Электрификация цеха по приготовлению травяной муки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Введение

2. Характеристика предприятия

3. Расчет и выбор машин и механизмов производственных процессов

4. Выбор осветительной аппаратуры

5. Выбор проводов, пускозащитной аппаратуры

6. Выбор трансформатора, расчет токов короткого замыкания и выбор защитной аппаратуры

7. Разработка схемы автоматизации приготовления зеленой массы

8. Мероприятия по технике безопасности, охране окружающей среды

Заключение

Литература

Лист 1 - Генеральный план

Лист 2 - План кормоцеха, осветительной и силовой сети

Введение

Агропромышленный комплекс - это важная отрасль народного хозяйства. Задача его состоит в надёжности обеспечения республики продовольственным и сельскохозяйственным сырьём, повышении эффективности производства на всесторонней интенсификации. Не малую роль при выполнении данной задачи отводится электрификации производственных процессов, а именно: применению электрической энергии на всех стадиях производства сельскохозяйственной продукции.

Одна из главных проблем, стоящих на современном этапе развития,- это рациональное применение электрической энергии, а также наиболее эффективное использование электрооборудования. Для этой цели необходимо знать и уметь пользоваться методами технических расчётов в планировании, управлении и анализе хозяйственной деятельности сельскохозяйственного предприятия и целом, а также отдельных его составляющих.

Применение электроэнергии в сельскохозяйственном производстве повышает производительность труда, снижает затраты труда на производство сельхозпродукции. В целом электроэнергии заменяет большое количество тяжёлого ручного труда в производстве сельскохозяйственной продукции.

Увеличение производства продукции животноводства в республике предусматривается главным образом за счёт внедрения интенсивных технологий и новой техники, повышение продуктивности скота, птицы, а также широкого использования различных форм хозяйственности.

Создание новых машин должно основываться на строго научном подходе, результатом которого является механизация, электрификация, автоматизация, а также компьютеризация всех технологических процессов сельскохозяйственного производства.

Внедрение этих технологий должно привести к снижению трудовых затрат на производство сельскохозяйственной продукции, снижению потерь и повышению качества производимой продукции. На сегодняшний день лишь некоторые отрасли сельского хозяйства почти полностью механизированы, электрифицированы, автоматизированы и в некоторой степени компьютеризированы.

Высокая техническая оснащённость и широкая электрификация наряду с переходом на промышленную основу и разработкой прогрессивной технологии сельскохозяйственного процессов создали условия для автоматизации практически всех производственных процессов в сельском хозяйстве.

Основная задача автоматизации сельхозпроизводства - повысить качество получаемой продукции и высвободить работников от тяжёлого физического и однообразного умственного труда, снизить себестоимость получаемой продукции и повысить эффективность общественного производства.

1. Характеристика объекта

Кормоцех по производству и приготовлению кормов находится в селе Никольское Ярского района в юго-восточной части населенного пункта и удален на расстоянии 800 метров. Рядом расположена ферма по откорму молодняка на 1000 голов КРС. Также в производственной зоне расположены стационарный зерноочистительный пункт производительностью 20 т/ч, центральная ремонтная мастерская, водонапорная башня.

Здание кормоцеха занимает площадь размерами: длиной 36 м, шириной 12м, высотой 6 м. Здание выложено из сборного железобетона, стены оштукатурены, покрашены, полы забетонированы. Помимо технологического цеха в помещении кормоцеха предусмотрены щитовая, венткамера,и котельная.

Водоснабжение здания кормоцеха предусмотрено от водопровода фермы.

Электроснабжение кормоцеха предусматривается от внутриплощадочных сетей 380/220 В комплекса. Электроприёмники относятся к третьей категории надёжности электроснабжения. Питание предусмотрено от вводного щита, расположенного в помещении щитовой. Ввод выполнен кабельной линией.

2. Технологическая схема с описанием работы

Технологическая схема кормоцеха предусматривает следующие поточные линии: приёма, предварительного измельчения и дозированной подачи зеленой массы; приёма и дозирования подачи силоса; приёма, мойки, измельчения и дозирования подачи корнеплодов; приготовления и дозирования подачи добавок и питательных растворов; смешивания, измельчения и выдачи готовой влажной многокомпонентной кормосмеси. Кормоцех укомплектован оборудованием КОРК-15 и работает следующим образом. Из транспортного самосвального средства зеленая масса выгружается на лоток, откуда поступает в измельчитель 4, а затем в бункер. Далее измельченная масса через транспортер 3 направляется на транспортёр линии сбора 10, по которому масса движется в сторону измельчителя-смесителя кормов 9.

Для приготовления травяной муки из бункера зеленая масса транспортируется на транспортер 14, а затем в сушильный агрегат 15, откуда транспортируется на хранение.



Рисунок 1 - Технологическая схема

1 -- лоток питателя для силоса; 2 - транспортер силоса; 3 - транспортер зеленой массы; 4 -- измельчитель «Волгарь-5»; 5 -- измельчитель-камнеуловитель; 6 -- бункер-дозатор сочных кормов (корнеклубнеплодов); 7 --транспортер концентрированных кормов; 8 -- бункер-дозатор концентрированных кормов; 9 -- измельчитель-смеситель кормов; 10 - сборный транспортер; 11 - оборудование для приготовления питательных растворов; 12 - загрузочный транспортер; 13 - выгружной транспортер, 14 - транспортер, 15 - агрегат сушки АС-4

Силос из транспортного самосвального средства выгружается на лоток 1 затем поступает на конвейер и через пальчатые битеры подаётся на транспортёр точной дозировки 2 и далее по транспортёру линии сбора поступает в измельчитель-смеситель 9. Корнеплоды доставляются в кормоцех самосвальными мобильными средствами или подаются стационарными транспортёрами из корнеплодохранилища на транспортёр 12, откуда направляются в измельчитель-камнеуловитель 5, где очищаются от загрязнений и измельчаются до нужных размеров. Далее корнеплоды поступают в бункер-дозатор сочных кормов 6, а затем на транспортёр линии сбора. Концентрированные корма доставляются в кормоцех загрузчиком ЗСК-10 и разгружаются в бункеры-дозаторы 8, откуда шнековым конвейером 7 подаются на транспортёр линии сбора. Все компоненты поступают в измельчитель-смеситель кормов для смешивания, лучшего измельчения и обогащения растворами. Готовая смесь выгружается скребковым транспортёром 13 в кормораздающие средства.

Для обогрева помещения кормоцеха и запаривания кормов предусмотрена котельная, которая состоит из электродного котла, аккумулирующего бака, системы трубопроводов, насоса. Вода по трубопроводу поступает в аккумулирующий бак, затем с помощью насоса - в котел, где ТЭНами подогревается до температуры 95 ? С. Для автоматического поддержания температуры воды в котле и системе используют регулятор температуры. Два датчика температуры устанавливаются в трубопроводе перед аккумулирующим баком, третий - в трубопроводе на выходе из котла. Уровень воды в аккумулирующем баке контролируется датчиком уровня, который управляет электромагнитным клапаном. Электромагнитный клапан установлен на трубопроводе и открывает (закрывает) доступ воды в бак. Из аккумулирующего бака подогретая вода по водопроводам поступает к потребителям. Циркуляционный насос предназначен для подкачки воды из аккумулирующего бака в электродный котел. Для предотвращения образования накипи с внутренней стороны водопроводных труб предусмотрено противонакипное устройство.

Кормоцех является влагонасыщенным и запыленным помещением, поэтому для создания нормального микроклимата в кормоцехе предусмотрена вентиляция.

3. Расчет и выбор машин производственных процессов

трансформатор замыкание автоматизация защитный

Выбираем электропривод для мойки-измельчителя.

Суточное потребление корнеклубнеплодов

Qсут = ?qi • Ni , (3.1)

где qi - суточная норма на одно животное, кг;

Ni - количество животных.

Qсут = 15 • 1500 = 22500 кг = 22,5 т

По суточному потреблению кормов данного вида и времени работы машины для данного способа обработки находим количество кормов, перерабатываемых в час

, (3.2)

где t- планируемое время работы машины для приготовления данных видов кормов.

Расчетная мощность мойки-измельчителя

Рх = kх.х • А ? Q / зпо , (3.3)

где kх.х - коэффициент, учитывающий потери холостого хода k = 1,1;

А - энергия, расходуемая на обработку корнеклубнеплодов, кДж/кг, А = 2,5 кДж/кг;

Q -производительность мойки, т/ч;

зпо -КПД передачи.

Рх = 1,1 • 3,75 • 2,5/0,94 = 10,8 кВт

По расчетной мощности выбираем электродвигатель АИР132М4У3: Рн = 11 кВт, nн = 1450 об/мин, соsц = 0,85, зн = 88,5 %, Iп / Iн = 7,5, Мп / Мн = 2,4, Мк / Мн = 2,9, Мм / Мн = 1,6, J = 0,0349 кг?м2, m = 84 кг.

Проверяем выбранный электродвигатель по нагреву

Рн > Ррасч. (3.4)

где Рн = 11 - номинальная мощность электродвигателя, кВт;

Ррасч = 10,8 - расчетная мощность, кВт;

11 кВт > 10,8 кВт

Следовательно, по нагреву электродвигатель выбран правильно.

Проверка по условию перегрузки

Мном ? Мпер (3.5)

где Мном - номинальный момент двигателя, Н ? м;

Мпер - номинальный момент по условию перегрузки, Н ? м.

Номинальный момент двигателя

(3.6)

где Рном - номинальная мощность электродвигателя, кВт;

n - частота вращения двигателя, об / мин.

Н ? м

Номинальный момент по условию перегрузки

(3.7)

где Мс - статический момент, Н ? м

(3.8)

Н ? м

Н ? м

72,4 Н ? м ? 32,8 Н ? м

Следовательно, по условию перегрузки электродвигатель выбран правильно.

Проверка по условию пуска

Мном ? Мпуск (3.9)

где Мпуск - номинальный момент по условию пуска, Н ? м.

(3.10)

где kmin - кратность минимального момента, Н ? м;

U = 0,925 - напряжение на зажимах электродвигателя с учетом его отключения во время пуска, о.е.

64,9 Н ? м

72,4 Н ? м ? 64,9 Н ? м

Следовательно, по условию пуска электродвигатель выбран правильно.

Присоединенная мощность электродвигателя

(3.11)

где зном - КПД двигателя.

Фактически потребляемая двигателем из сети мощность

Рmax = Рприс ? kз (3.12)

где kз - коэффициент загрузки.

Рmax = 12,4 ? 0,7 = 8,7 кВт

Расчет нагрузок электродвигателей остального оборудования аналогичен. Результаты расчетов сводим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Характеристика машин производствных процессов

Тип установки	Двигатель	Рном, кВт	nном, об/мин	соs ц	зном, %
Мойка-измельчитель ИКМ-5	АИР132М4У3	11	1450	0,85	88,4
Загрузочный транспортер ТК-5	АИР80А4У3	3	1410	0,88	87
Транспортер подачи силоса КОРК-15-04.15	АИР71А4У3	0,55	1310	0,71	71
Транспортер концентрированных кормов КОРК-15-03.15	АИР71А4У3	0,55	1310	0,71	71
Транспортер зеленой массы ЛИС-3,0	АИР132М4У3	11	1450	0,85	88,4
Измельчитель «Волгарь-5»	АИР180S4У3	22	1470	0,86	90
Сборный транспортер	АИР132М4У3	11	1450	0,85	88,4
Измельчитель-смеситель ИСК-3,0	АИР160S4У3	15	1450	0,85	89
Выгружной транспортер КОРК-15-04.15	АИР90L4У3	2,2	1420	0,83	81
Котел с нагревателями	ТЭН-265А13/6j220	18	---	0,95	90
Насос циркуляционный 2К-6	АИР 100L2У3	5,5	2850	0,85	81
Транспортер	АИР90L4У3	2,2	1420	0,83	81
Агрегат сушки АС-4	классификатор	АИР 100L2У3	5,5	2850	0,85	81
	ротор	АИР 200L2У3	45	2960	0,88	92
Вентилятор ВЦ4-70 №4	АИР80В4У3	1,1	1410	0,77	76,5

4. Выбор осветительной аппаратуры

В кормоцехе расположены технологический цех и вспомогательные помещения. Вспомогательные помещения включают: щитовую, котельную и венткамеру.

Таблица 4.1- Перечень помещений и их характеристика.

№ п/п	Наименование помещения	Размеры помещения А · В · Но (м)	Характеристика покрытий	Высота поверхности hр (м)
			потолок	стены	пол
1	Технологический цех	36 х 12 х 6	побелка	побелка	бетон	Г - 0,8
2	Щитовая	6 х 4 х 4	побелка	побелка	бетон	Г - 0,0
3	Венткамера	6 х 6 х 4	побелка	побелка	бетон	Г - 0,0
4	Котельная	8 х 6 х 4	побелка	побелка	бетон	Г - 0,0

Для освещения технологического цеха и вспомогательных помещений выбираем общее равномерное освещение, выполненное люминесцентными лампами низкого давления, имеющие более высокую световую отдачу и большой срок службы в сравнении с лампами накаливания.

Типы светильников, значения нормированной освещенности и коэффициента запаса представлены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Выбор типа светильника, нормированной освещенности и коэффициента запаса.

№ п/п	Наименование помещения	Тип светильника	Нормы освещения Ен, лк	Кз	Коэффициенты отражения
					сп	сс	ср
1	Технологический цех	ЛСП15	150	1,3	70	50	10
2	Щитовая	ЛСП21	150	1,3	70	50	10
3	Венткамера	ЛСП21	50	1,3	70	50	10
4	Котельная	ЛСП21	150	1,3	70	50	10

Расчет размещения светильников технологического цеха.

К установке принимаем светильники типа ЛСП15 с кривой силы света Д-2 (косинусная).

Расчетная высота установки светильников

Hр = Н0 - hсв - hр, (4.1)

где Н0 - высота помещения, м;

hсв = 0,3 …0,5 м - для подвесных светильников, м;

hр - высота освещаемой рабочей поверхности от пола, м.

Светильники устанавливаем на высоту

Нр = 6 - 0,5 - 0,8 = 4,7 м

Оптимальное расстояние между светильниками

лс · Нр ? Lопт ? лэ · Нр, (4.2)

где лс, лэ - относительные светотехнические и энергетические наивыгоднейшие расстояния между светильниками. По таблице 7 /6/ для светильников с косинусной типовой кривой принимаем лс = 1,4, лэ =1,9.

1,2 · 4,7 ? Lопт ? 1,9 · 4,7

5,64 м ? Lопт ? 8,9 м

Принимаем Lопт = 5,6 м.

Крайние светильники устанавливаем от стены на расстоянии

LАВ = (0,3…0,5)· Lопт, (4.3)

LАВ = 0,3 · 5,6 = 1,68 м

Число светильников по длине помещения

, (4.4)

Принимаем NА = 7 шт.

Число светильников по ширине помещения

, (4.5)

Принимаем NВ = 3

Общее число светильников в помещении

N = NА · NВ, (4.6)

N = 7 · 3 = 21 шт.

Действительные расстояния между светильниками и рядами

, (4.7)

, (4.8)

где а = 0,4 при l АВ = 0,3L.

Мощность ламп в основном помещении определяем методом коэффициента использования светового потока

Потребный поток ламп в каждом светильнике

, (4.9)

где Ен - заданная минимальная освещенность,

кз - коэффициент запаса;

S - освещаемая площадь, м2;

z - коэффициент неравномерности; для люминесцентных ламп z = 1,1;

n - количество ламп в светильнике;

N - общее количество светильников

зи - коэффициент использования светового потока.

Соотношение размеров освещаемого помещения и высота подвеса светильников в нем характеризуются индексом помещения

, (4.10)

По найденным индексу помещения in = 1,91 и коэффициентам отражения сп = 70, сс = 50, ср = 10 определяем коэффициент использования зи = 0,69

Потребный поток лампы в каждом светильнике

,

В светильниках применяем люминесцентные лампы ЛБ-40 со световым потоком Фл = 2800м.

Отклонение табличного светового потока от расчетного

(4.11)

Таким образом, в технологическом цехе устанавливаем 21 светильников типа ЛСП15 - 2 х 40 с лампами ЛБ-40, расположенными в 3 ряда.

Расчетная мощность всей осветительной установки технологического цеха

Р = n · N · Рл, (4.12)

где Рл - мощность лампы, Вт.

Р = 2 · 21 • 40 = 1680 Вт = 1,68 кВт

Рассчитываем размещение светильников и мощность источников света в помещении щитовой.

К установке принимаем светильники типа ЛСП21 с кривой силы света Д-1 (косинусная).

Светильники устанавливаем на высоту

Нр = 4 - 0,5 - 0 = 3,5 м

Оптимальное расстояние между светильниками

1,2 · 3,5 ? Lопт ? 1,9 · 3,5

4,2 м ? Lопт ? 6,65 м

Принимаем Lопт = 4 м.

Крайние светильники устанавливаем от стены на расстоянии

LАВ = 0,3 · 4 = 1,2 м

Число светильников по длине помещения

Принимаем NА = 2 шт.

Число светильников по ширине помещения

Принимаем NВ = 1

Общее число светильников в помещении

N = 2 · 1 = 2 шт.

Действительные расстояния между светильниками и рядами

Расчет ведем методом удельной мощности.

Размеры помещения щитовой S = 6 х 4 = 24 м2.

Удельная мощность при равномерной освещенности 100 лк

Руд 100% = 7,8 Вт/м2

Уточненное значение удельной мощности

, (4.13)

Мощность лампы

, (4.14)

По расчетной мощности Ррл выбираем люминесцентную лампу ЛБ - 58 со световым потоком Фл = 4800 лм.

Выбранные лампы проверяем по условию

0,9 · 60,6 = 54,5 Вт ? Рл = 58 Вт ? 1,2 · 60,6 = 72,7 Вт

Условие выполняется.

Расчетная мощность всей осветительной установки щитовой

Р = 2 · 2 · 58 = 232 Вт = 0,232 кВт

Окончательно к установке принимаем 2 светильника типа ЛСП21-2х58 с лампами ЛБ - 58, установленные в ряд.

Расчет размещения светильников и мощность источников света в остальных помещениях аналогичен. Результаты расчетов сводим в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 - Расчет размещения светильников и мощность источников света

№ п/п	Наименование помещения	Тип светильника	Высота подвеса, м	Количество светильников	Тип лампы	Количество ламп в светильнике	Р, кВт
				по длине помещения	по ширине помещения	Всего
1	Технологический цех	ЛСП15	4,7	7	2	21	ЛБ-40	3	1,68
2	Щитовая	ЛСП21	3,5	2	1	2	ЛБ-58	2	0,232
3	Венткамера	ЛСП21	3,5	2	2	4	ЛБ-30	2	0,24
4	Котельная	ЛСП21	3,5	2	2	4	ЛБ-40	2	0,32

5. Выбор проводов, пускозащитной аппаратуры

Электроснабжение кормоцеха осуществляется от трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ. Ввод в помещение осуществляется кабельной магистральной линией 380/220В.

К вводному щиту подключены по внутренним магистральным линиям осветительный щит и силовой щит, в которых установлены защитная и коммутационная аппаратура. Линии, питающие силовой щит и щит освещения, выполнены силовыми кабелями типа ВВГ. Внутри здания ответвления от щитков освещения выполняются открыто кабелями ВВГ по стенам и конструкциям. Щит освещения установлен в щитовой.

Для осветительной установки выбираем напряжение 380/220 В с заземленной нейтралью. Линии групповой сети, прокладываемые от щитков до светильников общего назначения, штепсельных розеток, выполняются однофазными трехпроводными. Штепсельные розетки устанавливаем на высоту 0,8 м. Выключатели для светильников устанавливаем на высоте 1,5 м.

Ответвления от силового щита к электроприемникам выполнены кабелем ВВГ, проложенным в трубах в полу.



Рисунок 5.1 - Схема подключения

Расчет и выбор сечения проводов осветительной сети обеспечивают отклонение напряжения в допустимых пределах; нагрев проводов не выше допустимой температуры; достаточную механическую прочность проводов.

Выбираем марку кабелей в зависимости от категории помещения, условий окружающей среды, вида прокладки и способа прокладки.

Площадь сечения проводов, мм2

, (5.1)

где Рi · Li - электрический момент нагрузки i-го участка сети, кВт • м;

Рi - суммарная мощность нагрузки i-го участка сети, кВт;

Li - длина i-го участка сети, м;

С = 12 - коэффициент сети для медных проводов;

?U - принимаемая потеря напряжения на i-го участке сети, %;

сos ц - коэффициент мощности: для газоразрядных ламп сos ц = 0,9; для ламп накаливания сos ц = 1,0.

Группа 1

Принимаем к монтажу кабель с медными жилами типа ВВГ, проложенный по стенам и конструкциям.

Принимаем стандартное значение сечения s = 1,5 мм2 (Iдоп = 20 А). Выбранную площадь сечения проверяем по нагреву по условию

Iр ? Iдоп

где Iр - расчетный ток провода, А;

Iдоп - длительно допустимый ток для выбранной площади сечения провода.

Для однофазной сети с нулем при равномерной нагрузке расчетный ток

, (5.2)

где Р - расчетная мощность одной группы осветительной линии, Вт.

Iр = 3,53 А ? Iдоп = 20 А

Проверяем осветительную электропроводку на потерю напряжения

ДUдоп ? ДUр

где ДUдоп - допустимая потеря напряжения, %;

ДUр - расчетная потеря напряжения для группы осветительных приборов, %.

Действительная потеря напряжения

(5.3)

где М - момент нагрузки, кВт · м;

С - расчетный коэффициент;

s - площадь сечения проводника, мм2.

ДUдоп = 2,5% ? ДUр = 0,76 %

Расчет остальных линий освещения аналогичен. Результаты расчетов сводим в таблицу 5.1.

Таблица 5.1

Группа	Мощность, кВт	Длина, м	sр, мм2	Марка, сечение кабеля, мм2	Iдоп, А	Iр, А	ДUр, %
Группа 1	0,56	44	0,46	ВВГ-3х1,5	20	3,53	0,76
Группа 2	0,56	50	0,53	ВВГ-3х1,5	20	3,53	0,86
Группа 3	0,56	56	0,59	ВВГ-3х1,5	20	3,53	0,97
Группа 4	0,232	10	0,04	ВВГ-3х1,5	20	1,46	0,07
Группа 5	0,24	22	0,03	ВВГ-3х1,5	20	1,0	0,05
Группа 6	0,32	16	0,09	ВВГ-3х1,5	20	2,02	0,15
ВРУ-ОЩ	2,472	4	0,24	ВВГ-5х2,5	27	4,3	0,24

Действительная потеря напряжения на участке от вводного щита до наиболее удаленного потребителя

ДUр маг + ДUр6 = 0,24 + 0,97 = 1,13 %

Допустимая потеря на вводе

?Uдоп. ввод% = ?Uдоп% - ?Uдейств.max% = 2,5 - 1,13 = 1,37 %

Выбор площади сечения кабелей к силовым электроприемникам определяют, исходя из двух условий:

а) по условию нагрева длительным расчетным током:

, (5.4)

где IДОП - сила допустимого тока для проводов и кабелей, А.

б) по условию соответствия аппарату защиты:

, (5.5)

где kЗ - кратность допустимого длительного тока проводника по отношению к номинальному току;

IЗ - сила номинального тока срабатывания защитного аппарата.

Для питания ответвления к электродвигателю мойки-измельчителя М1 (PНОМ = 11 кВт; IНОМ = 22,2 A) выбираем кабель ВВГ при способе прокладки в трубе.

Площадь сечения провода по условию допустимого нагрева:

Iдоп ? 22,2 А

б) по условию соответствия аппарату защиты

Iдоп. ? 1,1 • 22,2 = 24,4 А

Выбираем кабель кабель ВВГ-5х4 мм2, которому соответствует ток при данном способе прокладки в 35 A.

Выбор остальных кабелей аналогичен. Результаты расчетов сводим в таблицу 5.2.

Таблица 5.2

Электроприемник	Рном, кВт	Iн, А	Iдоп, А	Марка, сечение кабеля, мм2
Мойка-измельчитель	11	22,2	35	ВВГ-5х4
Загрузочный транспортер	3	7,3	20	ВВГ-5х1,5
Транспортер подачи силоса	0,55	1,7	20	ВВГ-5х1,5
Транспортер концентрированных кормов	0,55	1,7	20	ВВГ-5х1,5
Транспортер зеленой массы	11	22,2	35	ВВГ-5х4
Измельчитель «Волгарь-5»	22	43,2	55	ВВГ-5х10
Сборный транспортер	11	22,2	35	ВРГ-5х4
Измельчитель-смеситель	15	30	35	ВВГ-5х4
Выгружной транспортер	2,2	5,2	20	ВВГ-5х1,5
Котел с электронагревателями	18	27,4	35	ВВГ-5х4
Насос	5,5	12,1	20	ВВГ-5х1,5
Транспортер	2,2	5,2	20	ВВГ-5х1,5
Агрегат сушки	классификатор	5,5	76,8	95	ВВГ-5х25
	ротор	45
Вентилятор	1,1	2,84	20	ВВГ-5х1,5
ВРУ - СП	148,6	226	260	ВВГ-5х120

Для питания от ВРУ до силового пункта выбираем кабель с меднымим жилами типа ВВГ, прокладываемого по стене.

а) по условию нагрева длительным расчетным током

Iдоп. ? 226 А

Выбираем кабель ВВГ - 5х120 мм Iдоп. = 260 А ? 226 А

б) по условию соответствия аппарату защиты

Iдоп. ? 1,1 • 226 = 248,6 А

Окончательно выбираем кабель с медными жилами типа ВВГ - 5х120 мм (Iдоп. = 260 А), прокладываемого по стене.

Кабель на вводе.

Расчетный ток

, (5.6)

где Рвв - суммарная мощность на вводе, кВт.

Выбираем кабель с медными жилами типа ВВГ, прокладываемого по стене.

Iдоп. ? 230 А

Выбираем кабель ВВГ - 5х120 мм Iдоп. = 260 А ? 230 А

Для управления электродвигателями и их защиты от аварийных режимов работы выбираем аппараты защиты и управления.

Выбираем электромагнитные пускатели поз. КМ1, КМ5, М6 для электродвигателей мойки-измельчителя М1, транспортера зеленой массы М5, сборного транспортера М7.

Выбор осуществляется по следующим условиям:

а) по силе номинального тока пускателя

Iном. п ? Iном.д, (5.7)

где Iном.д - номинальный ток двигателя, А;

Iном. п ? 22,2 А

б) по напряжению втягивающей катушки

Uкат ? Uс, (5.8)

Uкат ? 220 В

в) проверяем условия коммутации

Iном. п ? Iпуск.д / 6 , (5.9)

Iном. п ? 22,2 • 7,5/6 = 27,8 А

Условия коммутации выполняются.

Выбираем магнитный пускатель третьей величины ПМЛ - 321002 на номинальный ток 40 А, нереверсивный c тепловым реле.

Выбираем тепловые реле поз. КК1, КК5, КК6 РТЛ - 102204 с пределами регулирования силы тока несрабатывания 18 - 25 А.

Выбор остальных магнитных пускателей аналогичен. Результаты расчетов сводим в таблицу 5.3.

Таблица 5.3

Электроприемник	Рном, кВт	Iном, А	Uкат В	Тип магнитного пускателя	Тип теплового реле
Мойка-измельчитель	11	22,2	220	ПМЛ - 321002	РТЛ - 102204
Загрузочный транспортер	3	7,3	220	ПМЛ - 121002	РТЛ - 101204
Транспортер подачи силоса	0,55	1,7	220	ПМЛ - 121002	РТЛ - 100704
Транспортер концентрированных кормов	0,55	1,7	220	ПМЛ - 121002	РТЛ - 100704
Транспортер зеленой массы	11	22,2	220	ПМЛ - 321002	РТЛ - 102204
Измельчитель «Волгарь-5»	22	43,2	220	ПМЛ - 421002	РТЛ-205704
Сборный транспортер	11	22,2	220	ПМЛ - 321002	РТЛ - 102204
Измельчитель-смеситель	15	30	220	ПМЛ - 321002	РТЛ-205304
Выгружной транспортер	2,2	5,2	220	ПМЛ - 121002	РТЛ - 101004
Котел с электронагревателями	18	27,4	220	ПМЛ - 321002	РТЛ - 205304
Насос	5,5	12,1	220	ПМЛ - 221002	РТЛ-101604
Транспортер	2,2	5,2	220	ПМЛ - 121002	РТЛ - 101004
Агрегат сушки	классификатор	5,5	12,1	220	ПМЛ - 221002	РТЛ-101604
	ротор	45	86,1	220	ПМЛ - 521002	РТЛ-2064
Вентилятор	1,1	2,84	220	ПМЛ - 121002	РТЛ-100804

Выбираем автоматические выключатели поз. QF1, QF5, QF7 для защиты на вводе электродвигателей поз. М1, М5, М7. Предварительно выбираем выключатель типа АЕ2046Р и проверяем по условиям:

а) по силе номинального тока расцепителя

Iн.р. ? 1,1 • 22,2 = 24,4 А

Выбираем Iн.р = 25 А

Кратность силы тока установки

k = Iном / Iн.р = 24,4 / 25 = 0,98 (5.10)

Устанавливаем регулятор на деление 0,98.

Выбор остальных автоматических выключателей аналогичен. Результаты расчетов сводим в таблицу 5.4.

Таблица 5.4

Электроприемник	Рном, кВт	Iном, А	Тип автоматического выключателя	Iном / Iн.р, А
Силовые электроприемники
Мойка-измельчитель	11	22,2	АЕ2046Р	63/25
Загрузочный транспортер	3	7,3	АЕ2016Р	10/8
Транспортер подачи силоса	0,55	1,7	АЕ2016Р	10/2,5
Транспортер концентрированных кормов	0,55	1,7	АЕ2016Р	10/2,5
Транспортер зеленой массы	11	22,2	АЕ2046Р	63/25
Измельчитель «Волгарь-5»	22	43,2	АЕ2046Р	63/50
Сборный транспортер	11	22,2	АЕ2046Р	63/25
Измельчитель-смеситель	15	30	АЕ2046Р	63/32
Выгружной транспортер	2,2	5,2	АЕ2016Р	10/6
Котел	электронагреватели	18	23,5	АЕ2046Р	63/32
	насос	5,5
Транспортер	2,2	5,2	АЕ2016Р	10/6
Агрегат сушки	классификатор	5,5	76,8	А3714Б	160/80
	ротор	45
Вентилятор	1,1	2,84	АЕ2016Р	10/4
ВРУ-0,4 кВ - СП	148,6	153	А3714Б	160/125
Освещение
Группа 1	0,56	3,53	АЕ1031	20/6
Группа 2	0,56	3,53	АЕ1031	20/6
Группа 3	0,56	3,53	АЕ1031	20/6
Группа 4	0,232	1,46	АЕ1031	20/2,5
Группа 5	0,24	1,0	АЕ1031	20/2,5
Группа 6	0,32	2,02	АЕ1031	20/2,5
ВРУ-ОЩ	2,472	4,3	А3117/7	100/25

6. Выбор трансформатора, расчет токов короткого замыкания и выбор защитной аппаратуры

Максимальная нагрузка кормоцеха составляет

Р = Росв + Рсил (6.1)

где Росв - мощность освещения;

Рсил - мощность силовых электроприемников.

Р = 2,472 + 148,6 = 151,072 кВт

Кроме кормоцеха в производственной зоне расположены ферма по откорму молодняка на 1000 голов КРС 65 кВт, стационарный зерноочистительный пункт производительностью 20 т/ч 40 кВт, центральная ремонтная мастерская 40 кВт, водонапорная башня 5 кВт.

Общая нагрузка

Р = 151,072 + 65 + 40 + 40 + 5 = 301,072 кВт

Полная мощность

(6.2)

где cos ц = 0,75 - коэффициент мощности для производственных потребителей.

кВА

Для электропитания потребителей выбираем однотрансформаторную подстанцию с трансформатором ТМ-400/10/0,4 кВ.

Таблица 6.1- Технические данные трансформатора

Тип	Sном, кВА	Uвн, кВ	Uнн, кВ	Потери, кВт	Uкз, %	Iхх, %
				Рхх	Ркз
ТМ	630	10	0,4	1,25	7,6	5,5	1,7

Коэффициент загрузки трансформатора

Значения токов при коротких замыканиях необходимы для проверки выбранного оборудования, расчета и проверки чувствительности защит.

Подключение потребителей:

линия Л1: зерноочистительный пункт;

линия Л2: ферма по откорму молодняка на 1000 голов КРС;

линия Л3: кормоцех, водонапорная башня;

линия 4: центральная ремонтная мастерская.

Расчетная схема представлена на рисунке 6.1. Схема замещения на рисунке 6.2.

Рисунок 6.1 - Расчетная схема.



Рисунок 6.2 - Схема замещения.

Расчет токов короткого замыкания ведем в именованных единицах. Все сопротивления приводим к базисному напряжению Uб = 10,5 кВ.

Сопротивления линии 10 кВ

rл10 = rо10 • L10, (6.3)

xл10 = xо10 • L10, (6.4)

где L10 = 6,8 км - длина линии 10 кВ.

rо 10 = 0,45 Ом/км - удельное активное сопротивление провода;

хо 10 = 0,371 Ом/км - удельное индуктивное сопротивление провода.

Rл10 = 0,45 • 6,8 = 3,1 Ом

xл10 = 0,371 • 6,8 = 2,52 Ом

Сопротивления трансформатора

, (6.5)



, (6.6)

Ом

Ом (6.7)

Ом

Сопротивления участков ВЛ 0,38 кВ

, (6.8)

Ом

, (6.9)

Ом

Сопротивления других участков линии 0,38 кВ вычисляются аналогично.

Результирующие сопротивления до точек короткого замыкания

(6.10)

До точки К1: ;

До точки К2: ;

До точки К3: ;

До точки К4: ;

До точки К5: ;

До точки К6: ;

Результаты расчетов сопротивлений по вышеприведенным формулам сводим в таблицу 6.1.

Токи трехфазного КЗ. Для точки 1 выполняется условие

Uср.ном=Uб = 10,5кВ.

Ток КЗ определяется по формуле:

, (6.11)

где i - номер точки к.з. и индекс результирующего сопротивления до точки КЗ.

Ток трехфазного КЗ до точки К1

,

Для точки 2, 3, 4, 5 и 6 Uср.ном Uб, поэтому ток КЗ равен

(6.12)

Ток трехфазного КЗ до точки К2

Ток двухфазного КЗ:

(6.13)

Ток двухфазного КЗ до точки К1

Ударный ток КЗ

, (6.14)

где kУi - ударный коэффициент:

, (6.15)

где Та - постоянная времени апериодической составляющей тока КЗ, с;

ri и xi - результирующие активное и индуктивное сопротивления до точки КЗ.

Ударный коэффициент для КЗ в точке К1

Ударный ток КЗ в точке К1

Мощность трехфазного КЗ для каждой из точек КЗ

, (6.16)

где Uср.н - среднее номинальное напряжение той ступени, на которой находится точка КЗ (10,5 или 0,4 кВ).

Для точки К1:

Расчет токов короткого замыкания и мощности трехфазного замыкания для других точек КЗ аналогичен. Результаты расчетов сводим в таблицу 6.1.

Для проверки защиты на чувствительность определяем минимальную величину тока КЗ. Это будут токи однофазного КЗ в конце линий 0,38 кВ (точки К3, К4 и К5), которые рассчитываются по формуле:

, (6.17)

где Uф=0,22 кВ - номинальное фазное напряжение сети 0,38 кВ;

zT - полное сопротивление трансформатора току замыкания на корпус, приведенное к напряжению 0,4 кВ, Ом;

zп - полное сопротивление петли «фазный - нулевой провод линии», Ом:

, (6.18)

где - длина линии, км;

r0ф и r0н - удельное активное сопротивление фазного и нулевого проводов линии, Ом/км;

х0п - удельное индуктивное сопротивление петли «фазный - нулевой провод линии», Ом; для проводов из цветных металлов рекомендуется брать х0п=0,6 Ом/км.

При однофазном коротком замыкании в точке К3

Ток однофазного короткого замыкания в точке К3

(6.19)

Результаты расчета токов КЗ сводим в таблицу 6.1.

Таблица 6.1 - Результаты расчета токов кз

Точка КЗ	Uср.ном кВ	Сопротивление, Ом	КУ	Токи КЗ, кА	Sк(3) МВА
		r	x	z		Iк(3)	Iк(2)	iу	Iк(1)
К1	10,5	3,1	2,52	4,0	1,01	1,52	1,41	2,16	----	27,61
К2	0,4	5,2	11,52	11,6	1,04	10,55	9,12	15,31	----	7,3
К3	0,4	22,09	23,99	32,61	1,02	5,14	4,45	7,4	3,67	3,56
К4	0,4	22,09	23,99	32,61	1,02	5,14	4,45	7,4	3,67	3,56
К5	0,4	72,03	55,73	91,07	1,03	1,85	1,59	2,69	1,75	1,38
К6	0,4	59	47,45	75,71	1,04	2,22	1,92	3,26	1,65	1,54

Оборудование электроустановок выбирается по условиям нормального режима, а затем проверяется на термическую и электродинамическую стойкость в режиме КЗ. Выбранная комплектная трансформаторная подстанция состоит из вводного устройства 10 кВ, силового трансформатора и РУ-0,38 кВ, имеющих необходимое оборудование и аппаратуру. Дополнительно к имеющемуся оборудованию подстанции выбираем высоковольтный разъединитель.

Предварительно выбираем разъединитель для наружной установки типа РЛНД- 10/400.

Проверяем разъединитель по основным условиям:

, (6.20)

, (6.21)

, (6.22)

, (6.23)

где Uном, Iном, iмакс, Iт, tт - паспортные данные разъединителей;

Uном.уст - номинальное напряжение сети 10 кВ;

Iраб.макс - расчетное значение тока нагрузки на шинах 10 кВ ТП, А;

iУ1(3) - ударный ток на шинах 10 кВ ТП, кА;

Iк1(3) - установившееся действующее расчетное значение тока трехфазного КЗ на шинах 10 кВ ТП, кА;

tпр - приведенное время КЗ, с:

tпр = tс.з + tо.в, (6.24)

где tс.з - время срабатывания релейной защиты, с;

tо.в - собственное время отключения выключателя, с; принимаем tпр =2-3 с.

,

,

,

,

Все условия выполняются.

Выбранная комплектная подстанция укомплектована:

1)предохранителями типа ПКТ101-6 для защиты силового трансформатора, расположенными во вводном устройстве 10 кВ;

2)автоматическими выключателями типа А3700 для защиты отходящих линий, расположенными в РУ 0,38 кВ.

Защита трансформатора ТП

Выбираем корпус предохранителя согласно следующим соотношениям:

, (6.25)

, (6.26)

, (6.27)

где Iк1 - сверхпереходный ток трехфазного КЗ на шинах 10 кВ ТП, кА;

, (6.28)

где Iк1(3) - расчетное значение тока трехфазного КЗ на шинах 10 кВ ТП, кА.

,

,

Ток плавкой вставки предохранителя выбираем по двум условиям:

- отстройке от тока нагрузки на шинах 10 кВ ТП:

, (6.29)

где kн - коэффициент надежности; принимаем 1,25

- отстройке от бросков тока намагничивания трансформатора при его включении под напряжение:

, (6.30)

где Iтр ном - номинальный ток трансформатора, А.

Выбираем ток плавкой вставки Iв = 50 А.

Время срабатывания выбранной плавкой вставки должно обеспечивать термическую стойкость трансформатора:

, (6.31)

где tВ - время перегорания плавкой вставки при трехфазном КЗ на шинах 0,4 кВ ТП, с; определяется по защитной характеристике выбранной плавкой вставки ;

tТ.У - время термической стойкости трансформатора, с:

, (6.32)

где - расчетный ток трехфазного КЗ на шинах 0,4 кВ ТП, А;

Iтр.ном - номинальный ток трансформатора ТП2, А.

Все условия выполняются.

Защита отходящих от ТП линий 0,38 кВ

Защита линий осуществляется:

- максимальной токовой защиты (МТЗ) с выдержкой времени и токовой отсечки (ТО) от междуфазных КЗ, выполненных на основе автоматических выключателей серии А3700;

- защиты от однофазных КЗ на основе токовых реле РЭ-571Т, включаемых в нулевой провод каждой отходящей от ТП линии 0,38 кВ.

Защиту линии Л1 выполняем на нетокоограничивающих автоматических выключателях с тепловыми и электромагнитными расцепителями (А3796Н).

Выбираем корпус выключателя по условиям:

, (6.33)

, (6.34)

, (6.35)

где Uном.уст - номинальное напряжение линии Л1, В;

Iраб.макс - расчетный ток нагрузки линии Л1, А;

Iк2(3) - ток трехфазного КЗ на шинах 0,4 кВ ТП, кА.

,

,

,

Выбираем номинальный ток теплового расцепителя

, (6.36)

Ток срабатывания МТЗ теплового расцепителя выключателя

(6.37)

Проверяем чувствительность МТЗ

, (6.38)

где Кч - коэффициент чувствительности;

Iк3(1) - ток однофазного КЗ в конце линии Л1.

Условие выполняется.

Определяем ток срабатывания ТО (Iс.о) по условию:

- отстройки от тока трехфазного КЗ (Iк3(3)) в конце линии Л1

; (6.39)

Iс.о. =1,25 • 5,14 = 6,3 кА

Уставка тока срабатывания ТО теплового расцепителя:

. (6.40)

Так как данное условие (Iс.о.т.р. = 788 А > Iс.о. = 6300 А) не выполняется для теплового расцепителя, то выбираем уставку тока срабатывания электромагнитного расцепителя:

. (6.41)

Условие Iс.э.р. = 6300 А > Iс.о. = 6300 А выполняется, следовательно линия Л1 будет защищаться от междуфазных КЗ токовой отсечкой.

Определяем ток срабатывания реле РЭ-571Т, включенного в нулевой провод линии Л1:

. (6.42)

Iс.р. = 0,71 · 57,8 = 41,04 А

Проверяем чувствительность защиты от токов однофазного КЗ

(6.43)

Защиту линии Л2 выполняем на нетокоограничивающих автоматических выключателях с тепловыми и электромагнитными расцепителями (А3796Н).

Выбираем корпус выключателя по условиям

,

,

Выбираем номинальный ток теплового расцепителя

Ток срабатывания МТЗ теплового расцепителя выключателя

Проверяем чувствительность МТЗ

Условие выполняется.

Ток срабатывания ТО (Iс.о)

Iс.о. = 1,25 • 5,14 = 6,3 кА

Так как условие Iс.о.т.р. = 788 А > Iс.о. = 6300 А не выполняется для теплового расцепителя, то выбираем уставку тока срабатывания электромагнитного расцепителя.

Условие Iс.э.р. = 6300 А > Iс.о. = 6300 А выполняется, следовательно линия Л2 будет защищаться от междуфазных КЗ ТО.

Определяем ток срабатывания реле РЭ-571Т, включенного в нулевой провод линии Л2

Iс.р. = 0,71 · 93,3 = 66,2 А

Проверяем чувствительность защиты от токов однофазного КЗ

Защиту линии Л3 выполняем на нетокоограничивающих автоматических выключателях с тепловыми и электромагнитными расцепителями (А3796Н).

Выбираем корпус выключателя по условиям

,

,

,

Выбираем номинальный ток теплового расцепителя

Ток срабатывания теплового расцепителя выключателя

Проверяем чувствительность МТЗ

Условие выполняется.

Определяем ток срабатывания ТО (Iс.о)

Iс.о. = 1,25 ? 1,85 = 2,31 кА

Так как данное условие (Iс.о.т.р. = 313 А > Iс.о. = 2310 А) не выполняется для теплового расцепителя, то выбираем уставку тока срабатывания электромагнитного расцепителя.

Условие Iс.э.р. = 2500 А > Iс.о. = 2310 А выполняется, следовательно линия Л3 будет защищаться от междуфазных КЗ ТО.

Определяем ток срабатывания реле РЭ-571Т, включенного в нулевой провод линии Л3

Iс.р. = 0,71 · 155 = 110,1 А

Проверяем чувствительность защиты от токов однофазного КЗ

Защиту линии Л4 выполняем на нетокоограничивающих автоматических выключателях с тепловыми и электромагнитными расцепителями (А3796Н).

Выбираем корпус выключателя по условиям

,

,

Выбираем номинальный ток теплового расцепителя

Ток срабатывания МТЗ теплового расцепителя выключателя

Проверяем чувствительность МТЗ

Условие выполняется.

Ток срабатывания ТО (Iс.о)

Iс.о. = 1,25 • 2,22 = 2,78 кА

Так как условие Iс.о.т.р. = 500 А > Iс.о. = 2780 А не выполняется для теплового расцепителя, то выбираем уставку тока срабатывания электромагнитного расцепителя.

Условие Iс.э.р. = 4000 А > Iс.о. = 2780 А выполняется, следовательно линия Л2 будет защищаться от междуфазных КЗ ТО.

Определяем ток срабатывания реле РЭ-571Т, включенного в нулевой провод линии Л2

Iс.р. = 0,71 · 57,8 = 41,04 А

Проверяем чувствительность защиты от токов однофазного КЗ

7. Разработка схемы автоматизации приготовления травяной муки

Технологическая линия приготовления травяной муки предусматривает последовательное включение агрегатов в работу. Сначала включается агрегат сушки, затем транспортер, далее измельчитель.

Питание осуществляется переменным током промышленной частоты 50 Гц напряжением: силовых цепей - 380 В, цепей управления - 220 В.

Подача напряжения на силовые цепи осуществляется включением автоматического выключателя поз. QF, на цепи управления - автоматическим выключателем поз.SF. При этом загорается лампа «Сеть» поз. HL1.

Кнопкой «Пуск» поз. SВ3 подается питание на устройство встроенной температурной защиты поз. КК, которое включает катушку магнитного пускателя поз. КМ1. Своим блок-контактом поз. КМ1.1 магнитный пускатель шунтирует кнопку «Пуск» поз. SВ3, а силовые контакты поз. КМ1.2 замыкаются в силовой цепи. Одновременно получает питание регулятор перегрузки поз. BQ1. Электродвигатель поз. М включается. Зеленая масса подается на измельчитель и идет процесс измельчения. Когда подача зеленой массы достигнет максимальной, срабатывает датчик перегрузки поз. SQ, Сигнал подаётся на регулятор перегрузки поз. BQ1. Регулятор поз. BQ1 преобразовывает сигнал с датчика...