Автоматизация электроводонагревателя ЭВ-Ф-15 в коровнике на 30 голов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Все потребители тепловой энергии можно разделить на производственные и коммунально-бытовые. В сельском хозяйстве потребители используют тепловую энергию для отопления и горячего водоснабжения зданий, помывки скотины и новорожденных телят и других бытовых нужд.

Электротермическое оборудование, электрические печи, электронагревательные элементы и приборы вместе с источниками питания коммутационной и регулирующей аппаратурой образуют электротермическую установку. Оборудование хорошо и легко автоматизируется и обеспечивает высокое качество технологических процессов, часто недостижимое при других видах нагрева. По сравнению с огневыми установками при эксплуатации электротермического оборудования уменьшается пожароопасность, улучшаются условия гигиены и санитарии, снижается загрязнение окружающей среды.

Оборудование отличается простотой устройства, технического обслуживания и ремонта, небольшими габаритами и малой металлоемкостью, предъявляет невысокие требования к строительным конструкциям. С точки зрения предельной мощности и рабочей температуры оно является универсальным.

КПД электротермического оборудования по сравнению с устройствами, использующими другие источники теплоты, более высокий (70... 90%). Получение электроэнергии из топлива и обратно ее преобразование в теплоту происходит с общим КПД около 30%.

Электрические водонагреватели и парогенераторы применяют в системах горячего водоснабжения, отопления и вентиляции, в технологических процессах животноводства, растениеводства, в ремонтном производстве.

По сравнению с топливными установками электрические водонагреватели и парогенераторы позволяют снизить единичную мощность, повысить коэффициент использования и уровень автоматизации теплогенераторов, более точно поддерживать температуру и получить большой технологический эффект, снизить затраты на обслуживание, уменьшить длину тепловых сетей. При этом коэффициент полезного исполнения первичных энергоресурсов для огневых и электрических теплогенерируюших установок примерно одинаков и равен 0,23...0,30.

Темой данной курсовой работы является «Автоматизация электроводонагревателя ЭВ-Ф-15 в коровнике на 30 голов». Главной задачей данного курсового проекта является автоматизация водонагревателя в автоматическом, ручном и аварийном режимах, а также обеспечение защитой от перегрузок и внешних факторов ухудшающих работу автоматики.

Схема водонагревателя ЭВ - Ф 15 в разрезе

Данным водонагревателем оборудован СПК «Любница» находящийся в п. Любница, Новгородской области.

1. Расчет размеров объекта, количество датчиков, щитов управления, протяженность кабельных линий, силового оборудования

Выполняем расчет размеров коровника на 30 голов с учетом того что на каждое загон приходится площадь 8 мІ (ширина 2м, длина 4м) проход между загонами составляет примерно 4 метра, и оставляем запас места на производственные помещения. И таким образом общая площадь нашего коровника составляет 800 мІ

В данном коровнике находится один водонагреватель ЭВ - Ф - 15, а так же один щит управления автоматикой данного водонагревателя.

2. Выбор с расчетом электронагревательной силовой установки

1.Выбираем магнитный пускатель по допустимому току работы котла в номинальном режиме, при полной мощности.

Рассчитываем допустимый ток работы котла в номинальном режиме при полной мощности

В соответствие с током выбираем магнитный пускатель марки ПМЛ - 2230Б ПМЛ Название серии пускателя

2 - вторая величина -Iн 25А

2 - пускатель нереверсивный с тепловым реле РТЛ

3 - степень защиты 1Р54 с кнопками управления Пуск Стоп и сигнальным ламповым индикатором;

1 контакт 1з нормально замкнутый

В качестве световой индикации включения питания НL1 и работы в автоматическом режиме НL2 выбираем тиратрон, как самый экономичный и долговечный. Тиратрон МТУ - 90 используется с добавочным сопротивлением, напряжение индикации больше 90 В, ток индикации больше чем 0,5 мА..

Выбираем автоматический выключатель по допустимому току электронагревателя

Iрасч=1,1 Ў 1,25Iн

Iрасч=25,3 А

Iэн=3 * Iрасч

Iэн=75,9 А

Исходя из расчетов выбираем автоматический выключатель марки АЕ2043

Выбор реле для устройства встроенной температурной защиты. Выбор реле производим по напряжению и току коммутации. U=9 В , I=1 А

Выбираем реле РЭС 22. Мощность рассеяния обмотки не более 1,5 Вт. Время срабатывания реле 15 мс, время отпускания 6...8 мс. При коммутировании постоянного тока напряжением 6...220 В реле выдерживает 500000 срабатываний при силе тока 0,5...1 А и 1000 - при 1...2 А. Средний срок службы реле 100000 срабатываний, вес 36 грамм

Выбор проводов и способ прокладки.

Проводку будем производить в коробах с открывающимися крышками, чтобы защитить от повреждений. Так как помещение влажное, вокруг и непосредственно возле электронагревателя. Выбираем провод марки NYM 4х4,0. Медный четырехжильный кабель с сечением одной жилы 4 ммІ и с допустимой силой тока 30А.

Кабель NYM предназначен для промышленного и бытового стационарного монтажа (открытого или скрытого) цепей электрических сетей внутри помещений и на открытом воздухе. Применение вне помещений возможно только вне прямого воздействия солнечного света. Возможно применение кабеля поверх штукатурки, в ней и под ней, в сухих, влажных и мокрых помещениях, а так же в кирпичной кладке и в бетоне, за исключением прямой запрессовки в виброзасыпной и штамповочный бетон. В этом случае прокладка должна осуществляться в трубах, в закрытых установочных каналах.

3. Проектирование схемы автоматизации с привязкой к объекту исполнительных механизмов, датчиков, аппаратов

Работа функциональной схемы

ОУ- водонагреватель

ИО- ТЭНы

ВО1, COI, 301- терморезисторы

УО1- транзисторный усилитель

УО2- реле К1

ЭЗ- реле времени

УОЗ- магнитный пускатель

ВО2, СО2, ЗО2- терморезисторы

У04, У05- транзисторные усилители

РО- транзисторный регулятор

Объектом управления ОУ в данной системе является водонагреватель. На выходе из объекта управления имеем два сигнала по температуре воздуха и по температуре воды.

Сигнал t1 по температуре воды поступает на воспринимающий орган ВО1, которым являются терморезисторы. Далее сигнал поступает на сравнивающий орган СО 1-резистор R2 устройства встроенной температурной защиты, оно же является и задающим органом ЗО1. Со сравнивающего органа сигнал поступает на первый усилительный орган УО1, которым является транзисторный усилитель, с него на второй усилительный орган УО2-реле времени. Далее сигнал идет на элемент задержки ЭЗ, которым является реле времени. После выдержки времени сигнал поступает на третий усилительный орган УОЗ (магнитный пускатель).

Потом сигнал поступает на исполнительный орган ИО (ТЭНы). С исполнительного органа сигнал (количество теплоты) поступает на орган управления ОУ.

Второй сигнал t2 из органа управления ОУ по температуре воздуха поступает на воспринимающий орган ВО2( терморезистор реле-регулятора температуры). Далее сигнал поступает на сравнивающий орган СО2, он же является и задающим органом ЗО2(мост, образованный резисторами Rl, R4, R5, R6, R7, R8, R9). Со сравнивающего органа сигнал поступает на первый усилительный орган УО4, потом на второй УО5, которыми являются транзисторные усилители. Далее сигнал поступает на регулирующий орган РО (транзисторный регулятор). При положительном сигнале через регулирующий орган, сигнал поступает на устройство встроенной температурной защиты (УО1), при отрицательном - не проходит, и последующая цепочка остается обесточенной.

При положительном сигнале цепочка замыкается, и работают обе цепочки параллельно.

Функционально - техническая схема

3-1 Датчик температуры воздуха

2-1 Датчик температуры воды

2-3 Регулятор температуры

2-4 Переключатель

2-5 Магнитный пускатель

1 Термометр

3-2 Регулятор

4. Описание работы схемы автоматики в автоматическом режиме, ручном режиме и аварийном режиме

Принципиальная схема работы автоматики водонагревателя ЭВ - Ф 15

Автоматический режим работы

Режим работы (ручной или автоматический) устанавливается переключателем SAI. Основной режим автоматический. Работа в ручном режиме допускается лишь при выходе из строя системы автоматики поддержания температуры.

Установив переключатель SAI в работу в автоматическом режиме, замыкаем выключатель QF1, при этом питание начинает поступать в схему автоматического управления. Загорается сигнальная лампа HL2, которая показывает режим работы

Сопротивлением R2 устанавливаем температуру воды, подаваемую в систему отопления, а сопротивлениями R4 и R5 реле-регулятора температуры воздуха задаем нижний и верхний пределы температуры.

Если температура в помещении ниже требуемой, т.е. заданной, то реле- регулятор дает сигнал на включение встроенной температурной защиты. При условии, что температура в котле ниже заданной или ниже температуры аварийного режима, то контакты реле замыкаются и при нормальной работе находятся всегда в замкнутом состоянии. При этом на реле времени поступает сигнал, разрешающий включение, контакт SKI замыкается и с выдержкой времени от 15 до 45 секунд срабатывает магнитный пускатель КМ1, который замыкает контакты КМ1.1 и начинает нагрев воды.

При достижении максимального установленного значения температуры в помещении происходит разбалансировка заданной мостовой схемы реле- регулятора температуры, который дает сигнал на отключение всей системы автоматики, но при этом питание на нее подается и отслеживается тот установленный разброс температуры. При понижении температуры до минимального установленного значения реле-регулятор дает сигнал на включение при этом происходит балансировка плеча реле- регулятора и водонагреватель начинает работать в установленном режиме.

Ручной режим работы

При замыкании выключателя QF1 загорается сигнальная лампа HL1 показывающая, что питание включено. При нажатии на кнопку SB2 контакты магнитного пускателя и по катушке начинает протекать ток, она втягивается и замыкает контакты КМ 1.1. Температура воды регулируется по термометру, установленному непосредственно на входе воды в тепло аккумулятор

Аварийный режим работы

Аварийный режим может наступить лишь в том случае, если происходит нагрев воды в ручном режиме, т.е. вода вскипает, и образуются воздушные пробки, а также при плохой циркуляции и охлаждении радиаторов отопления.

Аварийный режим при работе в автоматическом режиме полностью исключен. Вода в котле при плохой циркуляции или охлаждении не может нагреваться выше установленной температуры устройством встроенной температурной защиты с терморезисторами. При повышении температуры до установленной и выше +2 С происходит отключение через 15...45 секунд, при этом нужно учитывать дополнительный нагрев в течение минуты, при этом вода нагревается в среднем на 8 С. Поэтому верхний предел нагрева воды умышлено занижают на 10 С.

При отключении устройства встроенной температурной защиты, отключение реле-регулятора температуры воздуха не происходит, и он остается функционировать.

5. Экономическое обоснование и расчет периода окупаемости

Смета

Рассчитаем капитальные затраты. Доставка составляет примерно 15% от стоимости всего оборудования, а монтаж составляет примерно 50% от стоимости всего оборудования. Таким образом мы имеем формулу

К = Ктр + Кмон + Коб

К = 2273 + 11363 + 22725 = 34090 руб.

Рассчитаем период окупаемости.

В среднем одна корова дает 15 литров молока в день, из этого мы рассчитаем среднесуточный удой всего коровника.

ССУ = 30 * 15 = 450 л.

Имея эти данные, мы рассчитаем среднегодовой удой коровника.

СГУ = 450 * 365 = 164250 л.

Рассчитаем среднегодовой доход со сбыта молока по цене 10 руб./л.

СГД = 164250 * 10 = 1642500

Исходя из этих данных рассчитаем период окупаемости автоматизации водонагревателя ЭВ - Ф - 15 по формуле.

= 7,5

Исходя из расчетов не принимая во внимание затраты на выплату заработных плат и платы за электроэнергию, период окупаемости составил примерно 8 дней.

6. Вопросы ОТ, ТБ, ПТЭ, пожарной и экологической безопасности

Охрана труда при эксплуатации электроустановок. Работа при эксплуатации электроустановок связана с повышенным уровнем опасности для работников. Охрана труда задействованных в этой отрасли работников носит особый характер и строго регламентируется государственными стандартами, нормами и Межотраслевыми правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок. С целью повышения безопасности условий труда, защиты здоровья работников, предотвращения аварийных ситуаций, несчастных случаев и гибели людей охраной труда предусматривается организация различных мероприятий. Все работники, допущенные к работе по эксплуатации электроустановок, должны пройти обучение и стажировку с учётом специфики работы, а также инструктаж по технике безопасности и правилам оказания первой помощи пострадавшим от несчастных случаев и ударов электрического тока.

Крайне важным условием обеспечения безопасности работы при эксплуатации электроустановок является своевременное проведение ремонтных работ и профилактических испытаний сетей и оборудования. Эксплуатация электроустановок запрещается при отсутствии соответствующего электротехнического персонала. При обнаружении неисправностей работник обязан сообщить об этом руководству, а также, если он способен это сделать, устранить её, соблюдая технику безопасности. Большое значение для охраны труда имеет также правильная организация рабочего места.

Требования к персоналу, работающему на эксплуатации электроустановок:

1. Работники должны иметь профессиональную подготовку, проходить обучение по правилам и условиям работы, инструктаж по технике безопасности.

2. Профессиональная подготовка и повышение квалификации работников, проведение инструктажа и проверки знаний должны проводиться в соответствии с государственными и отраслевыми нормативами по охране труда и организации безопасной работы.

3. Перед приёмом на работу и периодически должна проводиться проверка состояния здоровья работника.

Обязанности ответственного за электрохозяйство.

Ответственный за электрохозяйство обязан:

· организовать разработку и ведение необходимой документации по вопросам организации эксплуатации электроустановок; организовать обучение, инструктирование, проверку знаний и допуск к самостоятельной работе электротехнического персонала;

· организовать безопасное проведение всех видов работ в электроустановках, в том числе с участием командированного персонала;

· обеспечить своевременное и качественное выполнение технического обслуживания, планово-предупредительных ремонтов и профилактических испытаний электроустановок;

· организовать проведение расчетов потребности Потребителя в электрической энергии и осуществлять контроль за ее расходованием;

· участвовать в разработке и внедрении мероприятий по рациональному потреблению электрической энергии;

· контролировать наличие, своевременность проверок и испытаний средств защиты в электроустановках, средств пожаротушения и инструмента;

· обеспечить установленный порядок допуска в эксплуатацию и подключения новых и реконструированных электроустановок;организовать оперативное обслуживание электроустановок и ликвидацию аварийных ситуаций;

· обеспечить проверку соответствия схем электроснабжения фактическим эксплуатационным с отметкой на них о проверке (не реже 1 раза в 2 года); пересмотр инструкций и схем (не реже 1 раза в 3 года); контроль замеров показателей качества электрической энергии (не реже 1 раза в 3 года); повышение квалификации электротехнического персонала (не реже 1 раза в 5 лет);

· контролировать правильность допуска персонала строительно-монтажных и специализированных организаций к работам в действующих электроустановках и в охранной зоне линий электропередачи.

Техническая эксплуатация

Во всех организациях должны быть созданы безопасные условия труда. Обеспечение безопасных условий труда возлагается на работодателя и руководителя соответствующих структурных подразделений при возложении на них работодателем соответствующих обязанностей по обеспечению охраны труда.

Эксплуатация электрооборудования, в том числе бытовых электроприборов, подлежащих обязательной сертификации, допускается только при наличии сертификата соответствия на это электрооборудование и бытовые электроприборы.

Термины, применяемые в Правилах

Электрическая сеть - Совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной территории.

Электроустановка - Совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии

Обязанности Потребителей, эксплуатирующих электроустановки

Все помещения и размещенные в них технологические электроустановки, силовые и осветительные сети, электроприемники должны отвечать требованиям «Правил устройства электроустановок».

Организация эксплуатации и ремонта электроустановок должна соответствовать требованиям настоящих Правил, государственных стандартов, правил безопасности при эксплуатации электроустановок и других нормативных актов по охране труда (далее - ОТ) и технике безопасности (далее - ТБ).

У Потребителя должны быть разработаны и утверждены инструкции по ОТ как для работников отдельных профессий, так и на отдельные виды работ.

Каждый работник обязан знать и выполнять требования по безопасности труда, относящиеся к обслуживаемому оборудованию и организации труда на рабочем месте.

Наладка, эксплуатация и ремонт электроустановок и электроприемников должны осуществляться в соответствии с данными Правилами.

Пожарная и экологическая безопасность.

Данный объект является пожаробезопасным т.к. в нем не используются ни какие горючие вещества и он защищен от перегрузок.

Так же он является экологически безопасным т.к. при его работе ни в почву, ни в атмосферу не выделяются токсичные вещества

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

автоматизация электроводонагреватель

1. Элементы и устройства сельскохозяйственной автоматики: Справочное пособие / [Бохан Н.И., Дробищев Ю.В. и др.]; Под ред. Н.И.Бохана. - М.: Урождай, 1983. - 176с.

2. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие / [ A.C. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, А.А.Клюев]; Под ред. A.C. Клюева. М.: Энергоатомиздат, 1990 - 464с.

3. Пястолов A.A., Ерошенко Г.П. Эксплуатация электрооборудования.- М.: Агропромиздат, 1982. - 287с.

4. Бородин И.Ф. Технические средства автоматики. - М.: Колос, 1982. - 303с.

5. Электротехнология В.А. Карасенко, Е.М. Заящ, А.Н.Баран, В.С.Корько. - М.: Колос, 1992.-304с.

6. Живописцев E.H., Косицин O.A. Электротехнология и электрическое освешение. - М.: Агропромиздат, 1990. - 303с.

7. Грундулек А.О. Защита электродвигателей в сельском хозяйстве. - М.: Колос, 1982. - 104с.

8. Таев И.С. Электрические аппараты автоматики и управления. Учебн. пособие для ВУЗов. М.: /Высшая школа/, 1975.-304с.

9. Бородин И.Ф., Рысс A.A. Автоматизация технологических процессов. - М.: Колос, 1996. -351с.

Размещено на Allbest.ru