Ефективне використання електроенергії в сучасному сільськогосподарському виробництві на практичному прикладі

 

Вступ

 

Електроенергія являється однією з найбільш прогресивних форм енергії в порівнянні з іншими формами енергії, що визначає її випереджуюче використання в сільськогосподарських підприємствах.

Розвиток сільськогосподарського виробництва все в більшій мірі базується на сучасних технологіях, що широко використовують електроенергію. В зв’язку з цим виросли вимоги до надійності електропостачання сільськогосподарських об’єктів, до якості електроенергії, до її економного використання і раціональних витрат матеріальних ресурсів при спорудженні систем електропостачання.

Для того щоб за призначенням використовувати електроустановки в специфічних умовах сільськогосподарського виробництва, необхідно знати конструктивні особливості, технічні параметри, використання і області найбільш цілеспрямованого використання конкретної установки.

 

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ВИРОБНИЧОГО ОБ’ЄКТУ

 

Цех гідротермічної обробки зерна, до якого входить агрегат ПЗ-3А, призначений для вологотеплової обробки і плющення фуражного зерна (ячменю, кукурудзи, пшениці, гороху тощо). Оскільки властивості зерна під дією таких факторів як теплота, тиск, електричний струм або їх сполучення змінюються по-різному, то існують декілька способів обробки. Охтирським заводом сільськогосподарського машинобудування налагоджений серійний випуск агрегатів серії ПЗ-3А, які мають кілька варіантів, що й зумовлює використання різних способів обробки зерна.

Агрегат може бути використаний в лініях переробки зерна комбікормових агрегатів, цеху кормоприготування або в лінії збагачення стебльових кормів і других кормів перед їх згодовуванням.

Агрегат ПЗ-3А призначений для експлуатації в закритому приміщенні при температурі від 0º до +35ºС.

Агрегат ПЗ-3А складається з: плющілки; пропарювача; шнеків; системи вентиляції; шафи керування.

Цех для гідротермічної обробки зерна представляє собою ангар розміром 90 на 135 м, який складається з чотирьох приміщень де розташовані агрегат ПЗ-3А і котел - пароутворювач.

 

2. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА

 

Обґрунтування та вибір технологічного процесу

 

Існують такі способи обробки зерна: вологотепловий з плющенням, екструзією, електрогідротермічний та баротермічний.

При дії на зерно теплотою, тиском, електричним струмом або їх сполученням у певних режимах виникають складні структурно-механічні та біохімічні перетворення, які дозволяють підвищити ефективність використання поживних речовин зерна тваринами.

Цех гідротермічної обробки зерна призначений для виготовлення пластівців із фуражного зерна (ячменю, кукурудзи, пшениці, гороху тощо). Цех повинен розташовуватись на мінімальній віддалі від тваринницьких ферм, повинен забезпечувати свіжо підготовленими пластівцями одноразову годівлю поголів’я сільськогосподарських тварин.

В зв’язку з тим, що пластівці, які пройшли гідротермічну обробку, довго зберігатись не можуть, в цеху не запроектовано ємності для зберігання підготовлених пластівців. Підготовлені пластівці одразу вивантажують на транспорті засоби, мобільні кормороздавачі тощо і доставляють безпосередньо в кормушки тварин. Цим забезпечується максимальна ефективність споживання тваринами пластівців після гідротермічної обробки. В зв’язку з необхідністю подачі пару в агрегат для приготування пластівців в цеху запланована установка парогенератора, який дозволяє в будь-який момент почати приготування пластівців з гідротермічною обробкою.

 

Обґрунтування та вибір технологічного обладнання

 

Для якісної годівлі тварин треба вчасно і в потрібній кількості забезпечувати ВРХ не лише грубими кормами, але і концентрованими.

Велике значення в годівлі ВРХ відіграють концентровані корми. Завдяки правильному дозуванню концентрованих кормів у раціоні ВРХ можна підвищити надої молока у молочних порід та збільшити вагу м’ясних порід.

Близько 50 % концентрованих кормів складає плющене зерно.

Потрібну кількість плющених кормів можна визначити за такою формулою

 

, (2.1)

 

де  - потрібна кількість плющеного корму на добу, ;

 - кількість тварин, голів;

 - кількість плющеного корму на голову ВРХ на добу, ;

 - кількість годувань, разів.

Приймаємо:

 - 800 голів ВРХ;

 - 2;

 -5 .

.

Потрібна кількість плющеного корму на голову ВРХ на добу залежить від типу годівлі, маси корови і її породи (м’ясна, молочна і т.д.). В наших розрахунках ця кількість приймається середньою.

Розрахунок часу роботи плющілки проводимо за формулою:

 

, (2.2)

де  - продуктивність плющілки, ;

 - час роботи плющілки, год.

Приймаємо продуктивність плющілки - .

З даного розрахунку вибираємо агрегат для приготування плющених кормів ПЗ-3А.

Агрегат ПЗ-3А призначений для вологотеплової обробки і плющення фуражного зерна.

Агрегат ПЗ-3А призначений для експлуатації в закритому приміщенні при температурі від 0° до + 35°.

Агрегат складається з гвинтового завантажувального конвеєра, який приводиться в рух від електродвигуна через клинопасову передачу, плющілки зерна з індивідуальним приводом вальців від двох електродвигунів, вивантажувального скребкового конвеєра з приводом від мотор-редуктора.

Зерно з завальної ями гвинтовим конвеєром подається в бункер-нагромаджувач. Продуктивність гвинтового конвеєра регулюється заслінкою в нижній частині кожуха. В верхній частині кожуха встановлений каменеуловлювач.

На корпусі бункера встановлений магнітний сепаратор. З бункера зерно через спеціальний отвір потрапляє на плющильні пальці, де перетворюється в пластівці і через перехідний направляється па вивантажувальний конвеєр.

Електродвигунами керують з шафи, на дверцятах якої змонтовані кнопкові пости; перемикачі режиму роботи; перевантажувальні амперметри та сигнальні лампи.

ПОРЯДОК РОБОТИ ПЗ-3А

Встановіть ручку пакетного вимикача в положення "Включене", загоряється сигнальна лампа, сигналізуючи подачу напруги.

Установите перемикач режиму роботи в положення "Налагодження".

Натисканням визначених кнопок перевірте по черзі роботу всіх механізмів агрегату (якщо завантажувальний шнек заповнений зерном, його не включайте).

Встановите рукоятку заслінки дозатора в положення "0".

Відкрийте крани для зливу конденсату.

Закрийте шибер (заслінку) шнека ежектора.

Повільно відкривайте вентиль подачі пари, видаляючи конденсат з паропроводу і прогріваючи пропарювач.

Через оглядове вікно ежектора переконаєтеся, що конденсат вилучений (із сопла ежектора виходить пар без води), після чого закрийте крани для зливу конденсату.

Встановіть тиск пари на манометрі до 0,05 МПа (0,5 кгс/см2).

Встановіть перемикач режиму роботи в положення
 "Робота".

Відкрийте шибер (заслінку) шнека ежектора.

Натисканням кнопки "Пуск" включіть шнек ежектора.
 Загоряється лампа пуску.

Натисканням кнопки "Пуск" включіть шнек завантажувальний.
 Загоряється лампа пуску шнека завантажувального.

Подача зерна в ежектор визначається візуально, через оглядове вікно. Зерно повинне без затримки рівним потоком спрямовуватися вгору. При зависанні зерна в ежекторі необхідно трохи зменшити подачу зерна, прикриваючи заслінку завантажувального шнека, і збільшити подачу пари.

При заповненні пропарювача до повного робочого обсягу (час завантаження 6 хв.) датчик верхнього рівня відключить завантажувальний шнек.

Натисканням кнопок "Пуск" уключите послідовно вивантажувальний шнек і шнек плющілки.

Натисканням кнопки "Пуск" уключите плющілку. Працює
 один із двигунів. Через 8-10 секунд включається другий двигун.
 Загоряється лампа.

Натисканням кнопки "Пуск" включіть дозатор. Загоряється лампа.

Відкриваючи заслінку дозатора, доведіть продуктивність плющілки до необхідної (3-5 т/г). Продуктивність плющілки контролюється по амперметрах у межах шкали від "0" до червоної риси. Показання амперметрів повинні бути не більш 35 А.

Рівень зерна в пропарювачі підтримується автоматично. При зниженні рівня зерна реле часу через 10-20 секунд включає завантажувальний шнек.

При частому спрацьовуванні датчика верхнього рівня, що свідчить про велику продуктивність завантажувального шнека, прикрийте заслінку його забірної частини.

Натисканням кнопки "Пуск" включіть вентилятор.

Під час роботи стежте за показаннями манометра й ежектора, показання яких повинні бути у відповідності з вищеописаними нормами.

Зупинку агрегату робите в наступному порядку:
 натисканням кнопок "Стіп" відключите завантажувальний шнек, потім шнек ежектора;

після звільнення ежектора від зерна закрийте вентиль подачі пари;

після повного вироблення зерна з пропарювача послідовним натисканням кнопок відключите послідовно дозатор, плющілку, шнек плющілки, вивантажувальний шнек і вентилятор. Встановіть ручку пакетного вимикача в положення "Відключено".

При необхідності негайної зупинки агрегату відключіть його натисканням на аварійну кнопку "Стоп" і закрийте вентиль подачі пари.

 

Таблиця 1. Технічна характеристика агрегату ПЗ-3А

Тип	Стаціонарний
Продуктивність за годину основного часу залежно від виду та вологості зерна, т/год (ячмінь З-4, пшениця 4-5)	3-5
Товщина пластівців, мм, не більше	2,0
Затрати праці на 1 т, люд.-год., не більше	2,5
Рівень механізації та автоматизації, %	100
Питома витрата електроенергії, кВт-год/т, не більше	4,7-8,05
Встановлена потужність, кВт	32,2
Тип плющильного органу	Вальцовий
Габаритні розміри з конвеєрами, мм:
Довжина	9000
Ширина	5500
Висота	3000
Діаметр вальців, мм	450
Частота обертання вальців, об/хв	500
Швидкість руху скребків конвеєра, м/с	0,18
Частота обертання завантажувального конвеєра, об/хв	415
Обслуговуючий персонал, чол.	1
Строк служби, років	6

 

Розробка питань енергозбереження

 

Сьогодні на будь-якому підприємстві, заводі, фермах або цехах де використовується електроенергія особливу увагу приділяють питанню по енергозбереженню. В цеху по гідротермічній обробці зерна використовується агрегат ПЗ-3А. До його складу входить пропарювач, який потребує використання великої кількості електроенергії. Оскільки в Україні в окремі періоди доби тарифи на електроенергію різні, то з метою економії коштів доцільно вмикати пропарювач в нічний час, коли вартість електричної енергії найменша.

Для того щоб вмикати агрегат в нічний час необхідно обов’язково в цеху встановити багатотарифний лічильник, а також оформити відповідний договір з енергопостачальною організацією.

3. ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНА ЧАСТИНА

 

3.1 Обґрунтування та вибір силового електрообладнання

 

Вибір електродвигуна.

Вибір електродвигуна проведемо на прикладі приводу витяжного вентилятора.

Потужність електропривода вентилятора визначається:

 

× , кВт, (3.1)

 

де Q - продуктивність вентилятора, м3/с;- напір вентилятора, Па;

h - ККД вентилятора і передачі;

КЗ - коефіцієнт запасу.

кВт.

Для побудови механічної характеристики машин визначаємо момент статичних опорів при номінальній швидкості обертання.

 

= ; (3.1.2)

w = с ; (3.1.3)

= Нм.

 

Момент опорів тертя в рухомих частинах машини:

М0 = 0,1×Мс.н. = 0,1× = 0,2 Н×м. (3.1.4)

 

Механічну характеристику розраховуємо за формулою:

 

, (3.1.5)

 

де  - момент опорів тертя в рухомих частинах машини, Н×м;

 - момент статичних опорів при номінальній швидкості обертання машини, Н×м;

w - кутова швидкість обертання, с-1;

wН - номінальна кутова швидкість обертання, с-1;

х - показник степеня, який характеризує зміну навантаження механізму при зміні швидкості, х = 2.

Механічна характеристика робочої машини показана на рис. 1, результати розрахунків приведені в табл. 3.

 

Таблиця 2. Механічна характеристика робочої машини

w, с-1	0	31,4	62,8	94,2	125,6	157	188,4	219,8	251,2	282,6	314
МС, Н·м	0,2	0,22	0,28	0,39	0,53	0,72	0,95	1,21	1,53	1,88	2,27

 

Згідно з вимогами технологічного процесу приймаємо режим роботи робочої машини тривалий - S1. Навантажувальна діаграма робочої машини приведена на рис. 2.

Конструктивно крильчатка вентилятора насаджена на вал електродвигуна, тому ККД передачі приймаємо рівний одиниці, передаточне число приймаємо рівне одиниці.

Потужність електродвигуна вибираємо по розрахунковій потужності вентилятора.

 

w, с-1

М, Н×м

Рис1. Механічна характеристика робочої машини

 

Найближча більша потужність:  = 0,75 кВт.

Частота обертання електродвигуна: NC = 3000 об/хв; NН = 2820 об/хв.

Виходячи із вище приведених розрахунків та умов роботи електродвигуна, визначаємо його слідуючі параметри:

серія електродвигуна - АИР;

спосіб захисту від дії навколишнього середовища - закритий обдувний.

виконання по матеріалу корпусу - чавунний;

кліматичне виконання - У;

категорія розміщення - 2.

Рис.2. Навантажувальна діаграма робочої машини

 

За вище приведеними параметрами вибираємо електродвигун.

 

Таблиця 3. Технічні характеристики електродвигуна АИР71А2У2

Рн, кВт	nн, об/хв	Ін, А	h, %	cos j јр, кг×м	Маса, кг
0,75	2820	1,75	78,5	0,83	2,1	1,6	2,2	6,0	0,00097	8,0

 

Для визначення часу розгону системи необхідно в одній системі координат побудувати три механічні характеристики.

Спочатку будується реальна механічна характеристика за характерними точками.

1). S = 0, M = 0.

). S = Sн, M = Mн.

). S = Sк, M = Mк.

4). S = S = 0,8; M = ×Mн.

). S = 1, M = ×Mн.

Друга характеристика враховує відхилення напруги U = - 5%:дв = 0,95 ×Мдв.

Третя характеристика будується з врахуванням відхилення моментів:

М = -10%, М = 0,9×М , М = -20%, М” = 0,8×M , М = -15%, М” 0,8×М .

Динамічна характеристика будується як різниця між третьою характеристикою і механічною характеристикою робочої машини.

J =M”- МС. (3.1.6)

 

За отриманими даними маємо характерні точки:

1). S = 0, w = 314 рад/с, M = 0 Н×м.

). S = 0,06, w = 295 рад/с, M = Mн = 2,54 Н×м.

). S = 0,57, w = 135 рад/с, M = Mк = 5,59 Н×м.

). S = 0,8, w = 62,8 рад/с, M = Mmin = 4,064 Н×м.

). S = 1, w = 0 рад/с, M = Mпуск = 5,33 Н×м.

При відхиленні напруги на 5%, тобто при U = 0,95 Uн

1). S = 0, w = 314 рад/с, MI = 0 Н×м.

). S = 0,06, w = 295 рад/с, MI = Mн = 2,29 Н×м.

). S = 0,57, w = 135 рад/с, MI = Mк = 5,04 Н×м.

). S = 0,8, w = 62,8 рад/с, MI = Mmin = 3,67Н×м.

). S = 1, w = 0 рад/с, MI = Mпуск = 4,81 Н×м.

При відхиленні моментів ( Мк = -10%; Мmin = -20%; Мпуск = -15%)

1). S = 0, w = 314 рад/с. MII = 0 Н×м.

). S = 0,06, w = 295 рад/с, MII = MI = 2,29 Н×м.

). S = 0,57, w = 135 рад/с, MII = MI = 4,54 Н×м.

). S = 0,8, w = 62,8 рад/с, MII = MI = 2,936Н×м.

). S = 1, w = 0 рад/с, MII = MI = 4,089 Н×м.

Визначаємо час пуску двигуна:

 

с. (3.1.7)

 

визначаємо температуру нагрівання обмоток двигуна за один пуск:

 

= 10,4 · 5,3 = 55,12°С. (3.1.8)

 

Умова виконується: =80°С; >

 

Таблиця 4.Технічні характеристики електродвигунів

Найменування машини	Тип двигуна	Р , кВтІ , Аn , об/хвКіcos h,%
Двигун плющілки	АИР160М6СУ2	15	30,1	2910	7,0	0,84	88
Двигун плющілки	АИР160М6СУ2	15	30,1	2910	7,0	0,84	88
Вентилятор	АИР71А2СУ2	0,75	1,75	2820	6,0	0,83	78,5
Шнек завантажувальний	АИР80В6СУ2	1,1	3,05	920	4,5	0,74	85,5
Шнек розвантажувальний	АИР80В6СУ2	1,1	3,05	920	4,5	0,74	85,5
Дозатор	АИР71В6СУ2	0,55	1,74	915	4,5	0,70	68,5
Шнек№1	АИР71В6СУ2	0,55	1,74	915	4,5	0,70	68,5
Шнек№2	АИР71В6СУ2	0,55	1,74	915	4,5	0,70	68,5

 

3.2 Розрахунок електроосвітлення

 

Розрахунок освітлювальної установки

Для штучного освітлення приміщення приймаємо за джерело світла - лампи розжарювання.

При виборі типу світильника враховуємо умови оточуючого середовища, вимоги до характеру світлорозподілення, економічну доцільність.

Вибираємо світильник НСП 02 повністю пилезахищеного виконання. Потужність лампи повинна відповідати типу світильників, щоб виключити їх перегрів і псування ізоляції ввідних проводів.

Освітлення приймаємо згідно “Галузевих норм освітлення сільськогосподарських підприємств, будівель та споруд.”

Перевірка розрахунків проводиться точковим методом. Точковий метод враховує тільки освітленість від світлового потоку, що безпосередньо потрапляє від світильника в розрахункову точку.

 

Таблиця5. Дані розрахунку освітлення приміщень цеху гідротермічної обробки зерна.

Назва приміщення	Площа, м2	Висота підвісу, м	Тип світильників	К - ть ламп, шт.	Потужність, Вт/м2	Е, Лк	Ррозр., Вт	Рл, ВТ
Приміщен-ня для плющення зерна	24,94	3,0	НСП 02	6	22,5	50	93,4	100
Приміщен-ня для завантаження зерна	8,4	2,5	НСП 02	3	30	30	84	100
Приміщен-ня топки	17,4	3,0	НСП 02	4	22,5	30	97,88	100
Приміщен-ня для робочого персоналу	2,2	3,0	НСП 02	1	18,5	30	40,7	60
Зовнішнє освітлення	¾	¾	НСП 02	5	¾	¾	¾	60

Розрахунок освітлення приміщення, в якому розташована плющілка ПЗ-3А

Вихідні дані для розрахунку:

Довжина А = 5,8 м,

Ширина В = 4,3м,

Площа S = 24,94 м ,

Висота підвісу Нр = 3 м.

Приймаємо систему загального рівномірного освітлення. Нормативна освітленість Е = 50Лк, коефіцієнт запасу к = 1,15 коефіцієнт нерівномірності освітлення z = 1,1.

Розрахунок освітлення в приміщенні, де знаходиться агрегат ПЗ-3, виконуємо методом питомої потужності.

Потужність лампи визначається таким чином:

 

, Вт, (3.3.1.1)

 

де - кількість світильників, шт.;

S - площа приміщення.

=93,4 Вт.

Приймаємо лампу розжарювання Б220-230-100; Ф = 1350 лм.

Розрахунок освітлення в інших приміщеннях виконується аналогічно.

 

Розрахунок вентиляції

 

Для вентиляції тваринницьких і птахівницьких приміщень використовують радіальні і осьові вентилятори.

Вентилятори, як правило, працюють у тривалому режимі з постійним або слабко змінним навантаженням. Потужність, кВт, споживану вентилятором, визначаємо за формулою:

 

 кВт,

 

де L - продуктивність вентилятора, м3/с, L=0,69;

p - напір вентилятора, Па, p=700;

η - ККД вентилятора, η=0,8.

Потужність електродвигуна для привода вентилятора визначаємо з виразу:

 

,

,

,

 

де kЗ - коефіцієнт запасу, який залежить від типу і потужності вентилятора;

η - ККД передачі.

Отже для вентиляції приміщень вибираємо вентилятор В-Ц4-75-2,5 (ТУ 22-5933-85) з електродвигуном потужністю 0,75 кВт.

 

Розрахунок водопостачання

 

Інтенсивне ведення тваринництва і птахівництва потребує надійного водопостачання, зокрема при відгонному тваринництві.

Як водозбірні пристрої використовують трубчасті (артезіанські) свердловини та шахтні колодязі. Якість води та довговічність заглиблених насосних агрегатів залежить від правильного вибору конструкції фільтра.

Пористість трубчастих фільтрів з круглою чи щілинною перфорацією повинна бути 20-25%, фільтрів із дротової обмотки чи штампованого стального листа не більше 30-60%. Нижня частина фільтра з'єднана з відстійником у вигляді трубки із заглушкою у нижній частині. Довжину відстійника приймають залежно від складу грунтів, але не більше 2 м. Внутрішній діаметр кінцевої обсадної труби при ударному способі буріння повинен бути більшим зовнішнього діаметра фільтра не менше ніж на 50 мм, а у разі обсипання фільтра гравієм - не менше 100 мм. При роторному способі буріння без закріплення стійок трубами, кінцевий діаметр свердловини повинен бути більшим зовнішнього діаметра фільтра не менше ніж на 100 мм.

Довжину робочої частини фільтра у напірних водоносних пластах потужністю до 10 м приймають рівною потужності пласта; у безнапірних горизонтах - потужності пласта за вирахуванням експлуатаційного зниження рівня води у свердловині (фільтр має бути затопленим). У водоносних горизонтах потужністю понад 10 м довжина робочої частини фільтра визначається з урахуванням водопроникності порід, продуктивності свердловин та конструкції фільтра.

Робоча частина фільтра встановлюється на відстані від покрівлі і підошви водоносного пласта не менше 0,5-1 м. Верхня частина надфільтрової труби повинна бути вище башмака обсадної колони не менше ніж на 3 м при глибині свердловини до 30 м і не менше ніж на 5 м при глибині свердловини понад 30 м. При цьому між обсадною колоною та надфільтровою трубою встановлюють сальник.

Окрім витрат води на виробничі потреби, необхідно враховувати витрати води на гасіння пожежі. Протипожежний водогін на фермах та комплексах об’єднують з виробничим.

Допускається приймати протипожежне водопостачання з резервуарів із забезпеченням під’їзду до них спеціалізованих автомобілів з насосами.

Максимальний термін відновлення недоторканого протипожежного запасу води па сільськогосподарських підприємствах приймають не більше 72 год.

Розрахункові витрати події на зовнішнє гасіння пожежі сільськогосподарських підприємств, будівель і споруд на одну пожежу для будівель, що потребують найбільших витрат води, наведені у таблиці 6.

 

Таблиця 6. Розрахункові витрати води на гасіння пожежі

Ступінь вогнестійкості	Категорія виробництва за пожежною небезпекою	Витрати води на зовнішні пожежогасіння сільськогосподарських підприємств, будівель і споруд на 1 пожежу, л/с, при об’ємах будівель, тис. м3
		До 3	Більше 3 до 5	Більше 3 до 20	Більше 20 до 50	Більше 50 до 200
І и ІІ	Г, Д, Е	10	10	10	10	15
І и ІІ	А, Б, В	10	10	15	20	30
ІІІ	Г, Д	10	10	15	25	35
ІІІ	В	10	15	20	30	40
ІV и V	Г, Д	10	15	20	30	-
ІV и V	В	15	20	25	40	-

 

 

Оскільки при плющенні зерна в агрегаті ПЗ-3А застосовується парогенератор то необхідно врахувати те, що деяка кількість пари випарується назовні. Отже подачу насоса приймаємо на 20% більше ніж потрібно (Qнас=1,25·10-4 м3/с).

За відомим добовим споживанням води визначають подачу насосної установки протягом однієї години:

 

 м3/год,

де Qрозрах. доб - середньодобове споживання води;

αдоб - коефіцієнт добової нерівномірності (αдоб = 1.3);

αгод - коефіцієнт годинної нерівномірності (для тваринницьких ферм при наявності автонапувалок αгод =2,5, без автонапувалок αгод =4).

Максимальні витрати води протягом години на фермі чи комплексу включають витрати па виробничі потреби та на гасіння пожежі, тривалість якого приймають 3 год.

Якщо у господарстві є протипожежні водойми, то максимальні витрати протягом години визначають за споживанням води на виробничі потреби і з урахуванням заповнення протипожежних водойм протягом 72 год.

В окремих випадках завод-виготівник на вимогу замовника може поставляти насоси (окрім заглибних агрегатів) без електродвигунів. При цьому потужність електродвигуна визначають за співвідношенням:

 

,

,

,

 

де kзап - коефіцієнт запасу;

ηпер - коефіцієнт корисної дії передачі;

Рнас - потужність насоса у розрахунковій точці, кВт:

 

 кВт,

 

де Qнас - подача насоса, м3/с;

Hнас - висота підйому води, м;

ρ - густина води, кг/м3;

g - прискорення вільного падіння, м/с2;

ηнас - коефіцієнт корисної дії насоса.

Отже вибираємо електронасос ЭЦВ5-4-125 з електродвигуном ПЭДВ0,4-93.

 

Вибір електронагрівальних установок

 

Оскільки в даному агрегаті нагрівання відбувається за допомогою парогенератора то вибір електронагрівальних установок зводиться до вибору парогенератора.

Парогенератор вибираємо за його технічними даними: тиск пару підведеного до ежектора (0,05-0,07 МПа); температура пари (100-300 ºС); номінальні витрати пари (350 кг/год).

Отже вибираємо парогенератор КЭПР 250/0,4 з технічними даними наведеними в таблиці 7.

 

Таблиця7. Технічна характеристика електродного парового котла КЭПР 250/0,4

Параметри	КЭПР 250/0,4
Потужність, кВт	250
Напруга живлення, В	380
Продуктивність, кг/год	90-350
Діапазон регулювання потужності, %	25-350
Питомий опір води при температурі 20 ºС, Ом·м	20-70
Максимальний тиск пари, МПа	0,6
Максимальна температура пари, ºС	165
Маса, кг	400

 

Вибір апаратів захисту і керування

 

Для захисту електродвигуна від аварійних режимів необхідно провести вибір апаратів захисту і керування.

Найдосконалішими і найпоширенішими апаратами для захисту від К.З. є автоматичні вимикачі. При їх виборі повинні виконуватись слідуючі умови:

 

1). U ³ Uнм, (3.2.1)

). I ³ I.дв, (3.2.2)

). Iн.роз. ³ Iн.дв, (3.2.3)

). Iвідс ³ Кзап.×Куст.×Кв.п.с ×Кі ×Iн.дв, (3.2.4)

 

де Кзал = 1,1 - коефіцієнт запасу;

Куст = 1,25 - коефіцієнт розкиду уставки розчіплювала;

Кв.п.с.= 1,2 - коефіцієнт розкиду пускових струмів;

Кі - кратність пускового струму.

Номінальний струм електродвигуна Iн.дв=1,75 А, напруга мережі Uн.м.=380 В, в схемі керування використовується один замикаючий контакт. Враховуючи все це вибираємо автоматичний вимикач ВА51Г25-340010Р20УХЛ3, Iн.р.=2 А.

Для дистанційного пуску безпосередньо приєднаних до мережі двигунів вибираємо електромагнітний пускач серії ПМЛ.

Умови вибору:

 

). Uн.п. ³ Uн.м, (3.2.5)

). Ін.п.³ Ін.дв, (3.2.6)

). Ін.тр ³ Ін.дв. (3.2.7)

 

Ін.дв = 1,75А, Uн.м. = 380 В, в схемах керування використовуються два додаткові контакти. Враховуючи це, вибираємо електромагнітний пускач ПМЛ - 1200О4А.

Вибираємо також контактну приставку ПКЛ - 1104, в якої є 1 замикаючий і 1 розмикаючий контакти.

Вибираємо теплове струмове реле РТЛ - 1007О4.

Для комутації електричних кіл керування вибираємо кнопкові пости серії ПКЕ:

 

,

 

1 - серія;

2 - для монтажу на будь-якій рівній поверхні;

3 - ступінь захисту ІР 54;

4 - корпус з пластмаси;

5 - два керуючих елементи;

6 - кліматичне виконання і категорія розміщення.

 

3.7 Вибір проводів та кабелів

 

Переріз проводів вибираємо за умовою:

 

Iдоп.≥Iрозр.,

 

де Iдоп - допустимий тривалий струм, А;

Iрозр. - розрахунковий струм, А.

Розрахунок силової проводки покажемо на прикладі приводу витяжного вентилятора.

Розрахунковий струм визначаємо за формулою:

 

,

 

де Рн.дв. - номінальна потужність двигуна, Вт;

Uн - номінальна напруга мережі, В;

η - ККД двигуна.

А.

Приймаємо кабель АВВГ (4х2,5) з площею поперечного перерізу 2,5 мм, допустимий тривалий струм 19А. Кабель прокладено в металорукаві.

Приймаємо кабель АВВГ (4х2,5), Iдоп = 19А, прокладений на тросу.

Інші розрахункові струми визначаємо аналогічно:

Проведемо розрахунок освітлювальної проводки.

Розбиваємо освітлювальну мережу на 5груп.

Р1 = 60 Вт;

Р2 = 300 Вт;

Р3 = 600 Вт;

Р4 = 400 Вт;

Р5 = 300 Вт.

Визначаємо робочий струм кожної групи за формулою:

 

А.

 

За умовою Iдоп.≥Iрозр. вибираємо в приміщенні провід типу АВВГ (2х2,5), Iдоп = 19А. Прокладемо сховану проводку під штукатурку.

Для виконання електровводу в приміщення визначаємо робочий струм за формулою:

 

А.

 

Приймаємо кабель АВВГ (2х2,5), Iдоп = 19А.

Вибираємо переріз та марку проводів для інших груп.

Iроб.2 = 1,36А;

Iроб.3 = 2,72А;

Iроб.4 = 1,81А;

Iроб.5 = 1,36А.

Приймаємо кабель АВВГ (2х2,5), з площею поперечного перерізу 2,5 мм, допустимий тривалий струм якого дорівнює 19А.

 

3.8 Розрахунок електричних навантажень і вибір джерела живлення

 

Розрахунок електричного навантаження необхідно визначити згідно „Керівного матеріалу по проектуванню електропостачання сільського господарства”.

Розрахунковим навантаженням називають найбільше з середніх значень повної потужності за проміжок часу, яке може виникнути на вводі споживача.

Споживана потужність розраховується за такою формулою:

 

Pсп , кВт, (3.4.1)

 

де Рн - номінальна встановлена потужність, кВт;

η - ККД електродвигуна;

Кз - коефіцієнт завантаження електроприймача по споживаній потужності, який залежить від виконання певної технічної операції, Кз =1.

На основі розрахункових потужностей будуємо графік електричних навантажень. Визначаємо два максимуми навантажень:

денний максимум

 

, кВт; (3.4.2)

- вечірній максимум

 

, кВт; (3.4.3)

 

де Рр.і. - сумарне навантаження в денний чи вечірній максимум, кВт;

n - кількість споживачів, шт.;

Ко - коефіцієнт одночасності, який залежить від кількості споживачів.

Реактивну потужність на вводі в цех гідротермічної обробки зерна визначаємо за формулою:

 

Qсп = Рсп · tg j.(3.4.4)

 

За складеним добовим графіком навантажень споживачів, встановлених у цеху гідротермічної обробки зерна, визначаємо максимальне навантаження на вводі:

 

, (3.4.5)

.

 

де Pmax - активна потужність на вводі, кВт;

Qmax - реактивна потужність на вводі, кВар.

Розрахункове навантаження на вводі прийняте по РУМ і зведене в таблицю 8.

 

Таблиця 8. Розрахункові навантаження на вводі споживачів електричної енергії

Найменування споживача	Pq.max, кВт	Рв.max, кВт
Парогенератор КЭПР-250/0,4	250	250
Плющілка ПЗ-3А	12,96	12,96

 

За максимальним навантаженням на вводі в цех гідротермічної обробки зерна вибираємо трансформаторну підстанцію КТП-400/10/0,4-90-У1 із номінальною потужністю силового трансформатора 400 кВА.

 

4. ДЕТАЛЬНА РОЗРОБКА

 

Схема електрична принципова агрегату ПЗ-3А для приготування плющених кормів передбачає два режими роботи:

налагоджувальний;

робочий.

Вибір режиму здійснюється установкою перемикача SA1 у положення "Налагодження" чи "Робота".

При режимі "Налагодження" є можливість незалежного включення кожного механізму окремо під час технічного обслуговування, монтажу й обкатування.

При режимі "Робота" здійснюється технологічна послідовність включення механізмів.

При установці вимикача Q1 у положення "Включене" подається напруга на ланцюги керування і сигналізації. Про подачу напруги на шафу керування сигналізує лампа Н1.

Налагоджувальний режим

Перемикач SА1 необхідно установити в положення "Налагодження".

Випробування роботи механізмів здійснюється послідовним натисканням кнопок SВ1-SВ7, при цьому включаються магнітні пускачі KМ1-КМ8, і загоряються сигнальні лампи Н2, Н4-Н9.

Робочий режим

Перемикач SА1 необхідно установити в положення "Робота".

Натисканням кнопки SВ1.1 включається магнітний пускач КМ1, загоряється сигнальна лампа Н2, що сигналізує про роботу двигуна М1.

Натисканням кнопки SВ2.2 по ланцюгу (m) 8-11-12-13-14-15-N включається проміжне реле КV; (m) 14-21-N магнітний пускач КМ2, загоряється сигнальна лампа Н4, що сигналізує про роботу двигуна M2; (m) 14-20 подається напруга на блок керування датчика рівня сипучих матеріалів Е 1.2. Після подачі напруги на блок керування робота електродвигуна М2 здійснюється автоматично. При досягненні зерном верхнього рівня пропарювача, контрольованого датчиком рівня Е1, гальмується крильчатка сигналізатора Е1.1, напруга на виході блоку керування Е1.2 зникає, відключається пускач КМ2 і двигун М2, гасне лампа Н4 і загоряється НЗ "Верхній рівень пропарювача".

При вивантаженні зерна з пропарювача крильчатка сигналізатора Е.1.1 звільняється, через 10-20 секунд спрацьовує реле часу КТ1, забезпечуючи включення пускача КМ2 і запуск двигуна М2, загоряється лампа Н4 і гасне НЗ.

Натисканням кнопок S3.2, S4.2 включаються магнітні пускачі КМЗ, КМ4. Загоряються лампи Н5, Н6, що сигналізують про роботу двигунів М3, М4.

Натисканням кнопки SВ5.2 по ланцюгу (m) 28-30-31-32-33-34-35-36-37-38-39-N включається пускач КМ5, працює двигун М5, через 8-10 секунд, спрацьовує реле часу КТ2, забезпечуючи включення пускача К6, запускається двигун М6 і загоряється лампа Н7, що сигналізує про роботу двигунів плющілки.

Натисканням кнопок SВ6.2, SВ7.2 включаються магнітні пускачі KМ7,КМ8, загоряються лампи Н8, Н9, що сигналізують про роботу двигунів М7, М8.

Зупинку двигунів М1-М8 здійснюємо кнопками SВ1-SВ7 у послідовності, яка є зворотною послідовності включення.

Аварійне відключення всіх механізмів агрегату в режимі "Робота" і "Налагодження" здійснюється натисканням кнопки S.

Схема електрична принципова реле часу передбачає регулювання витримок часу від 4 до 60 секунд.

Тиристор Д1 типу КУ201Л - використовується в імпульсному режимі і комутує коло пульсуючого струму напругою 220 В.

Як керуючий сигнал використовується сигнал розрядки конденсатора С1;С2 величиною 40 мА через опір R2, диністор Д2 і через керуючий катодний електрод тиристора Д1.

Витримка часу визначається зарядом конденсаторів С1, С2 через опір R3 і R1.

Захист електродвигунів та приводів від коротких замикань здійснюється автоматичними вимикачами. Від невеликих тривалих перевантажень двигун конвеєрів захищають тепловими реле. Електродвигуни приводу вальців працюють у важкому режимі з можливими перевантаженнями і вимагають постійного контролю (у схемі передбачені перевантажувальні амперметри в колі електродвигунів).

Схема керування передбачає два режими: ручне керування в режимі налагодження та автоматичне. У режимі налагодження оператор може запустити будь-який електродвигун без дотримання заданої послідовності.

У робочому режимі натисканням кнопки одержують живлення пускачі та, запускаються двигуни M1 та M2 і загоряється сигнальна лампа.

Одночасно одержує живлення реле часу, яке через 8-10 с вмикає пускачі та, забезпечуючи запуск двигунів другого вальця M3 та завантажувального конвеєра M4. Загоряються сигнальні лампи.

Для зупинки агрегату натискають кнопку, при цьому вмикається проміжне реле, яке своїми розмикаючими контактами відключає живлення котушки, зупиняється завантажувальний конвеєр. Замикаючими контактами реле вмикає реле часу, яке через витримку часу 60-90 секунд вимикає пускачі, зупиняються електродвигуни і гаснуть сигнальні лампи.

Від коротких замикань кола керування захищаються запобіжником. У схему керування введені блок-контакти автоматичних вимикачів, а також шляхові вимикачі, які встановлені на вальцях плющілки.

Реле часу індивідуальної розробки передбачають регулювання витримок від 4 до 90 с за допомогою резистора. Тиристор використовується в імпульсному режимі і комутує коло пульсуючого струму напругою 220 В.

Керуючим сигналом є сигнал розрядки конденсатора (40 мА) через резистор, диністор і керуючий електрод тиристора.

Проводка до електродвигунів виконана кабелем у металорукавах. Заземлення металорукавів здійснюється за допомогою хомутів. Опір заземлюючих провідників не повинен перевищувати 4 Ом. Проводка від шафи керування прокладена в трубах. Після монтажу проводять випробування роботи всіх машин у режимі «Налагодження» та обкатування вхолосту протягом 30 хв. При цьому перевіряють напрям обертання машин, нагрівання підшипникових вузлів, витікання мастила тощо.

Обкатування агрегату під навантажуванням у режимі «Робота» проводять протягом 1,5-2 год, після чого складають акт про введення агрегату до експлуатації.

Для нормального приробітку механізмів перші 20 год роботи агрегат рекомендується завантажувати не більше, ніж на 50 % його продуктивності.

 

5. ЕКСПЛУАТАЦІЯ ЕЛЕКТРООБЛАДНАННЯ ТА ЗАХОДИ З БЕЗПЕКИ ПРАЦІ

 

Експлуатація електрообладнання

 

З метою підвищення строку служби електрообладнання проводять технічне обслуговування і поточний ремонт обладнання. Технічне обслуговування і поточний ремонт визначають виходячи з конструкцій даного електричного пристрою, чим більший і складніший пристрій, тим більш потрібно проводити технічне обслуговування, тобто налагодження параметрів даного пристрою. Поточний ремонт проводиться рідше, тому він по об’єму робіт значно більший і проводиться з метою підвищення продуктивності.

Для розрахунку поточного ремонту і технічного огляду необхідно розрахувати кількість умовних одиниць обладнання. Цей розрахунок поданий в таблиці 9:

 

Таблиця 9. Розрахунок умовних одиниць цеху з гідротермічної обробки зерна

Назва електротехнічного обладнання і споруд	Одиниці виміру	Кількість умовних одиниць	Всього ел. обладнання
			Ел. обладнання	Умовні одиниці
Електропривід асинхронного двигуна: до 1 кВт від 1,1 до 10 кВт	шт. шт.	0,44 0,61	19 4	8,36 2,44
Електроосвітлювальні установки (на 10 світильників з ел. проводкою та апаратурою керування): з 1 - 2 лампами розжарювання	шт.	0,63	17	10,7
Електроводонагрівачі	шт.	1,66	1	1,66
ВСЬОГО				23,16

 

5.2 Заходи з безпеки праці

 

Перед початком роботи:

- переконаєтеся в справності агрегату;

перевірте наявність і закріплення огороджень;

перевірте наявність і комплектність протипожежного інвентарю й аптечки.

Систематично стежте за справністю заземлення електроустаткування й агрегату. Не працюйте без заземлення при його несправності.

Перевіряйте величину опору заземлення не рідше одного разу

на шість місяців за допомогою вимірника заземлення М416.

Всі операції, пов'язані з технічним обслуговуванням і усуненням несправності, проводьте лише при виключеному рубильнику на лінії, що подає напругу до агрегату, і відсутності тиску пари.

На рубильнику і шафах керування прикріпіть попереджуючу табличку: "Не включати - працюють люди!".

Технічне обслуговування і ремонт електроапаратів, розташованих усередині шаф керування, дозволяйте лише особам з кваліфікаційною групою не нижче ІІІ.

Не знімайте і не відкривайте кожухів, люків до повної зупинки обертових деталей агрегату.

Перед відкриттям люка пропарювача переконаєтеся у відсутності тиску усередині пропарювача.

З появою в машині сторонніх стуків і шумів негайно зупиніть агрегат і виявте причину, що викликала їх.

Не ремонтуйте самостійно електроустаткування й ушкоджену електропроводку.

При виявленні в електроустаткуванні чи в електропроводці несправності негайно зупиніть агрегат, відключіть рубильник і викличте електрика.

Стежите за справним станом ізоляції кабелів струмопровідних частин електроапаратів і обмоток електродвигунів. Опір ізоляції повинен бути не менш 0,5 МОм.

Створення безпечних умов праці робітників сільського господарства завжди було і залишається предметом постійної уваги. Вона передбачає всебічне оздоровлення та забезпечення нормальних умов життя і праці робітників.

Впровадженнях на всіх підприємствах сучасних умов праці та засобів безпеки праці, забезпечення санітарно - гігієнічних умов, які усувають виробничий травматизм, професійні захворювання.

Для усунення небезпечних та шкідливих виробничих факторів передбачають наступні заходи:

·   забезпечення достатньої вентиляції виробничих приміщень;

·   раціональне і зручне для обслуговування розташування виробничого устаткування;

·   в усіх приміщеннях потрібно забезпечити нормовану освітленість;

·   занулення корпусів всіх електродвигунів;

·   передбачити повторне заземлення нульового проводу на кінцях магістралей та відгалуженнях, а також на вводах в будівлі;

·   дотримання під час проектування, при спорудженні та експлуатації електроустановок правил та норм, вказаних в ПУЕ, ПТЕ та ПТБ, інших нормативних документах.

Заземленню підлягають корпуси електродвигунів, пускової апаратури, розподільчих не струмоведучих частин обладнання, які можуть виявитися під напругою внаслідок порушення ізоляції. Для заземлення обладнання і всіх металоконструкцій, які знаходяться в зерносушильному пункті прокладається контур заземлення з смугової сталі 4 х 2,5мм, відпайки до обладнання виконуються із смужок сталі 4 х 20 мм. Необхідно забезпечити міцний електричний зв’язок з контуром заземлення живлячої підстанції через нульову жилу живлячого кабелю або нульовий провід повітряної мережі. Для заземлення металевих корпусів світильників використовується нульовий провід мережі освітлення.

Для забезпечення роботи при обслуговуванні електроустановок передбачаємо забезпечення обслуговуючого персоналу основними і додатковими засобами захисту, розрахунок яких виконано відповідно до норм комплектування засобами захисту, які викладено в ПТЕ та ПТБ.

Результати розрахунку електрозахисних засобів приведені в табл. 10.

 

Таблиця 10. Розрахунок електрозахисних засобів

Назва	Тип	ГОСТ або ТУ	Оди-ниці виміру	Кіль-кість	Місце зберігання
Покажчик напруги	У3НБ-6-35	ТУ34.3031-72	шт.	1	в футлярі
Ізолююча штанга	ША-10	ТУ34.2838-76	шт.	1	в футлярі
Покажчик низької напруги	УАА-1	ТУ45275-64	шт.	2	в футлярі
Комплект інструменту з ізольованими ручками для електроустановок до 1000 В	11ЛШ	ТУ38.1059-77	пар	2	в сухому примі-щенні
Боти гумові		ГОСТ13375-67	пар	2	в шафі
Калоші діелектричні		ГОСТ13385-67	пар	2	в сухому примі-щенні
Переносне заземлення 0,4кВ		ТУ16.538-32-74	шт.	1	в сухому примі-щенні
Тимчасова огорожа		ГОСТ1175-74	шт.	1	в сухому примі-щенні
Запобіжний пояс	ПД 1	ГОСТ1715-70	шт.	1	в сухому примі-щенні
Кігті монтерські	КС	ГОСТ1715-70	пар	1	в сухому примі-щенні
Килимок діелектричний		ТУ84.133839-70	шт.	2	в сухому примі-щенні
Захисні окуляри	ОР3-5	ГОСТ13385-67	шт.	2	в шафі

 

6. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ ПОКАЗНИКИ

 

Головні вартістні і натуральні показники:

· підвищення продуктивності праці, зниження працеємності виробництва продукції, яке характеризує скорочення трудових і матеріальних затрат на виробництво продукції;

· зниження собівартості продукції, яке характеризує скорочення трудових і матеріально - грошових витрат на виробництво продукції порівняно з собівартістю її до електрифікації;

· загальні і питомі капіталовкладення, необхідні для здійснення електрифікації виробничих процесів, що вимагають затрати праці в основних засобах виробництва для скорочення майбутніх затрат праці;

· строк окупності капітальних вкладень за рахунок скорочення виробничих витрат, обумовлених застосуванням електроенергії.

Крім основних враховуються і допоміжні показники, такі як:

· полегшення праці робітників в господарстві;

· підвищення якості продукції;

· збільшення валового і чистого доходів за рахунок електромеханізації виробництва та інші.

Електрифікація дає можливість підвищити продуктивність праці, зменшити трудові затрати, знизити собівартість продукції, а тим самим - збільшити прибуток господарства, підвищити рентабельність, звільнити трудові ресурси в господарстві.

Для зниження вартості продукції та підвищення продуктивності праці застосовується автоматизація виробничих процесів.

Кількість електроенергії, яка споживається зерносушаркою за рік, визначається за формулою:

= Pmax ·T, (6.1.1)

де Рmax - максимальна потужність на шинах 0,38 кВ;

Т - число годин використання максимуму навантаження; Т = 1100 год.

W =274,84 кВт · 24190 = 601899,6 кВт год.

Вартість спожитої електроенергії визначається за формулою:

 

Зе = W·a, (6.1.2)

 

де а - тариф на електроенергію.

Зе = 601899,6 · 0,26 = 156493,896 грн.

обробка зерно електричний енергозбереження

Література

 

1. Будзько І.О., Зуль М.М. “Електропостачання сільського господарства”. Москва, ВО “Агропромвидав”, 1990.

. Гончар В.Ф., Тищенко Л.П. “Електрообладнання і автоматизація с/г агрегатів і установок” Київ. Вища школа, 1989.

. “Довідник сільського електрика” За ред. В.С. Олійника. - 3-є вид., перероб. і доп. - К.: Урожай, 1989. - 264 с.

. Марченко І.І., Тищенко Л.П. “Курсове і дипломне проектування з комплексної електрифікації та автоматизації” Москва. Колос, 1978.

. Марченко О.С. “Довідник по монтажу і налагодженню електрообладнання в с/г” Київ. Урожай, 1994.

. Кравчик А.І. “Асинхронні електродвигуни серії 4АМ”, Москва. Колос, 1979.

. Резніченко Т.П., Козирський В.В. УСГА 1992 “Методичні вказівки та завдання до курсового проекту по електропостачанню с/г”.