А ≥ 7,32 А

28 А ≥ 7,32 А.

Определяем действительную потерю напряжения в линии 0-1,%:

 (1.54)

.

Далее при расчетах групповых линий данное значение потери напряжения будем вычитать из заданного значения 2,5%.

По расчётному току выбираем ток уставки электромагнитного расцепителя автоматического выключателя, А:

I_у ≥ I_р, (1.55)

I_у = 10А > 7,32 А.

Проверяем выбранное сечение на соответствие вставке защитного аппарата:

 

I_доп ≥ β·I_у, (1.56)

где β - коэффициент, учитывающий нормированное соотношение между длительно допустимым током проводников и током уставки защитного аппарата β = 1.

28А > 1 · 4,79= 9,3 А.

Используя формулы расчета потерь напряжения и выбора сечения провода, а также проверку его для участка 0-1 аналогично произведем расчет групповых линий, данные расчета снесем в табл.9. Однако следует помнить, что при расчете потерь напряжения в групповых линиях следует учитывать потерю на участке 0-1.

Таблица 1.10 Результаты расчета и проверки сечения линий освещения

Группа, участок	Siуч., мм2	Ip, А	Iдоп., А	∆U,%	Iу, А
1	2	3	4	5	6
Участок 0-1	4,0	7,32	28	1,02	10
Группа N1					6,3
1-2	2,5	3,2	19	1,057
Группа N2					6,3
1-3	2,5	3,2	19	1,092
Группа N3					6,3
1-4	2,5	3,2	19	1,063
Группа N4					6,3
1-5	2,5	3,2	19	1,074
Группа N5					6,3
1-6	2,5	3,88	19	0,2
6-7	2,5	2,45	19	0,474
7-8	2,5	0,54	19	0,076
8-9	2,5	0,27	19	0,027
7-10	2,5	0,45	19	0,012
7-11	2,5	0,82	19	0,073
11-12	2,5	0,27	19	0,014
11-13	2,5	0,27	19	0,016
11-14	2,5	0,27	19	0,02
Группа N6					6,3
1-15	2,5	3,71	19	0,24
15-16	2,5	2,45	19	0,474
16-17	2,5	0,54	19	0,076
17-18	2,5	0,27	19	0,027
18-19	2,5	0,45	19	0,012
19-20	2,5	0,82	19	0,073
21-22	2,5	0,27	19	0,014
22-23	2,5	0,27	19	0,016
22-24	2,5	0,27	19	0,02
22-25	2,5	2,45	19	0,474
Группа N7					6,3
1-26	2,5	0,65	19	0,112
26-27	2,5	0,33	19	0,036
26-28	2,5	0,33	19	0,038
1-29	2,5	0,65	19	0,112
29-30	2,5	0,33	19	0,036
29-31	2,5	0,33	19	0,038

Исходя из условия использования системы заземления TN-C-S, для подключения осветительного щитка, используем трехфазную пятипроводную линию, а для подключения светильников однофазную трехпроводную, выполненные соответственно кабелем АВВГ5×4,0 и АВВГ3×2,5.

  1.8 Проектирование внешнего электроснабжения 1.8.1 Выбор типа, числа, мощности и местоположения

трансформаторных подстанций

Определим нагрузки на вводах к потребителям.

Таблица 1.11 Нагрузки отдельных потребителей и их координаты

Номер потре- бителей	Наименование потребителей	Расчетная мощность, кВт		Координаты Нагрузок, м		Коэффициенты мощности
		Рд	Рв	X	Y	cosφд	cosφв
1	Блок репродукции поросят	25	25	20	16,5	0,92	0,96
1а	Блок репродукции отъемышей	35	35	6,5	16,5	0,8	0,85
1б	Свинарник-маточник на 100 маток	25	28	14	16,5	0,92	0,96
2	Блок откорма свиней	48,5	48,5	31,5	16,5	0,8	0,85
2а	Блок откорма свиней	48,5	48,5	38	16,5	0,8	0,85
3	Кормоцех	55	25	26	14,5	0,8	0,8
4	Корнеплодохранилище	3	2	25,5	11,5	0,75	0,8
5	Ветсанпропускник	2	2	9,5	1	0,85	0,9
6	Автомобильные весы	2	3	18	4	0,8	0,9
7	Погрузочно-разгрузочная рампа	0	2	46	9	0	1
8а	Амбулатория	2	3	45	24	0,85	0,9
8б	Стационар на 8 станков	2	3	45	22	0,8	0,85
8в	Склад дезсредств	0	1	45	30	0	1
9	Изолятор	2	2	45	27	0,92	0,96
14	Котельная	28	30	33	3	0,92	0,96

Делим все потребители по соизмеримой мощности на группы и определим расчетную нагрузку, кВт, каждой группы по формуле:

 (1.57)

где Р_б - большая из нагрузок в группе, кВт;

∆Р_i - надбавка соответствующая меньшей мощности по табл.5.5 [2], кВт.

Первая группа: блок репродукции поросят, блок репродукции отъемышей и свинарник маточник:

Вторая группа: свинарники-откормочники:

Третья группа: кормоцех, корнеплодохранилище, ветсанпропускник, автомобильные весы, погрузочно-разгрузочная рампа, ветпункт, изолятор, котельная.

Далее расчет будем вести для дневного максимума нагрузок, так как он является наибольшим.

Расчетная мощность трансформаторной подстанции:

Определим средневзвешенный коэффициент мощности:

 (1.58)

Полная расчетная нагрузка, кВА:

Определим допустимые потери напряжения и допустимые надбавки трансформатора.

Исходными данными для расчета электрических сетей являются допустимые нормы отклонения напряжения. Для сельскохозяйственных потребителей оно не должно выходить за пределы - 5% при 100-процентной нагрузке и +5% при 25-процентной.

Рассматриваем ближайшую от ТП точку при 25% нагрузке и наиболее удаленную при 100% нагрузке. Результаты расчета сводим в табл.1.12:

Таблица 1.12. Определение допустимых потерь напряжения и допустимых надбавок трансформатора

№ п/п	Элементы схемы	Нагрузка
		100%	25%
1. 2. 3. 4.	Шины питающей подстанции ВЛ-10 кВ Трансформатор 10/0,4 а) надбавка б) потеря ВЛ-0,38 кВ а) потери во внутренних сетях б) потери во внешних сетях	+5 7 +7,5 4 2,5 4,0	0 1,75 +7,5 1 0 0
5.	Отклонение напряжения у потребителей	-5	+4,75

Определяем приближенное число трансформаторных подстанций:

 (1.59)

где F - площадь объекта, км².

Принимаем одну трансформаторную подстанцию. Так как проектируемый объект по степени обеспечения надежности электроснабжения является объектом второй категории, то проектируем трансформаторную подстанцию с двумя трансформаторами.

Мощность трансформаторной подстанции должна соответствовать полной расчетной мощности, принимаем два трансформатора мощностью 160 кВА каждый.

Выбор и месторасположение трансформаторных подстанций осуществляем исходя из следующих критериев:

1 - установка ТП должна производится как можно ближе к центру электрической нагрузки;

2 - длины воздушных линий не были длиннее 0,5 км;

3 - обеспечивалась хорошая разводка для кабельных линий;

4 - возможность удобного подвода линии 10 кВ.

Электроснабжение потребителей объекта проектируем от ЗТП по типовому проекту 407-3-108 с двумя трансформаторами типа ТМ-160 с полной мощностью S_тп=320 кВА.

Коэффициент загрузки трансформаторов:

 (1.60)

Что рекомендуется при проектировании.

Определяем центр нагрузок:

 (1.61),  (1.62)

где, Р_{p. i}- расчетная мощность i-го потребителя, кВт;

X_i, Y_i - координаты i-го потребителя, мм.

ЗТП, согласно произведенному расчету, необходимо расположить в точке с координатами: X = 25,7 см; Y = 14,6 см. Так как эта точка попадает на здание кормоцеха, то практически ЗТП располагаем ниже по оси Y в свободной зоне, учитывая при этом подходы к ТП воздушных линий 10 кВ и 0,38 кВ.

1.8.2 Проектирование сетей 0,4 кВ

Произведем расчет кабельной линии к зданию №2 по генплану. Кабель прокладываем в траншее в земле.

Здание является потребителем второй категории.

Предусматриваем две кабельные линии от разных секций низковольтных шин ТП. Каждую кабельную линию рассчитываем на полную нагрузку. Сечение жил кабеля рассчитываем условию:

 (1.63)

Принимаем кабель АВВГ 5×16 с I_{дл. каб}=82,8А. Проверяем его по условию:

 (1.64)

где К_п- коэффициент, зависящий от числа проложенных кабелей в траншее, принимаем по таблице 1.3.26 [17].

Проверим выбранный кабель по потере напряжения. Определим момент, кВт^. м;

Определяем потерю напряжения для кабеля с сечением жилы 25 мм².

, (1.65)

Остальные линии 0,4 кВ рассчитываем аналогично, результаты расчета сносим в табл.1.13 и 1.14.

Таблица 1.13. Кабельные линии 0,4 кВ

N кабеля	Потребитель Здание N по генплану	Рр, кВт	Ip, А	Марка кабеля	М, кВт·м	∆U%
1,2	2	36,5	69,3	АВБбШв4×25	3285	2,8
3,4	2а	36,5	69,3	АВБбШв4×35	4745	2,9
5,6	1б	25	41,3	АВБбШв4×25	1750	1,5
7,8	1а	60	107,9	АВБбШв4×70	3600	1,2
9,10	1	85	149,2	АВБбШв4×70	3400	3,8
11	14	28	46,3	АВБбШв4×25	1540	3,4
12,13	3 и 4	56,8	111,5	АВБбШв4×25	3294	2,9

Таблица 1.14. Воздушные линии 0,4 кВ

N уч.	Pp, кВт	Ip, А	l, м	Марка и сечение жилы	М, кВт·м	∆U%
0-1	34	58,8	5	4А25+А25	170	1,7
1-2	3,2	5,7	37,5	4А25+А25	120	0,4
2-А	2	3,6	10	4А25+А25	20	0,1
2-3	2	3,6	26	4А25+А25	52	0,3
3-4	2	3,6	13	4А25+А25	26	0,2
4-В	2	3,6	5	4А25+А25	10	0,1
1-12	31,6	54,6	40	4А25+А25	1264	1,6
12-К	28	46,3	12	4А25+А25	336	0,3
12-13	5,6	10	38	4А25+А25	212,8	0,5
13-14	2	3	20	4А25+А25	40	0,2
14-П	2	3	14	4А25+А25	28	0,1
13-15	4,4	7,9	40	4А25+А25	176	0,3
15-16	4,4	7,9	40	4А25+А25	176	0,2
16-И	4,4	7,9	15	4А25+А25	66	0,1

2. Специальная часть

 

2.1 Существующие технические решения по обеспечению микроклимата в свинарнике

В настоящее время в свинарнике-откормочнике установлена децентрализованная система микроклимата с продольной воздухораздачей. Приточная отопительно-вентиляционная установка предназначена для подачи и распределения (при необходимости подогретого) воздуха в помещении. Она состоит из четырех вентиляторов ВЦ 4-70 с электродвигателями АИР80В2У3 (Р_н=2,2 кВт), электрокалориферов СФОЦ-60 и воздуховодов равномерной раздачи прямоугольного сечения (600400) длинной по 45 м с регулируемыми отверстиями, вытяжка при этом естественная, через вытяжные шахты, расположенные между воздуховодами.

Основными достоинствами и недостатками этой отопительно-вентиляционной установки являются:

отсутствие вытяжных воздуховодов и применение естественной вытяжки, благодаря чему снижены эксплуатационные затраты на удаление воздуха из помещения, однако она менее эффективна, чем механическая, поскольку не обеспечивает автоматического управления воздухообмена помещения. Подача воздуха вытяжной вентиляцией должна составлять 75% производительности приточной;

применение электрокалориферов, которые просты в эксплуатации и не требуют применения защиты от замораживания по сравнению с водяными калориферами, но использование электрической энергии увеличивают энергозатраты системы; - малая степень автоматизации по регулированию микроклимата в помещении, что уменьшает эксплуатационные затраты по регулировке, наладке и техническому обслуживанию автоматики, но ее применение позволяет поддерживать оптимальные параметры микроклимата в помещении.

Главным источником и резервом снижения затрат электроэнергии и топлива на выполнение технологических процессов является рационализация потребления энергии на создание и поддержание требуемых параметров микроклимата.

Снижение энергозатрат на создание оптимального микроклимата осуществляется по нескольким направлениям:

разработка и применение энергосберегающих технологий содержания животных;

утилизация тепла, выбрасываемого с вентиляционным воздухом;

снижение теплопотерь через ограждающие конструкции;

применение систем вентиляции с локальной воздухоподачей непосредственно в зону расположения животных, местного электрообогрева;

автоматизация поддержания заданных режимов и параметров микроклимата на основе использования микропроцессорной техники, создание автоматических комплектов оборудования, работающих по заданной программе;

2.2 Расчет тепловоздушного режима 2.2.1 Определение влаговыделений животными

Влаговыделения животными, :

, (2.1)

где  - температурный коэффициент влаговыделений (табл.2.2);

Таблица 2.1 Выделение теплоты, влаги и углекислого газа

Группа животных	Живая масса, кг	Тепловой поток тепловыделений,		Влаговыделения,	Выделения ,
		Полных	явных
Свиньи на откорме	100	369	266	152	47,6

Таблица 2.2 Температурные коэффициенты

Периоды года	Температура ,	Температурные коэффициенты
		Тепловыделений		Влаговы-делений	Выделений
		полных	Явных
Холодный	20	0,9	0,67	1,5	0,9
Переходный	20	0,9	0,67	1,5	0,9
Теплый	27,4	0,87	0,24	2,5	0,87

 - влаговыделение одним животным (табл.2.1), ;

 - число животных.

;

Дополнительные влаговыделения в зимний период составляют 10% от общего влаговыделения:

, (2.2),

Суммарные влаговыделения:

.

Рассчитаем количество , выделяемого животными, :

, (2.3)

где  - температурный коэффициент выделений  и полных тепловыделений;

 - количество , выделяемого одним животным, .

;

2.2.2 Выбор системы отопления и вентиляции

На свиноводческих фермах применяют вентиляционные системы, посредствам которых подают подогретый воздух в верхнюю зону помещения по воздуховодам равномерной раздачи. Кроме того, предусматривают дополнительную подачу наружного воздуха в теплый период года через вентбашни, окна, двери.

Тепловая мощность отопительно-вентиляционной системы, :

, (2.4)

где  - тепловой поток теплопотерь через ограждающие конструкции, , по типовому расчету .

 - тепловой поток на нагревание вентиляционного воздуха, ;

 - тепловой поток на испарение влаги внутри помещения, ;

 - тепловой поток явных тепловыделений животными, .

Тепловой поток на нагревание приточного воздуха, :

 (2.5)

где  - расчетная плотность воздуха ();

 - расход приточного воздуха в зимний период года, ();

 - расчетная температура наружного воздуха, ();

 - удельная изобарная теплоемкость воздуха ().

.

Тепловой поток на испарение влаги с открытых водных и смоченных поверхностей, :

, (2.6)

где  - расход испаряемой влаги для зимнего периода, .

.

Тепловой поток явных тепловыделений, :

,

где  - температурный коэффициент явных тепловыделений;

 - тепловой поток явных тепловыделений одним животным, ;

 - число голов.

;

По типовому расчету тепловые потери через ограждения

.

Для вытяжной вентиляции применяем вентиляционное оборудование "Климат-45М". Комплект вентиляционного оборудования обеспечивает заданную температуру путем регулирования воздухообмена в свиноводческом помещении. Для создания микроклимата рекомендуется устанавливать в помещениях свиноводческих ферм до 1800 поросят отъемышей комплект оборудования "Климат-45М" с 24 вентиляторами типа ВО-4 с общей воздухопроизводительностью 80000 м³ /ч. Комплект оборудования позволяет регулировать температуру в помещении в пределах от 0 до 35 ⁰С путем изменения частоты вращения рабочего колеса вентилятора, отключения нескольких или всех вентиляторов. Установленная мощность комплекта "Климат-45М" 8,88 кВт. Технические характеристики комплекта вентиляционного оборудования "Климат-45М" приведены на стр.90 [23].

Для подачи воздуха в помещение используем четыре тепловентилятора состоящих из водяного калорифера и вентилятора оборудованного электродвигателем. Разрабатываем схему управления микроклиматом, при которой изменяется количество теплоносителя, поступающего в водяной калорифер из котельной, что снижает затраты на расходование тепловой энергии.

В соответствии с выбранными калорифером и вентилятором заполняем табл.2.3 характеристик отопительно-вентиляционной системы:

Таблица 2.3 Характеристика отопительно-вентиляционной системы.

Обозначение	Количество систем	Наименование помещения	Тип установки	Вентилятор
				тип	номер	исполнение	положение	,	,	,	,
-	4	Свинарник	Е 6,3.100-2	ВЦ 4-70	6,3	1	П	11500	500	2,2	2850
-	АИР80В2	2,2	2850	КВББ	7	1	-25	14,9	119,78	263,89
-	24	ВО-4	80000	1: 6	8,88	от 0 до 35		1	540

2.3 Разработка схемы управления микроклиматом

Описание элементов схемы управления микроклиматом:

1) Термопреобразователь сопротивления медный ТСМ-1199/5-20 Диапазон Рабочих температур - 50…100 ºС. Измеряет температуру в помещении, устанавливается на расстоянии 5 м от калорифера (его выхода).

Настраивается по зоотехническим требованиям на температуры от +15 до +20 ºС, в зависимости от периода года и возраста поросят.

2) Измеритель регулятор МТ2141-Н-ВY-2A. C. A. Пределы регулирования от - 50,0 до +200 ºС с медным первичным преобразователем 50М.

Врезается в щит управления приточным вентилятором. Габаритные размеры 96×48×120 мм.

3) Биметаллический датчик для предотвращения замораживания калорифера ТАД101-1. Диапазон температур от - 10 до +90 ºС. Гистерезис 9 ºС.

Устанавливается в трубе на выходе из калорифера. Настраивается механически на температуру +5 ºС.

4) Клапан запорно-регулирующий односедельный фланцевый КЛАЗАР (КЗР). Рабочее давление 1,6 МПа ТУ.3741-001-546348-53-2002. Температура окружающей среды от - 25 до +40 ºС. Температура рабочей среды от - 25 до 225 ºС. Диаметр D_n=80 мм. Условное обозначение 24ч9456р. Электропривод AVM234R, мощностью P=4 Вт. Ход штока 50 мм, усилие 2500 Н. Масса 3,5 кг.

Устанавливается перед входом в калорифер и регулирует проходное отверстие, изменяя количество теплоносителя, поступающего в водяной калорифер.

5) Реле промежуточное марки ПЭ-37. Номинальное напряжение U=220В. Токовая нагрузка контактов I=6 A. Количество контактов замыкающих/размыкающих - 3/3. Габаритные размеры 90×34×93 мм. Масса 0,28 кг.

6) Однополюсный автоматический выключатель фирмы ИЭК марки ВА47-29, номинальный ток I_н=1 А. Номинальное напряжение 230/400 В. Масса 96 гр.

Разработка щита управления не производится, так как прибор МТ2141 врезается в переднюю панель шкафа управления приточным вентилятором.

Схема управления микроклиматом работает следующим образом.

Предварительно задается необходимая температура внутри свинарника по зоотехническим тревованиям +15 до +20 ºС, в зависимости от периода года и возраста поросят. При увеличении температуры в помещении выше заданной, измеряемой термпреобразователем Rк, измеритель-регулятор А1 замыкает цепь (клеммы 6,7) обмотки "закрытия" исполнительного механизма привода запорно-регулирующего клапана, происходит уменьшение пропускного отверстия. При этом уменьшается количество теплоносителя (горячая вода) поступающего в водяной калорифер и происходит снижение температуры.

При снижении температуры в помещении ниже установленной, измеритель-регулятор А1 замыкает цепь (клеммы 3,4) питания обмотки "открытия" ИМ, происходит увеличение пропускного отверстия, тем самым увеличивается количество поступающего в водяной калорифер теплоносителя.

Конечные выключатели SQ1 и SQ2 установленные в корпусе запорно-регулирующего клапана отключают электропривод (размыкают цепь питания одной из обмоток) при полном открытии (закрытии) пропускного отверстия.

В схеме предусмотрена защита водяного калорифера от замерзания. В том случае, когда температура воды на выходе из калорифера снизится до +5 ºС, замкнется контакт биметаллического датчика SK, запитается катушка промежуточного реле KV, которое в свою очередь включает обмотку "открытия" и размыкает цепь питания обмотки "закрытия" ИМ электропривода запорно-регулирующего клапана. Кроме того реле КV своим контактом отключает цепь питания магнитного пускателя приточного вентилятора.

При установлении температуры теплоносителя на выходе из калорифера выше установленной реле SK размыкается, KV обесточивается. Схема возвращается в исходное состояние.

На 5 листе графической части приведена принципиальная электрическая схема управления микроклиматом.

3. Безопасность жизнедеятельности

 

3.1 Требования безопасности при монтаже энергооборудования свинарника на 1200 голов

При поступлении электродвигателей, электрических аппаратов и другого энергооборудования на ферму его необходимо очистить от пыли и консервирующих смазочных материалов.

При снятии консервирующего покрытия путем обтирки ветошью, смоченной бензином или керосином не разрешается производить вблизи работы с огнем. Использованный после обтирки материал собирают в металлический ящик с крышкой для последующего уничтожения. Также необходимо проверить целостность частей энергооборудования внешним осмотром, проверить наличие и затяжку крепёжных болтов, состояние подшипников электродвигателей. Энергооборудование и рабочие машины размещают в соответствии с проектом и устанавливают на прочном основании.

Работы по установке машин на фундаменты выполняют в рукавицах с использованием исправных инструментов. По окончанию монтажа перед включением проверяют сопротивление изоляции электрооборудования мегаомметром (изоляция силовой и осветительной электропроводки, обмотки электродвигателей), величина сопротивления должна быть не менее 0,5 МОм. До начала работ по измерению сопротивления изоляции необходимо убедиться в отсутствии работающих монтажников. Перед присоединением проводов от зажимов мегаомметра к обмоткам или выводам электрооборудования снимают электрический заряд с помощью разрядной штанги. При измерении сопротивления изоляции кабельной линии принимают меры, исключающие возможность подачи не нее напряжения.

Передаточные устройства вентиляторов, насосов, щиты управления должны быть закрыты кожухами, металлические токоведущие части электрооборудования (корпуса электродвигателей, распредустройств и т.п.) зануляют присоединенным к рабочему нулевому проводу. После завершения монтажных работ проверяют техническое состояние электрооборудования. Электроприводы транспортеров, насосов, вентиляторов вначале опробуют на холостом ходу, а затем - под нагрузкой.

Перед пробным пуском необходимо проверить:

крепление фундаментных болтов электродвигателей;

отсутствие посторонних предметов внутри оборудования;

наличие зануления.

Опробование работы электродвигателей совместно с механизмами должно производиться только после получения разрешения монтажных организаций и в присутствии их представителя. В случае выполнения работ на двигателе или механизме должны быть приняты меры против ошибочной подачи напряжения на отключенный двигатель. Электрические аппараты и распредустройства монтируются на прочных основаниях с соблюдением правил безопасности при работе с монтажными инструментами.

Перед монтажом вентиляционной установки "Климат-45М" выполняется балансировка рабочего колеса вентилятора. При монтаже пробиваются проемы соответствующих размеров в перекрытии или в совмещенной кровле здания. Выполняется бетонное основание с горизонтальной верхней поверхностью. К бетонному основанию крепится монтажная плита. Крепление монтажной плиты к корпусу установки производится к секции вентилятора, к которой производится установка защитной сетки.

При монтаже электрооборудования необходимо обеспечить герметизацию вводов в двигатели и датчики температуры, а так же надежное заземление металлических оболочек устройства управления и оборудования, которое должно быть выполнено в соответствии с требованиями Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей.

Монтаж и наладка оборудования и приборов автоматики производятся квалифицированными специалистами, имеющими допуски к монтажу и эксплуатации электрооборудования, электроприборов и сетей до 1000В.

Обслуживание электрооборудования свинотоварной фермы осуществляется электромонтером с квалификационной группой не ниже III, при выполнении работ с приставной лестницей должен быть помощник с группой не ниже II. Включать и отключать пусковую аппаратуру вентиляторов разрешается обслуживающим эти машины лицам после получения инструктажа и практического обучения на рабочем месте электриком.

Запрещается совмещать отверстия в собираемых деталях пальцами. Надо пользоваться ломиками, бородками. Нельзя поддерживать вручную привариваемые конструкции массой более 10 кг или мелкие детали. Их следует до сварки укрепить струбцинами. Пробивая отверстия в кирпиче или бетоне, следует надевать защитные очки. При сквозной пробивке надо пользоваться шлямбурами или скарпелями, длина которых не менее чем на 200 мм превышает толщину стены. Все работы по монтажу электродвигателей нужно выполнять до подключения к нему проводов.

Для обеспечения безопасности работы ввод объекта в эксплуатацию разрешается производить только по окончании монтажных и наладочных работ. Все рабочие, осуществляющие монтаж электрооборудования должны иметь удостоверения о проверке знаний по технике безопасности. Перед проведением электромонтажных работ с рабочими должен быть проведен инструктаж.

При монтаже электрооборудования на свинотоварной ферме возможны работы на высоте с применением лестниц, стремянок и подмостей.

При строительно-монтажных работах больше всего несчастных случаев происходит в связи с падением человека с высоты или из-за падения на людей сверху каких-либо предметов. Поэтому соблюдение правил безопасности при работе на высоте имеет для электромонтажников первостепенное значение. Не допускается использовать недостаточно длинные лестницы или недостаточно высокие подмости, наращивая их снизу или сверху ящиками, стульями. Запрещается также работать с двух верхних ступенек приставных лестниц и стремянок; рабочий должен стоять не выше чем на расстоянии 1 м от верхнего конца лестницы. Высота приставной лестницы не должна превышать 5 метров. При необходимости выполнить монтажные работы на высоте от 4 до 7 метров, используют передвижные леса (пирамиды или платформы), то есть вышки на роликах с площадкой, рассчитанной не менее чем на двоих и огражденной перилами. Во время работы ролики пирамид нужно заклинивать, а во время передвижения пирамид или телескопических вышек на них не должно быть ни людей, ни инструмента. При высоте более 7 метров используют неподвижные леса. Леса и подмости должны быть заводского изготовления, с паспортом предприятия-изготовителя. При монтаже часто приходится выполнять погрузочно-разгрузочные работы и использовать грузоподъёмные механизмы. К этим работам можно допускать только специально обученных или проинструктированных рабочих. При подъёме груза более 20 кг в одном месте, или выше чем на 3 метра, следует применять хотя бы "малую механизацию", то есть блоки, катки, тележки. Для подъема груза более 300 кг необходимо применять краны, погрузчики, тельферы. При электромонтажных работах одному взрослому мужчине разрешается переносить тяжести не более 50 кг, причем груз 45…50 кг следует поднимать на спину или плечи и снимать с помощью других рабочих. Женщине разрешается переносить или поднимать тяжести не более 15 кг, при чередовании этой работы с другой, а при постоянной в течение смены переноске груза или подъема его на высоту не более 1,5 м - не более 10 кг вместе с тарой или упаковкой. Подростков нельзя использовать специально на погрузочно-разгрузочных работах.

3.2 Основные требования электробезопасности при эксплуатации оборудования свинарника

В процессе наладки оборудования комплекта "Климат-45М" следует проверить надежность крепления рабочих колес вентиляторов на валах электродвигателей, крепление кронштейнов, жалюзи, устройства управления на стене.

Необходимо также проверить качество внешнего монтажа, герметичность ввода аппаратов защиты и двигателей, правильность электрических соединений и их надежность, наличие и качество заземления электрооборудования и измерить сопротивление изоляции двигателей вентиляторов.

Опробуют электродвигатели поочередным их включением автоматическими выключателями. При этом контролируют правильность вращения крыльчатки каждого вентилятора.

Если все электродвигатели вращаются неправильно, необходимо поменять местами два питающих электродвигателя провода на выходе блока управления или входном клеммнике силового ящика.

Если один или несколько электродвигателей вращаются неправильно, следует поменять местами два провода, питающих электродвигатель на соответствующем выходном клеммнике силового ящика.

Помещения животноводческих ферм по степени опасности поражения электрическим током относятся к особо опасным. Поэтому в них запрещается работать на токоведущих частях, находящихся под напряжением, и даже заменять под напряжением лампы. К особо опасным помещениям относятся стойловые помещения, моечные, кормоцеха.

Электроводонагреватели согласно "Руководящим указаниям по обеспечению электробезопасности электротермических установок и устройств, применяемых в сельскохозяйственном производстве" трубопроводы горячей и холодной воды должны быть занулены и присоединяться к корпусу котла через изолирующие вставки. При этом длина вставки между металлическими патрубками должна быть:

 (3.1)

где, d - внутренний диаметр вставки, м;

ρ_в - удельное электрическое сопротивление воды при 20 ⁰С для трубопроводов холодной воды и 100 ⁰С - для горячей.

У элементных водонагревателей, установленных в помещениях с искусственным или естественным выравниванием потенциалов, не требуется изолирующая вставка в трубопроводе горячей воды, если разборе происходит в этом же помещении, а корпус водонагревателя надежно соединен с устройством или металлоконструкциями, обеспечивающими выравнивание потенциалов с напряжением прикосновения до 12 В.

Электродвигатель и распределительный щит навозоуборочного транспортера необходимо располагать в специальном помещении, причем шкивы и приводной ремень должны быть ограждены.

Электродвигатели обслуживают в спецодежде; на ходу запрещено вытирать и ремонтировать движущиеся части или смазывать их без специальных приспособлений. Запрещено регулировать натяжение ремня вентилятора во время работы двигателя.

В здании объекта проектирования все металлические нетоковедущие детали необходимо занулить, т.е. соединить с защитным проводником или при его отсутствии с нулевым проводом питающей сети. В качестве защиты животных от поражения электрическим током в помещениях откорма устанавливают устройства выравнивания электрических потенциалов (УВЭП).

Устройство выравнивания электрических потенциалов выполняют согласно РД РБ 02150.007-99. Все металлоконструкции, к которым могут прикоснуться животные должны быть электрически соединены между собой, со строительными железобетонными конструкциями и с нулевым защитным проводом электрической сети. Элементы УВЭП изготавливаются из оцинкованной, либо не оцинкованной стали диаметром соответственно 6 - 8 мм и прокладываются в бетонном полу под обеими ногами животных. Проводники УВЭП могут быть смещены в сторону нулевого потенциала на расстояние до 1 м и в противоположную сторону на расстояние до 0,5 м. Для исключения электропатологии животных, напряжение прикосновения в нормальном эксплуатационном режиме не должно превышать 0,5 В.

После строительства объекта необходимо экспериментально проверить соответствие возможных наибольших напряжений прикосновения и шага допустимым значениям.

Для лучшего выравнивания потенциалов необходимо все металлические конструкции, имеющие соединения с землей, соединять путем сварки.

УВЭП подлежит обязательному присоединению к защитному нулевому проводу сети не менее чем в двух разных точках. Соединение продольных и поперечных проводников УВЭП следует выполнять только методом сварки, покрывая, сварочные швы антикоррозийным лаком.

Предпусковой контроль эффективности выравнивания потенциала осуществляется в два этапа: при выполнении пусконаладочных работ и после месяца эксплуатации помещения. Схема измерения напряжения прикосновения представлена на рис.3.1 Контроль осуществляется путем измерений распределения напряжений прикосновения и шага. Максимальное значение этих напряжений не должно превышать 0,5 В как было сказано выше в нормальных режимах и 12 В - в аварийных.

При контроле на первом этапе при плохом выравнивании потенциалов эксплуатация помещения запрещается до тех пор, пока не будут выполнены мероприятия по обеспечению надлежащего выравнивания потенциалов. Если окажется, что после месяца эксплуатации в помещении напряжение прикосновения и шага превысит допустимые значения, следует проложить дополнительно выравнивающие элементы или забить стержни и довести напряжение до допустимых значений. Результаты измерения напряжений прикосновения и шага, осмотров оформляются актами.

Рисунок 3.1 Схема измерения напряжения прикосновения при замыкании на корпус в сети 0,38 кВ с глухозаземленной нейтралью и использованием короткозамыкателя. 1 - трансформатор 10/0,38; 2 - трехполюсный выключатель; 3 - предохранители; 4 - силовой распределительный щит; 5 - короткозамыкатель; 6 - резистор, имитирующий сопротивление тела животного; 7 - занулённая металлоконструкция; 8 - измерительная пластина.

На ферме кроме зануления и устройства выравнивания электрических пот енциалов также используется также устройство защитного отключения (УЗО).

Вводно-распределительных устройств (ВРУ), распределительных щитов (РЩ), устанавливаемых в сельскохозяйственных и других общественных зданиях комплектуются устройствами защитного отключения.

Применение УЗО целесообразно и оправдано по социальным и экономическим причинам в электроустановках всех возможных видов и самого различного назначения.

Устройства защитного отключения, реагирующие на дифференциальный ток, наряду с устройствами защиты от сверхтока, относятся к дополнительным видам защиты человека от поражения при косвенном прикосновении, обеспечиваемой путем автоматического отключения питания. Защита от сверхтока (при применении защитного зануления) обеспечивает защиту человека при косвенном прикосновении - путем отключения автоматическими выключателями или предохранителями поврежденного участка цепи при коротком замыкании на корпус.

При малых токах замыкания, снижении уровня изоляции, а также при обрыве нулевого защитного проводника зануление недостаточно эффективно, поэтому в этих случаях УЗО является единственным средством защиты человека от поражения электрическим током.

В основе действия защитного отключения, как электрозащитного средства, лежит принцип ограничения (за счет быстрого отключения) продолжительности протекания тока через тело человека при непреднамеренном прикосновении его к элементам электроустановки, находящимся под напряжением. Из всех известных электрозащитных средств УЗО является единственным, обеспечивающим защиту человека от поражения электрическим током при прямом прикосновении к одной из токоведущих частей.

Другим, не менее важным свойством УЗО является его способность осуществлять защиту от возгораний и пожаров, возникающих на объектах вследствие возможных повреждений изоляции, неисправностей электропроводки и электрооборудования.

УЗО встраивают в розеточные блоки или вилки, через которые подключаются электроинструмент или бытовые электроприборы, эксплуатируемые в особо опасных - влажных, пыльных, с проводящими полами и т.п. помещениях. Основные функциональные блоки УЗО представлены на рис.3.2

Рисунок 3.2 Структура УЗО

1 - дифференциальный трансформатор тока; 2 - пусковой орган (пороговый элемент); 3 - исполнительный механизм; 4 - цепь тестирования.

В нормальном режиме, при отсутствии дифференциального тока - тока утечки, в силовой цепи по проводникам, проходящим сквозь окно магнитопровода трансформатора тока 1 протекает рабочий ток нагрузки. Проводники, проходящие сквозь окно магнитопровода, образуют встречно включенные первичные обмотки дифференциального трансформатора тока. Если обозначить ток, протекающий по направлению к нагрузке, как I₁, а от нагрузки как I₂, то можно записать равенство: I₁ = I₂. Равные токи во встречно включённых обмотках наводят в магнитном сердечнике трансформатора тока равные, но векторно встречно направленные магнитные потоки Ф₁ и Ф₂. Результирующий магнитный поток равен нулю, ток во вторичной обмотке дифференциального трансформатора также равен нулю. Пусковой орган 2 находится в этом случае в состоянии покоя.

При прикосновении человека к открытым токопроводящим частям или к корпусу электроприёмника, на который произошел пробой изоляции, по фазному проводнику через УЗО кроме тока нагрузки I₁ протекает дополнительный ток - ток утечки (I_), являющийся для трансформатора тока дифференциальным (разностным).

Неравенство токов в первичных обмотках (I₁ + I_ в фазном проводнике) и (I₂, равный I₁, в нейтральном проводнике) вызывает неравенство магнитных потоков и, как следствие, возникновение во вторичной обмотке трансформированного дифференциального тока. Если этот ток превышает значение уставки порогового элемента пускового органа 2, последний срабатывает и воздействует на исполнительный механизм 3.

Исполнительный механизм, обычно состоящий из пружинного привода, спускового механизма и группы силовых контактов, размыкает электрическую цепь. В результате защищаемая УЗО электроустановка обесточивается.

Для осуществления периодического контроля исправности (работоспособности) УЗО предусмотрена цепь тестирования 4. При нажатии кнопки "Тест" искусственно создается отключающий дифференциальный ток. Срабатывание УЗО означает, что оно в целом исправно.

 

3.3 Расчет эффективности зануления

Для эффективности работы зануления необходимо соблюдение условия:

 (3.2)

где I_{к. з} - ток однофазного короткого замыкания, А;

I_{э. р} - ток электромагнитного расцепителя автоматического выключателя, табл.5.3 [1], А;

К - кратность тока короткого замыкания относительно уставки аппарата защиты, п.1.7 79 [17].

Произведем расчет эффективности зануления тепловентилятора ТВ. Установка защищается от перегрузки и тока короткого замыкания автоматическим выключателем АЕ2036 на номинальный ток 25А, с током теплового расцепителя 20 А и коэффициентом кратности тока электромагнитного расцепителя К_i=7 (табл.5.3 [1]). Для расчета приведем расчетную схему на рис.2.3

Рисунок 2.3 Расчетная схема

Определим величину тока короткого замыкания, А:

 (3.3)

где z_тр - сопротивление фазы трансформатора току однофазного к. з., Ом;

z_{ф. о} - полное сопротивление петли проводов фазный-нулевой, Ом.

 (3.4)

где R_ф - активное сопротивление фазного проводника току однофазного к. з., Ом;

R_н - активное сопротивление нулевого проводника току однофазного к. з., Ом;

x_ф - удельное реактивное сопротивление фазного проводника току однофазного к. з., прил.15 [9], Ом/м;

x_н - удельное реактивное сопротивление нулевого проводника току однофазного к. з., прил.15 [9], Ом/м.

Поскольку сечение всех жил кабеля одинаково, то R_ф=R_н.

 (3.5)

где ρ - удельное сопротивление проводника, Ом мм²/км;

l - длина проводника, км;

S - сечение проводника, мм².

Проверка показывает, что зануление в данном случае эффективно.

 

3.4 Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных экологически неблагоприятных ситуациях 3.4.1 Пожарная безопасность

Большинство современных предприятий характеризуются повышенной пожарной опасностью, так как на них используется значительное количество легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, сжиженных горючих газов, твердых горючих материалов, разветвленная сеть трубопроводов, большая оснащенность производства электроустановками и т.д.

Пожарная безопасность определяется как состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращается воздействие на людей опасных факторов пожара и обеспечивается защита материальных ценностей.

Пожарная безопасность обеспечивается комплексом мероприятий, предотвращающих возникновение пожара и системой пожарной защиты, обеспечивающей успешную борьбу с возникшим пожаром или взрывом.

Производство объекта проектирования по пожароопасности относится к категории "Д" так как оно не относится к категориям А, Б, В или Г. К категории "Д" относятся производства, в которых обращаются только негорючие вещества в практически холодном состоянии.

Для тушения загораний и пожаров на ферме используются такие первичные средства защиты как лопаты, ящики с песком, топоры, ломы, ведра, огнетушители. Огнетушители по виду огнетушащего вещества бывают пенные, химически-пенные, воздушно-пенные, жидкостные, газовые, порошковые. Из ручных химических пенных огнетушителей на животноводческих фермах широко используется огнетушитель типа ОХП-10. Также для тушения возгораний в электроустановках используются углекислотные и углекислотно-бромэтиловые огнетушители (ОУ-2, ОУ-5, ОУБ-3А, ОУБ-7А).

3.4.2 Влияние производства на окружающую среду

Опыт работы на животноводческих фермах и комплексах показывает, что интенсификация животноводства часто не сопровождается улучшением гигиенических и ветеринарно-санитарных условий в животноводческих помещениях, оказывает отрицательное воздействие на здоровье животных, интенсивно загрязняет окружающую среду. Большая концентрация и частые перегруппировки животных на ограниченной площади, интенсивное, но не всегда сбалансированное кормление, действие различных неблагоприятных факторов снижают их естественную резистентность.

Основными источниками загрязнения почвы и водоёмов от животноводческих предприятий являются навоз, моча, техническая вода и дезинфицирующие средства, используемые во время ветеринарно-санитарных мероприятий.

Снизить загрязняющее влияние животноводческих комплексов на прилегающую территорию можно в результате правильного проектирования технологии производства и застройки ферм. Для этого необходимо:

предусматривать профилактические перерывы с целью постоянного поддержания высокой санитарной культуры;

практиковать проведение общих ветеринарно-санитарных мероприятий, способствующих снижению количества микрофлоры в помещениях и предупреждению их разноса;

вокруг комплексов и на их территориях создавать санитарно-защитные зеленые зоны;

обеззараживание навоза производить естественным, экологически безопасным биотермическим способом для чего организовывать на каждой ферме цеха для его утилизации;

совершенствовать систему обеспечения микроклимата помещений и внешней рециркуляции отработанного воздуха;

усилить контроль за качеством проектирования, обязательно проводить комплексную экологическую экспертизу проектов ферм.

Во время выращивания и содержания, животных в помещении на окружающую среду влияют атмосферный воздух и продукты жизнедеятельности организма (теплота, влага, углекислый и клоачные газы); продукты разложения навоза (аммиак, сероводород) и целый ряд газов с неприятным запахом (индол, скатол, меркаптан, акталдегид и др.). В воздухе накапливаются пыль органического и неорганического происхождения, различные микроорганизмы и др.

Количество продуктов жизнедеятельности, выделяемых организмом, различно и зависит от вида животных, их пола, возраста, живой массы, продуктивности и уровня обмена веществ, температуры воздуха, его влажности и подвижности, а также от времени суток (бодрствования или сна). Мужские особи продуцируют более интенсивно. Чем больше живая масса, тем выше уровень выделений. Более высокая продуктивность животных соответствует повышенному обмену веществ и большему выводу отходов физиологических процессов из организма. Между температурой и уровнем обмена веществ в организме существует обратная зависимость: при повышении температуры количество вводимой теплоты и углекислого газа уменьшается, а при понижении повышается. В то же время с выделением влаги наблюдается обратная картина. Высокая влажность воздуха в сочетании с высокой температурой тормозят выделение теплоты и испарение влаги с поверхности тела и дыхательных путей. Высокая важность и низкая температура усиливают теплоотдачу организма. Движение воздуха влияет на отдачу теплоты. При высокой температуре окружающей среды усиленная подвижность воздуха повышает потовыделение, следовательно, и теплоотдачу организма, а при низкой резко увеличивает теплопотери. Ночью, во время сна, у животных значительно замедляются физиологические процессы и всякого рода выделения уменьшаются соответственно на 20 и 40%.

Степень загрязнения окружающей среды животными характеризуется не их размерами, а интенсивностью физиологических процессов, отнесенных к условной единице живой массы. Витающие в окружающем воздухе вредные вещества отрицательно действуют не только на животных, но и на ограждения зданий и средства механизации производственных процессов. Поэтому зоогигиенистами установлены, а нормами технологического проектирования предприятий для содержания животных и птиц узаконены предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных газов в воздухе животноводческих помещений. Установлена величина ПДК нетоксичной пыли в воздухе помещений - 10 мг/м³.

3.4.3 Мероприятия по безопасности жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях

Поддержание в постоянной готовности автономных источников электроэнергии один из определяющих факторов обеспечения устойчивости работы комплекса откорма свиней в условиях чрезвычайной ситуации.

На территории комплекса питающих электросетей возможно возникновение чрезвычайных ситуаций:

при несвоевременной проверке заземляющих устройств в случае выхода из строя возможна массовая гибель поросят.

при выходе из строя питающей сети в зимний период возможна гибель поросят вследствие нарушения отопительной системы. Для устранения этой чрезвычайной ситуации требуется автономный источник питания. В данном случае дизельная электростанция.

Один час простоя при кормлении или поении это недобор 2-3% планового выпуска продукции за сутки.

Расчет мощности дизельной электростанции:

 (3.6)

 (3.7)

 (3.8)

 (3.9)

где Р_мах1, Р_мах2 - суммарные мощности соответственно электродвигателей, электропотребителей и осветительной нагрузки ДЭС, кВт.

Р_у, Р_он - установленные мощности соответственно электродвигателей и осветительной нагрузки, кВт;

К_с - коэффициент спроса, 0,8.

К_сн - коэффициент, учитывающий расход энергии на собственные нужды, 0,85.

К_пот - коэффициент, учитывающий потери мощности в сетях, 1,05.

Из табл.48 [26] выбираем передвижную электростанцию ДГ50М1-3/1.

Технические характеристики ДГ50М1-3/1:

Мощность - 50 кВт;

напряжение - 230 или 400 В;

дизель - 6Ч12/14 (К-457М1 или К-470М1);

мощность двигателя - 160 л. с.;

число оборотов - 1500 об/мин;

синхронный генератор - ДГС-92-4М;

вид топлива - Д;

уд. расход топлива, г/ (кВт^. ч) - 264+13,5;

монтаж - рама-салазки;

масса - 2130 кг;

длина, мм - 2860;

ширина, мм - 785;

высота, мм - 1455.

4. Технико-экономическое обоснование

 

4.1 Актуальность проблемы

Один из основных недостатков современного сельского хозяйства состоит в высокой себестоимости конечной продукции, делающей ее не конкурентно способной на мировом рынке.

Отсюда перед сельским хозяйством РБ стоит чрезвычайно важная задача по всемерному снижению издержек во всех отраслях сельского хозяйства.

Основными источниками повышения эффективности является: снижение энергозатрат на единицу продукции, увеличение среднесуточного привеса живой массы поросят, повышение продуктивности при дальнейшем доращивании и откорме поголовья, снижение расхода корма на единицу прироста массы, снижение капитальных вложений и эксплуатационных расходов за счет получения дополнительной продукции и увеличения срока службы технологического оборудования и зданий.

Ввиду своего географического положения РБ фактически не располагает собственными энергоресурсами, поэтому она вынуждена импортировать из России около 85% энергоресурсов от общей потребности в них народного хозяйства. Это происходит при постоянном росте оптовых цен на все без исключения высококачественные энергоносители. Отсюда одной из важнейших задач перед сельским хозяйством страны является всемерное снижение затрат топлива и электроэнергии за счет применения энергоэффективного оборудования.

Увеличение количества и улучшения качества продукции животноводства, как фактор снижения себестоимости, во многом зависят и от условий, в которых содержатся животные.

Создание и поддержание оптимального микроклимата в условиях промышленного животноводства позволяет использовать те большие резервы для увеличения производства животноводческой продукции, которые обусловлены наследственностью животных.

Тепловой режим животноводческих помещений устанавливается в результате процессов тепло - и массообмена, происходящих как внутри помещений, так и через наружные ограждения. Он формируется под действием системы отопления и вентиляции в зависимости от метеорологических параметров наружного воздуха и технологических характеристик строительных конструкций.

Благоприятная температура - одно из необходимых условий нормального обмена вещества в организме. Нарушение же теплового режима отрицательно сказывается на проявлении всех жизненных функций. Содержание животных в холодных, сырых и плохо вентилируемых помещениях приводит к снижению привесов на 20 - 30% и увеличению заболеваемости молодняка в 2 - 3 раза. Отсутствие надежного микроклимата представляет одну из причин увеличения расходов кормов на 20 - 30% и срок выращивания и откорма в 1,6 - 1,8 раза по сравнению с зоотехническими нормами. Для широкого применения при проектировании и реконструкции существующих животноводческих помещений разработаны оптимальные параметры микроклимата для различных возрастных и производственных групп животных. Микроклимат нормируется в зоне размещения животных, высоту которой принимают 1,5 м от уровня пола. Микроклимат не нормируется в помещениях для хранения инвентаря, подстилки, фуража.

Отклонение от расчетных температур достигается в пределах 2⁰С. В свинарнике разрешается в самый холодный период уменьшать температуру внутреннего воздуха на 5⁰С ниже расчетной (но не менее чем 5⁰С) в течение 5 дней подряд, но не более 10 дней в году. При этом относительная влажность может быть увеличена до 85%.

4.2 Выбор вариантов

Для широкого применения при проектировании новых и реконструкции существующих животноводческих помещений разработаны оптимальные параметры микроклимата для различных возрастных и производственных групп животных, которые обеспечиваются отопительно-вентиляционными системами (ОВС), в которых воздушное отопление совмещено с их вентиляцией.

Конструкции ОВС зависят от объемно-планировочных решений, вида, возраста и количества животных, от технологии содержания и вида источника тепловой энергии.

В помещениях для откорма и выращивания свинопоголовья в зависимости от климатической зоны, вместимости здания и возраста животных применяют системы вентиляции с естественным и механическим побуждением подачи воздуха, без подогрева и подогревом его в холодный период года.

Вентиляционно-отопительные системы отличаются схемами воздухообмена, источниками тепловой энергии, набором оборудования. В качестве тепловых установок для нагрева приточного воздуха в холодный период года используют электрокалориферы и теплогенераторы, работающие на жидком или газообразном топливе.

В данном дипломном проекте планируется применение в свинарнике комплекта вентиляционного оборудования "Климат-45М". В качестве отопительных приборов для нагрева наружного воздуха в комплекте серии "Климат" могут применяться паровые, водяные, огневые и электрические калориферы.

Произведем экономическую оценку систем микроклимата в свинарнике-откормочнике на 1200 голов. Исходные данные для расчета берем из специальной части и сводим их в табл.4.1

Таблица 4.1 Исходные данные

НАИМЕНОВАНИЕ	ПОКАЗАТЕЛИ
Теплопотери через ограждения, Вт/0С	2884,4
Воздухопроизводительность вентиляторов, м3/ч	36000
Тепловыделения животными, Вт	213860
Потери тепла на испарение, Вт	18870
Расчетная температура наружного воздуха, 0С	-25
Температура внутри помещения, 0С	20
Вид топлива, сжигаемого в котельной	Уголь
Тариф на электроэнергию, руб. /кВт·ч	138
Протяженность теплотрассы, м	85
Протяженность ЛЭП, м	58

За базовый вариант принимаем отопительно-вентиляционную систему с электрокалориферными установками СФОЦ-60 совместно с комплектом вентиляционного оборудования "Климат-45М". За проектируемый отопительно-вентиляционную систему на базе тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами совместно с "Климат-45М".

 

4.3 Натуральные технико-экономические показатели

Тепловая мощность, необходимая для отопления свинарника-откормочника, определяется из уравнения теплового баланса:

, (4.1)

где  - теплопотери через ограждения, Вт/⁰С;

 - воздухопроизводительность, м³/ч;

 - температура внутреннего воздуха, ⁰С;

 - расчетная наружная температура, ⁰С;

 - расчетная плотность воздуха (=1,2 кг/м³);

 - потери тепла на испарение, Вт;

 - тепловыделения животными, Вт.

 кВт

Исходя из величины мощности системы отопления, определяем марку, количество и мощность калориферной установок в базовом варианте и количество тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами КВББ.

Таблица 4.2 Варианты теплоснабжения свинарника

ВАРИАНТЫ	Базовый	Проектируемый
Марка ОВС	СФОЦ-60	Е.6,3.100-2
Установленная тепловая мощность, кВт	480	480
Установленная мощность электродвигателей приточных вентиляторов, кВт	12	8,8
Количество СФОЦ-60, шт	4	---
Количество установок Е.6,3.100-2, шт	---	4

Находим граничную температуру, при которой автоматика включает систему отопления:

, (4.2),

 

По справочной литературе, исходя из граничной температуры, находим среднюю температуру наружного воздуха за отопительный период  и продолжительность отопительного периода .

= - 9,8 = 72 сут.

Годовое число часов использования максимальной нагрузки системы отопления находим из уравнения:

 (4.3)

где  - расчетная наружная температура, ;

 - средняя температура отопительного периода, ;

 - коэффициент, учитывающий непроизводительные потери тепла

на регулирование;

 - коэффициент, учитывающий потери тепла в теплоразводящих

сетях;

 - число суток отопительного периода.

 ч,  ч

Годовой расход теплоты на отопление при использовании электрокалориферов определяется по формуле:

, (4.4)

где  - мощность системы отопления, кВт;

3,6 - коэффициент перевода кВт в МДж.

 МДж

Годовой расход теплоты на отопление при использовании тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами:

 МДж

Годовой расход электрической энергии на тепловые нужды при использовании электрокалориферов определяется по формуле:

, (4.5)

где 0,29 - коэффициент перевода МДж в кВт;

 - к. п. д. электрокалориферной установки.

 кВт^. ч

Годовой расход натурального топлива при использовании тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами:

, (4.6)

где  - теплотворная способность натурального топлива, 25,42 МДж/кг;  - к. п. д. котельной.

 т

Расход условного топлива определяем из выражения:

, (4.7)

где 29,31 - теплотворная способность условного топлива, МДж/кг.

 т.

Годовой расход электрической энергии приточной вентиляцией определяется по формуле:

, (4.8)

где  - суммарная установленная мощность электродвигателей, кВт;

 - коэффициент загрузки по мощности;

 - к. п. д. электродвигателя.

 кВт^. ч.

 кВт^. ч.

Расход энергоресурсов при использовании калориферов:

, (4.9)

где  - средний расход условного топлива в расчете на 1 кВт^. ч

отпущенной электроэнергии.

 кг у. т.

Для тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами расход энергоресурсов определяется по формуле:

, (4.10)

где  - годовой расход условного топлива, кг.

 кг у. т.

Электроемкость процесса отопления и вентиляции для ОВС с электрокалориферами:

, (4.11)

где  - поголовье животных в помещении.

 кВт^. ч/гол.

Для ОВС на базе тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами:

, (4.12)

 кВт^. ч/гол

Энергоемкость процесса:

, (4.13)

 кг у. т. /гол

 кг у. т. /гол

 

4.4 Капиталовложения

Капиталовложения в систему обеспечения микроклимата электрокалориферами:

, (4.14)

где  - капиталовложения в трансформаторную подстанцию, тыс. руб;  - капиталовложения в линию электропередач, тыс. руб;  - капиталовложения в отопительно-вентиляционную систему, тыс. руб;

Капиталовложения в систему обеспечения климата тепловентиляторами ТВ с водяными калориферами:

 (4.15)

где  - капитальные вложения в котельную, тыс. руб;

 - капиталовложения в теплотрассу, тыс. руб.

, (4.16)

где  - мощность системы отопления, кВт;

 - удельные капиталовложения в 1 МВт установленной мощности, тыс. руб.

1,25 - коэффициент, учитывающий затраты на монтаж и транспортировку оборудования;

 руб.

Капиталовложения в теплотрассу:

, (4.17)

где  - удельные капиталовложения в 1МВт установленной мощности котельной, руб.;

 тыс. руб.

Капиталовложения в трансформаторную подстанцию:

, (4.18)

где  - капиталовложения в трансформаторную подстанцию мощностью 160 кВт, тыс. руб.;

n - количество трансформаторных подстанций.

 - коэффициент перевода капиталовложений в действующие цены.

 тыс. руб.

Капиталовложения в ЛЭП:

, (4.19)

где  - удельные капиталовложения в 1 км ЛЭП, тыс. руб.;

 - длина ЛЭП, км.

 тыс. руб.

Капиталовложения в отопительно-вентиляционную систему с электрокалориферами определяются по формуле:

, (4.20)

где  - стоимость калориферных установок, тыс. руб.;

 - количество калориферных установок, шт.;

 тыс. руб.

Капиталовложения в отопительно-вентиляционную систему с тепловентиляторами ТВ с водяными калориферами определяются по формуле:

, (4.21)

где  - стоимость ОВС на базе тепловентиляторов ТВ с водяными

калориферами, тыс. руб.;

 - количество тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами, шт.

 тыс. руб.

Итого полная стоимость системы микроклимата на базе:

электрокалориферов

 тыс. руб.

тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами

 тыс. руб.

4.5 Эксплуатационные издержки

Эксплуатационные издержки по отопительно-вентиляционным системам определяются формулой:

, (4.22)

где З - расходы на зарплату персоналу, тыс. руб.;

 - отчисления на социальные нужды, тыс. руб;

А - амортизационные отчисления на реновацию оборудования, котельной и теплотрассы, тыс. руб.;

КР - затраты на техническое обслуживание, текущий и капитальный

ремонт, тыс. руб.;

Э - затраты на энергоресурсы, тыс. руб.

, (4.23)

где  - число рабочих в смену;

 - почасовая заработная плата одного рабочего, тыс. руб.;

 - годовые затраты труда, ч.;

Определяем почасовую заработную плату одного рабочего:

, (4.24)

где  - тарифный коэффициент (для 5-го разряда - 1,73);

 - корректирующий коэффициент, 1,5;

 - ставка первого разряда за месяц (65 тыс. руб);

 - среднемесячный фонд рабочего времени (168,5 ч);

 - повышающий коэффициент, 1,2.

 тыс. руб/ч.

До установки тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами в свинарнике согласно штатному расписанию работали два оператора, обслуживающих ОВС. Режим работы - односменный. Продолжительность рабочего дня 8 часов, при пятидневной рабочей неделе. После установки - один оператор. Годовой фонд заработной платы обслуживающего персонала с начислениями:

 тыс. руб. /год

 тыс. руб. /год

Отчисления на социальные нужды:

, (4.25)

где  - процент отчислений, 30%.

 тыс. руб. /год

 тыс. руб. /год

Амортизация ОВС:

, (4.26)

где  - нормы амортизации (%).

На базе электрокалориферов:

 тыс. руб.

На базе тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами:

 тыс. руб.

Издержки на капитальный ремонт:

, (4.27)

где  - годовые нормы отчислений на капитальный ремонт,%.

На базе электрокалориферов:

 тыс. руб.

На базе тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами:

 тыс. руб.

Затраты на энергоресурсы для ОВС на базе электрокалориферов:

, (4.28)

где  - тариф на электроэнергию для тепловых нужд сельскохозяйственных потребителей с учетом НДС (1 кВт=0,138 тыс. руб)

 тыс. руб.

Затраты на энергоресурсы для ОВС на базе тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами:

, (4.29)

где  - себестоимость тепловой энергии (1 ГДж=16,9 тыс. руб)

 тыс. руб.

Эксплуатационные издержки ОВС на базе электрокалориферов:

 тыс. руб.

Эксплуатационные издержки ОВС на базе тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами:

 тыс. руб.

Таблица 4.3 Элементы эксплуатационных издержек

Элементы затрат тыс. руб.	Варианты		Изменение (2-1)
	СФОЦ-60	ТВ
Заработная плата	4435,2	2217,6	-2217,6
Отчисления на социальные нужды	1330,56	665,28	-665,28
Амортизация	1576,92	3896,36	2319,44
Капитальный ремонт	407,4	3762,7	3355,3
Энергозатраты	98770,34	48466,1	-50304,24
ИТОГО:	106520,42	59008,04	- 47512,38

Из вышеприведенной таблицы следует, что реализация предлагаемого решения позволяет снизить суммарные эксплуатационные издержки на 47512,38 тыс. руб. при этом наблюдается увеличение затрат на амортизацию и капитальный ремонт, и, наоборот их снижение за счет уменьшения заработной платы и энергозатрат.

4.6 Рыночные показатели экономической эффективности вариантов технических решений

При внедрении в производство тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами возрастает полученная хозяйством прибыль.

Прирост чистой прибыли при реализации проекта:

, (4.30)

где  - прибыль от реализации продукции, тыс. руб. /год.;

 - ставка налоговых отчислений из прибыли, 27,8%;

С₁, С₂ - текущие издержки до и после реализации проекта.

 тыс. руб.

Так как в связи с использованием одной системы вместо другой налогообложение не изменится, то его не учитываем.

При анализе вариантов капиталовложений при внедрении системы годовой инвестиционный доход определяем по формуле:

, (4.31)

 тыс. руб.

Чистый дисконтированный доход:

, (4.32)

где  - коэффициент приведения к началу периода.

, (4.33)

где  - процентная ставка дисконтирования, для энергетики Е = 0,1;

 - расчетный период. Принимаем Т = 7 лет

 тыс. руб.

Срок возврата капиталовложений с учетом дисконтирования определяем по формуле:

, (4.34)

где  - коэффициент возврата капитала.

, (4.35)

 года

Так как  и , то внедрение тепловентиляторов ТВ с водяными калориферами эффективно.

Для определения эффективности внедрения системы определяем простой срок окупаемости капиталовложений:

, (4.36)

где  - капиталовложения в проектируемый вариант, тыс. руб.;

 - годовой доход, тыс. руб.

 года.

Срок окупаемости капиталовложений составляет 2,34 года.

Индекс доходности инвестиций:

 (4.37)

Выполненные расчеты оформляем в виде табл.4.4

Таблица 4.4 Технико-экономические показатели проекта

Показатели	Варианты		Изменение  (2-1)
	СФОЦ-60	ТВ
1. Поголовье, голов	1200	1200	0
2. Годовой расход теплоты, Гдж	2372,85	2768,32	395,47
3. Продолж. отопительного периода, ч/год	1373,18	1602,04	228,86
4. Энергоемкость процесса, кг у. т. /гол	190,8	115,68	-75,12
5. Капиталовложения, тыс. руб.	-	73053,61	-
6. Эксплуат. издержки, тыс. руб. /год в том числе энергозатраты	106520,42 98770,34	59008,04 48466,1	- 47512,38 50304,24
7. Прирост прибыли, тыс. руб. /год	-	34303,94	34303,94
8. Годовой доход, тыс. руб.	-	36623,38	36623,38
9. Чистый дисконтированный доход за расчетный период, тыс. руб.	-	79299,65	79299,65
10. Индекс доходности проекта, отн. ед.	-	1,97	-
11. Срок окупаемости капиталовложений с учетом дисконтирования, лет	-	2,34	-

Проведенный технико-экономический расчет отопительно-вентиляционной системы свинарника-откормочника показывает, что наиболее выгодным вариантом для поддержания микроклимата является использование вентиляторов ТВ с водяными калориферами. Применение этого оборудования позволяет снизить энергозатраты в 2 раза, получить годовой доход 36623,38 тыс. руб., срок окупаемости капиталовложений с учетом дисконтирования составит 2,34 года.

Заключение

В соответствии с заданием на дипломное проектирование разработана схема управления микроклиматом в свинарнике-откормочнике КУСХП “Северный".

Благодаря замене электрокалориферов на водяные, применение автоматизации для приточных вентиляторов и применение вытяжной установки "Климат-45М" удалось создать оптимальные параметры микроклимата при меньших энергозатратах.

При капитальных вложениях 56393,49 тыс. рублей срок окупаемости составляет 2,66 года. Дисконтный доход за расчетный срок службы составляет 58110,32 тыс. рублей.

Литература

1. Каганов И.Л. Курсовое и дипломное проектирование. - М.: ”Агропромиздат", 1990. - 356с.

2. Стандарты предприятия: Правила оформления дипломных и курсовых проектов (работ) для специальности С03.02-00.А.К. Занберов, А.Г. Цубанов. - М.: Ротапринт БАТУ, 1999. - 42с.

3. Степанцов В.П. Светотехническое оборудование в сельскохозяйственном производстве. - Мн.: ”Ураджай", 1987. - 216с.

4. Электрическое освещение и облучение: Методические указания к практическим занятиям/ Николаенок М.М., Кустова Р.И. - Мн.: ротапринт БАТУ, 1994. - 154с.

5. СНБ 2.04.05-98 Естественное и искусственное освещение.

6. Электрооборудование осветительных и облучательных установок: Справочное пособие/Степанцов В.П., Пашинский В.А., Кустова Р.И. и др.; Под общей редакцией В.П. Степанцова. - Мн.: ”Ураджай", 1991. - 191 с.

7. Основы проектирования энергооборудования: практикум. Часть 1.А.Н. Занберов. - Мн.: БГАТУ, 2004. - 62с.

8. Основы проектирования энергооборудования: практикум. Часть 1.А.Н. Занберов. - Мн.: БГАТУ, 2004. - 82с.

9. Будзко И.А., Зуль Н.М. Электроснабжение сельского хозяйства. - М.: Агропромиздат, 1990. - 496 с.

10. Расчет линий электропередачи сельскохозяйственного назначения: Учебное пособие для студентов с. х. вузов/ Янукович Г.И. - Мн.: БГАТУ, 2002. - 86с.

11. Расчет электрических нагрузок в сетях сельскохозяйственного назначения: Методическое пособие для студентов с. х. вузов/ Янукович Г.И. - Мн.: БГАТУ, 2003. - 190с.

12. Фоменков А.П. Электропривод сельскохозяйственных машин, агрегатов и поточных линий. - М.: Колос, 1984. - 288с.

13. Герасимович Л.С., Цубанов А.Г. Справочник по теплоснабжению сельского хозяйства. - Мн.: ”Ураджай", 1993. - 372с.

14. Техническое обеспечение процессов в животноводстве: Учебник / В.К. Гриб, Л.С. Герасимович, С.С. Жук и др.; Под общ. ред. В.К. Гриба. - Мн.: Бел. навука, 2004. - 831с.

15. Электропривод: Методическое пособие.В. В. Гурин, Л. А Калинин. - Мн.: Ротапринт БГАТУ, 2003. - 82с.

16. Райцельский Л.А. Справочник по осветительным сетям. - М.: ”Энергия", 1968. - 320с.

17. Правила устройства электроустановок/Минэнерго - 6-е изд., пераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 2004. - 641с.

18. Соколов Б.А., Соколова Н.Б. Монтаж электрических установок. - М.: ”Энергоатомиздат", 1991. - 596с.

19. Луковников А.В., Шкрабак В.С. Охрана труда. - М.: ВО”Агропромиздат", 1991. - 322с.

20. Посник М.И. Защита населения и объектов народного хозяйства в чрезвычайных ситуациях. - Мн.: ”Унiверсiтэцкае", 1997. - 284с.

21. Система планово-предупредительного ремонта и технического обслуживания электрооборудования сельскохозяйственных предприятий. Госагропром СССР. - М.: ВО”Агропромиздат", 1987. - 191с.

22. Методические указания к экономическому обоснованию дипломных проектов для студентов специальности С 03.02 “Электрификация сельского хозяйства”.В. В. Ширшова - Мн.: РотапринтБАТУ, 1994. - 59с.

22. Мороз Ю.Д., Ширшова В.В. Эффективность механизации и автоматизации животноводства. - Мн.: Ураджай, 1992. - 127с.

23. Бабаханов Ю.М., Степанова Н.А. Оборудование и пути снижения систем Микроклимата. - М.: Россельхозиздат, 1987. - 232с.

24. Марочкин В.К., Байлук Н.Д., Брилевский М.Ю. Использование вторичных топливно-энергетических ресурсов. - Мн.: Ураджай, 1989. - 129с.

25. Зайцев А.М., Жильцов В.И., Шавров А.В. Микроклимат животноводческих комплексов. - М.: Агропромиздат, 1986. - 248с.

26. Гнелин А.М., Мильман И.Э. Справочник электромонтера сельского хозяйства. - М.: Агропромиздат, 1987. - 240с.

27. Проектирование систем электроснабжения: Методические указания к практически занятиям/ Шестерень В.Е. - Мн.: БГАТУ, 2003. - 36с.