатчик с нормально разомкнутым контактом, при понижении температуры он замыкается срабатывает реле KV, работающем на постоянном токе который обеспечивает диодный мост VD1…VD4, и своими контактами KV замыкает сначала цепь управления двигателя, а затем цепь управления калорифером. Чтобы этот датчик KV не включился одновременно в цепи управления калорифером предусмотрено реле времени КТ, которое через 10 секунд после запуска двигателя подключает калорифер. При повышении температуры контакты KV и KV размыкают схему управления, как двигателя, так и калорифера, причём двигатель останавливается через 30 секунд после отключения калорифера с помощью реле времени КТ.

В1 датчик высокой влажности. Выполнен нормально замкнутым, при высокой влажности датчикВ1 размыкается и выводит из работы калорифер, соответственно работает только двигатель привода вентилятора.

В схеме предусмотрены пять сигнальных ламп HL1…HL5, для наблюдения правильности процессов управления.

Лампочка HL1 сигнализирует о том, что в помещении слишком большая влажность; лампочка HL2 сигнализирует о работе двигателя; лампочка HL3 сигнализирует о работе электрокалорифера; лампочка HL4 сигнализирует о напряжении в сети управления.

Предусмотрена защита двигателя от перегрева плавкими вставками КК и защита от тока короткого замыкания предохранителями FU1...FU3.



Размещено на Allbest.ru

...