Проект электрификации фермы КРС на 400 голов с разработкой САУ водоснабжением в условиях ООО «Пичуги» Ордынского района

• Содержание
• Введение
• 1. Производственно-экономическая характеристика хозяйства ООО" Пичуги" и состояние его электрификации
• 1.1 Природно-экономическая характеристика хозяйства и его состояние электрификации
• 1.2 Обоснование темы проекта
• 1.3 Характеристика объекта проектирования
• 2. Выбор технологических схем и рабочих машин
• 2.1 Выбор технологических схем
• 2.2 Выбор технологических машин, подлежащих электрификации
• 3. Выбор электрического оборудования и электроники
• 3.1 Расчет и выбор электропривода на примере водоснабжающей установки
• 3.2 Выбор электронагревательных установок
• 3.3 Расчет осветительных установок
• 3.4 Проектирование электропроводок
• 3.4.1 Выбор схемы подключения электропроводок
• 3.4.2 Выбор конструктивного выполнения внутренних сетей, определение сечение проводов и кабелей
• 3.4.3 Выбор водно-распределительного устройства, коммутационной и защитной аппаратуры
• 3.4.4 Составление расчетной схемы-таблицы и проверка селективности работы средств защиты
• 4. Разработка автоматического управления водоснабжением
• 4.1 Расчеты по разработке и выбору специального электрооборудования и средств автоматизации
• 5. Подсчет электрических нагрузок фермы КРС и расчет сетей
• 5.1 Подсчет электрических нагрузок
• 5.2 Выбор источника питания
• 5.3 Выбор площадей сечения проводов наружных электрических сетей
• 5.4 Проверка защитных аппаратов на срабатывание при коротких замыканиях
• 5.5 Проверка возможности пуска и нормальной работы электродвигателей
• 5.6 Мероприятия по компенсации реактивной мощности
• 6. Монтаж наладка и эксплуатация электрического оборудования и электроники системы водоснабжения
• 6.1 Организация монтажа и наладки электрического оборудования и электроники
• 6.2 Планирование работ по ТО и ТР электрического оборудования и электроники
• 6.3 Определение годового потребления электроэнергии на нужды водоснабжения и организация учета электроэнергии
• 6.4 Определение потерь электроэнергии в сетях
• 6.5 Мероприятия по энергосбережению ресурсов на объекте проектирования
• 7. Безопасность и экологичность проекта
• 7.1 Анализ состояния охраны труда в ООО «Пичуги»
• 7.2 Анализ противопожарного состояния на предприятии
• 7.3 Экологическая безопасность проекта
• 7.3.1 Вещества и факторы, загрязняющие окружающую среду
• 7.3.2 Мероприятия, предотвращающие загрязнение окружающей среды
• 7.3.3 Выводы
• 7.4 Расчет естественного освещения
• 7.5 Расчет искусственного освещения
• 7.6 Расчет вентиляции
• 7.7 Расчет заземления
• 7.8 Выравнивание потенциалов в коровнике
• 7.9 Молниезащита
• 8. Экономическое обоснование
• 8.1 Определение затрат на доставку воды
• 8.2 Экономическая эффективность проекта
• 8.3 Экономическая эффективность фермы 400 голов КРС
• Выводы и предложения
• Библиографический список

ООО «Пичуги» Ордынского района НСО является экономически прочным, ежегодно получаемым прибыль. Оно специализируется на выращивании крупно рогатого скота (далее КРС), для производства молока и мяса. За последние годы молоко является самым рентабельным видом реализуемой продукции, поэтому основное вложение средств направлено на развитие отрасли животноводства. Администрация хозяйства рассматривает вопрос о строительстве новой животноводческой фермы на 400 голов КРС для дальнейшего увеличения производства молока и получения прибыли. Место расположения фермы выбрано в соответствии с санитарными нормами, на удалении 3 км от центральной усадьбы. Настоящий проект будет предложен администрации хозяйства в качестве одного из возможных вариантов фермы.

Проект охватывает только вопросы электрификации фермы, с детальной проработкой вопросов водоснабжения, включая подогрев питьевой воды для коров. Экономическая эффективность строительства фермы рассчитана приблизительно, хотя выручка от реализации продукции близка к реальной, однако затраты на строительство всей фермы будут уточнены.

Проект изложен в пояснительной записке на 120 страницах машинописного текста, графическая часть диплома представлена на 9 чертежах формата А1.

1. ПРИРОДНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ

1.1 Природно-экономическая характеристика предприятия

Территория ООО" Пичуги" расположена в северо-восточной части Ордынского района, граничит на севере и востоке с Новосибирским районом, на западе с агрофирмой «Ирмень» Ордынского района, южная граница хозяйства проходит по водохранилищу Новосибирской ГЭС, а по агроклиматическому районированию Новосибирской области относится к умеренно-увлажненному, умеренно-прохладному агроклиматическому району.

Зима холодная и продолжительная, переход к лету быстрый, лето жаркое и в большинстве случаев ветреное. Среднегодовая температура воздуха -0,2C. Средняя продолжительность безморозного периода 102 дня. Среднее количество осадков, приведенных к показателям осадкомера 415 мм.

Климатические условия зоны являются удовлетворительными для возделывания всех райнировавнных сельскохозяйственных культур.

По почвенному райнированию Новосибирской области территория хозяйства расположена в лесостепной зоне серых лесных почв, оподзоленных, выщелоченных и обыкновенных черноземов / Западно-Сибирская провинция/, в Приобском центральном районе выщелоченных черноземов.

ООО «Пичуги» имеет благоприятные экономические условия, так как находится рядом с городом Новосибирском (60 км). Сообщение между центральной усадьбой и районным и областным центрами осуществляется по асфальтированной дороге, по трассе всесоюзного значения. Эти условия позволяют наладить экономические связи с другими предприятиями, фирмами и не зависеть от одного партнера, а также организовывать собственные промышленные производства по переработке выращенной продукции.

Хозяйство имеет цеховую организационную структуру (рис. 1.1)

Рис. 2.1. Организационная структура ООО «Пичуги» .

Высшим органом управления является общее собрание акционеров (рис. 1.1). Собрание собирается раз в год и решает следующие вопросы: утверждает отчетность, для повседневного руководства избирается директор. Директор несет персональную ответственность за выполнение планов по производству и реализации продукции, заключает договора, контролирует их выполнение, осуществляет финансовые операции и решает другие вопросы. Директору подчинены главные специалисты основных цехов растениеводства, животноводства, механизации и т. д. Главные специалисты непосредственно руководят производственными отделениями, т. е. совмещают функциональное и административное руководство.

Организационно-правовая структура предприятия — Товарищество с ограниченной ответственностью.

Специализацию предприятия определяют по ряду показателей: структура товарной продукции, валовой продукции и др. Определим специализацию хозяйства по выручке (табл.2.1). Наибольший удельный вес в отчетном году в структуре товарной продукции занимает продукция животноводства — 45%, в том числе молочные продукты — 34%. Продукция растениеводства составляет 37%, в том числе зерновые — 33%. Увеличение удельного веса зерновых в структуре товарной продукции в отчетном году по сравнению с прошлым годом связано с увеличением объема производства зерна. Итак, в хозяйстве две ведущие отрасли — растениеводство (зерновое) и молочное скотоводство.

Для обобщающей характеристики уровня специализации раcсчитаем коэффициент специализации по формуле:

Кс=100/? Р (2i-1),

Где Кс — коэффициент специализации;

Р — удельный вес каждого вида продукции;

I — порядковый номер по удельному весу.

Таблица 1.1 Расчет коэффициента специализации

Кс=100/? Р (2i-1)=100/344=0,3

Коэффициент специализации, равный 0,3, показывает, что в ООО" Пичуги" сложился средний уровень специализации.

Прямыми показателями размера сельскохозяйственного предприятия принято считать объемы производства валовой продукции, зависящие от размера и качества сельскохозяйственных угодий, поголовья скота, объема производственных фондов, трудовых ресурсов, рационального их применения. (см. табл.2.3)

Таблица 2.1 Состав и структура товарной продукции

Таблица 2.3 Размеры сельскохозяйственного предприятия ООО" Пичуги"

До 2005 год поголовье животных уменьшалось. В 2005 году оно сократилось на 369 голов по сравнению с 2004 годом. Но в 2006 г тенденция изменилась, и поголовье животных постепенно растет. В 2006 году оно составило 1436 голов, что на 48 голов больше чем в 2005 году и на 269 голов больше чем в среднем по НСО. А в 2007 году — 1509 голов, т. е. на 121 голову больше по сравнению с 2005 годом. Однако средний показатель за 5 лет еще не достигнут. Площадь сельскохозяйственных угодий колеблется по годам незначительно, можно даже сказать не изменяется. В среднем за 5 лет площадь сельскохозяйственных угодий составляет 5634 га, что меньше чем в среднем по НСО почти в 2 раза. Среднегодовая численность работников, занятых в сельскохозяйственном производстве, постепенно снижается. Самая большая численность была в 2005 году — 173 человека. Самая меньшая в 2004 году — 129 человек. Производство валовой продукции до 2005 года сокращалось, но все же в 2005 году в хозяйстве было произведено валовой продукции на 423 тыс. руб. больше чем в среднем по НСО. В 2006 году за счет хорошего урожая объем валовой продукции резко увеличился до 2181 тыс. руб., что на 763 тыс. руб. больше чем в 2005 году и на 477 тыс. руб. больше среднего показателя за 5 лет.

В 2007 году стоимость машин и оборудования увеличилась на 15 135 тыс. руб. по сравнению с 2006 году. Это связано со строительством молокоцеха. В структуре основных фондов здания и сооружения занимают около 70%. В то время как более активная их часть всего 30%. Следовательно, руководству хозяйства при формировании плана капитальных вложений на предстоящие годы необходимо больше средств направить на приобретение машин и механизмов, транспорта, увеличение поголовья рабочего и продуктивного скота.

Об эффективности использования фондов судят по показателям оснащенности. (табл.2.6) Показатели оснащенности фондами самые высокие в 1997 году. В 1998 году они резко снизились (результат уценки).

Таблица 2.6 Оснащенность фондами (основными и оборотными)

Фондообеспеченность — это стоимость фондов в расчете на 1 га сельскохозяйственных угодий. Фондовооруженность — стоимость фондов, приходящаяся на 1 человека. Фондоемкость — стоимость фондов, которая приходится на 1 рубль валовой продукции сельского хозяйства. Чем меньше фондоемкость, тем эффективнее используются фонды (в 2000 году).

Производительные силы кроме МТБ включают также и трудовые ресурсы.

Рабочая сила является важнейшим элементом производства. Обеспеченность предприятия рабочей силой и рациональное ее использование — существенные факторы успешного развития производства, эффективного использования земли, техники, животных и увеличения производства продукции.

Численность работников в ООО" Пичуги" в отчетном году составила 316 человек (см. табл.2.7) и сократилась по сравнению с 2007 годом на 9 человек или на 3%, но она больше численности в прошлом году. По сравнению с численностью работников в среднем по области в нашем хозяйстве (в 2009 году) работало на 111 человек больше. С 2008 года численность работников, занятых в сельскохозяйственном производстве, сокращается, зато численность работников промышленных предприятий увеличивается (в2008 году -14 чел., в 2009 году — 95 чел.) и в среднем за 5 лет они занимают 12,42%.

Уровень использования рабочей силы на предприятии рассмотрен в таблице 2.8. За 2009 год отработано 82 тыс. чел-дней. Это больше чем в 2006 году на 8

Таблица 2.7 Численность и структура работников в ООО «Пичуги»

тыс.чел-дней или на 10,8%, в 2009 году — на 4 тыс. чел-дней (5%), в 2007;2008 годах — на 1 тыс. чел-дней (1%). В среднем за 5 лет отработано 79 тыс. чел-дней и 599 тыс. чел-часов.

Таблица 2.8 Использование рабочей силы в ООО «Пичуги»

Больше всего отработано чел-часов в 2006 году (650), меньше всего в 2005 году (545). В 2008 году одним среднесписочным работником отработано 259 дней, в 2004 году — 243. А в среднем за 5 лет — 252 дня. Коэффициент использования рабочего дня — отношение средней фактической продолжительности рабочего дня (в часах) к продолжительности по норме. Он во все годы больше либо равен 1,0 и показателя по НСО. В среднем за 5 лет он превышает единицу на 0,18. Коэффициент использования годового фонда рабочего времени — отношение числа дней, отработанных одним среднесписочным работником за год, к номинальному фонду рабочего времени (280−290 дней). Этот коэффициент в среднем за 5 лет составляет 0,9, что на 0,04 меньше, чем в среднем по области. Общий коэффициент использования рабочего времени — произведение коэффициента использования годового фонда рабочего времени и коэффициента использования рабочего дня. Общий коэффициент выше в 2005 и 2006 годах (1,22 и 1,25 соответственно), в 2006 году он занимает наименьшее значение (0,91). Это меньше, чем в среднем по области в 2006 году. Но в среднем за 5 лет коэффициент равен 1,06. Один из резервов более полного использования трудовых ресурсов — увеличение количества дней, отработанных одним работником.

Эффективность использования трудовых ресурсов характеризуется показателями производительности труда. Они бывают прямые и косвенные, натуральные и стоимостные.

Таблица 2.9 Уровень производительности труда в ООО «Пичуги»

Рассматривая производство валовой продукции сельского хозяйства на 1 среднегодового работника в динамике, мы видим, что оно изменяется неравно-мерно. То уменьшается, то увеличивается. В среднем за 5 лет на 1 работника приходится 11 528 руб. валовой продукции. В 2007 году в хозяйстве произведено на 3616 руб. валовой продукции больше по сравнению со средним показателем по НСО. Наибольшая нагрузка сельскохозяйственных угодий на 1 работника была в 2008 году (44 га), наименьшая в 2005,2006 годах (33 га). В среднем по области в 2006 году нагрузка сельхозугодий на 1 работника на 28 га больше, чем в хозяйстве. На уровень затрат труда при производстве зерна (молока, прироста живой массы КРС) оказывают влияние затраты труда на 1 га посева (1 голову) и урожайность культур (продуктивность животных). Уровень затрат труда при производстве зерна в среднем за 5 лет составляет 0,39 чел-час/ц. Самые наибольшие затраты труда в 2004 году (0,45 чел-час/ц), самые наименьшие в 2009 году (0,22 чел-час/ц). В среднем по НСО эти затраты намного больше (в 2008 году — на 0,61 чел-час/ц). Уровень затрат труда при производстве молока в 2007 году — 3,58 чел-час/ц. Это самый высокий показатель за 5 лет. Самый лучший показатель был достигнут в 2008 году (3,00), что на 5,46 чел-час/ц меньше, чем по области. Уровень затрат труда при производстве прироста живой массы КРС в среднем за 5 лет составляет 17,19 чел-час/ц. Самый высокий показатель наблюдается в 2007 году (21,41 чел-час/ц), самый низкий (лучший) в 2005 году (11,83 чел-час/ц). По сравнению со средним показателем по НСО В 2008 году в ООО «Пичуги» затрачено на 32,82 чел-час/ц меньше.

В целом можно сказать, что в ООО «Пичуги» уровень производительности труда выше, чем в среднем по области.

Одним из показателей производственно-финансовой деятельности является производство основных видов продукции.

Таблица 2.10 Производство основных видов продукции, ц

В 2009 году в силу ряда причин было собрано 67 510ц зерна. Это больше чем в предыдущие года: по сравнению с 2008 годом на 32 573ц, с 2007 годом на 25 561ц, с 2006 годом на 14 356ц, с 2005 годом на 20 729ц. Производство продукции животноводства меньше зависит от погоды, поэтому изменения по годам незначительны. До 2008 года производство молока увеличивалось, но в 2009 году оно снизилось на 1923ц по сравнению с 2008 годом. Прирост живой массы КРС до 2007 года снижался. Но с 2008 года происходит увеличение прироста. В 2008 году было получено на 110ц больше чем в 2007 году, в 2009 году — на 165ц. Уровень производства продукции в хозяйстве выше, чем в среднем по области.

Основными показателями, характеризующими отрасль растениеводства, являются урожайность сельскохозяйственных культур, отрасль животноводства — продуктивность животных.

1.2 Обоснование темы проекта

Учитывая все факторы, ООО «Пичуги» стало уделять больше внимания производству молока. Валовой надой молока за последние 5 лет увеличен на 21% или на 5055 ц, причем такое увеличение произошло как за счет роста продуктивности животных (с 3606 кг до 4255 кг в 2007 г.), так и за счет роста поголовья коров (с 660 голов в 2003 г. до 860 голов в 2007 году). Но увеличение поголовья не может происходить до бесконечности: ограничены земельные угодья, наблюдается недостаток трудовых ресурсов, отсутствие пригодных для содержания скота животноводческих помещений. Анализ экономического состояния показывает, что в хозяйстве имеются возможности для увеличения поголовья КРС по меньшей мере на 400 голов. Поэтому целесообразно строительство новой фермы КРС на 400 голов, где были бы созданы хорошие условия для механизации и автоматизации всех производственных процессов. Это будет способствовать снижению трудовых и эксплуатационных затрат, а значит — росту рентабельности производства молока.

1.3 Характеристика объекта проектирования

Ферма КРС на 400 голов расположена от центральной усадьбы колхоза, на удалении 3 км. В нее входят два коровника 1 вместимостью на 200 голов каждый (рисунок 1.2), которые соединены между собой блоком вспомогательных служб 2. К коровникам примыкают выгульные площадки. У каждого коровника имеется свой навозоприемник 11, а также внутри одного из коровников расположен резервуар с водой и шкаф управления водоснабжением. На ферме имеется ветпункт 4 с изолятором на 5 мест 5 и выгульной площадкой, навозохранилище 9 и две силосные ямы 8, весовая на 10 тонн 7, три пожарных резервуара 10, скважина 12, санпропускник 6 и трансформаторная подстанция, от которой происходит электроснабжение всей фермы.

В обоих коровниках содержание животных привязное при четырехрядном их расположении. Стельные коровы, которым 3−5 дней остается до отела, находятся в родильном отделении 3. А новорожденные телята находятся через перегородку в этом же помещении.

Зимой скот содержат на привязи и выводят их на выгульные площадки. Летом коров выгоняют на отведенные им пастбища и доят на специальных летних дойках.

Вентиляция помещений естественная при помощи вытяжных шахт и приточных отверстий в наружных стенах.

Для отопления в зимний период помещений во вспомогательном блоке используется печь на твердом топливе.

Рисунок 1.2 — Генлан фермы на 400 голов КРС и электроснабжение. Условное обозначение: 1 — коровник, 2 — блок вспомогательных служб, 3 — родильное отделение с телятником, 4 — ветпункт, 5 — изолятор на 5 мест, 6 — санпропускник, 7 — весовая на 10 тон, 8 — силосные траншеи, 9 — навозохранилище, 10 — пожарный резервуар, 11 — навозоприемник, 12 — скважина

Раздача кормов (кроме концентрированных) на ферме осуществляется мобильными тракторными кормораздатчиками КТУ-10А непосредственно на кормовой стол.

Погрузка кормов из траншеи производится греферным погрузчиком.

Концентрированные корма раздают мобильным кормораздатчиком.

Поят скот из автопоилок ПА-1А.

Доение коров осуществляется на двух установках 2АДСН с комплектом очистительно-охладительных агрегатов установленных в блоке вспомогательных служб. В каждом коровнике смонтировано по четыре ветви молокопровода и вакуумопровода, которые сгруппированы по две для сбора молока. Молоко от каждой группы коров поступает в отдельные вакуумированые цистерны емкость 0,6 м³, с которых молоко перекачивают и охлаждают в танк объемом 6 м³.

Навоз в помещении коровника и в родильном отделении убирают цепочно-скребковым транспортером в пристроенный в торце коровника навозоприемник. А из него фекальным насосом НФЦ-100 перекачивают в прицеп с емкостью, и транспортируют к навозохранилищу.

На ферме имеется три пожарных резервуара 10.

Ферма — как потребитель электроэнергии, относится к потребителям II-категории по надежности электроснабжения. Следовательно, для его электроснабжения в соответствии с требованиями ПУЭ, используется однотрансформаторная подстанция (далее ТП) напряжениями 10/0,4 кВ. Подключение этой подстанции к источнику питания, которым является, проходящая мимо фермы ВЛ-10кВ, будет осуществлено фидером в виде воздушной линии (ВЛ). Схема ТП 10−0,4 кВ типовая, в которой со стороны высокого напряжения (РУВН) расположены:

— разъединитель 1 — как коммутационный аппарат;

— предохранитель 2 — как аппарат защиты;

— разрядники 3 — как защита от перенапряжений, приходящих с ВЛ.

Описанная однолинейная принципиальная схема представлена на рисунок 1.3.

Рисунок 1.3 — Однолинейная принципиальная схема

В качестве наилучшего места для установки ТП является, так называемый, центр электрических нагрузок. Учитывая расположение объектов, подлежащих электрификации, ТП разместим в месте, указанном на плане и длина фидера составит 1000 м.

2. Выбор технологических схем и рабочих машин

2.1 Выбор технологических схем

Для производства молока на ферме КРС проводится ряд технологических процессов, которые осуществляются в определенной последовательности, согласно установленному распорядку дня. Начало рабочего дня на ферме в 530. Свой рабочий день доярки начинают с осмотра и пересчета закрепленного за ней поголовья. После чего проводит уборку стойловых мест и чистку коров. Потом подготавливает доильные аппараты к утреннему доению коров. Перед подключением аппарата подмывают вымя теплой водой, массируют, затем начинается процесс доения.

Молоко, проходя через доильный аппарат, поступает в молокопровод, затем попадает в вакуумированную емкость. После окончания процесса доения, молоко с этой емкости перекачивают молочным насосом через охладитель молока в танк-охладитель. Каждый день молоко отправляют на молокозавод в соседний район с помощью молоковозов.

После окончания каждого процесса доения делают промывку доильной установки и мойку доильной аппаратуры теплой водой, которую нагревают водонагревателем. Как только завершится процесс доения, слесарь начинает процесс навозоудаления из каскадов с помощью скребкового транспортера в навозоприемник. По мере накопления навоза в навозоприемнике проводится перекачка фекальным насосом, в емкость для транспортировки его к навозохранилищу.

Процесс поения коров, автоматизированный с помощью автопоилок ПА-1А, которые крепятся к водяной магистрали. Все водоснабжение осуществляется из накопительной емкости, которая находится в одном из коровников. В емкость, в которой происходит накопление и поддержание заданного уровня воды, которая поступает из скважины.

В процессе кормления задействованы скотники и трактористы, которые начинают работу с 8 часов утра. Сначала идет приготовление кормосмеси, потом осуществляется раздача приготовленных кормов мобильным кормораздатчиком КТУ-10А на кормовой стол. После чего проводят раздачу концентрированных кормов мобильным кормораздатчиком. По завершению этого процесса, производят чистку кормовых проходов, а тем временем скотники едут получать зернофураж, согласно нормам на один надоеный литр. Он предназначен для раздачи вручную, перед дневной и вечерней дойкой. После чего перерыв до 1140. С 1140 начинается подготовка к дневной дойке. Наводят порядок на кормовом столе и раздают вручную концентрированный корм, подготавливают стойловые места. После чего производят доение. По завершению доения, моют доильную установку и аппаратуру. Коров выгоняют на прогулку на выгульные площадки, где находятся арбы с сеном и соломой. В течение 2−3 часов они находятся на открытом воздухе. Придя на вечернюю дойку, доярки загоняют, привязывают и проводят осмотр коров, «не вошла ли какая-либо корова в охоту». Если да, то докладывают осеменатору, который проводит искусственное осеменение. В это время идет раздача кормосмеси и концентрированных кормов. С 18 до 20 проводят вечернюю дойку. Потом моют установку и доильную аппаратуру. После чего остается дежурная доярка, которая передает скот дежурному скотнику.

2.2 Выбор технологических машин, подлежащих электрификации

Важную роль в обеспечении надежной работы и увеличении эффективности использования электрического и электромеханического оборудования играет его правильная эксплуатация, составными частями которой являются, в частности, хранение, монтаж, техническое обслуживание и ремонты. Важным резервом является также правильный выбор оборудования по мощности и уровню использования. По оценкам специалистов, это позволяет экономить до 20—25% потребляемой электрической энергии.

Именно с учетом этих положений осуществляется выбор технологических машин, подлежащих электрификации.

В зависимости от способа содержания коров в зимний и летний периоды, а также от принятой системы организации машинного доения могут применяться доильные установки. Промышленность предлагает следующие установки:

1) для доения в стойлах со сбором молока в доильные бидоны с универсальными двухили трехтактными аппаратами;

2) для доения в стойлах со сбором молока через молочный трубопровод в общую емкость двухтактными аппаратами;

3) для доения на пастбищах и площадках со сбором молока через молочный трубопровод в общую емкость передвижной установки;

4) для доения в станках стационарной доильной установки или с автоматизацией заключительных операций доения.

Для фермы КРС на 400 голов целесообразно применить установку 2АДСН для доения коров в молокопровод из нержавеющей трубы при привязном содержании.

Доильная установка для доения коров в молокопровод 2АДСН стандартной комплектации рассчитана для доения стада до 200 голов при стойловой технологии содержания коров. Установку обслуживают четыре дояра. Каждый дояр работает тремя доильными аппаратами. Установка может комплектоваться доильными аппаратами одновременного или по парного доения. Конструкция установки предусматривает групповой учет молока надоенного каждым дояром, а также может дополнительно комплектоваться приборами для проведения индивидуального зоотехнического учета надоя от каждой коровы. Схема доильной установки 2АДСН исключает подъемники на фермах, что в два раза сокращает путь транспортировки молока и промывки доильной установки. Магистральный вакуумпровод выполнен из оцинкованной трубы диаметром 50 мм, стойловый вакуумпровод выполнен из оцинкованной трубы 40 мм. Линейный молокопровод выполнен из нержавеющей трубы Ду 52*1 с полированной внутренней поверхностью.

Установки для создания разрежения в воздухопроводной системе.

Воздушная установка доильной машины предназначена для создания в системе разряжения (вакуума) путем откачки воздуха. Она выполняет роль силовой трансмиссии между двигателем и рабочими органами — доильными стаканами. Установка состоит из воздушного насоса, баллона-ресиверса, регулятора разряжения, измерителя давления, системы трубопроводов с арматурой и двигателя.

Воздушные насосы делятся на ротационные, поршневые и д, р. Ротационные подразделяются на лопастные, водокольцевые и д, р. На базе этих насосов существует два вида вакууметрических установок.

Унифицированная воздухоотсасывающая (вакуумная) установка УВУ — 60/45 рисунок 2.1.

Состоит из модернизированного тангенсально-лопастного ротационного насоса на общей с электродвигателем раме. Конструктивной особенностью насоса является применение масленки фитильного типа для смазки рабочих поверхностей статора и лопаток, а также наличие глушителя.

Установка вакуумная водокольцевая УВВ-Ф-90М рисунок 2.2.

Состоит из водокольцевого воздушного насоса на общей с электродвигателем раме и бака с водой. Основным его преимуществом является то, что при вращении ротор не касается стенок статора. Уплотнение между вращающимся ротором и неподвижным статором обеспечивается водой, которая выполняет роль поршня.

На ферме целесообразно применить установку УВВ-Ф-90М, потому что в процессе работы она требует меньше внимания и затрат, обладает высокой производительностью.

Для перекачивания молока применяется насос молочный универсальный НМУ-6 рисунок 2.3.

Предназначен для перекачки молока (или моющей жидкости) из системы, работающей под разряжением, в открытую емкость. Он состоит из корпуса с нагнетательным патрубком, обратным клапаном и крышкой с всасывающим патрубком; насадки с крыльчаткой; переходного фланца, соединяющего насос с электродвигателем. В доильной установке он используется для перекачивания молока из молокоприемника воздухоразделителя через молочный фильтр и охладитель в резервуар для хранения и доохлаждения.

Запрещается работа насоса без жидкости, а также эксплуатация при температуре перекачивающей жидкости более 65 °C Количественный учет молока осуществляется с помощью цифрового счетчика молока СМ-16 рисунок 2.4.

Счетчик молока СМ-16 применяется для группового учета надоя молока, а также при перекачке молока из молочного танка в молоковоз. В счетчике — прозрачный, легко разборный корпус, обеспечивающий визуальный контроль его работы и позволяющий, в случае необходимости, производить очистку его измерительного механизма. Имеется возможность калибровки счетчика в производственных условиях. Блок индикации счетчика молока СМ-16 имеет энергонезависимую систему отображения информации, в случае несанкционированного отключения питания — информация на дисплее сохраняется в течение пяти минут.

Для охлаждения молока и хранения используют танк-охладитель. Он предназначен для быстрого охлаждения и последующего хранения молока на ферме. Танк оборудован тремя функциональными системами: системой охлаждения, системой контроля и системой промывки.

Установки для получения горячей воды.

Горячую воду получают в специальных водонагревателях. В зависимости от источника тепловой энергии водонагреватели делятся на электрические, паровые, водяные и газовые. В свою очередь, электрические водонагреватели подразделяются по типу основного рабочего органа на элементные — с трубчатыми электронагревателями (ТЭНы) и электродные — с непосредственным нагревом воды при протекании через нее электрического тока.

Паровые емкостные водонагреватели (типа бойлер) для нагрева воды используют получаемый от другого источника пар, который пропускается по змеевику, помещенному в бак цилиндрической формы с водой из водопровода.

Проточный электроводонагреватель ЭПВ — 2 А, предназначен для нагрева проточной воды.

Целесообразно применить емкостной водонагреватель ЭВА-450 рисунок 2.5. Водонагреватель аккумуляционный с термоизоляцией ЭВА-450. Экономичный, простой в эксплуатации, коррозионно-стойкий (полностью изготовленный из нержавеющей стали), с эффективной теплоизоляцией, надежный, автоматически поддерживающий установленную температуру, не требующий надзора при работе. Обеспечивает несколько мест разбора горячей воды. Водонагреватель ЭВА-450 решит проблему обеспечения горячей водой в больших количествах на технологические, санитарно-гигиенические нужды в любых отраслях хозяйства, а также бытовые (душ). Особо эффективен для применения на животноводческих фермах, где условия характеризуются интенсивной эксплуатацией, повышенной влажностью воздуха и другими неблагоприятными факторами.

Для уборки навоза применяют стационарные навозоуборочные средства. К ним относятся скребковые транспортеры кругового движения ТСН-2,0Б, ТСН-160; скреперные установки возвратно-поступательного движения УС-15 и УТН-10; скреперные тросо-штанговые установки ТС-1.

Стационарные навозоуборочные транспортеры типа ТСН и скреперные установки УС-15 могут применяться при привязном или беспривязном способе содержания как при подстилочным, так и при бесподстилочным содержании животных. Цепные навозоуборочные транспортеры ТСН-160 и ТСН-2,0Б применяются только при привязном содержании коров.

Для уборки навоза необходимо применить навозоуборочный транспортер ТСН-160 рисунок 2.6.

Он обладает рядом преимуществ перед подобными. Это круглозвенная, неразборная, термически обработанная цепь с укрепленными на ней металлическими скребками, автоматические натяжное и поворотные устройства и привод. В состав последнего входят электродвигатель, двухступенчатый редуктор и расположенная за ним ременная пятиручьевая передача.

Перекачивание жидкого навоза из навозоприемников осуществляется насосами специального назначения, снабженными измельчающим устройством: шнеково-центробежным насосом НЖН-200, шнековым насосом НФЦ-100 (стационарный) или НШ-50-II (навешиваемый на трактор типа МТЗ).

Шнеково-центробежный насос НЖН-200, предназначен для перекачки жидкого навоза из сборников и хранилищ. Он применяется на молочных, откормочных и свиноводческих комплексах.

Фекальные насосы НФЦ-100 широко используются и для гомогенизации (измельчения) навозной массы путем перемешивания ее (барбортаж) непосредственно в навозосборнике. Гомогенизацию жидкого навоза производят перед его перекачкой.

Наиболее приемлемый будет стационарный фекальный насос НФЦ-100, обладающий повышенной производительностью.

Перечень используемого технологического оборудования на ферме, который подлежит электрификации, приведен в таблице 2.1.

Таблица 2.1 — Перечень технологического оборудования и его установленная электрическая мощность

3. Выбор электрического оборудования и электроники

3.1 Расчет и выбор электропривода на примере водоснабжающей установки

Вода имеет немаловажный фактор на ферме. Своевременное и в достаточных количествах потребление животными воды в сочетании с рациональным и полноценным кормлением способствует достижению их высокой продуктивности. Хорошо налаженный водопой способствует повышению удоя у коров на 25−30%.

Существуют групповые и локальные системы водоснабжения. Первые предназначены для централизованного водоснабжения нескольких крупных объектов, связанных общностью территории (город, район и т. д.), а вторые — для обслуживания одного индивидуального объекта водоснабжения (хозяйство, животноводческая ферма и т. д.). Локальная система имеет свой автономный источник воды, насосную станцию и водопроводную сеть.

В зависимости от расположения водоисточника относительно потребителей воды применяют напорные или самотечные системы водоснабжения. В зависимости от типа водонапорного оборудования системы бывают башенными — с водонапорной башней и безбашенными — с пневматической водоподъемной (пневмогидравлической) установкой.

Водоисточники делятся на поверхностные и подземные. В свою очередь поверхностные водоисточники могут быть естественными — реки, ручьи и озера и искусственными — водохранилища, пруды и каналы. Подземные воды подразделяются на грунтовые со свободной поверхностью (безнапорные) и межпластовые, залегающие между двумя водонепроницаемыми слоями (напорные, артезианские).

Для фермы необходимо применить локальное водоснабжение, так как она находится на удалении 3 км от центральной усадьбы. Система водонапорного оборудования башенная. Водоисточником будут являться подземные воды. Для забора воды из глубоко залегающих водоносных пластов (до 150 и более) необходимо сделать трубчатый колодец, схема которого приведена на рисунок 3.1.

Он представляет собой глубокую буровую скважину диаметром 350 мм и более. Стенки закрепляют обсадными стальными трубами, предохраняющими ее от обвала и проникновения воды из вышележащих пластов с непригодной для питья водой. Колодец этого типа состоит из водоприемной части, ствола и оголовка. Заглубляемая в водоносный пласт водоприемная часть включает надфильтровую трубу 4, фильтрующую часть 5 и отстойник 6. Труба 4 соединяет фильтр с нижней обсадной трубой 2. Место соединения уплотняется сальником 3.

Для подъема воды из колодца и создания напора применяют напорные гидравлические машины, которые называются насосами. По принципу действия насосы делятся на лопастные, объемные и струйные. В лопастных (центробежные, осевые или пропеллерные) жидкость перемещается под действием вращающегося рабочего колеса, снабженного лопастями. К объемным (или насосам вытеснения) относятся поршневые и роторные (винтовые, шестеренчатые, шиберные и т. д.). Струйные (эжекторы) включают подъемники, в которых для подачи жидкости используется энергия другого ее потока.

Из различных видов погружных центробежных насосов в животноводстве наиболее распространены насосы типов ЭЦВ. Эти насосы используются в комплекте с насосной установкой для подъема воды из глубоких скважин неагрессивной воды с температурой не выше 289 К, содержание механических примесей в которой до 0,01% по массе.

Погружной насос представляет собой сочетание центробежного насоса и погружного электродвигателя. В насосах ЭЦВ валы связаны жесткой муфтой.

В таблице 3.1 приведены технические характеристики погружных электронасосов типа ЭЦВ.

Таблица 3.1 — Технические характеристики погружных насосов типа ЭЦВ

В соответствии с нормами ОНТП-I-77 на одну молочную корову суточный расход воды равен 0,1 м³, куда входит расход воды на поение, приготовление кормов, охлаждение молока, мойку оборудования, подмывание вымени и уборку помещения.

Для определения необходимой марки насоса произведем следующие расчеты. Определим максимальный суточный расход воды для 400 молочных коров.

(3.1)

где — среднесуточный расход воды, ;

коэффициент суточной неравномерности водоснабжения,

(3.2)

где — суточный расход воды i-го потребителя; - число потребителей, имеющих одинаковую норму расхода; - количество групп потребителей.

Определим максимальный часовой расход воды по формуле:

(3.3)

где — коэффициент часовой неравномерности,

Определим полезную мощность по подъему воды на высоту 120 м:

кВт, (3.4)

где — свободного падения, м/с2;

— масса воды в секунду, кг/с;

— высота подъема, м;

кВт.

По производительности и высоте подъема воды из таблицы 3.1. выбираем насос погружной марки ЭЦВ 6−6,5−185 обеспечивающий подачу воды 6,5 м3/ч на высоту 185 м. Мощность двигателя равна 7,5 кВт.

3.2 Выбор электронагревательных установок, на примере нагрева воды в водоснабжающей установки

В зимний стойловый период поить коров необходимо подогретой водой с температурой 10−13?С. Из скважины вода поступает в резервуар с температурой +6?С, значит необходимо нагревать воду в резервуаре до +10?С т. е. на 4? С.

Для нагрева воды используют водонагреватели. Они различаются по принципу нагрева. При поверхностном нагреве тепло передается воде при соприкосновении ее с поверхностью теплопередающих элементов, а при контактном оно передается воде горячим паром или газом.

Водонагреватели классифицируются по различным типам, самые распространенные: по виду топлива (электрические, газовые, косвенные или комбинированные) и по способу нагрева воды (проточные и накопительные).

Водонагреватели косвенного нагрева, получают тепло от теплоносителя какой-либо системы отопления. Например, их можно подключить к отопительному котлу. В проточных водонагревателях нагрев воды происходит по мере ее продвижения через теплопередающие элементы (ТЭНы, медные трубы, пластинчатые теплообменники).

Газовые водонагреватели, не зависимо от способа нагрева, состоят из горелки для подогрева воды, емкости и автоматики, которая обеспечивает безопасную работу. Они имеют свои преимущества — это автономность от электросети, низкая стоимость газа по сравнению с электроэнергией. А также есть свои недостатки — необходимость наличия централизованной подачи газа к месту эксплуатации водонагревателя, большие размеры.

Электрические водонагреватели подразделяются по типу основного рабочего органа на элементные — с трубчатыми электронагревателями (ТЭНы) и электродные — с непосредственным нагревом воды при протекании через нее электрического тока.

Газовые водонагреватели не подходят, потому что нет централизованной подачи газа. А водонагреватели косвенного нагрева не подходят, потому что вблизи нет отопительных котлов. Поэтому наиболее приемлемые по виду топлива будут электрические водонагреватели.

Наиболее приемлемый вариант нагрева — с помощью унифицированных трубчатых электронагревателей (ТЭНов). Поскольку нагрев воды происходит постепенно, электрический накопительный водонагреватель не требует большой электрической мощности. Особенность такого водонагревателя заключается в том, что он может обеспечивать теплой водой несколько водоразборных точек, низкая потребляемая мощность, высокая степень безопасности в эксплуатации. Но и есть свои недостатки более длительный процесс нагрева по сравнению с электродными, более частое техническое обслуживание.

Унифицированные трубчатые электронагреватели герметического исполнения применяются в водонагревателях, калориферах, термосах и т. д. Нагреватель показанный на рисунке 3.2.

Он состоит из металлической трубки 6 (изготовленной из нержавеющей стали), в которую вмонтирована нихромовая спираль 7 с приваренными к ней концами, и шпильки 4 для подключения к сети. Спираль изолируется от стенок трубки наполнителем 5 из периклаза (кристаллическая окись магния MgO), обладающим высокими электроизоляционными свойствами и хорошо проводящего тепло. Торцы трубки герметизированы втулками 3 с огнеупорным изолирующим свойством. К достоинствам ТЭНов относятся их универсальность, надежность и безопасность при обслуживании.

В таблице 3.2 приведены технические характеристики нескольких ТЭНов.

Таблица 3.2 — Техническая характеристика ТЭНов

При стойловом содержании коров происходит непрерывное поение, т. е. у коров не появляется большой жажды пить воду и в больших количествах. Тогда только после кормления у них появляется наибольшая потребность в воде. В среднем корова может выпить 10−15 литров воды за один раз. Тогда наибольший разовый расход на поение 400 голов коров будет равен от 4 до 6 м³ объема воды. А накопительный резервуар равен 18 м³. Поэтому всегда будет запас подогретой воды.

Произведем расчет водонагревательной установки. Определим мощность и количество ТЕНов для нагрева воды от 6? С до 10? С

Определим секундный расход воды:

(3.5)

Тогда можно определить мощность (кВт) нагревательной установки при равномерном расходе воды:

(3.6)

где — объем нагреваемой воды; - теплоемкость,; - разница температур, на сколько градусов необходимо нагреть;

.

Значит для нагрева воды в накопительной емкости необходимо нагревающая установка как минимум 11кВт. Это значит, что для постоянного поддержание температуры при постоянном расходе воды 0,6 кг необходимо нагревающая установка 10,1 кВт. Но чтобы нагревающая установка не нагревала воду выше заданной температуры при нулевом расходе воды, необходимо поставить термореле, которое будет отключать нагревательную установку при заданной температуре. Можно выбрать 3 ТЭНа с запасом мощности на 20−30%. Выбираем из таблицы 3.2 следующие ТЭНы: материал из нержавеющей стали, мощностью 4,7 кВт. Тогда суммарная мощность нагревательной установки составит 14,1 кВт.

3.3 Расчет осветительных установок

Произведем расчет стойлового помещения коровника. Размеры которого 64,4×21×6. Площадь равна S=1352,4 м².

Так как его площадь более 50 м², то расчет произведем методом коэффициента использования.

Освещение выполняется светильниками ЛСП-01В-2×58−111 с лампами ЛБ. Стены и потолок побелены. Нормируемая освещенность Е=75 лк, но для повышения молочной продуктивности коров необходимо уровень освещенности увеличить до 160 лк. Высота плоскости нормирования освещенности hраб. п=0,5 м, высота свеса светильника hс=0,2 м. Принимаем коэффициенты отражения потолка рп=50%, стен рс=30%, рабочей поверхности ррп=10%.

Определяем высоту подвеса светильников:

(3.7)

где H — высота помещения;

hс — высота свеса светильников;

hраб. п — высота над рабочей поверхностью.

м.

Определим наиболее выгодное расстояние между светильниками:

(3.8)

где л — рекомендуемое значение для светильников с типом КСС равной М, л=(1,8 — 2,6)

.

Определим число рядов светильников в помещении:

. (3.9)

Округляем это число до ближайшего большего: nв = 3.

Определяем расстояние от крайнего ряда светильников до стен:

(3.10)

м.

Определяем расстояние между рядами светильников:

м (3.11)

м.

Определяем индекс помещения:

(3.12) .

Для принятых значений коэффициентов отражения потолка рп=50%, стен рс=30%, рабочей поверхности ррп=10%, коэффициент использования светового потока з=0,40, коэффициент запаса ?? =1,5, коэффициент минимальной освещенности z=1,1.

Определим световой поток для одного ряда светильников:

(3.13)

Найдем световой поток одного светильника:

(3.14)

где — количество ламп;

— световой поток одной лампы, лм.

Выбираем лампу OS L 58W/20 со световым потоком

Тогда расчетное количество светильников в линии:

(3.15)

Значит в линии будет светильников.

Определим общую длину светильников:

(3.16)

Поскольку < длины помещения, то светильники устанавливаем в линии с разрывами между торцами на расстоянии 0,68 м.

Найдем отклонения фактической освещенности от нормируемой:

(3.17)

Что в пределах допустимого (-10…+20)%, значит расчет произведен правильно. Определи мощность светильников стойлового помещения:

(3.18)

где — мощность одного светильника =116 Вт,

Для родильного помещения и телятника расчет освещения произведем аналогичным методом, а результат представим в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 — Светотехническая ведомость

Произведем расчет осветительной установки комнаты отдыха. Размеры 5,6×3,2×3, площадью S=18м2. Так как площадь меньше 50 м², то расчет произведем методом удельной мощности. 6]

Помещение сухое с нормируемой освещенностью 200 лк и высотой плоскости нормирования освещенности hраб. п =0,8 м. Принимаем коэффициенты отражения потолка рп=50%, стен рс=30%, рабочей поверхности ррп=10%. Принимаем к установки светильник ЛПО 2Х40 и длина светильника lсв = 1.33 м, используя его как потолочный. в этом случае высоту свеса светильника принимаем hс= 0,1 м.