Технико-экономический расчет эффективности автоматизации микроклимата складского помещения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Электрификация и автоматизация производственных процессов позволяет высвободить большое число работников, занятых в сельском хозяйстве, при одновременном повышении качества продукции, экономичности, надежности и бесперебойности работы агрегатов и установок.

Если ранее в 50 - 60-х годах в сельском хозяйстве использовалось разрозненное электрооборудование общемеханического исполнения, в основном с дистанционным управлением, то в настоящее время электромеханическая промышленность выпускает разнообразное специальное комплектное и автоматизированное электрооборудование.

В Продовольственной программе РБ предусмотрено повышение уровня механизации и автоматизации технологических процессов не только при производстве и заготовке сельскохозяйственной продукции, но и при ее переработке и длительном хранении.

Потребность сельского хозяйства в типовых картофелехранилищах недостаточно удовлетворено. Из-за неправильных режимов хранения хозяйства несут огромные потери. Для визуального контроля сохранности продукции ее закладывают слоем небольшой толщины и оставляют места для прохода обслуживающего персонала. Вследствие этого при хранении картофеля и овощей в неавтоматизированных хранилищах полезный объем сооружений составляет 30 …40% общего объема, а порча продукции доходит до 30% и более. [8]

В данном дипломном проекте показана сущность проблемы низкой сохранности сельскохозяйственной продукции, в частности, картофеля, а также способы улучшения сохранности. Подробно описаны способы поддержания микроклимата в складских помещениях с помощью активного вентилирования. Это в конечном итоге ведет к повышению сохранности продукта.

1. Исходные данные

1.1 Производственная характеристика ОАО «Пружанское»

ОАО «Пружанское», Пружанского района, Брестской области, находится в северо-западной части района.

Отдаленность от областного центра составляет 120 км.

Отдаленность от районного центра - 5 км.

ОАО «Пружанское» - это хозяйство молочно-мясого направления. Организационная структура хозяйства включает в себя комплекс на 1100 голов д.Городняны, 2 молочно- товарные фермы д.Семенча и д.Хитевщина , 1 свиноферму, 2 тракторно-полеводческие бригады и ряда обслуживающих подразделений (ремонтная мастерская, автогараж, склад ГСМ, склад запчастей, пилорама, картофелехранилище, жилищно-коммунальное хозяйство, ветеринарная лаборатория, клуб). Хозяйство специализируется на производстве молока, мяса , зерна и овощей.

Общая площадь земельных ресурсов составляет: 5855 га.

Из них сельскохозяйственных угодий: 5381 га.

в том числе: - пашня - 2956 га

- сенокос - 225 га

- пастбища - 2200 га

- прочие угодья - 474 га

Основными экономическими показателями работы хозяйства на 2013 год являются:

- среднегодовая стоимость основных производственных фондов с/х назначения 130192 млн. руб.,

- среднегодовое количество работников 219 человек,

- Производство валовой продукции 20099 млн. руб.,

- получено прибыли 2956 млн. руб.,

- уровень рентабельности - 5,67%.

Для создания кормовой базы в хозяйстве большое внимание уделяется развитию растениеводства.

ОАО «Пружанское» производит молоко, занимается выращивание и откорм молодняка КРС и свиней.

Хозяйство покупает электроэнергию в электрических сетях в объеме 961 тыс. кВт/ч. Расход электроэнергии всего 961 тыс. кВт ч.

Расход энергоресурсов :

- газа 55

- бензина 49

- диз. топлива 550

Количество установленных электродвигателей 48 шт. суммарной мощностью 272 кВт. За бесперебойную подачу электроэнергии отвечает инженер-электрик с бригадой электромонтеров в количестве 3 человек.

1.2 Технология производства, технологическое оборудование

Технологический процесс сортировки и загрузки картофеля в бурты осуществляется следующим образом. Автотранспортом картофель доставляется на картофелесортировальный пункт, который находится рядом с хранилищем под навесом. Используем картофелесортировальный пункт КСП-15Б производительностью 15 тонн (Рис 1).

Картофель, поступающий на пункт, выгружают в приемный бункер 1, подвижное дно которого выполнено в виде полотенного транспортера.

Полотном транспортера масса картофеля подается в ковш загрузочного транспортера 2 картофелесортировки. Из загрузочного транспортера картофель поступает на сортировальную поверхность, состоящую из пяти сепарирующих роликов 3 и двенадцати сортирующих роликов 7.

Картофель, поступающий на пункт, выгружают в приемный бункер 1, подвижное дно которого выполнено в виде полотенного транспортера.

Полотном транспортера масса картофеля подается в ковш загрузочного транспортера 2 картофелесортировки. Из загрузочного транспортера картофель поступает на сортировальную поверхность, состоящую из пяти сепарирующих роликов 3 и двенадцати сортирующих роликов 7.

На сепарирующих роликах 3 отделяются примеси почвы, которые проваливаются сквозь просветы роликов на транспортер 6 и относятся в сторону. Масса клубней поступает далее на сортирующие ролики 7 , где разделяется на три фракции. Клубни каждой фракции по лоткам направляются на выгрузные транспортеры - переборщика 4 , на которые вручную отбираются больные и поврежденные клубни, а также примеси.

С транспортеров - переборщиков картофель поступает в контейнеры 5.

В зависимости от условий работы картофель различных фракций можно собирать и в транспортные средства.

В нашем случае отсортированный картофель подается на прицепы. Это двухосный универсальный самосвальный прицеп.

Поставляется с основными сплошными надставными бортами. Прицеп агрегатируется с тракторами, оборудованными раздельно-агрегатной гидросистемой, гидравлическим приводом приводной системы.

Трактором картофель доставляется в картофелехранилище, где загружается в бункер емкостью 2000кг комбинированного самоходного транспортера - загрузчика ТЗК- 30 . Он используется для загрузки картофеля в закрома.

Затем из бункера по бесконечному прорезиненному гладкому полотну через подъемный транспортер картофель попадает на стрелу с поворотной колонкой. Стрелу можно поворачивать на 180 градусов и загружать клубни на высоту от 0,2 до 5,5м.

Скорость движения ленты погрузчика 0,2 м /с, производительность до 25т/ч.

При заполнении закромов, они закрываются снизу - вверх щитами.

В картофелехранилище поддерживается необходимый температурный режим с помощью активной вентиляции. Активное вентилирование производится следующим образом: воздух подается через отверстия в воздуховодах в нижней части закромов и отбирается в верхней части в вытяжные шахты.

1.3 Общестроительные параметры основного здания объекта проектирования. Характеристика мест размещения электроустановки

Проект картофелехранилища емкостью 2000 тонн разработан для строительства в ОАО Пружанское, Пружанского района, Брестской области, имеющего следующие характерные условия.

Климат, где расположено хозяйство, умеренно-континентальный, характеризуется мягкой зимой и теплым летом. Среднегодовая температура воздуха составляет: + 17,3 °С, среднемесячная температура самого холодного месяца (январь) составляет: - 5,5 ….- 6,5 °С, а самого теплого (июль) составляет: + 18...+ 22 °С.

Наибольшее количество осадков выпадает в летние месяцы. В течение года выпадает 560мм осадков, в виде снега и дождя. Территория хозяйства представлена мало холмистым рельефом. Почвы и территории хозяйства песчаносуглинистые с преобладанием легких суглинков.

Класс здания II, категория производства по пожарной безопасности Д. Здание прямоугольное в плане с размерами в осях 72 x 40 м.

Здание решено в полном железобетонном каркасе.

Фундаменты под колонны - монолитные железобетонные.

Колонны сборные железобетонные. Балки перекрытия - сборные железобетонные. Кровля рулонная.

Утеплитель - жесткие минераловатные плиты г = 200кг/м ³ и пенобетонные г =350 кг/м³. (неполная)

Характеристика помещений по условиям окружающей среды:

венткамера - сухое;

секция хранения - особо сырое;

электрощитовая - сухое;

транспортный коридор - влажное;

картофелесортировальный пункт - сырое;

тамбур- влажное;

2. Общая электротехническая часть

2.1 Параметры систем инженерного обеспечения здания картофелехранилища

Система отопления здания картофелехранилища работает следующим образом. Поддержание в зимний период температурного режима в верхней зоне секций хранения производится автоматически электрокалориферами

СФОО-10/0,4 И2 и СФОЦ-40/0,4 И2. Система отопления вспомогательных помещений и транспортного коридора запроектировано местным нагревательным прибором типа М140 - А0. Системы двухтрубные с нижней разводкой подающих и обратных трубопроводов. Удаление воздуха из систем отопления осуществляется через воздушные краны .

В секциях хранения продукции запроектирована активная вентиляция.

Приготовление необходимых параметров приточного воздуха предусмотрено смесительными клапанами типа КПШ - АВ сечением 1000 x 1000мм (для строительства в районах с расчетной температурой наружного воздуха минус 20^о С).

К установке приняты приточные камеры индивидуального изготовления, состоящие из вентилятора ВЦ 4-75 №8, смесительного клапана КПШ - АВ и приточной шахты с жалюзийными решетками.

Раздача воздуха в массу хранимой продукции предусмотрено по схеме «снизу - вверх» через систему подпольных клапанов с решетчатым покрытием.

В лечебный период и в период охлаждения вентиляция, как правило, работает на наружном воздухе. В период хранения на рециркуляционном воздухе с частичным забором наружного воздуха.

Удаление воздуха из хранилища в лечебный период, период охлаждения, а так же удаление вредностей от въезжающего в транспортный коридор автотранспорта при загрузке секций хранения осуществляется крышными вентиляторами (системы В1 - В2). В период хранения для удаления избыточной влаги запроектированы вытяжные шахты.

Внутренние сети водоснабжения и канализации запроектированы в хранилище из условия подключения к наружным сетям хозяйства.

Расходы воды на хозяйственно - питьевые нужды определены согласно СНБ 245 - 71 - 14л./чел. в сутки - производственные - согласно техническому заданию, внутренние пожаротушения в хранилище не предусмотрено. Расход воды на наружное пожаротушение определен согласно таблице СНиП II - 31 - 74 и составит при строительном объеме здания 4700м³., степени огнестойкости II и категории производства «Д» - 5 л/с.

Требуемый напор на вводе в здание 12,7м водяного столба.

Стоки от мытья полов в картофелехранилище сбрасываются в наружную сеть через прямоток с решеткой, из которого необходимо периодически удалять осадок (периоды удаления осадка определяются в процессе эксплуатации).

2.2 Выбор электрооборудования здания картофелехранилища

Электродвигатели к рабочим машинам выбирают по следующим параметрам: по напряжению, по роду тока, по частоте вращения, по условиям окружающей среды, по характеру и значению нагрузки.

Выбранный электродвигатель проверяют на обеспечение надежного пуска при снижении напряжении сети.

2.2.1 Система вентилирования

Перед выбором количества вентиляторов определим требуемую интенсивность активного вентилирования для одного отделения вместимостью 1000 тонн. Размеры хранилища 6х20х72м.

Принимаем среднюю температуру наиболее холодной пятидневки

[3]

Средняя температура приточного воздуха (по фазам охлаждения)

, , .

Теплота дыхания при температуре 0°

q₀=20;

Температурный коэффициент

в=0,06;

Удельная теплоемкость

С=3,48. [4]

Принимаем температуру поступающей продукции и охлажденной продукции

Определяем температурно-временные характеристики охлаждения - общий срок охлаждения 15 суток.

Принимаем три фазы охлаждения:

1-ая фаза:

=5 сут, =15, =0,7*15=10,5.

2-ая фаза:

=5 сут, =0,7*=0,7*15=10,5,

=0,4*=0,4*15=6.

3-ья фаза:

=5 сут, =0,4*=0,4*15=6, ==2.

Общую физиологическую теплоту, выделяемую продукцией по фазам охлаждения, рассчитываем по уравнению:

= , (1)

.

.

.

Коэффициент, учитывающий физиологическую теплоту, определяем по формуле:

, (2)

Средневзвешенный коэффициент теплопередачи определяем по уравнению:

, (3)

где ,- коэффициенты теплопередачи через ограждение, соответственно для наружных стен и покрытия ;

.

Принимаем средние температуры наружного воздуха t_нар на ниже температуры приточного воздуха и рассчитываем по уравнению коэффициент, учитывающий дополнительные притоки теплоты, отдельно для каждой фазы охлаждения.

, (4)

где К₀ - средневзвешенный коэффициент теплопередачи через ограждения, ;

- коэффициент теплопритоков через ограждения, показывающий какая часть из них переходит к вентиляционному воздуху (принимается для активного вентилирования равным 0,65) ;

А₀ - приведенная удельная площадь поверхности ограждений хранилища, отнесенная к единице массы продукции, ;

t_нф - средняя температура наружного воздуха за период охлаждения

продукции,;

С_Т - удельная теплоемкость тары, ;

m_т - удельная масса тары, .

Плотность воздуха при температуре приточного воздуха:

; (5)

; ;

.

Коэффициент, учитывающий теплоту выделяемую при испарении влаги из продукции:

; (6)

; ;

.

Принимаем коэффициент рабочего времени вентилятора =0,5 и рассчитываем интенсивность активного вентилирования по уравнению:

, (7)

где С - удельная теплоемкость продукции, ;

? коэффициент, учитывающий физиологическую теплоту дыхания продукции;

? коэффициент, учитывающий дополнительные источники теплоты;

С_р - удельная изобарная теплоемкость воздуха, - допустимо принять равной 1;

Х?коэффициент, учитывающий тепловой эффект испарительного охлаждения продукции.

Удельный воздухообмен:

;

;

.

Из рассчитанных значений удельной подачи воздуха, принимаем максимальное значение:

V= .

Определим подачу воздуха, необходимую для активного вентилирования картофеля в одной секции:

V=;

Принимаем к установке в одной секции картофелехранилища четыре вентилятора (по 1 вентилятору в одной венткамере).

Тогда подача одного вентилятора с учетом подсосов воздуха в воздуховоды:

V=.

Выбираем вентилятор ВЦ 4-75 №8 [3] Е 8.100-1, n=965 об/мин, V=40,4 м/c.

Так как вентилятор работает в длительном режиме, то формула для вычисления мощности двигателя будет следующая:

, (8)

где L ? производительность вентилятора, ;

Н ? давление создаваемое вентилятором, Па; [3]

? КПД вентилятора;

? КПД передачи.

.

По расчётной мощности из каталога выбираем электродвигатель Р_н ? Р_р

4А132S6; Р=5,5 кВт; n=965мин^-1.

Выбранный электродвигатель проверим на обеспечение надежного пуска при снижении напряжения сети.

Условия запуска электродвигателя:

М_Н ? М_Н (пуск),

где М_Н(пуск) ? номинальный момент по условию пуска, Н·м;

Определяем значение угловой скорости:

, (9)

.

Определяем номинальный момент электродвигателя:

, (10)

где Р_Н ? номинальная мощность выбранного двигателя, кВт.

.

Определяем приведенный статический момент рабочей машины:

, (11)

где Р_Р ? расчетная мощность электродвигателя, кВт

.

Определяем номинальный момент электродвигателя по условию пуска:

, (12)

где К₃ ? коэффициент запаса; К₃=1,25 [14]

К_min ? кратность минимального момента;

U^* ? напряжение сети во время пуска, выраженное в относительных единицах, U^*= 0,92 [14]

.

45 Н·м < 54 Н·м

Условие запуска соблюдается.

2.2.2 Транспортер для загрузки картофеля ТЗК-30

Транспортер имеет четыре электродвигателя:

М₁ - для обеспечения самохода транспортера;

М₂ - привод подъемного транспортера;

М₃ - привод транспортера, находящийся на стреле;

М₄ - для привода поворотной колонки стрелы.

Рассчитаем мощность электродвигателя М₂ привода подъемного транспортера, так как лента двигается по роликовым опорам, сопротивление на прямолинейном участке пути F_П находим по формуле:

складской помещение бурт картофель

, (13)

где m ? масса груза, приходящая на 1м длины L (м) транспортера, ;

m_л? масса одного метра ленты, ;

? угол наклона (подъема) транспортера;

f_р? коэффициент сопротивлении движению ленты по ролику, при желобчатой ленте ? 0,02….0,04;

n_р - число роликов [11] .

.

Рассчитываем сопротивление движение на огибаемых лентой барабанах:

, (14)

где F_п ? натяжение набегающей ветви ленты, Н;

= 0,06…0,09 ? коэффициент местного сопротивления [11];

? число барабанов.

.

Сопротивление от загрузки материала на ленту при подаче Q , скорость ленты_л и начальная скорость груза ₀ :

, (15)

.

Сопротивление от пускового сбрасывателя (ленты шириной B):

, (16)

.

Сопротивление движению ленты:

, (17)

.

Мощность электродвигателя:

, (18)

где V ? скорость движения ленты, м/с;

? КПД передачи.

.

Необходимая угловая скорость двигателя:

, (19)

где ? передаточное число редуктора;

D ? диаметр барабана.

.

Выбираем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа AИP80A6, P_н=0,75 кВт; n_н=1000 мин ^-1 (95,25 рад/с)

Рассчитаем мощность электродвигателя М 3 привода транспортера, находящегося на стреле.

Расчет будет аналогичен предыдущему расчету.

.

Сопротивление движению на огибаемых барабанах:

.

Сопротивление от загрузки материала:

Н.

Сопротивление от пускового сбрасывателя:

98 Н.

Н.

Мощность электродвигателя:

.

Используем также электродвигатель AИP80A6.

Для обеспечения самохода (М₁) выбираем АИР132S6;

P_ном=3,2 кВт, U_ном=380 В, щ_ном=95,2 рад/с, n_ном=1000 об/мин

Для поворота колонки стрелы (М₄) выбираем электродвигатель AИP80В4.

Р_н=1,5 кВт, n_н=1490 мин ^-1

Проверим электродвигатели Т3К по условию запуска, при сниженном напряжении сети.

М₂ ? электродвигатель привода подъемного транспортера,

Р_Н=0,75 кВт, Р_Р=0,62 кВт; щ=95,25 рад/с

Н·м;

Н·м;

Н·м.

5,49 Н·м < 7,87 Н·м

Условие пуска соблюдается.

Проверим М₃ по условию запуска.

Р_Н=1,5 кВт; Р_Р=1,3 кВт; щ=95,25 рад/с.

 Н·м;

Н·м;

Н·м.

11,5 Н·м < 15,7 Н·м

Условие пуска соблюдается.

2.2.3 Выбор электрокалориферной установки

Расчет ведем для первой секции (на 1000 тонн) картофелехранилища.

Расчет ведем для фазы хранения.

Расчетная тепловая мощность Ф_о, Вт, системы отопления:

, (20)

где ? коэффициент дополнительного теплового потока чугунных секционных радиаторов; =1, [3]

? коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами, расположенными у наружных ограждений; =1; [3]

Ф_ТП ? тепловой поток теплопотерь через ограждающие конструкции, Вт;

Ф_и , Ф_м ,Ф_ТС ? тепловые потоки на нагревание инфильтрующего воздуха, поступающих холодных материалов и транспортных средств, Вт;

Ф_ВН ? тепловой поток от источников теплоты внутри помещения, Вт.

Тепловой поток теплопотерь Ф_ТП , Вт рассчитывается с округлением до 10 Вт по формуле:

Ф_ТП =, (21)

где А? площадь ограждающей конструкции, м²;

R₀ ? термическое сопротивление теплопередачи, ;

t_в ? расчетная температура внутреннего воздуха, єС;

t_н.о ? расчетная температура наружного воздуха, єС;

в_i ? добавочные потери теплоты в долях от основных теплопотерь;

n ? коэффициент учета положения наружной поверхности по отношению к наружному воздуху.

Теплопотери через пол рассчитываем, разбивая пол на зоны ? полосы, параллельные наружным стенам.

Площадь участков пола, примыкающих к углам наружных стен, учитываем в первой зоне дважды.

1-ая зона =3307 Вт.

2-ая зона =1350 Вт;

3-ая зона =703 Вт;

4-ая зона =567Вт.

Теплопотери через стены.

Термическое сопротивление теплопередач:

, (22)

где б_в ? коэффициент теплопередачи на внутренней поверхности ограждающей конструкции, ; [3]

R_i ? термическое сопротивление теплопроводности

, (23)

где ? толщина слоя, м;

л_i ? теплопроводность материала слоя ;

.

R_{в п}? термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки ;

б_н ? коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности ограждающей конструкции ; б_н=23. [3]

.

Теплопотери через стены, обращенные на север и восток

Вт.

Потери через стены, обращенные на юг и запад

Вт.

Потери через наружные ворота

;

Вт.

Потери через потолки

;

Вт.

Суммарные потери через наружные ограждения Ф_ТП=97 кВт

Тепловым потоком на нагревание инфильтрующего воздуха пренебрегаем.

Тепловой поток на нагревание материалов, поступающих в помещение и находящихся в нем не менее одного часа.

в, (24)

где С_М ?удельная теплоемкость материалов, С =3,48 ; (л. 4, табл. 7.4)

m ? масса материалов, кг;

t_Н ? начальная температура материалов, єС;

в ? коэффициент подогрева за время нахождения в помещении.

кВт.

Тепловой поток от источников теплоты внутри помещения. Он равен физиологической теплоте, выделяемой продукцией массой m=1000т за время один час.

кВт.

Суммарный тепловой поток Ф включает в себя поток отопительно-рецир- куляционного агрегата и поток подогревателей. Выбираем вид подогревателя ? электрокалорифер.

Принимаем к установке два электрокалорифера СФОЦ - 40/0,5 И2 (по одному в каждой венткамере). Также устанавливаем два электрокалорифера

СФОО - 10/0,4И2; P_уст=10 кВт, P_нагр=9,2 кВт.

ЭКУ используем в качестве отопительно-рециркуляционного агрегата.

2.3 Определение места расположения электрического ввода в здание. Общее решение по ВРУ (или ВУ)

Здание картофелехранилища относится к 3 категории по надежности электроснабжения. Поэтому в здание картофелехранилища выполняется один ввод.

Электрический ввод в здание осуществляется через электрощитовую. При этом в качестве ВРУ используем шкаф распределительный марки ШР11, от которого производится запитка остальных распределительных шкафов, шкафов управления и освещения. Защита отходящих линий осуществляется предохранителями. Ввод осуществляется через рубильник, установленный в шкафу (ВРУ).

2.4 Расчет электроосвещения здания. Выбор светового оборудования и источников света

Для освещения всех помещений картофелехранилища применяем газоразрядные лампы низкого давления.

Выбираем систему общего освещения. Изменение освещенности в процессе эксплуатации светильников учитывают коэффициент запаса К_з, значение которого находится в зависимости от наличия пыли, дыма и копоти в рабочей зоне помещения, типа источника света, конструкции светильника и периодичности его чисток определяют по таблице 3.18 [5].

Для газоразрядных ламп К_з=1,3 при периодичности чистки светильников не реже одного раза в три месяца.

Выбор светильников определяется характером окружающей среды, требованиями к светораспределению.

2.4.1 Размещение осветительных приборов в тамбуре

Размещение светильников при равномерном освещении производят по углам прямоугольника или вершинам ромба с учётом допуска к светильникам для обслуживания.

Требования к минимально допустимой высоте установки светильников изложены в ПУЭ и зависят от категории помещения по степени опасности поражения электрическим током, конструкции светильника, напряжения питания ламп.

Выберем тип светильника ЛСП18-40 по таблице (П.2.14) [5] прямого светораспределения (П) с кривой силой света (Д-2) и степенью защиты 54 .

Рассчитываем высоту установки светильника:

; (25)

где - высота помещения, м ;

- расчетная высота установки светильников, м ;

- высота свеса светильников, м .

; (26)

где - высота крюка, м;

- высота светильника, м.

По таблице [5] определяем значение осветительного наивыгоднейшего расстояния:

Тогда расстояние между светильниками в ряду и между рядами :

Расстояние от стены до крайнего ряда и от крайнего светильника в ряду принимаем:

Определяем число рядов светильников в помещении:

(27)

принимаем 1 ряд.

2.4.2 Расчёт осветительных установок в тамбуре методом удельной мощности

Метод удельной мощности применяют для приближённого расчёта осветительных установок помещений, к освещению которых не предъявляют особых требований и в которых отсутствуют существенные затенения рабочих поверхностей, например, вспомогательных и складских помещений, кладовых, коридоров.

Общее число светильников в помещений:

; (28)

где - мощность лампы в светильнике, Вт;

- количество ламп в светильнике, шт;

- расчетное значение удельной мощности, ;

- площадь освещаемого помещения, .

; (29)

где - коэффициент приведения коэффициента запаса к табличному

значению;

- коэффициент приведения коэффициента отражения поверхности

к табличному значению;

- табличное значение удельной мощности, ;

- нормативное значение освещенности, лк;

- КПД светильника в нижнюю полусферу в долях единицы.

Табличное значение удельной мощности [5].

Р_уд^т=3,6 Вт/м².

Определяем в зависимости от материала и окраски поверхностей коэффициенты отражения потолка: с_п=30 %, стен: с_с=10 %, рабочей поверхности: с_р=10 % [5].

Вычисляем поправочные коэффициенты:

,

,

К₂=.

Расчётное значение удельной мощности:

Вт·м².

Общее число светильников в помещений:

, принимаем 1 светильник в помещений.

Вычисляем число светильников в ряду:

, (30)

.

Принимаем 1 светильник в ряду.

2.4.3 Расчет и выбор электрического освещения в картофелесортировальном пункте методом коэффициента использования светового потока

Метод коэффициента использования светового потока осветительной установки применяют при расчёте общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей в помещениях, в которых отсутствуют крупные затеняющие предметы.

Рассчитаем установку методом коэффициента использования светового потока (помещение картофелесортировального пункта).

Выбираем к установке светильник ЛСП16-2х40

Рассчитываем высоту установки светильника:

;

,

где - высота подвеса троса.

По таблице [5] определяем значение осветительного наивыгоднейшего расстояния: .

Тогда расстояние между светильниками в ряду и между рядами :



принимаем:

Определяем число рядов светильников в помещении:

принимаем 3 ряда

Определим в зависимости от материала и окраски поверхностей коэффициенты отражения: потолка %; стен%; рабочей поверхности % [5].

Индекс помещения:

,

где А , В ? длина, ширина помещения, м;

.

С учетом индекса помещения i=2,04 и коэффициента отражение поверхностей %; %; % .

Определяем коэффициент использования светового потока в нижнюю полусферу:

, (31)

где коэффициент использования светового потока, направленного в нижнюю полусферу [5];

коэффициент использования светового потока, направленного в верхнюю полусферу [5];

и - КПД реального светильника в нижнюю и верхнюю полусферу пространства [5]:

.

Определяем общее число светильников в помещении:

, (32)

где Е_н? нормируемая освещенность, лк;

К_з? коэффициент запаса;

S? площадь освещаемого помещения, м²;

Z? коэффициент минимальной освещенности ;

? коэффициент использования светового потока

Принимаем к установке лампу ЛБ?40 Фл=3200лм

.

Принимаем 9 светильников.

Определяем число светильников в ряду:

.

Принимаем 3 светильника в ряду.

Расчет освещения в остальных помещениях ведем аналогично. Результаты расчёта приведены в светотехнической ведомости (таблица-1).

2.5 Расчет электрических нагрузок здания картофелехранилища

Под электрической нагрузкой понимают велечину электрического тока протекающего в сети при включенном элктроприемнике или группе электроприемников.

По электрическим нагрузкам производят выбор проводников (конструктивное исполнение, сечение) на всех ступенях выработки, преобразования, передачи и использование потребителем электрической энергии и ее распределении.

Существует 2 метода определения электрических нагрузок объектов:

1. Метод построения суточного графика электрических нагрузок;

2. Метод упорядоченных диаграмм или метод эффективного числа электроприемников.

Для определения электрической нагрузки картофелехранилища применяем второй метод, так как он применяется для сельскохозяйственных объектов промышленного типа, когда невозможно точно определить время включения и отключение отдельных электроприемников.

Расчетные действия ведутся в следующем порядке:

-определяем по справочникам значение Ки, записываем в графу 5 таблица 2. Далее заполняют графы 2,3,4 и 6. При этом значении tg определяют по известному справочному значению cоs.

расчитывается значение величин КиРи и КиРиtg.Данные подстрочно заносятся в графы 7 и 8 таблицы 2.

в итоговой строке определяются суммы этих величин - КиРи и КиРиtg.

рассчитываются величины n·Рн² для каждой характерной группы и построчно записываются в графу 9. В итоговой строке подсчитывается их суммарное значение - n· Рн² .

Найденное значение величины n_э округляется до ближайшего меньшего целого числа и записывается в итоговой строке графы 10.

по полученному значению n_э и ранее определенным значениям группового Ки по справочной таблице или по кривым определяется значение коэффициента рассчетной нагрузки Кр и записывается в итоговой строке в графе11.

определяются расчетные мощности активной Рр и реактивной Qр нагрузок по выражениям:

Рр=Кр · КиРи (35)

В слусчае, если расчетная мощность окажется меньше номинальной наиболее мощного электроприемника, то принимается:

Рр=Рн макс.

Qр=1,1КиРн tg при nэ10

Qр=КиРн tg при nэ 10 (36)

Данные записываются в итоговую строку в графы 12 и 13 таблицы

к полученным значениям Рр и Qр добавляются осветительные нагрузки Рро и Qро:

Ру=Рс+Ро (37)

2.6 Выбор распределительных устройств. Выбор аппаратов управления и защиты электроприемников и сетей

Построение схем распределения электрической энергии начинается с принятия решения о вводном устройстве и его месте расположения в проектируемом здании. При этом вводное устройство может быть чисто вводным или вводно-распределительным.

Основные требования к размещению ВРУ:

1. ВРУ требуется размещать с максимальным приближением к электроприемникам;

2. Протяженность линии должна быть минимальной, а трасса сети удобной в эксплуатации и доступной для ремонта;

3. Необходимо, как правило, исключать случаи обратного питания электроприемников по отношению к основному потоку электроэнергии;

4. Места размещения ВРУ должны определятся с учетом следующих требований:

не мешать производству, удобству обслуживания, не загромождать проходы;

Практика эксплуатации показывает, что основным решением по месту расположения ВРУ является специальное помещение: электрощитовая.

ВРУ выбираются с учетом величины нагрузки, условий окружающей среды, числа электроприемников или их групп; расчетный ток группы электроприемников (нагрузка) должна быть не больше номинального тока устройства, шкафа, пункта.

Силовой распределительный пункт выбирается в зависимости от условий окружающей среды, по типу установки щита, по количеству отходящих фидеров, их номинальных токов, по типу аппаратов защиты.

К установке принимаем силовой распределительный щит РП1, РП2 типа ШР 11-73707-22У3, имеющий на вводе рубильник типа ВР32-37В.

Силовой щит комплектуется тремя группами предохранителей ПН2-250 и одной группой ПН2-100.Выбираем вводной щит: ЯВУ4-440 У3 (400А).

Распределительный пункт РП1 питает следующие нагрузки:

? четыре комплекта оборудования ОРТХ (запитаны через предохранители ПН2-250);

Распределительный пункт РП2 питает следующие нагрузки:

? четыре комплект оборудования ОРТХ (запитан через предохранитель ПН2-250);

? два транспортера для загрузки картофеля, картофелесортировальный пункт КСП (защиты через предохранители ПН2-100).

2.6.1 Расчет и выбор пускозащитной аппаратуры (автаматы)

Произведем выбор ПЗА для оборудования типа ОРТХ.

В комплект оборудования входят:

? вентилятор;

? электрокалорифер;

? привод задвижки;

? обогрев смесительного клапана;

Ящик управлением поставляется заводом-изготовителем комплектно.

Определим ток в линии:

Вентилятор:

, (40)

А.

A.

Электрозадвижка P=0,25 кВт:

А.

Отопительно-рециркуляционый агрегат:

? ТЭН, P_н=9,2 кВт,

А;

? электрокалорифер, P_н=40 кВт,

А;

Выбираем предохранитель на групповой линии.

; (41)

; (42)

где б ? коэффициент, зависящий от условий работы, б=2,5 [10]

A.

Выбираем предохранитель ПН2-250, I_нв=160А;

Комплект оборудования запитываем от распределительного шкафа

ШР11?73707?22У3, имеющего на вводе рубильник типа ВР32?37В.

Произведем выбор пускозащитной аппаратуры для Т3К?30.

Шкаф управления поставляется заводом-изготовителем комплектно.

Выберем предохранитель.

М_1, А;

М₂, А;

М₃,М₄, А.

А.

Выбираем предохранитель ПН?2?100

I_нв=31,5 А.

Выберем магнитные пускатели и тепловые реле для Т3К?30.

По номинальному напряжению U_нп ? U_нс =380 В;

По номинальному току I_нп ? I_доп;

где I_доп ? допустимый ток установки.

Двигатель М₁ I_нп ? 8,1А ;

Двигатель М₂ I_нп ? 1,81 А;

Двигатель М₃ I_нп ? 3,6 А;

Двигатель М₄ I_нп ? 3,6 А.

По номинальному напряжению катушки электромагнитного пускателя:

U_нк = U_ну =380 В;

где U_ну ? номинальное напряжение цепей управления, В;

По току нагревательного элемента при встречном тепловом реле:

I_нр ? I_дп;

Двигатель М₁ I_нр ? I_дп=8,1 А;

Выбираем магнитный пускатель ПМЛ 122002, I_н=10 А, с тепловым реле РТЛ1 с током I_н.р=10 А; I_н.в=9 А.

Двигатель М2 I_н.р ? 1,81 А

Выбираем магнитный пускатель ПМЛ 122002, I_н=10 А, с тепловым реле РТЛ1 с током I_н.р=10 А; I_н.в=2 А.

Двигатель М3,М4 I_нр ? 3,6 А

Выбираем магнитный пускатель ПМЛ 122002, I_н=10 А, с тепловым реле РТЛ1 с током I_н.р=10 А; I_н.в=4 А.

2.7 Схемы принципиальные питающей и распределительной сетей

Принципиальные схемы питающей сети выполняем по форме 2

ГОСТ21.613-88.

Принципиальные схемы распределительной сети выполняем по форме 3 ГОСТ21.613-88.

При разработке принципиальных схем по формам 2 и 3 руководствуемся следующим:

- принципиальные схемы выполняем в однолинейном изображении, при этом нулевой проводник отдельной линией не изображаем;

- в трехфазных и трех- и четырехпроводных сетях изображение и обозначение фаз указываем только для одно- и двухфазных линий;

- условные графические обозначения электроприемников, пусковых и защитных аппаратов на принципиальной схеме не изображаем, а указываем над линией их буквенно-цифровое обозначение, типы и технические данные;

- электроприемники, подключаемые непосредственно к питающей магистрали, показываем на принципиальной схеме питающей магистрали, показываем на принципиальной схеме питающей сети, а на принципиальных схемах не приводим;

- технические данные электрооборудования, марки, сечения и длины труб, если они поставляются комплектно с техническим оборудованием;

- марки, сечения и длины проводов в пределах НКУ;

- марки, сечения и длины кабелей, проводов, обозначения, длины труб для электроприемников, для которых всю необходимую информацию необходимо привести на принципиальной схеме.

На чертеже каждой принципиальной схемы приводим в таблице по форме 4 ГОСТ21.613-88 потребность кабелей и проводов, а в таблице по форме 5 ГОСТ21.613-88 - потребность труб.

Выбор схемы подключения электроприемников внутри здания хранилища зависит от местоположения потребителей относительно ввода, а также расположения электроприемников относительно друг друга.

Схемы распределения электроэнергии внутри здания могут быть следующими :

- радиальная схема;

- магистральная схема;

- радиально-магистральная (смешанная) схема.

Радиальная схема питания применяется в тех случаях, когда на объекте имеется:

- относительно мощные электроприемники;

- электроприемники размещаются в различных направлениях по отношению к вводу;

- расстояние между электроприемниками больше, чем от вводного устройства до электроприемников;

- электроприемники, требующие подсоединение к отдельным группам ВРУ согласно требованиям ПУЭ.

Магистральную схему применяют тогда, когда:

- расстояние между электроприемниками значительно меньше, чем между приемниками и ВРУ;

- электроприемники входят в состав одной технологической машины (линии);

- электроприемники одинаковой мощности, расположенные в одном направлении от ВРУ.

Исходя из вышеизложенного, применять для картофелехранилища, в чистом виде радиальную и магистральные схемы невозможно, поэтому применяем смешенную, то есть радиально-магистральную схему питания электроприемников.

2.8 Расчет и выбор электропроводок силового электрооборудования и электроосвещения

Электропроводкой называется совокупность проложенных по трассе изолированных проводов всех сечений, кабелей сечением до 16 мм² со всеми относящимися к ним конструкциями и деталями, предназначенными для их прокладки, крепления и защиты.

Для выполнения электрических сетей рекомендуется применять провода и кабели с алюминиевыми жилами. Выбор марок проводов и кабелей и способов прокладки сети следует осуществлять с учетом пожаро - и электробезопасности помещений, а также требований соответствующих стандартов и технических устройств на кабели и провода. При наличии нескольких условий, характеризующих окружающую среду помещений, электропроводка должна удовлетворять всем требованиям.

Электропроводки подразделяются на два вида: открытые и скрытые. Наиболее совершенной является открытая проводка. При выборе того или иного способа прокладки электропроводки необходимо учитывать условия среды помещений, его строительные особенности и экономические требования.

Выбор сечений проводов и кабелей внутренних электропроводок тесно связан с выбором уставок-расцепителей автоматических выключателей.

2.8.1 Расчет и выбор электропроводок силового электрооборудования

Для расчета внутренних электропроводок располагаем на плане помещения электродвигатели ? согласно расстановке технологического оборудования.

Расчет силовой сети произвожу для группы №5 силового распределительного щита ШУ5. Группа питает оборудование КСП.

Исходные данные. Марки электродвигателей:

AИP80A6 ? 2 шт; AИP80A6 ? 5 шт;

P_н=1,1 кВт; P_н=0,75 кВт;

I_н=2,65 А; I_н=1,49 А;

К_i=7. К_i=7.

Аппарат защиты электродвигателя привода приемного бункера КСП

(P_н=1,1 кВт) ? автомат ВА51 Г-25, автомат находится в ШУ; I_н.а=25А; I_н.т.р=3,15А.

Произвожу расчет сечения провода для ответвления по условию нагрева длительным расчетным током:

I_доп ? I_р ; (43)

где I_доп? длительно допустимый ток для изолированных проводов и кабелей.

I_доп ? 2,65А;

Находим I_доп=19А; S=2,5мм² (л.4).

Проверяем выбранное сечение по условию соответствия аппарату защиты.

I_доп ? I_з · К_з, (44)

где I_доп? длительно допустимый ток на провода и кабели;

К_з ? коэффициент запаса, К_з=1,25 для автоматов [10]

I_доп ? 1,25·3,15=3,937А;

Ответвление к электроприводу приемного бункера (P_н=1,1кВт) прокладываю проводом АПВ 4(1x2,5) в трубе диаметром 20мм.

Расчет сечения провода для групповой линии:

По условию находим I_доп

I_доп ?12,9 А.

Находим I_доп =19А; S=2,5мм²; [10]

Групповую линию прокладываем проводом в воздухе.

Расчет остальных сечений проводов и кабелей проводим аналогично.

Проверяем сечение проводника по допустимой потере напряжения:

, (45)

где l ? длина участка линии от РП1 до установки , м;

P_рас? расчетная мощность двигателя, кВт;

С ? коэффициент, зависящий от напряжения, числа фаз и материала провода [10] С=46;

F ? сечение провода , мм²;

% ;

0,3% < 2,5%

Потеря напряжение меньше допустимой. Следовательно, сечение кабеля выбрано правильно. Аналогично производим выбор сечений кабелей для остальных участков электропроводок, а данные по выбору сводим на принципиальную схему распределительной сети (Формат А1).

Рисунок 5- Конфигурация внутренних электропроводок (не по госту)

2.8.2 Расчет и выбор электропроводок для электроосвещения

Сечение проводов S на минимум проводникового материала рассчитываем по формуле:

, (46)

где ?M=?Pi•l_i - сумма электрических моментов данного и всех последующих участков с тем же числом проводов, что и на данном участке, кВт•м;

?бm - сумма моментов всех ответвлений, имеющих иное число проводов, чем рассчитываемый участок, кВт•м;

б - коэффициент приведения моментов, зависящий от числа проводов на рассчитываемом участке и в ответвлениях [5];

C - коэффициент, зависящий от системы напряжения, материала провода, кВт•м / (В•мм²)[5];

ДU - расчетная потеря напряжения, допускаемая на протяжении от начала данного участка до наиболее удаленного электроприемника, ДU=2,5%,[5];

Pi - расчетная мощность осветительной установки i-го участка, кВт; l_i - длина i-го участка, м.

Нагрузки определяют с учетом установленной мощности осветительной установки и коэффициента спроса. Коэффициент спроса К_с , зависит от вида зданий и сооружений и учитывается при расчете питающих сетей. Для групповых линий мастерских К_с=1. При определении установленной мощности учитывают потери электрической энергии в ПРА, которые для люминесцентных ламп в среднем составляют 20…30%.

Расчетные мощности осветительных установок:

P₁=P₂=P₃=P₄=P₅=P₆ = P₇=P₈=P₉=P₁₀=P₁₁=P₁₂= P₁₃=P₁₄=P₁₅=P₁₆=P₁₇=P₁₈ = P₁₉=P₂₀=P₂₁=P₂₂=P₂₃=P₂₄ =P₂₅=P₂₆=P₂₇=P₂₈ = P₂₉=P₃₀=P₃₁ = 0,04 кВт;

Длины участков:

l_0-1=30 м; l_1-2=13 м; l_2-3=14 м; l_3-4=15 м; l_1-5=68 м; l_5-6=14 м; l_6-7=15 м; l_1-8=9 м;

l_8-9=5 м; l_9-10=5 м; l_10-11=5 м; l_11-12=5 м; l_12-13=5 м; l_13-14=5 м; l_14-15=5 м;

l_1-16=10 м; l_16-17=5 м; l_17-18=5 м; l_18-19=5 м; l_19-20=5 м; l_20-21=5м; l_21-22=5 м;

l_22-23=5 м; l_1-24=6 м; l_24-25=5 м; l_25-26=5 м; l_26-27=5 м; l_27-28=5 м;l_28-29=5 м;

l_29-30=5 м; l_30-31=5 м; l_31-32=5 м.

Для осветительных сетей, имеющих большую протяженность и небольшую нагрузку, расчет сечения проводов и кабелей производят на минимум проводникового материала с последующей проверкой на механическую прочность, нагрев и ток срабатывания защитного аппарата.

Составляется расчетная схема (рисунок 7), осветительные щиты и группы, число проводов и длину групп, мощность источников света и места ответвлений.

Мощности равномерно распределенной нагрузки заменяются равнодействующей приложенной в центре этих нагрузок.

Определяем сечение проводника на участке 0-1:

S_0-1=(P₁+P₂+…+P₃₀+P₃₁)l_0-1+б((P₁+P₂+P₃)l_1-2+(P₂+P₃)l_2-3+P₃l_3-4+(P₄+P₅

+P₆)l_1-5+(P₅+P₆)l_5-6+P₆ l_6-7+(P₇+…+ P₁₄)l_1-8+( P₈+…+ P₁₄)l_8-9 +(P₉+…+P₁₄)l_9-10+(P₁₀ +…+ P₁₄ )l_10-11+(P₁₁+…+ P₁₄)l_11-12+(P₁₂+…+ P₁₄)l_12-13+(P₁₃ + P₁₄) l_13-14

+P₁₄l_14-15+(P₁₅+…+P₂₂)l_1-16+(P₁₆+…+P₂₂) l_16-17 +(P₁₇+… +P₂₂)l_17-18 +(P₁₈+…+P₂₂)l_18-19+(P₁₉+…+P₂₂)l_19-20+(P₂₀+…+P₂₂)l_20-21+(P₂₁+P₂₂)l_21-22+P₂₂l_22-23+(P₂₃+…+P₃₁)l_1-24+(P₂₄+…+P₃₁)l_24-25+(P₂₅+…+ P₃₁)l_25-26+(P₂₆+…+P₃₁) l_26-27+(P₂₇+…+P₃₁)l_27-28+(P₂₈+…+P₃₁)l_28-29+(P₂₉+…+P₃₁)l_29-30+(P₃₀+P₃₁)l_30-31+P₃₁ * l₃₁))/=(0,04*31)30+1,83((0,04*3)13+(0,04*2)14+0,04*15+(0,04*3)68+(0,04*2)14+0,04*15+(0,04*8)9+(0,04*7)5+(0,04*6)5+(0,04*5)5+(0,04*4)5+(0,04*3)5+(0,04*2)5+0,04*5+(0,04*8)10+(0,04*7)5+(0,04*6)5+(0,04*5)5+(0,04*4)5+(0,04*3)5+(0,04*2)5+0,04*5+(0,04*9)6+(0,04*8)5 +(0,04*7)5 + +(0,04*6)5 +(0,04*5)5 +(0,04*4)5+(0,04*3)5 +(0,04*2)5 +0,04*5 )/(46•2,5)=1,1мм²

Полученное по расчету сечение на участке 0-1 округляем до ближайшего большего стандартного сечения: