Електрифікація тваринницької ферми ПСП “Есманьський шлях”, м. Глухів

Проводжу розрахунок на прикладі для другої групи:

• для ламп розжарювання:

І_{гр 2} = Р_гр / U_ф,                                               (3.9.2.1)

де U_ф - фазна напруга мережі, U_ф = 220 В.

• для люмінесцентних ламп та ламп ДРЛ:

І_{гр 2} = (1,25 ^. Р_гр) / (U_ф ^. соsj),                                  (3.9.2.2)

де cosj - коефіцієнт потужності, cosj = 0.9.

Тому розрахунковий  робочий струм для третьої  групи становитиме:

І_{гр 2} = (1 ^. 100) / 220 + (1,25 ^. 2 ^. 36) / (220 ^. 0,9) = 0,91 (А).

Так само розраховую струм  інших груп, результати заношу в  таблицю 3.9.1.1.

 

3.9.3. Розрахунок  проводки

 

Розрахунок проводки проводжу на прикладі першої групи  основного приміщення.

Вибираю площу поперечного  перерізу за умовами:      

а) по допустимому струму групи:      

Іг_р ≤ І_т.доп,  А,                                             (3.9.3.1)

де І_т.доп – тривало допустимий струм проводу (для проводу перерізом 2,5 мм² І_т.доп становить 24 А).              

Порівнюю умови:                             

1,0 < 24 А.

б) по струму теплового  розчіплювача:

К_з ^. І_н.р ≤ І_т.доп, А,                                         (3.9.3.2)

де К_з - коефіцієнт запасу, К_з = 1,15;

Порівнюю умови:                      

1,15 < 24 (А).

Умова виконується.

Так, як умова виконується  вибираю провід марки АППВ перерізом 2,5 мм².

Проводжу перевірку  вибраного перерізу проводу по допустимим втратам напруги за умовами:      

DU_ф ≤ DU_доп, В,                                          (3.9.3.3)

де DU_доп – втрата напруги у внутрішніх електропроводках, DU_доп = 2%.

DU_ф = SМ / (S ^. C),                                       (3.9.3.4)

де: SМ - сума моментів навантаження, (кВт ^. м);

S – переріз вибраного  проводу, мм²; 

С – коефіцієнт, який враховує мережу навантаження і матеріал проводу, для однофазної мережі, С = 7,4.

SМ = L₁ ^. P₁ + ( L₁+L₂ ) ^. P₂ +…+( L₁ + L₂ +……… L_n ) ^. P_n,  (3.9.3.5)

де L - відстань від щитка  до початку останньої групи, L₁ = 8 м, L₂ = L_n = 4,2 м, L₂ = 6,6 м (відстань від останнього світильника у стійловому приміщенні до світильника, розміщеного у тамбурі), тоді:

SМ =  8 ^. 0,04 + 12,2 ^. 0,04 + 16,4 ^. 0,04 + 23 ^. 75 = 3,2 (кВт ^. м);

DU_ф = 3,2 / (2,5 . 7,4) = 0,2 (%).                                (3.9.3.6)

Порівнюю умови:                

0,2 < 2,0 %.

Умова виконується, тож  приймаю провід марки АППВ перерізом 2,5 мм².

 

 

Розділ 4. Електрообладнання

 

4.1. Розрахунок електричного водонагрівника

 

Нагрівати воду для потреб свиноферми можна за допомогою елементного та електродного електроводонагрівників.

Тип водонагрівника вибирають залежно від температури, кількості і якості потрібної господарству теплої води та умов розподілу її між споживачами.

Ємкісні електроводонагрівники  вибирають за ємкістю резервуара та номінальною температурою і тривалістю нагрівання води. Ємкість резервуара водонагрівника повинна бути достатньою для забезпечення гарячою содою усіх споживачів, які від нього живляться, а тривалість нагрівання мусить бути такого, щоб забезпечувалось своєчасне подавання гарячої води споживачам.

4.1.1. Середньодобові витрати  води на пиття m_t, кг/доб, визначаю за формулою:

m_t.доб. = k_c ^. k_ч ^. (a₁ ^. N₁ + a₂ ^. N₂ +…+ a_n ^. N_n) ^. r,                     (4.1.1.1)

де: k_c — коефіцієнт добової нерівномірності споживання води [Л.7, с. 312]. Приймаю k_c = 1,2;

k_ч – коефіцієнт годинної нерівномірності споживання води [Л.7, с. 312]. Приймаю k_ч = 1,8;

a – добова  норма споживання води i-м видом тварин на 1 голову [Л.6, с. 254];

N - кількість  видів споживачів;

r - густина води [Л.7, с. 312]. Приймаю r = 1000 кг/м3.

m_t.доб. = 1,2 ^. 1,8 ^. (1 ^. 10 + 1 ^. 12 + 2 ^. 20 + 3 ^. 6 + 30 ^. 6) ^. 1000 = 561,6 (кг/доб).

Тоді погодинні  витрати теплої води на пиття становитимуть, кг/год.:

m_t.год. = m_t.доб. / 24 = 561,6 / 24 = 23,4 (кг/год.).                (4.1.1.2)

Тут поєднаний максимум теплових навантажень Фм_ах дорівнює максимуму Ф_п одного процесу – поїння, а так як автонапування відбувається цілодобово, то:

nФ_мах = Ф_п = (m_t ^. с ^. (v₂ – v₁)) / 24,                         (4.1.1.3)

де: с –  теплоємність води [Л.7, с. 313]. Приймаю с = 4,19 кДж/л;

v₂ – температура води для напування, ⁰С. Приймаю v₂ = 10 ⁰С;

v₁ – температура води у водопроводі в зимовий час, ⁰С. Приймаю v₁ = 5 0С.

nФ_мах = Ф_п = (561,6 ^. 4,19 ^. (10 – 5)) / 24 = 490,23 (кДж/год).

4.1.2. Потужність  нагрівача визначаю за формулою:

Р = (k_р ^. k_в.п ^. nФ_мах) / (3600 ^. h_ету ^. h_т.м),                    (4.1.2.1)

де: k_р – коефіцієнт резерву [Л.7, с. 291]. Приймаю k_р = 1,1…1,25;

k_в.п – коефіцієнт власних потреб [Л.7, с. 291]. Приймаю k_в.п = 1,02 …1,05;

h_ету – ККД теплогенеруючих установок [Л.7, с. 291]. Приймаю h_ету = 0,85…0,95;

h_т.м – ККД, який враховує втрати у теплових мережах [Л.7, с. 291]. Приймаю      h_ету = 0,90…0,94.

Р = (1,25 ^. 1,05 ^. 490,23) / (3600 ^. 0,85 ^. 0,9) = 0,24 (кВт).

Вибираю проточний  водонагрівач типу САЗС-400/90-И1, який має наступні технічні характеристики:

• номінальна потужність – 12 кВт;
• робоча температура – 16…90 ⁰С;
• продуктивність (при нагріві до 90 ⁰С) – 0.16 м³/год.

Повинна виконуватись умова:

Р ≤ Р_н ;                                                    (4.1.2.2)

m_t.год ≤ m_н.                                                  (4.1.2.3)

0.24 ≤ 12 кВт;

23,4 < 160.

Умови виконуються.

Тривалість роботи на добу, год.:

Т = m_t.год / m_н ^. 24 = 23,4 / 160 ^. 24 = 3,51 (год.).                   (4.1.2.4)

Проточний електроводонагрівник здебільшого використовують як резервний у випадку припинення подачі нагрітої води від основних джерел. Вибирають його за номінальною продуктивністю та температурою нагріву води. При обмеженій потужності джерела електропостачання для забезпечення витрат можна вибрати електроводонагрівник меншої продуктивності і встановити відповідну теплоізольовану акумулюючу ємкість.

4.1.3. Для акумуляційної  системи розрахункову потужність  водонагрівача приймаю рівною:

Р_ак. = Р = 0,24 кВт.                                         (4.1.3.1)

Вибираю ємнісний водонагрівач САОС-400/90-И1, який має наступні технічні характеристики:

• номінальна потужність – 12 кВт;
• корисна місткість – 0.4 м³;
• тривалість нагріву до номінальної температури – 3,5 год.;
• маса – 128 кг.

Повинна виконуватись умова:

Р_ак.  ≤ Р_н ;                                                     (4.1.3.2)

V_t.год. ^. 4 ≤ V_н.                                                 (4.1.3.3)

0.24 ≤ 12 кВт;

0,0936 < 0,4.

Умови виконуються.

Тривалість  роботи на добу, год.:

Т = 24 / (m_н / m_t.год.) = 24 / (400 / 23,4) = 1,4 (год.).                (4.1.3.4)

Висновок: до монтажу приймаю ємнісний водонагрівач типу САОС-400/90-И1, потужністю 12 кВт, добова тривалість роботи якого Т = 1,4 год.

Так, як для  напування свиней температура води має знаходитись в межах             16 – 20 С^о, то для автоматичного керування процесом нагріву приймаю термометричний датчик-реле температури типу ТУДЭ-8, межі вимірювання якого 0 – 40 С^о, клас точності – 1,5. [Л. 18, с. 77]

 

4.2. Розрахунок теплої підлоги

 

Великими  перевагами є утримання свиней на теплій (обігрівній) підлозі. При цьому  передача теплоти до тіла тварин відбувається найбільш ефективним контактним (кондуктивним) способом. Обігрівні підлоги застосовують у свиноматочниках, приміщеннях  для відлучених поросят.

Для електрообігріву  підлоги застосовують спеціальні нагрівні провода марок ПОСХВ, ПОСХП, ПОСХВТ. Окрім нагрівних проводів, для  обігріву підлоги інколи застосовують неізольований оцинкований стальний провід ПСО діаметром 4…6 мм. Більш  досконалими для обігріву підлоги є нагрівні кабелі марок ПНВСВ, КНРПВ та КНРПЭВ, які мають посилену термостійку ізоляцію з кремнеорганічної гуми і полівінілхлоридного пластикату, захищену оболонку із стальних оцинкованих дротин.

Необхідна температура  підлоги встановлюється зоотехнічним персоналом і залежить від виду та віку тварин: для поросят – 22…30⁰С, для свиноматок – 16…20⁰С.

Відрізки  нагрівного проводу, отримані при розрахунках, розподіляють рівномірно по трьох фазах  і з’єднують зіркою, вмикають на мережну або понижену напругу. Нагрівні елементи можуть вмикатися вручну або ж автоматично.

 

Основні параметри  обігрівної підлоги визначаю наступним  чином (приводжу приклад розрахунку електрообігрівної підлоги для  поросят-сисунів).

 

4.2.1. Поверхнева  густина теплового потоку обігрівної підлоги, Вт/м²:

r_о = (a ^.  (v_п - v_в)) / h,                                   (4.2.1.1)

де: a - коефіцієнт тепловіддачі від підлоги до повітря [Л.7, с. 325], Вт/(м^{2 . 0}С). Приймаю a = 10 Вт/(м^{2 . 0}С);

v_п – температура поверхні підлоги [Л.7, с. 325], ⁰С. Приймаю v_п = 18…30 ⁰С;

v_в – температура повітря в приміщенні, ⁰С. Приймаю v_в = 12 ⁰С;

h - ККД обігрівної смуги [Л.7, с. 325]. Приймаю h = 0,75…0,85 (менше значення – для поросят-сисунів, більше – для свиноматок).

r_о = (10 ^.  (30 - 12)) / 0,75 = 240 (Вт/м²).

4.2.2. Розрахункова  потужність обігрівної підлоги,  кВт, визначається за формулою:

Р = r_о ^. S ^. 10^-3,                                        (4.2.2.1)

де S – загальна обігрівна площа підлоги, м²:

S = N ^.  f,                                             (4.2.2.2)

де: N – загальна кількість тварин, гол;

f – питома  площа обігріву [Л.7, с. 324], м²/гол.

S = 33 ^. 1,2 = 39,6 (м²).

Загальна  розрахункова потужність обігрівної підлоги:

Р = 240 ^. 39,6 ^. 10^-3 = 6,504 (кВт).

4.2.3. Потужність, яка припадає на одну фазу, кВт:

Р₁ = Р / 3 = 6,336 / 3 = 3,168 (кВт).                         (4.2.3.1)

4.2.4. Довжина  проводу на фазу, м:

l = (Р₁ ^. 10³) / rP,                                       (4.2.4.1)

де rP – допустима потужність нагрівного проводу [Л.7, с. 323], Вт/м. Приймаю rP = 9 Вт/м (для ПОСХП).

l = (3,168 ^. 10³) / 9 = 352 (м).

4.2.5. Загальна  довжина проводу для облаштування  теплої підлоги, м:

L = l ^. 3 = 352 ^. 3 = 1056 (м).                               (4.2.5.1)

4.2.6. Кількість секцій, шт., на які слід розподілити загальну довжину проводу (з’єднані у зірку):

Z = ((Р₁ ^. 10³) / U_ф) ^. w (r / rP),                             (4.2.6.1)

де: U_ф – фазна напруга мережі, U_ф = 220 В;

r – опір одного  метра нагрівного проводу при  робочій температурі [Л.7, с. 323], Ом/м. Приймаю r = 0,194 Ом/м (для ПОСХП).

Z = ((3,168 ^. 10³) / 220) ^. w (0,194 / 9) = 2,1 (шт.).

Приймаю 2 штуки.

4.2.7. Крок укладки, м:

А = S / L,                                              (4.2.7.1)

де S – різниця  між сумарною загальною та індивідуальною (для кожного виду тварин) обігрівною площею підлоги, м².

А = 39,6 / 1056 = 0,04 (м).

 

Зведені розрахункові параметри електрообігрівної підлоги

залежно від віку свиней                      Таблиця 4.2.7.1

№  з/с	Вік свиней, днів	Вид свиней	Температура поверхні   підлоги, 0С	Температура повітря в  приміщенні, 0С	Потужність  обігрівної підлоги, кВт	Довжина проводу, м	Кількість секцій, шт.	Крок  укладки, м
1.	60	Поросята-сисуни	30	12	6,504	1056	2	0,04
		Свиноматки	20		0,621	69	1	0,1
2.	120	Поросята  відлучені	25		6,435	715	1	0,06
		Свиноматки	20		0,621	69	1	0,1
3.	180	Відгодівельний  молодняк	20		5,82	647	1	0,13
		Свиноматки	20		0,621	69	1	0,1