Электрификация птичника на 15 тысяч кур с разработкой автоматизации микроклимата

2.1 Обзор литературы по специальному вопросу

Температура, относительная влажность и скорость движения воздуха - основные параметры, влияющие на физиологическое состояние и продуктивность животных. Поддержание требуемой температуры - одно из необходимых условий для нормального протекания обмена веществ в организме животных, нарушение же теплового режима отрицательно сказывается на проявлении всех жизненных процессов /11/.

Состояние микроклимата в помещениях в течение периодов года меняется. Наиболее важным фактором регулируемого микроклимата является воздухообмен, с помощью которого поддерживается требуемая температура, относительная влажность и чистота воздуха внутри помещений. Однако существующие в настоящее время системы управления микроклиматом еще не обеспечивают выполнения всех зоогигиенических требований и нуждаются в дальнейшем совершенствовании /12/.

В разработку теоретических основ промышленного птицеводства большой вклад внесли советские ученые: С.И. Боголюбский, Н.В. Пигарев и другие. Исследованию санитарно-гигиенических условий содержания животных и птицы, и обоснованию выбора параметров микроклимата в помещения посвящены работы ученых: А.К. Скороходько, Н.М. Комарова, И.М. Голосова, А.К. Даниловой, В.М. Селянского, Ю.М. Крылова и ряда зарубежных исследователей /12/.

Большим вкладом в разработку теоретических основ автоматизации микроклимата в животноводческих и птицеводческих помещениях являются труды таких ученых, как P.M. Славин, В.Н. Андраинов, А.В. Демин, И.И. Мартыненко, А.Г. Прищеп, И.Н. Бируля, Д.Н. Быстрицкий, О.Н. Горячев, Д.Н. Мурусидзе, Ю.Н. Пчелкин, Г.П. Серый и другие.

Необходимость дальнейшего совершенствования систем для создания оптимального микроклимата обусловлена требованиями бурно развивающейся научно-технической революции, необходимостью разработки и внедрению автоматизированных систем управления производственными процессами на современных птицефабриках с миллионным поголовьем птицы, разнообразием технологии содержания птицы, обусловленной видовыми и половозрастными особенностями ее, а также объемом производства и зонально-климатическими условиями /13/.

2.2 Выбор технологических схем и рабочих машин

Птичник предназначен для выращивания 15 тыс. голов ремонтного молодняка кур от 1 до 140 дней.

Здание птичника состоит из помещения для птицы и подсобных помещений, расположенных в торце.

Помещение для птицы разделено на 6 секций, вместимость первой - 2400 голов, остальных - 2520 голов.

Механизация технологических процессов в птичнике решена на базе комплектов оборудования КРМ -11.

Птица выращивается на глубокой подстилке при искусственном освещении с регулируемым по заданной программе световым потоком.

Кормление птицы осуществляется сухими полнорационными комбикормами, которые доставляются из склада комбикормов загрузчиком ЗСК (ССК) -10 и загружаются в бункера БСК - 10. Из бункеров корм подается в бункеры-дозаторы кормораздатчиков РТШ - 1 и далее по кормопроводам троссо-шайбовыми механизмами в бункерные кормушки.

Поение птицы осуществляется из чашечных автопоилок. Для выращивания ремонтного молодняка от 1 до 20 дневного возраста в птичнике установлены брудеры для обогрева цыплят, вакуумные поилки, противни и желобковые кормушки.

При смене поголовья загрязненная подстилка убирается машиной МВС -4, и птичник подвергается уборке и дезинфекции автодезустановкой ДУК - 2.

Птичник обслуживает одна птичница. В период от 1 до 20 дней предусматривается 1 подсобная птичница.

Плотность посадки в птичнике - 9,4 гол/м2, фронт кормления - 4,7 см. фронт поения- 1,4см.

Трубу кормораздатчика, кормушки, трубопровод системы поения, поилки, брудера и противовесы брудеров подвешиваются с помощью крюков. Шаг подвески трубы кормораздатчика - 3900 мм, трубопровода системы поения _ 2500 мм.

В качестве источника теплоснабжения принята центральная котельная,

расположенная на территории птицефабрики.

Отопление помещений для содержания птицы принято:

- для возраста 1-10 дней нагревательными приборами;

- для возраста 11-30 дней - воздушное, совмещенное с вентиляцией и нагревательными приборами;

- для возраста 31 - 140 дней - воздушное, совмещенное с вентиляцией.

Системы отопления помещений для содержания птицы принята однотрубная горизонтальная проточная; подсобных помещений - однотрубная, проточно-регулируемая. В качестве нагревательных приборов приняты радиаторы типа М140-АО и регистр из гладких труб - в операторской.

Основными вредностями в помещениях для содержания птицы являются: в зимний и переходный периоды - влаговыделения и газовыделения; в летний период - тепловыделения и влаговыделения.

Вентиляция помещений для содержания птицы проектируется приточно-вытяжная с механическим побуждением и выполняется по схеме «сверху-вниз».

Для обновления кислородом воздуха в период содержания птицы 1-10 работает система П1.

В переходный период года приток воздуха осуществляется:

- приточной системы П1 с подогревом воздуха в калориферах - для возраста птицы 1 - 10 дней;

- то же, без подогрева воздуха - для возраста птицы 11-30 дней.

- через кондиционеры КИО - 12,5 без увлажнения - для возраста птицы 31-140 дней.

В летний период года наружный воздух подается осевыми вентиляторами 06-300 №6,3, установленными в кровле, в кондиционеры КИО-12,5. Увлажненный и охлажденный в кассетах КИО-12,5 воздух равномерно распределяется в верхней зоне помещений для содержания птицы.

Все вентиляционные шахты могут быть использованы для дымоудаления с ручным открыванием при пожаре.

Система вентиляции оборудуется следующими системами автоматики:

- безопасности - защита калориферов от замораживания и электродвигателей от перегрева;

- регулирования - поддержание внутри помещений с птицей заданных параметров температуры воздуха путем изменения теплопередачи калориферов в холодный период года включением и отключением вытяжных систем во все периоды года; -- приточных систем с кондиционерами КИО_12,5А в теплый период года.

2.3 Выбор электроприводов

Кормление птицы осуществляется сухими полнорационными кормами, которые доставляются из склада комбикормов загрузчиком ЗСК (ССК) - 10 и загружаются в бункера БСК - 10. Из бункеров корм подается в бункера - дозаторы кормораздатчиков РТШ - 1 и далее по кормопроводам троссо-шайбовыми механизмами в бункерные кормушки.

Выбирается двигатель для троссо-шайбового механизма.

Определяется подача транспортера:

,

где - площадь поперечного сечения транспортируемого груза, м2;

D - внутренний диаметр трубопровода, D = (0,025...0,03) м;

d - диаметр троса, м;

V- скорость транспортирования, V = 0,1 ...0,4 м/с;

с - плотность транспортирования, р = 0,45...0, 75 Т/м3;

к2 - коэффициент учитывающий уплотнение груза, к2 = 1,05... 1,1 /5/ ;

к1 - коэффициент заполнения желоба, к1 = 0,8...0,9 /5/.

F = 3,14(0,0252-0,0042)/4 = 0,0005 м.

Определяется мощность электродвигателя:

где lr, lb - сумарная длина горизонтальных и вертикальных труб, м;

fr , fb - коэффициенты сопротивления движению тросошайбового рабочего органа по горизонтали и вертикали, зависящие от коэффициентов трения корма и шайб троса о стенки при их движении вдоль труб;

h - высота подачи продукта, м;

n - КПД редуктора, n = 0,75 /2/.

Q = 0,00050,30,60,851,053600=2,89 T/ч

P= (178 1,5 + 5 1,5 + 2,5) = 2,9 кВт

Принимается двигатель 4А100 S4УЗ:

Р = 3,0 кВт, I = 6,7 А, n=1500 мин-1.

Для шнекового транспортера расчет аналогичен, для него принимается двигатель 4А100 L6У3:

Р = 2,2 кВт, I = 5,6А, n=1000 мин1.

2.4 Выбор водоснабжающей установки

Здание птичника оборудуется внутренним водопроводом, выполненным из стальных водогазопроводных легких труб ГОСТ 3262-75 Ш 15...50 мм. Для хозяйственно-питьевых нужд применяются трубы с цинковым покрытием, для производственных нужд - неоцинкованные. Ввод водопровода - от кольцевой сети хозяйственно-питьевого производственного и противопожарного назначения. Для устройства ввода водопровода используются чугунные трубы Ш 65 мм ГОСТ 9583-75, укладываемые на 0,5 м больше расчетной глубины проникания в грунт нулевой температуры.

На вводе водопровода устанавливается соединительная головка Ш 50 для присоединения пожарных рукавов и наполнения пожарных емкостей.

Вода поступает в здание от центральной котельной, которая расположена на территории птицефабрики.

Расход воды на одного человека - 25 л/смену. Данные по расходу воды птицей приведены в таблице 11.

3. Разработка автоматизации микроклимата

3.1 Расчет вентиляции и теплового баланса помещения объекта

Основными вредностями в помещении для содержания птицы являются влаговыделения и газовыделения. Вентиляция помещений для содержания птицы проектируется приточно-вытяжная и выполняется по схеме «сверху - вниз». Приток воздуха в зимний период осуществляется приточными системами с подогревом воздуха в калориферах. Вытяжка воздуха осуществляется из нижней зоны осевыми вентиляторами. Вентиляция подсобных помещений осуществляется за счет периодического проветривания.

В качестве источника теплоснабжения принята центральная котельная, теплоносителем служит перегретая вода с параметрами 150...70 °С. Для системы отопления помещений для птицы - вода с параметрами 105 °С. Система отопления помещения для птицы принята однотрубная горизонтальная проточная. В качестве нагревательных приборов приняты радиаторы типа M140-АО и регистр из гладких труб - в операторской.

Характеристика объекта: габариты 89,2x 18 м; несущие стены из обыкновенного кирпича, полы керамзитобетонные. Расчетные параметры наружного воздуха: tн = -18 °С; tн.в.= 7 °С; цн= 60%. Параметры внутреннего воздуха: tв = 20 °С; цв = 65%. Барометрическое давление 99,3 кПа.

Определение воздухообмена по углекислоте:

Выделения СО2 одной птицей из /2/, равна 1,44 л/ч. Допустимое содержание СО2 в помещении для птицы С1=2,5 л/м3, /2/; концентрация СО2 в наружном воздухе С2 = 0,3 л/м3, /2/. Подставляем эти значения в формулу:

,

где С0 - выделение одной птицы СО2, л/с;

п - количество птицы, шт.

= 9818,18 м3/ч.

Определение воздухообмена по влаговыделениям.

Количество водяных паров, выделяемых одной птицей 3,75 г/ч, /2/Влаговыделения в птичнике:

где Wnm - масса водяных паров, выделяемых птицей.

где Wnoм - масса влаги, испаряющейся из помета.

где Wисп - масса влаги, испаряющейся с мокрых поверхностей (пол, поилки):

k1 - коэффициент, учитывающий изменение количества выделяемых птицей водяных паров, k1 = 1,0 /2/;

Рпом - среднесуточный выход помета от одной птицы, /2/ Рпом = 240г.

Wnm = 150001,53,75 = 84375 г/ч.

Wnoм ==105000 г/ч.

Wисп = 0,184375 = 8437,5 г/ч.

W= 84375+105000+8437,5=197812,5 г/ч.

Влагосодержание внутреннего и наружного воздуха по Hd - диаграмме /2/:

- при: tв = 20 °С, в = 60%, de = 6 г/кг2 сухого воздуха;
- при: tв = -18 °С, н = 60%, dв= 0,4 г/кг2 сухого воздуха.

Плотность воздуха при te = 20°С определяется по формуле:

=,

где Р - барометрическое давление, Р = 99,3 кПа.

==1,18 кг/м3.

Определяется воздухообмен по влаговыделениям:

Qw=.

Qw== 29935,3 м3/ч.

Воздухообмен для птичника принимаем по влаговыделениям, т.е.:

Q = QW= 29935,3 м3/ч.

Определение тепловых потерь через ограждение. Используя данные приложений 7 и 8 /2/, для наружных стен толщиной в два кирпича, оштукатуренных изнутри:

Лк=0,81Вт/м°С, к = 0,5м, l = 88,182 = 176,36м, h = З м, штукатурка: шт = 0,93Вт/м°С, шт = 0,015м.

Площадь поверхности наружных стен:

Fн.с. = 176,363=529,08 м2.

Сопротивление теплопередаче наружных стен определяется по формуле:

.

Определив из приложений 10 и 11 /2/ Re = 0,115 м2с/Вт

Площадь пола 1497,3 м2 и Rn =0,043 м2 -с/Вт.

Площадь боковых стен:

F=16,98h = 19,983 = 50,94м2

Потеря теплоты через стены:

Одна сторона обращена на северо-восток, поэтому дополнительная потеря теплоты через эту стену составляет 10% основных теплопотерь.

Фдоп = 24489,70,1 = 2448,97 Вт

С учетом этой поправки, теплопотери через наружные стены составят:

Фн.с. = 24489,7 + 2448,97 =26938,67 Вт.

Перекрытие площадью 1569,9 м2 состоит из: сборных ребристых железобетонных плит (=0,035 м), настила из досок (=0,025 м), пароизоляции из одного слоя рубероида (=0,0015 м), утеплителя - минеральной ваты (=0,14 м).Значения для этих материалов берем из приложения 7 /2/, Rв и Rн - из приложений 10, 11 /2/.

Сопротивление теплопередаче перекрытия:

пл = 1,92 Вт/мс; д = 0,14 Вт/мс; р = 0,17 Вт/мс; в=0,05 Вт/мс.

Re = 0,115, Rн = 0,043.

.

где Ro = Ro.пер - общее сопротивление теплопередач ограждения, ;

F - площадь поверхности ограждения, м2

tв и tн - расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха, °С;

n - коэффициент, зависящий от положения наружного ограждения, /2/, n = 1.

Полы керамзитобетонные (=1800 кг/м3) толщиной =0,15 м, по приложению 7 /2/ находим = 0,80 Вт/мс. Ширина пола 17 м, а до осевой линии здания 17 / 2 = 8,5 м. Площадь пола разделяется на двухметровые зоны.

,

где Rн.п. - сопротивление теплопередаче по зонам;

у.с. и у.с. - толщина и теплопроводность слоя, Вт/мс.

Получим три зоны по 2 м и одну зону 2,5 м.

Площадь зон: F1=F2=F3=289,2 = 178,4 м2.

F4=2,589,2= 223 м2 .

Определяется сопротивление теплопередач для каждой зоны:

- для зоны 1:Ry.n. =2,15+0,15/0,92= 2,31м2с/Вт,

- для зоны 2: Ry.n. = 4,3+0,15/0,92 = 4,46м2с/Вт,

- для зоны 3: Ry.n. =8,6+0,15/0,92 = 8,76м2с/Вт,

- для зоны 4: Ry.n. =14,2+0,15/0,92 = 14,36м2с/Вт.

Суммарные теплопотери по всем зонам пола составят:

Общие потери через все ограждения:

Фогр= 26938,67+18412+11635,6 = 56986,2 Вт.

Определение теплоты, расходуемой на нагрев приточного воздуха. Плотность наружного воздуха = 1,395 кг/м3.

Фв= 0,278Qpc(te - tн),

где Q - расчетный воздухообмен помещения, м3 /ч

- плотность воздуха;

с - удельная изобарная теплоемкость воздуха, с ~ 1 кДж/кг -°С.

Фв = 0,27829935,31,395 (20+18) = 441149,9 Вт.

Определение расхода теплоты на испарение влаги:

Фисп.= 0,692(Wпомt-Wисп)

Фисп = 0,692(105000+8437,5) = 78498,75Вт.

Определение теплопотерь на нагрев инфильтрующего воздуха.

Они принимаются равными 30% основных потерь теплоты через ограждения.

Финф = 0,358239,3= 17471,79Вт.

Определение свободной теплоты выделяемой животными:

Фпт=пmgk,

где g - поток теплоты выделяемой птицы /2/, g = 6,8 Вт

k- коэффициент учитывающий изменение температуры, /2/, k = 1.

Фпт = 150001,56,81 = 153000 Вт.

Определение тепловой мощности системы отопления и вентиляции:

фот = 56986,2 + 441149,9 + 78498,75 +17471,79 - 153000 = 441106,6 Вт.

Определение теплоты выделяемой нагревательными приборами.

Разность средней температуры воды в трубопроводах и температуре воздуха в помещении - теплоотдача.

Из таблицы 5.3 /2/ следует, что kmp = 14 Вт/м2с.

Определяется эквивалентная площадь поверхности неизолированных трубопроводов:

где l - длина трубопровода, м;

- коэффициент, зависящий от линии трубопровода, /2/, = 1;

f- зависимость эквивалентной площади поверхности нагрева,

d = 32 мм, f=0,21 м2,

d = 20 мм, f=0,15 м2.

Fmp=0,211196,4= 41,24 м2.

Теплоотдача открытого трубопровода:

где kmp - коэффициент теплопередачи трубопровода.

Фтр = 1441,2467,51 = 38971,8 Вт.

Для подводок к радиаторам:

Fn.p = 0,1516,81= 2,52 м2.

Фп.р = 140,1567,516,81 = 2381,4 Вт

Фтр + Фп.р = Фоб.

Фоб = 38971,8 + 2381,4 = 41353,2 Вт

Теплоотдача одной секции батареи:

где F- площадь секции М-140-АО, таблица 5.3 /2/, F = 0,299 м2;

knp - коэффициент теплопередачи нагревательного прибора;

1 - поправочный коэффициент на способ установки прибора, /2/, 1=1,25;

3 - поправочный коэффициент на число секций в радиаторе, /2/, 3 = 1,05.

Фпр = 0,299 9,2 67,5 1,25 1,05 = 243,7Вт

Принимаем 15 секций для каждой батареи, получаем:

Фбат = 243,715= 3655,5 Вт.

Принимаем 40 батарей в помещении для птицы:

Фо6 = 3655,5 40 = 146220 Вт

Теплоотдача от водяного отопления:

Фв.о. = 41353,2 + 146220 = 187573,2 Вт

Тепловая мощность отопления должна быть не менее 441106,6 Вт. На водяное отопление приходится 187573,2 Вт, остальное (441106,6 - 187573,2) равное 253533,4 Вт - принимаем калориферное, воздушное отопление.

Дальнейшие вычисления ведутся в расчете на одну приточную систему, которая должна обеспечить воздухообмен в помещении для птицы в объеме:

Qw = 29935,3/2 = 14967,65 м3/ч

при подаче теплового потока в количестве:

Фот = 253533,4 /2 =126766,7 Вт.

ПОДБОР КАЛОРИФЕРОВ

Принимается предварительная массовая скорость воздуха (VP)P=10,5 кг/см2

и определяется расчетная площадь живого сечения калорифера по воздуху:

Из таблицы 5.5. /2/ выбирается калорифер КВБ-9 с F = 41,6м2, fmp = 0,0107, f = 0,486 м2.

Действительная массовая скорость воздуха:

,

Скорость воды в трубках калорифера:

,

где Smp - площадь живого сечения трубок калорифера по теплоносителю, м;

tr и tо - температура воды на входе в калорифер и выходе из него, °С.

Используя данные таблицы 5.6. /2/, находится коэффициент теплопередачи, А=21,52, п= 0,257, т= 0,192.

k = 21,5210,10,57 0,080,192 = 41,1 Вт/см2 .

Определяется теплоотдача калорифера:

где F - площадь поверхности нагрева калорифера, м2;

tcp - средняя температура нагреваемого воздуха, °С;

t - средняя температура теплоносителя, °С.

Запас по теплопередаче:

=

Условие выполняется (15% ...20%).

ВЫБОР ВЕНТИЛЯТОРА

Приточный воздуховод длиной 95м, прямоугольного сечения 600x500 мм. Определяется эквивалентный диаметр:

где а и в- размеры воздуховода, м.

dэ = 20,60,5(0,6+0,5) = 0,66 м.

Потери напора в трубопроводе определяются по формуле:

HТ =

где X - коэффициент трения воздуха в трубопроводе, /2/, 0,02...0,03;

l, d- длина и диаметр трубопровода, м;

Vnв - скорость движения приточного воздуха в трубопроводе, 10... 15 м/с;

с - плотность воздуха, кг/м3.

Принимается скорость приточного воздуха Vm = 12 м/с и зная te = 20°С, =1,18 кг/м3.

Местное сопротивление подсчитываются по формуле:

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений отдельных участков/2/;

- жалюзная решетка на входе = 0,5;

- 2 колена воздуховода под углом 90° = 0,152=0,3;

- 12 выходов = 121,1 = 13,2

=14.

Сопротивление калориферной установки проходу воздуха.

Рк = 1,510,11,69= 74,7 Па.

Общий напор вентилятора:

Рв = 244,6 + 99,2 + 74,4 = 418,42 Па.

Определяется подача вентилятора:

Qe = (1,1…1,5)Q.

Qe = 1,114967,65 = 16464,4 м3/ч.

По монограмме рис. 13 /3/, для данной подачи и напора определяется, что наиболее приемлем центробежный вентилятор Ц 4-70 №3, у которого А=5500,

в = 0,8.

Частота вращения этого вентилятора.

.

Приняв клиноременную передачу на вентилятор (0,95), определяется требуемая мощность на валу электродвигателя:

где в - К.П.Д. вентилятора, в= 0,8;

п - К.П.Д. передачи, п = 0,95,

Коэффициент запаса мощности к3 = 1,5 /2/.

Nycm = кз-Nв

Nycm = 1,52,5 =3,75 кВт

К установке принимается электродвигатель /5/ 4A100L4 УЗ, Р=4,0 кВт;

I=8,6 A; cos= 0,84; inycк = 6,5; Мтах = 2,2; Мпуск: Mmin - 1,6.

В летнее время приток воздуха осуществляют 8 вентиляторов 06-300 № 6, 3 с двигателями 4А80А6УЗ, Р = 0,8 кВт; I = 2,1 А; п = 1360 мин-1, расположенных под потолком, а удаление воздуха осуществляется 18-ю вытяжными вентиляторами ВО 5,6 МУЗ «Климат 45 - 18» с двигателями Д80В6П, Р = 0,37кВт, I =1,4 А многоскоростными.

3.2 Описание работы системы автоматического управления микроклиматом

В птичнике предусматривается автоматизация вытяжных вентиляторов В1...В18, составляющих комплект вентиляционного оборудования «Климат-45-18» и приточных установок П1 и П2.

Автоматизация вентиляционных систем предназначена для поддержания оптимальных режимов (воздушного и теплового) в помещениях для птицы.

Электрическая схема управления дает возможность осуществить:

1. Управление электродвигателями приточных и вытяжных систем;

2. Автоматическое регулирование температуры воздуха в помещении птичника;

Контроль параметров воздуха и теплоносителя;

Автоматическую защиту калориферов от замораживания в рабочем и нерабочем режимах;

Аварийную сигнализацию.

Управление электродвигателями систем П1 и П2 осуществляется со щита управления ЩУП. Схемой предусмотрены дистанционный и автоматический режимы работы приточной установки. Выбор режима работы осуществляется универсальным переключателем SA, которым включаются также цепи регулирования, сигнализации и защиты калориферов от замораживания.

Включению приточного вентилятора предшествует 3-х минутный прогрев калориферов, осуществляемый путем полного открытия клапана на теплоносителе. При пуске вентилятора включается система автоматического регулирования. При повышении (понижении) температуры воздуха в помещениях для птицы регулятор воздействует на исполнительный механизм ИМ, который уменьшает (увеличивает) количество теплоносителя. На щите управления ЩУП имеется световая сигнализация о прогреве калориферов, нормальной работе, аварийном режиме приточной установки.

Предусматривается защита калориферов от замораживания в нерабочем режиме. В зимний и переходной периоды (переключатель устанавливается в положение «Авт»).

Защита калориферов от замораживания в рабочем режиме осуществляется когда температура воздуха перед калорифером ниже +4°С и температура обратного теплоносителя упадет до +20...30°С. В этом случае регулятор температуры отключает вентилятор и полностью открывает клапан на теплоносителе. Одновременно подается аварийный сигнал.

Комплект оборудования «Климат-45-18» предусматривается с устройством МК-ВА-УЗ.

В комплект входят:

1. Устройство МК-ВА-УЗ.

Панель датчиков с термометром сопротивления типа ТСМ-5071.

Вентиляторы с регулируемой скоростью.

Устройство управления типа МК-ВА-УЗ предназначено для поддержания необходимого воздухообмена в птицеводческих помещениях посредством автоматического плавного регулирования скорости вращения вытяжных вентиляторов при изменении напряжения питания электродвигателей в зависимости от изменения температуры воздуха вентилируемого помещения от заданного уровня.

Устройство функционирует следующим образом.

При равенстве действительной и заданной температуры воздуха в помещении измерительной мост сбалансирован. В этом случае сигнал с выхода усилителя - демодулятора отсутствует. Лампа Л1 с надписью «НОРМА» сигнализирует о наличии в помещении нормальной температуры. Сопротивление шунтирующей цепи между точками 507, 606 определяется в основном сопротивлением задатчика базового напряжения (базовой скорости) - резистором R2, так как триод ТЗ открыт, а триод Т4 закрыт.

Измерением величины сопротивления R2 задают величину базового напряжения в нагрузке на выходе устройства (базовую скорость вентиляторов).

При увеличении температуры воздуха в помещении выше заданной нормы сигнал с выхода усилителя - демодулятора открывает триод Т4, выходное сопротивление резистора R2, в результате этого снижается напряжение смещения на конденсаторе С1 и возрастает напряжение на нагрузке, т.е. скорость увеличивается. Одновременно включается сигнал «НОРМА» в результате включения усилителя на триодах Tl, Т2, шунтирующего цепь питания лампы Л1. При снижении температуры воздуха в помещении до установленной нормы триод Т4 запирается и включается сигнал «НОРМА». Напряжение на нагрузке снижается до установленного базового напряжения, обеспечивающего установленную норму базовой скорости вентиляторов. При снижении температуры воздуха по сравнению с заданной на величину установки дифференциала- t°C, включается сигнал «ХОЛОД» и реле Р1. Напряжение на нагрузке (вентиляторах) снижается до минимально допустимой величины, уровень которой устанавливается резистором R23.

При минимальной величине сопротивления резистора R23, при повышении температуры воздуха в помещении по сравнению с заданными значениями на 2,0-2,0°С линейное напряжение на выходе устройства управления возрастает до максимума Уровень максимального напряжения определяется величиной сопротивления резистора R22.

В летний период года в помещениях для птицы поддерживается влажность воздуха. В птичнике предусмотрены кондиционеры КИД-12,5А (системы П3...П11 для tH =23...28°С). При понижении влажности воздуха в помещениях для птицы ниже 65%, датчик дает команду на включение, при повышении влажности на отключение кондиционеров.

Условия работы комплекта «Климат-45-18»

Число фаз - три

Номинальное напряжение -380-220В, 50Гц

Температура окружающего воздуха - +5 С...+35 °С

Относительная влажность воздуха: - при +20 °С - не более 90%

и не более 50% при +40%

Содержание в воздухе пыли - не более 0,8 г/м3

Технические данные устройства МК-ВА-УЗ:

Напряжение: силовой сети - 380В

цепей управления - 220В

Номинальный ток главной цепи - не более 110А

Диапазон регулирования температуры воздуха - 0°С...35 °С

Погрешность при температуре 20°C t5° - не более tl °C

Диапазон регулирования относительной влажности воздуха 35- 95%

Погрешность настройки - ±2%

Максимальное расстояние между станцией и

панелью датчиков - не более 100м

Степень защиты оболочки - IP41

Зона пропорциональности - 2...6 °С

Габариты - 560 х 520 х 310 мм

Масса - 41 кг.

3.3 Расчет освещения и облучения

Птичник размером 96,000x18,000 м предназначен для выращивания 15 тысяч голов кур.

Нормируемая освещенность выбирается из /8/ и заносятся в таблицу 7.

В птичнике принимается два вида освещения: рабочее и дежурное.

Рабочее освещение обеспечивает освещенность помещений для птицы и других помещений объекта.

Светильники дежурного освещения выделяются из числа светильников общего освещения. Они должны составлять 10% от числа светильников общего освещения. Светильники дежурного освещения размещаются равномерно по центральному ряду.

В помещении для птицы, где освещенность составляет 75лк принимаются люминесцентные лампы, в остальных помещениях принимаются лампы накаливания.

Выбор светильника производится, исходя из условия окружающей среды, кривой силы света светильника и мощности ламп.

Для люминесцентных ламп принимаются светильники типа ПВЛМ /8/.

Для ламп накаливания принимаются светильники типа ПСХ 60 и ППР 200.

Расчет освещения основного помещения, используется метод коэффициента использования светового потока.

Светильники размещаются на высоте, и определяется расчетная высота подвеса светильников.

Расчетная высота.

где Н-- высота помещения, м;

hcв - высота светильника, hcв = 0,215м, /8/.

hp = 2,8- 0,218 =2,58 5м.

Определяется расчетный световой поток:

где Emin - освещенность, лк;

S- площадь помещения, 18,089,2 = 1605,6м2;

k - коэффициент запаса, k = 1,5 /7/;

z - коэффициент неравномерности светового потока, z = 1,1 /7/;

пв - число рядов, принимается 3 ряда;

- коэффициент использования светового потока.

Определяется индекс помещения:

,

где А и В - ширина и длина помещения, м.

Исходя из коэффициентов отражения поверхностей (50%; 30%; 10%) /8/, типа светильника ПВЛМ принимается из /7/ = 52.

Расчетный световой поток светильника:

где Фл - расчетный световой поток лампы, ЛБ -40 Фл = 3000 лм /8/;

n - число ламп в светильнике, шт;

св - КПД светильника, /8/ св = 0,65.

Фсв= 30001 0,65 = 1950 лм.

Определяется количество светильников

.

принимается 66 шт.

Так как принято три ряда, то количество светильников в ряду:

nр = 66 : 3 = 22 шт.

Мощность осветительной установки:

где Рл - мощность лампы, /8/ Рл = 40 Вт.

Ро.у. = 1,26640 = 3168 Вт.

Удельная мощность:

.

.

Количество светильников дежурного освещения принимается - 7 шт.

В остальных помещениях расчет аналогичен. В подсобном помещении принимается светильник ППР - 200 с лампой Б-215-225-150, Рл=150Вт и Фл = 2100 лм, В остальных помещениях принимаются светильники ПСХ 60 с лампой БК-215-225-60 с Рл= 60 Вт, Фл = 790 лм.

Светильники размещаются на плане помещения и делятся по группам так, чтобы в группе количество светильников с лампами накаливания не превышало 20 шт, а с люминесцентными лампами не более 50 шт /8/.

Устанавливается один осветительный щиток в подсобном помещении.

Для управления светом в помещении для птицы используется ПРУС-1 (программное реле управления светом).

Изменение продолжительности светового дня в птичнике оказывает большое влияние на птицу.

ПРУС-1 предназначено для включения и отключения освещения двумя ступенями. Используя реле, одновременно с автоматическим изменением светового дня, можно создавать искусственные рассветы и закаты. Программа может задаваться на весь период выращивания и содержания птицы.

Схема в автоматическом режиме работает следующим образом: включается автоматический выключатель QF, в реле времени уже заложена программа, в определенное время реле времени КТ замкнет свой контакт КТ 1.1, получит питание магнитный пускатель КМ1, который в свою очередь включит одну группу ламп, через несколько минут реле времени замкнет свой второй контакт КT 1.2, получит питание магнитный пускатель КМ2, включается вторая группа ламп. Отключение ламп происходит в обратной последовательности - сначала отключается вторая группа ламп, а через несколько минут отключается первая группа ламп.

Для электроснабжения осветительной сети в помещениях принимаем кабель АВРГ с прокладкой на скобах и на тросу.

Производится расчет проводов и кабелей по нагреву, допустимой потере напряжения.

Производится расчет для группы 2 от ПРУС-1. Мощность группы 2 1,76 кВт.

Ток группы 2:

,

где Р - мощность группы, Р = 1760 Вт;

U - напряжение сети, U = 220 В;

cos _ КПД сети, cos = 0,95.

Выбирается сечение кабеля из условия длительно допустимой токовой
нагрузки.

Принимается кабель АВРГ 4х2,5 с Iдоп = 17А /4/.

17 > 2,8 А.

Условие выполняется.

Определяется допустимая потеря напряжения:

,

где М- суммарный момент нагрузки, кВтм;

С - коэффициент зависящий от напряжения сети, числа фаз в линии и материала, из которого изготовлен кабель, С = 44 /6/;

F - сечение кабеля, мм2.

M = Р1l1+Р2l2+...+ Рnln ,

где Р - расчетная мощность на участке, Вт;

l - длина участка, м.

М= 21,76+100,88 + 3,8 (0,04 + 0,08 + 0,12 + 0,16 + 0,2 + 0,24 + 0,28 + 0,32 + 0,36 + 0,4 + 0,44 + 0,48 + 0,52 + 0,56 + 0,6 + 0,64 + 0,68 + 0,72 + 0,72 + 0,76 + 0,8 + 0,84) = 57,992 кВтм.

0,53 < 2,5% /8/ Условие выполняется.

Расчет остальных групп аналогичен.

Для распределения электроэнергии между группами освещения выбираем осветительный щиток ОЩВ 6 с автоматами на 6 групп АЕ 2030 с I = 16А /5/. Для включения освещения отдельных помещений принимаем выключатель 02650 /5/.

Определяем ток расцепителя автомата для группы №6.

Мощность группы 0,44 кВт

Ток группы:

Ток расцепления автомата.

где кэ - отношение номинального тока теплового расцепителя автомата к рабочему току групп, /5/ кэ = 1,1.

Im.p.= 1,12,1= 2,31 А.

Принимается ток теплового расцепителя АЕ 2030 с Im.p.= 16А.

16 > 2,31 А. Условие выполняется.

Расчет для остальных групп аналогичен.

Облучение птицы дает большую экономическую эффективность. К настоящему времени получило распространение облучение кур - несушек, цыплят, инкубаторных яиц.

В птичнике используются облучатели «ЛУЧ» время облучения для цыплят 1-30 дневного возраста. Минимальная температура в птичнике 20 °С.

Используемая облученность определяется по формуле:

где Еo - оптимальная облученность для новорожденного, /3/, Еo = 825 Вт/м2

S - температурный градиент облученности, /3/, S = 6 Вт/м2

D - возраст животного, дней;

L - число дней полной температурной адаптации животного, в среднем /3/,

L = 100 g.

Расстояние от одной ИК - лампы до спины животного:

где Iао - сила света зеркальной лампы, /3/, Iао = 155 Вт/м;

z - коэффициент неравномерности облученности, /3/, z = 1,2.

Принимая угол наклона ИК - лампы 45°, определяется высота подвеса над полом:

Облучение цыплят от 1 до 30 дней происходит постоянно в течение всего срока.

Эритемная облученность от горизонтально расположенной лампы ЛЭ -15 (Фвит = 300 мвит) в арматуре косинусного светораспределения с = 0,7.

Биодоза для цыпленка Е= 15...20мвитч/м2, принимается Е=18мвитч/м, /3/. Тогда время облучения в сутках:

Первую неделю необходимо облучать по 8...10 минут в сутки, после 3-х дневного перерыва увеличивается время облучения до 15 минут и после 5-го перерыва время увеличивается до 25 минут, и затем и до 30 минут.

Расчет проводов и кабелей по нагреву и по допустимой потере напряжения рассчитываются аналогично осветительной сети.

Принимается для питания ламп ЛЭ-15, кабель АПВ-2(1х2,5) с Iдоп=22А /6/.

Для ламп ИКЗК-220-250х2 принимается кабель АПВ-4(1х2,5) с Iдоп=20А, /6/.

3.4 Расчет внутренних силовых сетей

,

где Uн.ф. - фазное напряжение, В;

Uк.з. - напряжение короткого замыкания трансформатора, В;

Iн.ф - фазный ток, А

,

где S - мощность трансформатора, кВА;

Uн.л - линейное напряжение, В.

Zл=lл

где -- удельное электрическое сопротивление, Ом/км;

lл - длина линии, км.

Zл = 2,50,044 = 0,11 Oм,

.

где Uн - напряжение сети, В;

Iн - номинальный ток двигателя, А;

Кi - кратность пускового тока.

,

.

.

Фактическое снижение напряжение при пуске двигателя находится в допустимых пределах, следовательно, двигатель запустится.

3.8 Расчет токов короткого замыкания и проверка селективности срабатывания защитной аппаратуры

По электрической сети и электрооборудованию в нормальном режиме работы протекают токи, допустимые для данной установки. При нарушении электрической прочности изоляции проводов или оборудования, в электрической сети внезапно возникает аварийный режим короткого замыкания, вызывающий резкое увеличение токов, которые достигают огромных значений. Значительные по величине токи короткого замыкания представляют большую опасность для элементов электрической сети и оборудования, так как они вызывают чрезмерный нагрев токоведущих частей и создают большие механические усилия.

Для расчета токов короткого замыкания составляется расчетная схема:

Рисунок 3-Расчетная схема

За основное напряжение принимается напряжение равное Uосн =0,4 кВ. Ток трехфазного короткого замыкания определяется по формуле:

,

где Z- полное сопротивление участка сети, Ом;

,

где rл - активное сопротивление провода до точки короткого замыкания, Ом;

rтр - активное сопротивление трансформатора, Ом;

xл - индуктивное сопротивление провода до точки короткого замыкания, Ом;

xтр - реактивное сопротивление трансформатора, Ом.

,

,

где Sном - мощность трансформатора 10/0,4 кВ, кВА;

Uосн -- основное напряжение, кВ;

Uк.р%, Uк.а% - соответственно реактивная и активная составляющая тока короткого замыкания трансформатора, %.

где Ркз. - потери короткого замыкания, кВт;

Smp - мощность трансформатора, кВА.

,

где Uк.з, - напряжения короткого замыкания, В.

.

rтр=103=0,009 Ом.

Ток однофазного короткого замыкания определяется по формуле:

,

где Zmр /3/ - полное сопротивление трансформатора току короткого замыкания на корпус, Ом /4/;

Zn - полное сопротивление петли, созданной фазным и нулевым проводами, Ом.

,

где rф, rN - активное сопротивление соответственно фазного и нулевого провода, Ом;

хф , xn - индуктивное сопротивление соответственно фазного и нулевого провода, Ом.

Ток двухфазного короткого замыкания определяется по формуле:

Ударный ток трехфазового короткого замыкания

где Куд - ударный коэффициент.

где Та - постоянная времени затухания.

.

Для точки К-1:

Для точки К-2:

При коротком замыкании на питающем кабеле птичника с Iраб = 251А I3=5,63 кА, I2=4,8 кА, I1=4,00 кА, должны выполняться следующие условия:

1. Iном.т.р. Кс.зIр, где Кс.з=1.

2. Iпред>I

Линия 2

Iр = 251 А. К установке принимается автоматический выключатель серии A3144 с паспортными данными:

Iном = 600 А, Iном.тр. = 3ОО А, Iэм.расц =2100А, Iпред = 10000А.

300 > 251А - условие выполняется.

10000 > 5630А - условие выполняется.

= 2,285 > 1,25 -- условие выполняется.

= 1,5 > 1,25 - условие выполняется.

При коротком замыкании непосредственно у потребителя с IР = 8,6А, = 176А, =268А, = 800А сработает автоматический выключатель АП50 _ЗМТ, с Iном=10A, Iном.mp.=10А, Iэм.расц =80А, так как не выполняется условие: Iэм.расц >Imin, 80 < 800.

3.9 Проектирование установок для компенсации реактивной мощности

Для компенсации реактивной мощности, то есть повышения коэффициента мощности (cos), используют параллельное включение конденсаторов. При этом уменьшаются потери мощности и энергии, а также потери напряжения в линии. Для этих целей используют конденсаторные банки типа КМ - 4,5...26кВАР, и типа КС - 12...75кВАР. Их можно соединять в группы требуемой мощности. При этом, если необходимо повысить коэффициент мощности от значения cos, до cos2, то есть, соответственно, уменьшить угол , мощность батареи конденсаторов должна составлять: