Нормы проектирования электрообогрева ферм

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Микроклимат как совокупность условий внешней среды играет огромную роль в жизнедеятельности животных и птицы. Наибольшее влияние на продуктивность скота и птицы вместе с освещенностью оказывают температурно-влажностный режим, состав воздуха и скорость его движения в помещении.

Нормами технологического проектирования ферм крупного рогатого скота, птицеводческих и свиноводческих помещений предусмотрены параметры воздуха, которые должны обеспечиваться системами отопления и вентиляции.

Недостаточный обмен воздуха не обеспечивает удаления из помещения водяных паров и вредных газов. Излишняя подача воздуха приводит к большому расходу тепла на его нагрев, что связано с увеличением расхода электроэнергии и затрат на оборудование отопительно-вентиляционных систем.

Трудно переоценить влияние температурного фактора на сохранность молодняка и продуктивность взрослого поголовья животных и птицы.

Наиболее рациональными областями применения электрического обогрева следует считать выведение и выращивание молодняка животных и птицы (инкубаторы, свинарники-маточники, телятники, родильные отделения, цыплятники и др.), содержащие элитных, высокопродуктивных и больных животных и использование электрообогревательных установок как резервных.

По способу преобразования электрической энергии в тепловую различают системы прямого электрообогрева (с аккумулированием и без аккумулирования тепла) и косвенного электрообогрева (теплообменные системы вентиляции с дополнительным электроподогревом воздуха или без него, а также системы с электротепловыми насосами).

По устройству различают системы общего и местного электрообогрева помещений. Работа обогревательных и вентиляционных установок тесно связана между собой. Установки с электрическими калориферами используют в сельскохозяйственном производстве для сушки материалов и продукции сельского хозяйства, обогрева производственных помещений и др.

1. НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

По конструкции нагревательные элементы различны: открытые проволочные спирали, трубчатые нагревательные элементы и проволочные биспиральные элементы. Все они изготовляются с использованием нихрома, фехраля и других жаропрочных сплавов с высоким активным электрическим сопротивлением.

Так как при работе температура проволоки обычно превышает 400° С, то открытые проволочные спирали быстро окисляются и имеют сравнительно малый срок службы, меньше, например, чем трубчатые нагревательные элементы, в которых проволока защищена от воздействия на нее воздуха. У трубчатых нагревательных элементов низкий коэффициент теплоотдачи поверхности трубки. С целью повышения коэффициента теплоотдачи поверхности и уменьшения рабочей температуры нагревательной проволоки в настоящее время изготовляют оребрённые трубчатые нагреватели с развитой поверхностью нагрева и охлаждения. На рис. 1, а приведен трубчатый нагревательный элемент.

Более совершенны проволочные биспиральные элементы (рис. 1, б), применение которых дает возможность уменьшить температуру нагрева нихромового провода до 120є--150є С и расход его в 3--3,5 раза. При этом тепловая нагрузка остается такой же, как и в нагревателях, выполненных полностью из нихрома. Этот биспиральный элемент выполнен в виде спирали 1, навитой на изоляционный стержень 2 по винтовой линии и закрепленной с последним двумя нихромовыми проводами 3, проходящими внутри спирали. При этом стальная спираль служит главным образом для увеличения поверхности нагрева и несет только незначительную часть нагрузки (8--20%). Основную же нагрузку воспринимают нихромовый провод.



Рис. 1. Нагревательный элемент:

а -- ТЭН, б -- биспиральный: 1 -- спираль, 2 -- изоляционный стержень, 3 -- нихромовый провод.

2. ЭЛЕКТРОКАЛОРИФЕРНАЯ УСТАНОВКА СФОА-25

Электрокалориферные отопительно-вентиляционные установки широко используют для общего обогрева животноводческих помещений. Преимущество их состоит в том, что в одном агрегате совмещаются функции отопления и вентиляции. Они имеют простую регулировку теплового потока и количества подаваемого воздуха.

В качестве побудителей движения воздуха используют осевые и центробежные вентиляторы, сочлененные с калорифером переходными вставками и конфузором. Для равномерного обдувания нагревательных элементов калорифер размещают перед входом в вентилятор. Нагревательные элементы выполняют из нихромовой или фехралевой проволоки, которую наматывают на изолирующее основание из огнеупорных материалов или свивают в спирали и крепят на изоляторах. В мощных калориферах нагревательные элементы выполняют из ленты, которая изгибается в виде зигзага длинной стороной сечения по направлению движения воздуха. Однако наиболее надежны и безопасны трубчатые нагревательные элементы, широко применяемые в электрокалориферах.

Трубчатые нагревательные элементы электрокалориферов изготавливают с гладкой и оребрённой наружной поверхностью. Например, алюминиевые диски-ребра, насаженные на трубчатый нагреватель, значительно улучшают отвод тепла и условия его работы. Еще более эффективно оребрение, выполненное методом накатки алюминиевого корпуса нагревателя и др.

Скорость движения воздуха через калорифер находится в пределах 10...15 м/с и выбирается из условия обеспечения допустимой температуры на поверхности нагревательных элементов (до 200°С) и отсутствия возгонки органической пыли.

Для отопления животноводческих помещений используют стационарные и передвижные электрокалориферные установки.

Для систем вентиляции и электроотопления животноводческих помещений при температуре нагрева воздуха не выше 50°С широко применяют стационарные электрокалориферные установки типа СФОА с тепловой мощностью 15, 25, 40, 60 и 100 кВт. Общий вид электрокалориферной установки СФОА-25 показан на рисунке 2. Калорифер представляет собой сварную каркасную теплоизолированную конструкцию, внутри которой установлены оребренные трубчатые электронагреватели, объединенные в две или три самостоятельные секции, при включении и отключении которых можно получить три ступени мощности--100, 67 и 33,3%.

Рис.2. Электрокалориферная установка СФОА-25/0,5:

1 -- рама; 2 -- переходный патрубок; 3 -- электрокалорифер;

4-- мягкая вставка; 5 -- электровентилятор

Электрическая схема установки СФОА-25 приведена на рисунке 3. Установку включают под напряжение со щита управления автоматическим выключателем F1 и пускателем К.. Пакетный выключатель S3 позволяет отключать отдельно секции и этим регулировать мощность нагрева. Включение нагревателей можно производить вручную или автоматически. Автоматическое регулирование осуществляется по температуре помещения, которая контролируется термореле E1 и Е2, установленными в помещении. При температуре выше установленной контакты Е1 и Е2 размыкаются и отключают катушки пускателей К1 и К2, которые, в свою очередь, отключают нагреватели. Для защиты нагревателей от перегрева на выходе установлен электроконтактный манометрический термометр ЕЗ, который при температуре воздуха 50°С замыкает свой контакт и подает питание на реле К, реле срабатывает и

Рис. 3. Принципиальная электрическая схема электрокалориферной установки СФОА-25/0,5:

Q -- рубильник; F1 -- автоматический выключатель; М -- электродвигатель вентилятора; F2 ... F5 -- предохранители; К ... КЗ -- пускатели магнитные; H1... Н5 -- лампы сигнальные; S1, S2 -- переключатели универсальные; E1 -- терморегулятор; Е2, Е3 --датчики температуры; RI... R5 -- резисторы. отключает нагреватели. Повторное включение нагревателей возможно лишь при снятии напряжения с цепей управления и устранении причины перегрева. Включение нагревателей возможно лишь после включения вентилятора автоматом F1, блок-контакты которого включены в цепь реле Д7. При отключении автоматического выключателя двигателя вентилятора выключаются также и нагревательные элементы калорифера.

3. ЭЛЕКТРОВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ

Чистый воздух в животноводческих помещениях -- необходимое условие повышения продуктивности животных, обеспечение высокой устойчивости их к заболеваниям, гигиеничной и безопасной работы обслуживающего персонала.

Вентиляция бывает вытяжная, приточная и приточно-вытяжная, с естественным или искусственным побуждением. В качестве искусственных побудителей применяют электровентиляторы. Различают вентиляцию с механическим побуждением, вытяжную или приточную, приточно-вытяжную, а также калориферную с подогревом (огневым, паровым, электрическим) нагнетаемого воздуха.

При устройстве вентиляции с механическим побуждением электровентиляторы устанавливают в окнах, в приточных или вытяжных каналах, мощность электродвигателей до 1 кВт. В зимнее время, когда воздух в помещении подогревается только за счет выделения теплоты животными, вентиляционный обмен должен быть наименьшим, то есть таким, при котором температура помещения не снижалась ниже допустимой.

На рисунке 3 дана схема вентиляционной установки для неотапливаемого помещения. В центральном приточном канале помещают вентилятор 1. Для регулирования количества поступающего воздуха в канале предназначена заслонка 2. Терморегулятор, установленный в животноводческом помещении, открывает и закрывает заслонку. Электродвигатель можно включить вручную и автоматически.

Ручное управление осуществляется, когда тумблер SA переключен на контакт Р. Переключение тумблера SA на контакт А соответствует автоматической работе вентиляции. При этом включение и выключение электродвигателя вентилятора осуществляется датчиком температуры ВК. При замыкании контакта SK датчика ВК катушка К замыкает свой контакт К, магнитный пускатель включает двигатель в работу.

Рис. 4. Электрическая схема вентиляции неотапливаемого помещения.

При снижении температуры воздуха внутри помещения ниже установленной датчик ВК размыкает цепь катушки К, при этом размыкается контакт К и магнитный пускатель отключает электровентилятор.

На рисунке 5 показана схема отопительно-вентиляционной установки. При устройстве вентиляции по этой схеме электровентилятор работает все время, а электрокалорифер, установленный в приточной трубе, включается или отключается датчиком температуры ВК в зависимости от температуры воздуха внутри помещения. Реле потока воздуха SP замыкает цепь катушки магнитного пускателя только тогда, когда вентилятор работает. Если вентилятор отключен, то реле SP размыкает цепь катушки магнитного пускателя и электрокалориферы не включаются.

Вентиляторы, предназначенные для перемещения воздуха. Побудителем движения воздуха в вентиляторах является рабочее колесо с лопатками или лопастями, заключенными в специальный кожух. Колесо приводится во вращение электродвигателем. При этом лопатки или лопасти приводят в движение воздух, несколько сжимая его, в результате чего ему сообщается скорость и давление.

Рис. 5. Схема отопительно-вентиляционной установки:

ЕК -- электронагреватель; SP -- реле потока воздуха; ВК -- датчик температуры.

Вентиляторы по принципу действия и конструктивным особенностям разделяют на центробежные, осевые и крышные.

Центробежный вентилятор представляет собой спиральный кожух, внутри которого вращается колесо (турбина) с лопатками, которые расположены радиально (по радиусу), отогнуты назад или вперед. Колесо с лопатками, загнутыми вперед, создает большее давление, а с лопатками, загнутыми назад, имеет более высокий КПД и создает меньше шума. Центробежные вентиляторы применяют с сетью воздуховодов. Работает центробежный вентилятор следующим образом. При вращении колеса (турбины) воздух засасывается через боковое входное отверстие, захватывается лопатками, сжимается и под действием центробежных сил отбрасывается с определенной скоростью в направлении выпускного патрубка вентилятора.

Центробежные вентиляторы способны преодолевать большие сопротивления. Поэтому их используют в крупногабаритных помещениях ферм и комплексов.

Осевые вентиляторы предназначены для перемещения больших объемов воздуха при относительно низком перепаде давления в системах вытяжки. Осевые вентиляторы устанавливают в качестве вытяжных вентиляторов в продольных стенах животноводческих помещений.

Осевой вентилятор состоит из крыльчатки, заключенной в цилиндрический кожух и надетой на вал электродвигателя. Вращаясь, крыльчатка уплотняет и проталкивает воздух между лопатками в осевом направлении. По сравнению с центробежными осевые вентиляторы - создают меньшее давление, больший шум и имеют меньший кпд.

Крышные вентиляторы предназначены для установки на крышах зданий. Они бывают центробежные и осевые. Центробежные - применяют для подачи воздуха по воздуховоду, осевые -- без сети воздуховодов.

4. МОНТАЖ ЭЛЕКТРОКАЛОРИФЕРНЫХ УСТАНОВОК

Электрокалориферные установки поставляются в собранном виде. При разгрузке и монтаже установок нельзя допускать ударов по установке и резко ставить ее на пол во избежание повреждения отдельных элементов. Установку монтируют в отдельном помещении. Размещают ее на таком расстоянии от стен, чтобы персонал мог свободно проводить замену нагревательных элементов и другие операции технического обслуживания.

Все электромонтажные работы проводят в соответствии с «Правилами устройства электротехнических установок до 1000 В», «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей и правилам-ч техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей».

Перед монтажом проверяют (мегомметром до 1000 В) сопротивление изоляции нагревательных элементов по отношению к корпусу электрокалорифера и сопротивление токоведущих проводов по отношению к трубе, в которой они проложены (должно быть не менее 0,5 МОм). Сопротивление изоляции электродвигателя проверяют в соответствии с паспортными данными, гарантированными заводом.

Станцию управления размещают на стене (около установки с учетом удобного подхода к ней и наблюдения за сигнализацией).

Все металлические части установки, не находящиеся под напряжением, должны быть надежно заземлены (запулены) путем присоединения к нулевому проводу.

При первоначальном включении установки в работу следует:

убедиться в правильном соединении нагревательных элементов электрокалорифера и плотности контактных соединений;

проверить надежность заземления (зануления);

проверить, не касаются ли где-либо токоведущие части корпуса электрокалорифера или защитных кожухов;

установить на приборах теплового контроля необходимые значения температур;

проверить работу защитных блокировок нагревателей от перегрева (для этого включают электрокалорифер в режиме ручного управления);

произвести пробное включение всей электрокалориферной установки для проверки правильного подключения фаз и соответствия направления вращения электродвигателя направлению вращения вентилятора. Направление потока воздуха должно быть со стороны электрокалорифера в сторону вентилятора. Регулируют производительность заслонкой.

После первоначального пуска установки проверяют работу автоматики и изменение температуры воздуха в помещении в течение нескольких часов, затем производят окончательную наладку работы установки.

При сдаче установки в эксплуатацию оформляют акт о ее готовности с выдачей указаний и рекомендаций по эксплуатации и техническому обслуживанию.

Пробный пуск и наладку электрокалориферной установки следует поручать квалифицированным электромонтерам, знающим способы наладки и устранения неисправностей.

После выполнения вышеуказанных операций установка может быть включена на постоянную работу в автоматическом режиме с заданными значениями температуры.

?????????????? ???????? ????????? ?????????

5. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОКАЛОРИФЕРНЫХ УСТАНОВОК

К эксплуатации электрокалориферных установок допускается персонал, прошедший инструктаж и знающий правила техники безопасности при работе на электрифицированных сельскохозяйственных машинах.

Эксплуатация и техническое обслуживание установок должны производиться в соответствии с «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей и правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», а также «Системой планово-предупредительного ремонта и технического обслуживания электрооборудования, используемого в сельском хозяйстве» (ППРЭсх).

Условия работы электрокалориферных установок на промышленных предприятиях существенно отличаются от условий их использования в сельскохозяйственном производстве, где бывает высокая влажность воздуха, повышенное содержание в нем агрессивных газов (животноводческие, птицеводческие и другие производственные помещения).

В процессе эксплуатации электрокалориферных установок необходимо регулярно наблюдать за их работой и вести запись в специальном журнале всех возникающих в процессе работы неисправностей, а также всех выполненных профилактических и ремонтных работ. В первую очередь следует установить наименьший срок, спустя который необходимо очищать сжатым воздухом оребренные трубчатые электронагреватели от загрязнений, ухудшающих теплоотдачу оребрения и увеличивающих температуру на его поверхности.

Первую такую очистку необходимо выполнять через один-два месяца, а в дальнейшем этот срок может быть увеличен или уменьшен в зависимости от загрязненности воздуха. Продувать и очищать оребренные трубчатые электронагреватели рекомендуется сжатым воздухом и достаточно жесткой щеткой на демонтированном электрокалорифере.

Ежемесячно надо проводить профилактический осмотр станции управления, электрокалорифера, питающей проводки, заземляющих проводников и соединений. Обнаруженные неисправности следует немедленно устранять до пуска установки в работу.

Все работы по техническому обслуживанию выполняют при отключенной токоподводящей сети. На рукоятке рубильника должен быть вывешен запрещающий плакат «Не включать -- работают люди».

Не разрешается работа установки при неисправности какого-либо узла без защитных предохранителей и ограждающих устройств на токоведущих и вращающихся частях. Должны быть сделаны надписи, запрещающие открывать коробку выводов электрокалорифера, электродвигателя и станции управления во включенном состоянии под напряжением.

Температура кожуха установки во время работы не должна превышать +50°С при температуре окружающего воздуха +20°С.

Перед включением установки после длительного перерыва необходимо проверить состояние электрической изоляции каждого трубчатого электронагревателя мегомметром на 1000 В, так как под влиянием высокой влажности воздуха и нарушения герметизации выводов нагревателей сопротивление изоляции может оказаться ниже допустимого.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин - ТО, ремонт электрооборудования и сетей промышленных предприятий М., ПрофОбрИздат 2005

2. С.В.Гордон - Монтаж сельских электроустановок М., ACADEMIA 2007

3. А.П.Коломиец - Устройство, ремонт и обслуживание электрооборудования в сельскохозяйственном производстве М., ACADEMIA 2008

Размещено на Allbest.ru