Расчет освещения. 
Реконструкция системы электрификации коровника с разработкой автоматизации процессов по уходу за животными

Освещение — самый распространенный вид использования электрической энергии в сельском хозяйстве. При хорошем освещении повышается производительность труда, улучшается качество продукции и уменьшаются потери. На жизнедеятельность животных и птиц, растении большие влияния оказывает режим освещения, продолжительность освещения, спектральный состав источников света .

Метод удельной мощности Расчет ведем для помещений размерами 4×5=20м²

1 по нормам определяем удельную мощность на освещения данного помещения Руд = 18 Вт/м²

2 Определяем расчетную мощность всех ламп Рустраог=Руд*S=18*20=360Вт.

3 Выбираем мощность одной лапы и находим их количество Рл=100 Вт.

N=360/100=4шт.

4 Выбираем типа светильника и полученное количество ламп равномерно распределяем на плане помещения Тип светильника ПО-21.

5 Фактическая установленная мощность всех ламп Расчет освещения для помещения концентрированных кормов 5×5=25м²

1 По нормам определяем удельную мощность на освещение данного помещения Руд = 4Вт/м²

2 Определяем расчетную мощность всех ламп Руст рас=Руд*S=4*25=100 Вт.

• 3 Выбираем мощность одной лампы и находим их количество
• 4 Выбираем тип светильника и распределяем их на плане помещения

Тип светильника НСПО1×100/До 3−0.

5 Фактическая установленная мощность всех ламп определяется по формуле Руст=Рл*N=1*100=100Bm.

Где N-Количчество ламп Рл-мощность лампы Расчет освещения молочного блока помещения размером 6×5м=30 м²

• 1 По данным нормам определяем удельную мощность на освещение данного помещения Руд = 16Вт/М²
• 2 Определяем расчетную мощность всех ламп

Руст рас = Руд *S = 16*30=480 Вт.

• 3 Выбираем мощность одной лампы и находим их количество
• 4 Выбираем типа светильника

НСПО1×100/До3−01.

5 Фактическая установленная мощность всех ламп Руст=Рл*N=100*5=500Вт Где Рл — мощность одной лампы.

N-количество ламп Расчет наружного освещения территорий МТФ Точечный метод Этот метод принимается при расчете общего локализованного местного наружного освещения и освещения вертикальных и наклонных поверхностей :

• 1 Рассчитаем освещение территории МТФ. Светильники Установлены на опорах воздушных линий ВА-0,4кВ. Высота подвеса светильников h=6м расстояние между опорами e=24м
• 2 Для освещения территории МТФ выбираем марки светильника СПД-300
• 3 Светильники подвешены на опорах ВЛ-0,4 кВ на высоте e=6м расстояние между опорами e=24м
• 4 Определяем условную освещаемость точки «e» т. е для лампы со световым потокам

E=0,3лк.

5 Точка «e» освещена от двух светильников с двух сторон Ус-0,6 лк.

6 Определяем минимальную освещаемость.

Emin=2лк.

7 Определяем коэффициент запаса Кз=1,3.

Z =1.2.

• 8 Расчетный световой поток одной лампы определяется
• 9 Выбираем ближайшую по световому потоку стандартную лампу

Г 220/300.

Рл=300Вт.

Fл=4350лм.

• 10 Определяем фактическую освещаемость источника
• 11 Определяем общую установленную мощность всех ламп

Руст= Рл*N=17*300=5100Вт Где Рл — мощность одной лампы Рл — 300 Вт.

N — количество ламп Светотехнический раздел Таблица 1-данные здания.

Выбор нормированной освещенности и коэффициента запаса Нормированная освещенность выбирается в зависимости от размеров объекта, контраста этого объекта с фоном, характеристикой фона и вида источника света. Величина нормированной освещенности приведена в СНиП 2305−95 и в отраслевых нормах освещения сельскохозяйственных предприятий, зданий и сооружений. Правильно спроектированная и выполненная осветительная установка спустя некоторое время может перестать удовлетворять предъявляемым требованиям из-за старения источника света, загрязнения светильника и источника света, снижения отражательной способности поверхностей светильника. Чтобы освещенность не снизилась ниже нормируемого значения, на стадии проектирования осветительной установки необходимо ввести коэффициент запаса К_З. Для ламп накаливания К_З=1,15…1,7, для газоразрядных ламп К_З=1,3…2,1.

Выбор нормированной освещенности и коэффициента запаса по всем помещениям представлен в таблице 10.2.

Таблица 2 — Выбор нормированной освещенности и коэффициента запаса.

Выбор светового прибора Таблица 3. — Выбор светового прибора.

Расчет стойлового помещения на 200 голов.

1 Определяем расчетно-рабочие высоты подвеса светильника.

Hp=hпом-hпод-hраб пов Где.

hсвеса = 0,5 м.

hрабпов=1м.

hпом= 4 м Hp=4−05−1=2.5м для освещения выбираем светильник НСПО.

2 Находим оптимальность отношения.

A= C₁/Hp = 1.6.

3 Определяем расчетное расстояние между светильниками.

Ep= л*Hp=1.6*2.5=4м.

• 4 определяем количество светильников в ряду
• 5 Общее количество светильников

N= n_a*n_b=16*5=80шт.

• 6 Определяем фактические расстояния между светильниками в ряду
• 7 Определить индекс помещения
• 8 Находим коэффициент отражения стен и потолка

Рпот=30%.

Рот=20% (л-1).

9 В зависимости от i Рпот и Р стен для данного типа светильника находим коэффициент использования светового потока.

I=5.0 г=51%=0,51.

10 Выбираем минимальную освещенность для коровника.

Emin = 30 Лк (л-1).

11 Определяем коэффициент запаса и коэффициент неравномерности Кз=1,3: Z=1,15 (л-1).

• 12 Определяем расчетный световой поток в одной лампы
• 13 По каталогу выбираем лампу типа БК-220−150; (л-1)

Размещение световых приборов Световые приборы обычно размещают по вершинам квадратов или ромбов, оптимальный размер стороны которых определяется по формуле:

м (7.1).

где _Э и _С — относительные светотехническое и энергетическое наивыгоднейшее расстояние между светильниками; Н_Р — расчетная высота осветительной установки, м.

Численные значения _Э и _С зависят от типа кривой силы света [2, стр.12].

м (7.2).

где Н₀ — высота помещения, м; h_СВ — высота свеса светильника, м; h_Р — высота рабочей поверхности от пола, м;

Крайние светильники устанавливаются на расстоянии (0,5…0,7)L от стены.

Расчет на примере коридора и кормоприемного помещения Коридор Так как световой прибор РСП-21 имеет кривую силы света типа Д2, то.

_Э=1,4 и _С=1,6.

Определим количество световых приборов в помещении:

Согласно расчету в данном помещении необходимо разместить десять световых приборов данного типа.

Кормоприемная.

Световой прибор РСП-25 имеет кривую силы света типа Д2, то.

_Э=1.4 и _С=1.6.

м.

Определим количество световых приборов в помещении:

Согласно расчету в данном помещении необходимо разместить шесть световых приборов данного типа.

Определение мощности осветительной установки Определение мощности осветительной установки точечным методом Расчет показан на примере электрощитового помещения Вычертим план помещения (рисунок 1) и расположим в нем выбранный световой прибор, наметим контрольную точку, в которой должна обеспечиваться минимальная нормированная освещенность.

Рисунок 1 Расположение светильника в помещении Далее определяют в данной контрольной точке условную освещенность по формуле:

лк (7.6).

где е_i — условная освещенность контрольной точки i-го светильника, которую в свою очередь определяют по следующей формуле:

лк (7.7).

где — угол между вертикалью и направлением силы света светильника в расчетную точку; J¹⁰⁰⁰ — сила света i-го светильника с условной лампой (со световым потоком в 1000 лм) в направлении расчетной точки. Численное значение J¹⁰⁰⁰ определяют по кривым силы света [1, стр.122].

лк С учетом этой освещенности рассчитывают световой поток источника света в светильнике по следующей формуле:

лм (7.8).

где — коэффициент, учитывающий дополнительную освещенность за счет влияния удаленных светильников и отражения от ограждающих конструкций; 1000 — световой поток лампы; _св — КПД светильника.

лм По численному значению потока и каталожным данным выберем типоразмер стандартной лампы и ее мощность: Г125−135−500, Ф_н=9200 лм. Рассчитаем отклонение каталожного потока от расчетного:

(7.9).

Определим удельную мощность осветительной установки по формуле:

Вт (7.10).

где Р_л — мощность лампы, Вт; N — количество светильников; А — площадь помещения, м².

Вт/м²

Определение мощности осветительной установки методом коэффициента использования светового потока Расчет показан на примере кормоприемного помещения.

Определим мощность осветительной установки методом коэффициента использования светового потока.

Определим индекс помещения по следующей формуле:

(7.11).

где а, b — длина и ширина помещения, м;

По справочной литературе [] определим коэффициент использования светового потока. Этот коэффициент учитывает долю светового потока генерируемого источником света, доходящую до рабочей поверхности.

Вычислим световой поток лампы в светильнике по следующей формуле:

лм (7.12).

где g_СП — коэффициент использования светового потока светильника;

z — коэффициент неравномерности, z=1,1…1,2.

лм По численному значению потока и каталожным данным выберем стандартную лампу ДРЛ 250 с Ф_Н=13 500 лм Рассчитаем отклонение расчетного потока от каталожного по формуле (7.9):

Определим удельную мощность осветительной установки:

вТ (7.13).

где Р_л — мощность лампы, Вт; N — количество светильников; n — количество ламп в светильнике; А — площадь помещения, м².

Вт/м²

Выбор проводки и пускозащитной аппаратуры для осветительных установок Найдем электрический момент по формуле:

Вт· м (7.14).

где Р_i — мощность i-го светильника, кВт; l_i — расстояние от щита до i-го светильника, м.

Выберем сечение провода группах по формуле:

мм² (7.15).

где с — коэффициент, зависящий от напряжения сети, материала токоведущей жилы и числа проводов в группе; М_i — электрический момент i-го приемника (светильника), кВтм; U — допустимая потеря напряжения (примем равной 2,5%).

Полученное значение округлим до ближайшего большего стандартного сечения.

Проверим сечение на нагрев:

(7.16).

Сечение провода между силовым и осветительным щитами определяют по формуле (7.15) с той лишь разницей, что U примем равной 0,2%, а момент определим как произведение расстояния между щитами на суммарную мощность светильников.

Выберем сечение провода на участке от силового щита до осветительного щита. Для этого найдем электрический момент по формуле (7.14) и рассчитаем сечение по потере напряжения по формуле (7.15).

Полученное значение округлим до ближайшего большего стандартного сечения.

Проверим сечение на нагрев по формуле (7.16):

Определение электрических моментов групп Электрический момент 1 группы М=96 кВт· м Электрический момент 2 группы М=81.4 кВт· м Электрический момент 3 группы М=89.8 кВт· м Электрический момент 4 группы М=89.8 кВт· м Электрический момент 5группы М=11.9 кВт· м Определим сечение провода для каждой группы Сечение провода 1 группы.

1 участок.

S=1.92/2.3· 7.4=0.1 мм²

2 участок.

S=75.48/2.3· 7.4=4.4 мм²

Сечение провода 2 группы.

1 участок.

S=26.88/2.3· 7.4=1.6 мм²

участок.

S=14.54/2.3· 7.4=0.85 мм²

участок.

S=11.39/2.3· 7.4=0.77.

4участок.

S=6.54/2.3· 7.4=0.4.

Сечение провода 3 группы.

1 участок.

S=26.88/2.3· 7.4=1.6, мм²

2 участок.

S=14.54/2.3· 7.4=0.85, мм²

3 участок.

S=11.39/2.3· 7.4=0.77, мм²

4участок.

S=6,54/2,3· 7,4=0.4, мм²

Сечение провода на участке СЩ-ОЩ:

S=9,46/0,2· 7,4=6.43, мм²

Сечение провода выбираем по ближайшему большему стандартному сечению. Так как расчетное сечение проводов групп меньше ближайшего стандартного сечения 2 мм², то примем это сечение. Сечение на участке СЩ-ОЩ примем 8 мм².

Проверим на нагрев:

Для проводов с S= 2 мм², А Для проводов с S= 8 мм², А Таким образом, условие выполняется.

Выбор пускозащитной аппаратуры Рабочий ток 1 группы:

I_p=7.3, А Выбираем автоматический выключатель ВА 51−25 U_н=380 Iнр=10 A.

Рабочий ток 2 группы:

I_p=5.8, А Выбираем автоматический выключатель ВА 51−25 U_н=380 Iнр=8 A.

Рабочий ток 3 группы:

I_p=5.8, А Выбираем автоматический выключатель ВА 51−25 U_н=380 Iнр=8 A.

Рабочий ток 4 группы:

I_p=5.8, А Выбираем автоматический выключатель ВА 51−25 U_н=380 Iнр=8 A.

Рабочий ток 5 группы:

I_p=9.7, А Выбираем автоматический выключатель ВА 51−25 U_н=380 Iнр=12,5 A.

Рабочий ток 6 группы:

I_p=9, А Выбираем автоматический выключатель ВА 51−25 U_н=380 Iнр=12,5 A.

Рабочий ток учестка ОЩ-СЩ:

I_p=43.6, А Выбираем автоматический выключатель ВА 57−35 U_н=660 Iнтр=50 A.

Расчет осветительных и насосных установок УФ облучения животных Ультрафиолетовое облучение применяется в сельском хозяйстве для компенсации у животных и птиц недостатка естественной (солнечной) ультрафиолетовой радиацией в зимнее время при круглогодовом содержании животных и птиц в помещении, для обработки воды, воздуха, семян и других сельскохозяйственных продуктов .

Поэтому для профилактики животных и птиц облучают при помощи выпускаемых промышленностью установок с зрительными и ртутно — кварцевыми лампами Расчет :

1 Выбираем типа установок УО4М v=0.3м/мин ДРТ 400.

Р=2000 Вт.

2 Определяем количество облучения получаемые животными за один проход облучателей Для коров Р1=.

Для телят.

I-сила излучения лампы для ДРТ375 I=950мэр/ср

K_ф— коэффициент формы животных =0,64 цилиндр Б — Защитный угол облучения для УО-4 б=70 sin б = 0.94.

h — высота подвеса над спинами.

v — скорость движения для УО-4 =18/м.

kз — коэффициент запаса = 1.

3 По нормам определяем суточную дозу облучения рекомендую для данного вида животных для коров А-280.

Для телят А=130.

4 Определяем число проходов облучателей в сутки Для коров Для телят УО-4М состоит ищ 4х ртутно-кварцевых ламп типа ДРТ-375 подвешен на двух стальных проволоках диаметром 5−6 мм натянутых вдоль животноводческого помещения на высоте 2,8−3 м от пола, приводной станции с электродвигателем редуктором с барабаном и стальным тросом для перемещения облучателей, гибкого кабеля ШРП3 3×1,5 мм² и ПРА со шкафом управления .

Расчет водоснабжения МТФ и выбор установок Водоснабжение в сельском хозяйстве резко снижает затраты труда, но обслуживанию процессов сельскохозяйственного производства облегчает труд рабочих и улучшает санитарно — гигиенические условия на рабочих местах. Наибольшая экономия по затратам труда и средств получается при полной автоматизации процесса водоснабжения. Для водоснабжения сельских потребителей на насосных станциях обычно принимают центробежные и поршневые насосы, а также другие водоподвесные устройства.

Расчет.

• 1 Определяем среднее суточное расход воды
• 2 Определяем минимальный часовой расход воды

Где Qсут =q1*N1+q2*N2+q3*N3+qnNn м³/сут.

3 Определяем расход воды за секунду Где Qпож = 2+5 л/сут если имеется специальный пожарный водоем то Qпож не учитывается.

4 Определяемый полный расчетный напор Нр = kвс+hна2+hист=7+13+2=22 м Нпот = 0,1 (7+13)=2 м.

• 5 По Q2 расчетному напору выбираем марку насоса типа 3К-6
• 6 Для привода насоса определяем расчетную мощность двигателя
• ? — удельный все жидкости для воды =1000кг/м²

Кз — коэффициент запаса =1,2.

• ? — кпд насоса 0,5−0,7 для центрабежных насосов
• 7 Для привода насоса выбираем асинхронный двигатель типа 4А100L2СУ1

Рн=5,5кВт.

?_{0 =} 2880 об/мин.

Iн=105А.

? = 8,75%.

Cosц =0.91.

=7.5A.

8 Для управления двигателя насоса, защиты от перегрузок и коротких замыканий выбираем автоматическую станцию управления марки ПЭТ -5101−3 112М Рн=5,5кВт.

Iн=14А Выбор распределительных щитков Для распределения силовой нагрузки выбираем силовой распределительный шкаф типа ШРС-1−28 тип рубильника РЛ5−400 номинальный ток =400 А, востой из 8 отходящих групповых линий. Заедита линий предохранителями типа Пн-2.

Для распределения электроэнергии осветительной нагрузки выбираем осветительный щит типа ОЩВ-6 (А1008). Тип автомата А3114/7 соеденяет их отходящих групповых линий. Защита линий автоматическими выключателями типа А3161 номинальный ток выключателей = 15 А Распределение силовой и осветительной нагрузки сводим в монтажную таблицу Распределение силовых нагрузок тип шкафа ЦРС.

Затраты на эксплуатацию и ремонт выключателей складываются из затрат на оплату труда рабочим, начислений на зарплату, стоимости материалов, связанных с осуществлением ремонтных работ, амортизации оборудования, привлекаемого к ремонту и амортизации площадей для ремонта. Количество ремонтов в течение всего срока службы и нормы времени на ремонт одного выключателя приведены в таблице 6.4.

Таблица.5- Количество ремонтов в течение всего срока службы и нормы времени на ремонт единицы оборудования.

Расчет заработной платы Прямую заработную плату ремонтного персонала при часовой тарифной ставке рабочего пятого разряда ЧТС=150 тг/час для выключателя ВО 06−300 определим по формуле ЗП_nр = ЧТС • Т_n = 150 • 162 = 24 300 тг. (6.3).

Доплаты по районному коэффициенту принимаются в размере 15% от прямой заработной платы. Для вентилятора ВО 06−300 доплаты по районному коэффициенту определим по формуле Д _р.н. = 0,15 • ЗП_np = 0,15 • 24 300 = 3645 тг. (6.4).

Премии определим по формуле П = 0,75 • ЗП_np = 0.75 • 24 300 = 18 225 тг. (6.5).

Основной фонд оплаты труда рабочих определим по формуле ФОП = ЗП_np + Д_р.н. + П = 24 300 + 3645 + 18 225 = 46 170 тг. (6.6).

Дополнительная заработная плата — это выплаты, предусмотренные законодательством о труде — оплата очередных и дополнительных отпусков, компенсация за неиспользованный отпуск, оплата льготных часов подростков, оплата перерывов в работе кормящих матерей и т. д. Величина дополнительной зарплаты берется 10−12% основной зарплаты. Для вентилятора ВО 06−300 дополнительная заработная плата равна:

ДЗФ = ФОП • 0,12 = 46 170 • 0,12 = 5540,5 тг. (6.7).

Отчисления на социальное страхование производится с основного фонда зарплаты, пенсионный фонд, соц. страхование и профсоюз в размере 21%. Для вентилятора ВО 06−300 отчисления на социальное страхование определим по формуле СН = ФОП • 0,26 = 46 170 • 0,26 = 12 000 тг. (6.8).

Полный фонд зарплаты определим по формуле ПЗФ = ФОП + ДЗФ = 46 170 + 5540,5 = 51 710,5 тг. (6.9).

Данные по расчету фонда оплаты труда приведены в таблице .5.

Таблица 6 — Данные по расчету фонда оплаты труда ремонтного персонала.

Средние затраты на приобретение и обслуживание выключателей, приходящиеся на один год определяется по формуле.

тг., (6.10).

где С-стоимость выключателя с учетом монтажа (таблица 4.3);

Т-время эксплуатации выключателей до списания, лет.

Для вентилятора ВО 06−300 средние затраты равны:

З_баз ВО 06−300 = = = 4777,5 тг. (6.11).

Для вентилятора ВО 12−188 средние затраты равны:

З_{проектВБТЭ-10} = = = 162,802 тг.

Годовой экономический эффект от применения выключателя ВБТЭ-10−20/630 составляет:

Э = З _баз — З _проект = 4777,5 — 162,802 = 4614,7 тг. (6.12).

Таким образом, годовой экономический эффект от: применения вакуумного выключателя ВО 12−188 взамен вентилятора ВО 06−300 составляет 4614,7 тг.

Технико-экономические показатели базового и проектного вариантов представлены в таблице 6.6.

Таблица 7. — Технико-экономические показатели базового и проектного вариантов.

Приведенные затраты рассчитываются по формуле:

З_пр = С + Е_п· к, (6.13).

где С — годовые эксплуатационные затраты, рублей в год (162,802тг.); к — объем капитальных вложений (стоимость выключателей с учетом его монтажа, 1.545.000 тг.);

En = 0,10 — нормативный коэффициент эффективности для сельского хозяйства.

З_пр = 162,802+0,1· 1 545 000=154662,802 тг.

Прибыль при обеспечении бесперебойного питания увеличивается на 5%;

По бухгалтерским данным прибыль комплекса КРС на 2011 год составляла 4,310 м. тг.

Определим потерю прибыли при обеспечении непрерывного электроснабжения:

П=0,05· 4 310 000=215500 тг.

Срок окупаемости вычисляется по следующей формуле.

Р = • 100% = = 7,17 года.