Электрификация птичника ОАО «Липецкптица» Липецкого района Липецкой области с разработкой установки энергосберегающего освещения кур-н

Исходя из производственных требований определяем потребности вентиляционного воздуха: в холодное время года 52300 м³/ч мощности подогрева 194,5 кВт, а в теплое, время необходимый приток 297000 м³/ч для обеспечения заданных оптимальных параметров микроклимата (t_в= 16-17°С = 70%) в птичнике с размерами рабочего зала 96x18x3,5 м, выбираем комплект вентиляционно - отопительного оборудования типа "Климат - 47".

Комплект оборудования "Климат - 47" состоит теплогенератора ТГ-Ф-1А тепловой мощностью 175 кВт и 10 вентиляторов типа ВО-7 с общей подачей приточного воздуха 130000 м³/ч, [163].

Сопоставление производительности по теплу и объему воздуха подаваемого  установкой "Климат-47" с потребным количеством тепла зимой 195 кВт не хватает тепловой мощности установки 20 кВт и 194000 м³/ч воздуха в летнее время [2].

Для восполнения дефицита тепла  в особо холодные зимние дни устанавливаем  в помещении птичника электрокалорифер типа СФОЦ -25 с тепловой мощностью 22,5 кВт

В виду того, что в летнее время  в зоне нахождения птицефабрики бывает большая жара и низкая влажность  воздуха, чтобы обеспечить увлажнение воздуха подаваемого в помещение птичника в состав установки «Климат-47» включает устройство увлажнительное типа УВ - 6-в количестве 2 шт обеспечивающие хорошее распыление в воздухе по 60x2 = 120 кг/ч влаги. [3]

Для регенерации тепла из отходящего воздуха в зимнее время в составе  установки дополнительно включены 2 утилизатора тепла типа РУФ - 12, производительность каждого по 18000 м³/ч, которые позволяют утилизировать до 50% тепла из удаляемого из помещения воздуха и тем самым сократить расходы тепла на отопление помещения на 30% (т.е.61,8 кВт), [1] .

В зоне сухого жаркого климата в  летнее время воздух следует не только увлажнять, но и охладить .Охлаждение воздуха также достигается распылением в воздухе влаги с последующим ее испарением. Испарительное охлаждение воздуха позволяет просто и без значительных затрат (кондиционеры стоят очень дорого) в значительной мере решить эту проблему.

3.1.2 Расчёт электродвигателя вентилятора  ВО -4.

 

Выбор электродвигателя для привода  производится исходя из потребной мощности для выполнения функций привода  и режима работы с учётом условий  окружающей среды.

Потребная мощность электродвигателя вентилятора ВО -4

определяется по формуле:[7.9.10]

P=K₃×

где К_з - коэффициент запаса. К_з= 1.1 - 1.15 (для осевых вентиляторов)

L_В- Расчётная потребная производительность вентилятора, м/ч

L_в = 3500 М/ч

Н_в- Расчётный потребный напор вентилятора, Н₁ Н_в= 40 п

η_в- КПД вентилятора ; y_в =0.6

η_п-КПД передачи ; η_п = 1.0

 

Вентилятор работает в длительном режиме. Механическая характеристика вентилятора представляет собой зависимость момента сопротивления на валу вентилятора и отношение угловых скоростей рабочей и номинальной. Обычно механическую характеристику называют вентиляторной характеристикой.

М_в=М_о+(М_вн-М_о)×ω/ω_n

где М₀ - момент сопротивления в подшипниках в момент трогания вала

M_вн момент сопротивления вентилятора при номинальной угловой скорости,

ω,ω_н-рабочая и номиналая угловая скорость.

ω_н = 2П×1290/1×60 = 21.5×2П = 135Vdy = Hd/ω = 270/135 = 2Нм

М₀=0/18Vdy=0/18×2.=0.36Нм

М_в=0.36+(2-0.36)(10/135)2=0.36+1.64(10/135)2

М_в=0.36+9×10-5×102

Построим кривую зависимости М_в=t( ) М_в=0.36+9×105×102

Так как М₀ < или = М_вн то проверку выбранных электродвигателей По условию трогания вентилятора с места не проводят, а приближенно считают М_в= ² и мощность Р= ³

Отсюда вытекает требование: частота  вращения электродвигателя должна совпадать с частотой вращения вентилятора. В случае даже незначительного превышения частоты вращения вентилятора повлечёт резкое увеличение требуемой мощности двигателя и момента сопротивления .

Для привода вентилятора ВО-4 выбираем электродвигатель Д80А4А со следующей характеристикой: Р = 0,25 кВт; n = 1290 об/мин = 0.93А;

cosφ = 0.64; η = 0.64;  К_i= 4,5;  М_вн= 2,0 Нм;  М₀= 0,36 Нм;

3.2 Расчет и выбор электродвигателя  скребкового навозоуборочного транспортера

 

Для уборки помёта из птичника нами выбран скребковый транспортер ТСН-3,0Б. Для  выбора электродвигателя к этому  транспортеру нужно произвести расчёт потребной мощности электродвигателя исходя из величины нагрузки. Транспортер кругового движения ТСН-3,0Б состоит из горизонтальных и наклонных частей. Горизонтальные транспортеры при помощи скребков, прикреплённых к цепям, перемещают помёт по специальным каналам к наклонным погрузочным транспортёрам для вывозки в места сбора и обеззараживания.

В процессе уборки помёта нагрузка на электродвигатель меняется? В момент включения горизонтального транспортера нагрузка максимальная, по мере работы движения скребков и удаления помета нагрузка уменьшается, т.к. сброс помёта из коробов батарей по мере работы становится все меньше и совсем прекращается. Продолжительность работы горизонтального транспортера     ТСН-3,0Б составляет в течение одной уборки [7]

где L - длина горизонтального транспортера, м ; L =180

V - скорость движения скребка, м/с; V=0,19 м/с

1,05 - коэффициент запаса

Продолжительность работы наклонного (погрузочного) транспорта принимается  равной 1,5 мин.

Определение усилия транспортерной цепи на холостом ходу,

 Н [7]

F_{х   =} m_цgl_y t_т = 8.7×9.81×28×0.5 = 1195 Н,

где m_ц - масса 1 метра цепи со скребками; m = 8,7 кг/пм ; L_ц - длина цепи,         

L_ц =28 м;  g=9,81 м/сек²

f_т- коэффициент трения тени по деревянному мостику; f_т=0,5

Определение усилия (Н), заклинивания цепи со скребками от трения помета о дно канала при ее движении производится по формуле:

F_н=9.81mа t_н=9.81×597.5×1.5=8792 Н,

где m - масса помёта убираемого в  одну уборку, кг

t_н - коэффициент трения помёта о дно канала, f_н = 1,5

Определение массы помёта убираемого за одну уборку [7]

m_н=n×z/6×N=51216/0,21×3=597,5 кг

где n - количество кур в птичнике n = 51216

z - выход помета из одной птицы  в сутки, кг -принимает

z = 0,21 кг [1,2]

N- количество уборок помёта в  сутки. N - количество транспортеров  на уборке помета, N=3

Усилие (Н), затрачиваемое электродвигателями на преодоление сопротивления трения навоза о боковые стенки канала при 

P_в= 0,5 ×9,81 m_n =0,5 X 9,81х 350 = 8800Н;

F_б= Р_б× F_н=0.5 F_н=0.5×8800=4400Н,

Определение развиваемых усилий на преодоление сопротивления при заклинивании помёта между скребками и стенками канала.

F_б= F × /а=15×28/ =420Н,

где F₁ = 15 Н - усилие затрачиваемое на преодоление сопротивления заклинивания приходящиеся на одни скребок

а - расстояние между скребками, м; а = 100 см = 1 м Общее максимальное усилие, необходимое для перемещения навоза в канале, когда загружен весь транспортер.

F_max=F_x+F_n+F_б+F₃=1195 + 8792+4400+420=14807 H,

 

Зная усилие и скорость движения скребков транспортера, можно вычислить  величину потребной мощности электродвигателя для привода по формуле:

P= /10³×η=14807×0,19 / 10³×0,85=3.3кВт

где V_ц - скорость движения цепи V_ц= 0,19 м/с

η - кпд передачи; η = 0,85

Потребная мощность на холостом ходу определяется по формуле:

P_x=

 

 

Определение механических характеристик  скребкового транспорта.

Момент сопротивления на валу электродвигателя при максимальной

загрузке транспортера.

М_max=F_max×V_ц/ω×η_n=14807×0.19/2π×0.95×(1400/60)×0.96=21,05 Нм

 

Момент сопротивления на валу электродвигателя в момент трогания транспортера.

М₀ = 1,2 М_mах = 1,2 × 21,05 =25,26 Нм;

Определение потребного пускового момента

М ≥ = ;

Потребная мощность электродвигателя

Р=Рωη×28,87×2π

Из [9] для привода скребкового  транспортера выбираем электродвигатель АИР100S4CУ2 Р=4,0 кВт  n = 1400 об/мин

I_н=6.7A; cos

Электродвигатели остальных механизмов рассчитываем аналогично и результаты расчётов и выбора электродвигателей сводим в таблицу 3.1

3.3. Расчет силовой сети

3.3.1.Расчет сечения и выбор  марки проводов

 

Одним из важнейших моментов при  расчёте силовой сети является выбор сечения проводов и кабелей, а также определение их марок и типов изоляции, исходя из условий эксплуатации. [9.10] .

Выбор сечения проводов и кабелей  прежде всего проводится по условию  нагрева длительным расчётным током и проверятся по допустимой потере напряжения и по условию соответствия сечения провода по механической прочности. При выборе марки и сечения проводки необходимо соблюсти следующие условия [9,10]

     и    ,

где I_пр. - длительно допустимый ток проводника, А

I_дл. - длительный ток электроприёмника или участка электрической сети, А

К_п - коэффициент учитывающий условия прокладки

К_З - кратность допустимого тока проводника по отношению к номинальному току или току срабатывания защитного аппарата.

I₃ - номинальный ток или ток срабатывания защитного аппарата или устройства, А (Для предохранителей номинальный ток плавной выставки, а для автоматического выключателя с электромагнитны расцепителем - это номинальный ток электромагнитного расцепителя или для автомата с тепловым расцепителем - это номинальный ток теплового реле расцепителя).

Выполним расчёт силовой электрической  сети для группы электродвигателей  транспортеров кормораздаточных линий  ТУУ-2А по таблице 3.1 = 2,78 А. Принимаем  из [10]  К_з = 1,0

Предварительно выбираем провод с алюминиевыми зажимами в поливинилхлоридной герметичной оболочке типа АВРГ сечение согласно ПУЭ [10 ,11] 2,5 мм допускает длительный ток по проводнику 20 А,

 

т.е. все условия соблюдаются. Выбираем провод-кабель АВРГ длиной 25 м сечением 2, 57мм² прокладываемый частично в трубе в полу, частично по стене.

Проверяем провод на допустимую потерю напряжения, либо, для внутренних проводок потеря напряжения не должна превышать 2,5 %

∆ U %,

где ∆U - потери напряжения на участке сети, %

ℓ - длина линии, м

С - коэффициент, зависящий от материала  провода и напряжения сети, числа  фаз С = 44

S - сечение выбранного кабеля, провода, мм

P_н - номинальная расчетная мощность, кВт

∆U

Окончательно выбранный кабель и по потере напряжения удовлетворяет условию. По данной схеме определяем сечение кабелей и проводов для подключения остальных нагрузок и результаты расчётов сводим в таблицу № 3.2

3.3.2. Выбор коммутационно-защитной  аппаратуры

3.3.2.1. Выбор предохранителей для  защиты групп токоприемников

В качестве примера выбора главных  предохранителей произведём расчёт и выбор предохранителей для групп трубчатых электронагревателей электрокалариферной установки типа СФОЦ - 25. При выборе плавких предохранителей номинальный ток плавкой вставки предохранителя должен удовлетворять следующему условию [10]

 

I_{вст дл},

 

где I_вст- номинальный ток плавкой вставки предохранителя, А

I_дл- длительный рабочий ток электроприёмника или защищаемой линии к группе токоприёмников, А

Для электродвигателя электрокалориферной установки.

I_вст = ,

где Iн - номинальный  ток электродвигателя, А

К_i - кратность повышения пускового тока против номинального, А

α- коэффициент, характеризующий условия пуска  электродвигателя поскольку электродвигатель электрокалориферной установки относится к двигателям работающим в нормальных условиях, то α = 2,5

Выбираем плавкую  вставку для электронагревательной  части установки , т.к. по таблице I_дл = 34,2 А, то выбираем плавкую вставку на ток I_вст = 4 0 А к предохранителю типа ПН-2-60.

Произведём расчёт потребного тока плавкой вставки для электродвигателя :

I_вст = =7.2 А    I_{вст дл} , согласно таблице

 

I_дл =3.6 А     7.2 А 3.6 А, поэтому выбираем I_вст =10 А          [9.10

К предохранителю типа ПРС -20-П [ 9]

Для остального оборудования выбор плавких предохранителей  производится аналогично.

3.3.2.2. Выбор автоматического выключателя  к электродвигателю скребкового  транспортера уборки помета ТСН  – 3,0 Б

 

Выбор автоматического выключателя производится по номинальному напряжению, номинального тока автомата, номинальному току расцепителя, току срабатывания расцепителя и предельному току отключения. При выборе автоматического выключателя необходимо соблюсти следующие условия: