Технико-экономический расчет эффективности автоматизации микроклимата складского помещения

S_0-1= 2,5 мм² , I_доп=19 А.

Проверим сечение на участке 0-1 на механическую прочность и нагрев. Проверку сечения на механическую прочность производим путем сравнения расчетных данных с табличными:

S_табл ? S_0-1, (47)

2,5 мм² ? 1,1 мм²

Проверку сечения кабеля на участке 0-1 на нагрев производим путем расчета тока протекающего по кабелю и сравниваем его с допустимым током.

Расчетный ток определим по формуле:

, (48)

I_доп ? I_р , (49)

где Р - активная мощность нагрузки, кВт;

- коэффициент мощности нагрузки;

U_л - линейное напряжение сети, В

Для ламп накаливания cosц_лн=1, [5].

, (50)

,

Расчетный ток равен:

А,

19 А ? 1,88 А ,

Условие выполняется, следовательно, сечение кабеля рассчитано верно.

Фактические потери напряжения на участке 0-1:

, (51)

%,

Рассчитаем сечение самой протяженной линии 1-24:

S_1-24 =(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+

+P₃₁l_31-32 / C(ДU-ДU_0-1)= (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/ (7,7(2,5-0,19))=0,53 мм²

Полученное по расчету сечению на участке 1-24 округляем до ближайшего большего стандартного сечения:

S_0-1= 2,5 мм² , I_доп= 19 А,

Проверка сечения на механическую прочность:

2,5 мм² ? 0,53 мм²

,

Расчетный ток равен:

А,

19 А ? 1,6 А ,

Условие выполняется, следовательно, сечение кабеля на участке 1-24 рассчитано верно.

%,

Потери напряжения во всей линии:

= + , (52)

ДU= 0,19+0,86= 1,05 % ? 2,5 %

Аналогично производится расчет сечений проводников других линий, результаты сведем в графическую часть (лист 2).

2.9 Выбор места расположения и количества подстанций 10/0,4кВ. Расчет нагрузок, выбор мощности и числа трансформаторов

Для определения места расположения трансформаторной подстанции наносим на генплан объекта координатную сетку и определяем координаты ТП по формулам:

, (53)

, (54)

где P_i ? расчетная мощность на вводе отдельных потребителей, кВт;

X_i,Y_i - расстояние по осям координат отдельных потребителей, м.

Поскольку вечерняя нагрузка в сумме составляет большую величину, то в расчетах используем вечерние нагрузки.

кВт·м;

15175кВт·м;

кВт;

м;

м.

Устанавливаем ТП в точке с координатами м; м. В этом месте она будет находится в центре электрических нагрузок, не мешать передвижению транспорта и животных, а также иметь удобный подъезд для транспорта.

Определяем мощность трансформаторной подстанции:

, (55)

где cosц_ср.вз - средневзвешенный коэффициент мощности объекта электроснабжения;

- суммарная активная мощность всех потребителей, кВт;

, (56)

.

, (57)

где P_м - нагрузка наиболее мощного потребителя, кВт;

- сумма надбавок мощности остальных потребителей, кВт. [12];

P_но - мощность наружного освещения, кВт.

кВт;

кВА.

Принимаем к установке трансформаторную подстанцию марки ТМ-10/0,4 мощностью 250 кВА. [12].

2.10 Расчет и выбор компенсирующих устройств

Для компенсации реактивной мощности применяются батареи конденсаторов.

Предусматривается групповая компенсация реактивной мощности. Конденсаторную батарею устанавливаются на трансформаторной подстанции и подключают параллельно сети. Конденсаторы разных фаз соединяются между собой в треугольник.

Мощность компенсирующего устройства определяется по формуле:

, (58)

где Р - расчетная мощность активной нагрузки, кВт;

₁ - угол сдвига фаз до включения батареи конденсаторов, cos=0,87;

₂ - угол сдвига фаз после включения батареи конденсаторов, cos=0,99.

(квар)

Выбираем 4 комплектно конденсаторных устройства УК1-0,4-33У3 с мощностью 33кВА [12].

Определяем фактическое значение , при включении батареи конденсаторов:

, (59)

где Q_УК - мощность принятой конденсаторной установки, (квар).

Следовательно, конденсаторная установка принята, верно.

2.11 Расчет внутриплощадочных сетей 0,4 кВ

Произведем расчет линии, по которой запитывается картофелехранилище. Так как данный потребитель обладает наибольшей нагрузкой на вводе, которая значительно превышает нагрузки остальных потребителей, то к нему введется отдельная линия.

Для расчета линии нам необходимо определить допустимые потери напряжения в линиях 10 кВ и 0,4 кВ, расчет ведем табличным методом. Потери в трансформаторе при 100% нагрузке составляет 4%, при 25% - 1%. Отклонение напряжения на шинах 10 кВ составляет +5%; применяем режим встречного регулирования - в режиме 25% нагрузке отклонение в шинах 10 кВ будет составлять 0. Трансформатор может иметь надбавки напряжения от 0 до 10% со ступенью 2.5%.

Таблица 3- Отклонения напряжения

Элемент сети	Режим нагрузки
	100%	25%
1.Шины 10кВ 2.Потери в линии 10кВ 3.Трансформатор 10/0.4кВ: потери надбавки 4.Потери в линии 0.4кВ внутренние наружные	+5 -6 -4 +7.5 -2.5 -5	0 -1.5 -1 +7.5 0 0
Отклонение напряжения у потребителей	-5	+5

Потери в линиях 10 и 0.4кВ составляет:

ДU¹⁰⁰=5-4+7,5+5=13,5%;

Принимаем для линии 10кВ - 6%, для линии 0,4кВ - 7,5%, тогда отклонение напряжения у потребителей при 25% загрузке составляет:

дU²⁵= -1,5 - 1 + 7,5= + 5%;

дU²⁵ = +5%, что не выходит за рамки требований стандарта к качеству электрической энергии.

Учитывая большую нагрузку по току, для электроснабжения картофелехранилища применяем кабельную линию, проложенную в земле. По данной линии осуществляется электроснабжение только картофелехранилища.

Площадь поперечного сечения токоведущих жил кабеля определяем по допустимому нагреву. Расчетный ток линии составляет 317А. Принимаем к прокладке кабель марки ААБл 5х150.

Определяем полную расчетную мощность по формуле:

, (60)

где P- расчетная активная мощность, кВт;

cosц - коэффициент мощности.

Эквивалентную мощность определяем по формуле:

, (61)

где K_g - коэффициент динамики роста, для сельскохозяйственных потребителей K_g=0,7 [12].

Вечерние расчетные нагрузки группы однородных потребителей соизмеримой мощности на участках ВЛ 0,38 кВ определяем по формуле:

, (62)

где P_i - суммируемые мощности отдельных потребителей;

K₀ - коэффициент одновременности [12]

Произведем расчет линии Л1.

Участок 0-1:

P_0-1=162 кВт;

кВА;

кВА.

Произведем расчет линии Л2.

Участок 2-3:

P_2-3=K₀· (P₁+P₂); P_2-3=0,75·(8+8)=12 кВт;

кВА; кВА.

Участок 0-2:

P_0-2=P₂·K₀+P_2-3; P_0-2=16·0,75+12=24 кВт;

кВА; кВА.

Произведем расчет линии Л3.

Участок 5-6:

P_5-6=0.75·(8+8)=12 кВт;

кВА ; кВА.

Участок 4-5:

P_4-5=P₅·K₀+P_5-6 ; P_4-5=10·0,75+12=19,5 кВт;

кВА; кВА.

Участок 0-4:

P_0-4=P₄·K₀+P_4-5 ; P_0-4=16·0,75+19,5=31,5 кВт;

кВА; кВА.

Площадь сечения проводов и их марку выбираем по эквивалентной мощности, и сводим в таблицу 4.

Рассчитываем потери напряжения в принятых проводах:

, (63)

где S_уч- полная мощность участка, кВА;

l_уч- длина участка, км;

U_н- номинальное напряжение на участке, кВ;

r₀ , х₀ - соответственно активное и индуктивное сопротивление проводов, Ом/км, для А25 r₀=1,15 Ом/км, х₀=0,319 Ом/км [12].

Определим потери.

Линия Л1. Участок 0-1:

В.

Таблица 4 - Расчет сети 0,38 кВ

Номер участка	Длина участка Lуч, км	Суммар- ная расчётная мощность Pр,кВт	Коэф- фици- ент мощности cosц	Макси- мальная полная мощность Sуч,кВА	Эконо- мическая нагрузка Sэ,кВА	Марка и сечение проводов	Сопротивлене проводов	Потеря напряжения, ?
							акти вное Rо Ом/км	реак тивн ое Xо Ом/км
0-1	0,02	162	0,702	207,2	145	ААБл	0,27	0,25	0,99
0-2	0,065	24	0,85	28,2	19,7	А25	1,15	0,32	1,45
2-3	0,08	12	0,85	14	9,8	А25	1,15	0,32	0,89
0-4	0,035	31,5	0,85	37	26	А25	0,84	0,31	0,78
4-5	0,04	19,5	0,85	23	16,1	А25	1,15	0,32	0,73
5-6	0,04	12	0,85	14	9,8	А25	1,15	0,32	0,44
0-3	0,145	36	0,85	42,2	29,5	А25	0,84	0,32	2,34
0-6	0,115	63	0,85	74	51,9	А25+А35	0,84	0,32	1,95

2.12 Проектирование электрических сетей 10 кВ

Линия 10 кВ подходит к трансформаторной подстанции ТП 10/0,4 мощностью S = 250 кВА. При этом нагрузка передаваемая по линии составляет: Р_л =207,4 кВт или S_л =249 кВА. ТП 10/0,4 питается от ТП 35/10 по отдельной воздушой линии протяженностью 10км. Объект относится к третьей категории по надежности электроснабжения, поэтому резервирование не нужно. Составим расчетную схему сети 10 кВ.

Определим расчетный ток в линии:

I_P = Sл/ ( 3 U_H) ; (64)

I_P = 249 / ( 3 10) = 14,4 A;

Определим площадь поперечного сечения проводов линии методом экономической плотности тока.

Площадь поперечного сечения проводов линии определяем по формуле:

F = I_P / j_ЭК ; (65)

где j_ЭК - экономическая плотность тока, А/мм²;

j_ЭК - определяем по таблице [12] в зависимости от величины нагрузки и числа часов использования ее максимума Т. По таблицам [12] определяем Т = 2700 часов, тогда j_ЭК = 1,3 А/мм²;

F = 14,4 / 1,3 = 11,1 мм²;

По условию механической прочности принимаем провод марки 3А-35.

(66)

где r₀ - удельное активное сопротивление, Ом, r₀=0,773 Ом/км [12];

х₀ - удельное реактивное сопротивление, Ом, х₀=0,336 Ом/км [12].

Определим потери напряжения в линии :

U = 3 _* 14,4 _* 8 _* (0,773 _* 0,83 + 0,336 _* 0,56) = 165,4 В;

U% = 165,4 / 10000 _* 100% = 1,65 %;

Потери напряжения в линии не превышают допустимых, отсюда делаем вывод, что провод выбран правильно.

2.13 Мероприятия по снижению потерь электроэнергии

Для снижения потерь электроэнергии существует два вида мероприятий: организационные и технические. В данном проекте предусматриваются следующие мероприятия.

Организационные:

Максимальное использование светлого времени суток для работы персонала;

Недопущение работы оборудования при малой загрузке;

Совмещенное проведение технического обслуживания и текущих ремонтов осветительного и силового электрооборудования;

Технические:

Лампы накаливания, где это целесообразно заменены люминисцентными;

Электродвигатели для оборудования выбирались с учетом коэффициента загрузки и режима работы;

Применены электродвигатели новой серии АИР, имеющий более высокие КПД и cos;

Предусмотрены воздушные завесы, исключающие интенсивный воздухообмен между секциями хранения и окружающей среды при открытых дверях;

Осуществляется компенсация реактивной мощности;

2.14 Организация электротехнической службы по эксплуатации электрооборудования

Эксплуатацией электрооборудования картофелехранилища занимается бригада электромонтеров, входящая в состав электротехнической службы хозяйства.

Технические обслуживания и текущие ремонты осуществляются согласно графика. График представляет собой календарный годовой план проведения ТО и ТР всего электрооборудования хозяйства.

Периодичность проведения ТО и ТР приведена в системе планово-предупредительных ремонтов в сельском хозяйстве: ППРСХ. Она зависит от вида оборудования и условий его эксплуатации. При составлении графика также учитывается величина фонда рабочего времени на неделю одного электромонтера. Составлением графика занимается инженер-электрик, он же осуществляет руководство электротехнической службой хозяйств.

3. Специальная часть

3.1 Обоснование вопроса

Оптимальное хранение сельскохозяйственной продукции позволяет обеспечить круглогодичное снабжение населения страны продуктами питания и сохранить их высокие питательные и вкусовые качества, внешний вид.

Хранение картофеля по значимости и экономическому эффекту уступает лишь хранению зерна. Главным условием хорошей сохранности картофеля является микроклимат. Основные параметры микроклимата в хранилищах температура и относительная влажность воздуха в массе хранимого продукта. Процессы автоматического управления температурой в картофелехранилищах наиболее сложные.

Во-первых, при хранении большой массы картофеля в хранилищах колхозов и совхозов, не оборудованных системами автоматического управления, при положительных температурах возникают очаги загнивания продукта, которые быстро распространяются на рядом расположенные клубни картофеля.

Во-вторых, обычно картофель стараются хранить при минимально допустимых температурах, и при сильных морозах иногда подмораживается продукция в периферийных слоях.

В-третьих, для визуального контроля сохранности продукции ее закладывают слоем небольшой толщины и оставляют места для прохода обслуживающего персонала, что приводит к относительно малому использованию объема хранилищ. Вследствие этого при хранении картофеля в неавтоматизированных картофелехранилищах полезный объем сооружений составляет 30 … 40 % общего объема, а порча продукции доходит до 30% и более . Автоматизация управления микроклиматом снижает потери продукции до 5-10%.[8]

3.2 Общие сведения и технологические требования к проектируемой электроустановке

Технологический процесс хранения картофеля можно разделить на три основных периода: лечебный, охлаждение, хранение.

В лечебный период с целью быстрого заживления механических повреждений картофеля необходимо поддерживать в межклубневом пространстве насыпи температуру на уровне 14 … 18 ^оС.

При температуре картофеля выше 18 ^оС должна включиться активная вентиляция и подавать воздух температуры на 3 … 4 ^оС ниже температуры массы хранимого продукта.

Если в закрома хранилища заложен больной картофель , то лечебный период проводится при температуре 8 … 10 ^оС с последующим охлаждением 1… 2 ^оС.

В период охлаждения, который наступает после двухнедельного лечебного периода, температуру хранимого продукта постепенно снижают до 2 … 4 ^оС. для этого клубни картофеля вентилируют наружным воздухом в те периоды суток, когда температура наружного воздуха не менее чем на 4 … 5 ^оС ниже температуры насыпи картофеля. Охлаждают клубни медленно: на 0,5 … 0,6 ^оС в сутки при максимальной влажности воздуха до 100%. Период охлаждения длится 20 … 25 суток.

Период хранения - это основной период. Он начинается, когда температура картофеля в насыпи достигаем 3 … 4 ^оС.

Устройства формирующие микроклимат в картофелехранилище - это вентиляционные установки. Они входят в комплект оборудования регулирования температуры в картофелехранилищах (ОРТХ).

Вентиляционные установки включаются при повышении температуры в насыпи до 4 ^оС и более. Зимой продукт активно вентилируют смесью наружного и внутреннего воздуха, а при больших морозах - только рециркуляционным воздухом. В остальное время года насыпь вентилируют наружным воздухом который забирают в наиболее холодное время суток.

Исходя из требований к ведению технологического процесса хранения картофеля и характеристик технологического оборудования принимаем как наиболее эффективное регулирование температуры хранения - регулирование ее с помощью воздействия на поток воздуха проходящего от приточной шахты через массу картофеля в помещение (как степень смешивания рециркуляционного воздуха с наружным) и воздействия на расход теплоносителя в трубопроводе отопления.

Воздействие на поток воздуха в приточной шахте осуществляется за счет изменения положения задвижки с помощью исполнительного механизма. Первичный преобразователь температуры должен быть установлен в центре насыпи на глубине 0,5…0,6 метров от верхней поверхности. Сигнал с первичного преобразователя через регулятор температуры пропорциональный, преобразуется в напряжение подаваемое на исполнительный механизм, заставляя его перемещать задвижку клапана в зависимости от значения температуры в насыпи. С помощью переключателей должна осуществляться работа системы в автоматическом или ручном режиме. Должна быть предусмотрена защита от переохлаждения; для этого устанавливается преобразователь терморегулятора защиты в магистральном канале после приточного вентилятора на расстоянии от 1 до 5м от него. Также для предотвращения примерзания заслонки к корпусу шахты необходимо обеспечить перед запуском всей системы прогрев заслонки с помощью нагревательного элемента.

Для визуального контроля за температурой в насыпи используем логометр с возможностью проконтролировать температуру в насыпи с помощью восьми преобразователей первичных.

Регулирование температуры в верхней зоне картофелехранилища осуществляется путем изменения расхода теплоносителя в трубопроводе отопления. С этой целью применим исполнительные механизмы изменяющие положения клапана на теплоносители в зависимости от значения температуры, измеренным первичным преобразователем, установленным в верхней зоне хранилища. В схеме управления должна быть предусмотрена защита калорифера от замораживания, а также ручное и автоматическое управление с помощью переключателей вентиляторами и исполнительными механизмами.

Следует учесть, что для создания микроклимата в картофелехранилище используется восемь шкафов управления, имеющих свои идентичные схемы управления. Разработанная и составленная одна из них изображена на листе 5 графической части проекта.

3.3 Разработка принципиальной электрической схемы управления

В автоматическом режиме температура в массе картофеля на заданном уровне поддерживается терморегулятором SK3. При повышении ее значения терморегулятор подготавливает к включению цепь магнитного пускателя КM4 приточной вентиляции. Поступающий в хранилище воздух смешивается с внутренним в смесительном клапане. Температура смеси регулируется пропорциональным терморегулятором SK5, управляющим заслонкой смесительного клапана при помощи исполнительного механизма ИМ1. Дифференциальный терморегулятор SK1 включает электродвигатель приточной вентиляции только в том случае, если температура наружного воздуха, измеряемая чувствительным элементом SK1 ниже, чем в массе продукции. Терморегулятор SK4 защищает продукцию от переохлаждения наружным воздухом, отключая приточную вентиляцию при выходе из строя смесительного клапана.

В лечебный и основной период хранения система вентиляции включается по программе двухпрограммного реле времени КT1.Вторая программа используется для включения электроподогревателя смесительного клапана, предупреждающего подмерзание заслонки. При понижении температуры в верхней зоне хранилища ниже допустимой терморегулятор SK2 включает электрокалорифер подогрева воздуха (магнитные пускатели КM1 и КM2).

В ручном режиме работы управление системой микроклимата осуществляется посредствам кнопок SB1-SB6.

3.4 Выбор элементов принципиальной схемы (условия выбора)

Для управления электроприводом выбираем следующие аппараты управления:

· кнопочный пост ПКЕ112-2 - 3шт.

· переключатель ВК44-21-33161-54-УХЛ2 - 3 шт

· магнитные пускатели ПМЛ-1130РО2В - 4 шт.

· реле времени РП21М-003В1.

· световые сигнальные лампы СКЛ-12-А13-220 - 4 шт.

· клемная колодка - Б3Н27-35М135-160Д/ДУЗ

· предохранители НП - 6 шт.

· регулятор температуры МТ2232-R

· регулятор температуры МТ2141 - 4 шт.

· тепловое реле РТЛ - 2 шт.

· промежуточное реле РП21М-400

3.5 Разработка шкафа управления

Габариты ящика управления определяются количеством и размерами аппаратов управления, защиты и сигнализации, размещенными в ящике, а следовательно, площадью, занимаемой монтажными зонами аппаратов. [15]

Расчет площадей монтажных зон аппаратов произведем в табл.5.

Таблица 5 Определение монтажных зон аппаратов

Позицион-ное обозна-чение аппа-рата на прин-ципиальной схеме	Высота монтаж-ной зоны H, мм	Ширина монтаж-ной зоны аппарата B, мм	B•H, мм2	Позицион-ное обозна-чение аппа-рата на прин-ципиальной схеме	Высота монтаж-ной зоны H, мм	Ширина монтаж-ной зоны аппарата B, мм	B•H, мм2
На рейках задней стенки ящика управления	На двери ящика управления
QF3 КТ XT KV	18 43 100 43	75 92 20 92	1350 4085 2000 4085	HL1 HL2 HL3 HL4 SB1, SB2 SB3, SB4 SB5, SB6 SK1 SK2 SK3 SK4 SK5 SA1 SA2 SA3	22 22 22 22 120 120 120 110 110 110 110 110 50 50 50	22 22 22 22 76 76 76 48 48 48 48 48 50 50 50	484 484 484 484 9120 9120 9120 5280 5280 5280 5280 5280 2500 2500 2500
BЧH =11520	BЧH =63680
Выбрана площадь стенки ящика=15000	Выбрана площадь двери ящика=70000

Необходимая площадь стенки и двери, на которой монтируются аппараты, должна быть больше суммарной площади с учетом площади, занимаемой проводами :

(67)

Принимаем для установки ящик ЯУЭ - 0632 габаритами 600x300x250. [15]

3.6. Разработка схемы соединений шкафа управления

Схему соединений выполняем на основании разработанной принципиальной схемы (лист 6, графической части проекта) и чертежа общего вида ящика управления (лист 7, графической части проекта).

Схему соединений ящика выполняем общей на весь ящик.

Схему соединений выполняем для вида на изделие со стороны монтажа, со стороны расположения рядов зажимов. На чертеже показываем контуры соответствующих панелей ящика управления.

Схему выполняем без масштаба. При этом аппараты (включая ряды зажимов) показывают в соответствии с их действительным расположением.

Аппараты изображаем в виде монтажных символов, представляющих схему внутренних соединений аппаратов. Символ аппарата обводим тонкой сплошной линии. Символы аппаратов на чертеже размещаем свободно с учетом места для размещения их нумерации, а также с учетом маркировки отходящих от аппаратов проводов.

Схему соединений выполняем адресным способом. Каждому аппарату присваиваем номер. Номер проставляем слева направо, сверху вниз по порядку. Нумерация проставляется в кружочках. При этом над чертой записываем порядковый номер аппарата, а под чертой позиционное обозначение этого аппарата в принципиальной схеме. Порядковые номера аппаратов являются адресами проводников, соединяющими элементы по принципиальной схеме устройства. При этом адрес для аппарата - только цифры порядкового номера, а для ряда зажимов - номер ряда зажима через знак «:» порядковый номер конкретного зажима, к которому присоединяется провод. Адрес записываем в торце провода, отходящего от элемента аппарата, а номер проводника (генеральная маркировка по принципиальной электрической схеме) записываем над проводом. Соединения аппаратов расположенных на двери ящика с аппаратами, расположенными внутри ящика, осуществляем через ряды зажимов [14].

4. Безопасность жизнедеятельности

4.1 Требования безопасности при монтаже и эксплуатации электрооборудования в картофелехранилище емкостью 2000 тонн

Все конструкции картофелехранилища закрепляют болтами или сваркой. Поднятые для монтажа элементы (воздуховоды, вентилятор и калорифер отопительно- рециркуляционного агрегата, калорифер для подогрева приточного воздуха, электроприводы воздушных заслонок) закрепляются болтами.

Нельзя поддерживать вручную при монтаже отопительно- рециркуляционный агрегат, вентилятор и другие установки.

Поднимать электрические машины можно только за предназначенные для этого детали: рым-болты, крюки. Подводить трос или домкрат под лапы для крепления двигателя к фундаменту нельзя. Это может привести к их поломке и травме персонала.

Для питания транспортера загрузки картофеля (ТЗК) применяем гибкий кабель, специально предназначенный для этой цели, с учетом возможных механических воздействий. Все жилы, в том числе зануляющая должны быть в общей оболочке, оплетке или иметь общую изоляцию.

При монтаже картофелесортировального пункта (КСП) необходимо четко руководствоваться инструкциями завода-изготовителя, производить сборку в правильной последовательности, чтобы избежать травм и порчу оборудования. Все агрегаты КСП должны быть занулены, заземлены и иметь жесткий фундамент.

При монтаже распределительных шкафов, вводного распределительного устройства необходимо следить за соблюдением просветов и зазоров между ними, достаточных для надежной эксплуатации этих шкафов. Шкафы необходимо монтировать так, чтобы в дальнейшем к ним был нормальный доступ. На двери шкафов должны быть нанесены соответствующие предупреждающие надписи: черный треугольник со стрелкой на желтом фоне и величина номинального напряжения (красным цветом).

Проектируемое картофелехранилище относится к помещениям особо опасным, т.к. в нем присутствуют следующие признаки:

- сырые, т.е. с относительной влажностью воздуха длительно превышающей 95% (в данном случае ц=95%);

- с токопроводящими полами.

К работе с электроустановками в данном помещении допускаются лица с квалификационной группой не ниже 3 - для электромонтеров, не ниже 4 - техники-электрики.

При эксплуатации электрооборудования картофелесортировального пункта и транспортера загрузки картофеля необходимо опасаться попадания в сепарирующие, сортирующие ролики ,натяжные барабаны и другие движущиеся части различных деталей.

Зануление является основной защитной мерой при замыкании фазного провода на корпус электроустановки, находящейся под напряжением до 1000В с глухозаземленной нейтралью источника питания.

В картофелехранилище магистральные зануляющие проводники непосредственно по стенам прокладывать запрещается, потому прокладывают их на расстоянии от стен 10мм. В местах возможных механических повреждений они защищены кожухами, прокладкой в металлические трубы.

Также при обслуживании электроустановок в картофелехранилище предусмотрено использование электрозащитных средств - это переносимые и перевозимые изделия, служащие для защиты людей от поражения электрическим током при работе с электроустановками.

Непосредственно используются следующие средства:

основные: диэлектрические перчатки, инструмент с изолирующими рукоятками и т.д.

дополнительные (они могут использоваться только в совокупности с основными защитными средствами): изолирующие подставки и накладки, диэлектрические ковры и др.

Перед каждым использованием средств защиты производят их тщательный внешний осмотр, обращая внимание на срок годности (по штампу), а у диэлектрических перчаток проверяют отсутствие проколов. Каждое защитное средство имеет инвентарный номер и зарегистрировано в журнале учета и содержания средств защиты.

Кроме вышеперечисленных средств защиты в картофелехранилище предусматривается установка электрооборудования со степенью защиты от соприкосновения персонала с движущимися частями оборудования и от попадания внутрь твердых посторонних тел и влаги. В проектируемом здании предусмотрено электрооборудование со степенью защиты: IP23, IP20 и др.

Технические мероприятия электробезопасности выполняют в следующей указанной ниже последовательности, когда работы должны проводиться со снятием напряжения, до их начала:

Отключают от источника напряжения нужные для работы токоведущие части и принимают меры, препятствующие их ошибочному включению. Отключение производится в распределительных шкафах ШР1…ШР7.

На приводах ручного и ключах дистанционного управления коммутационными аппаратами вывешивают плакаты безопасности, запрещающие включение: “Не включать, работают люди!”

Проверяют отсутствие напряжения на токоведущих частях. Отсутствие напряжения проверяют индикатором напряжения.

Ограждают при необходимости рабочие места и оставшиеся под напряжением части (если работа вблизи таких частей) и вывешивают предупреждающие плакаты на этих ограждениях («Стой напряжение») и предписывающие на рабочем месте («Работать здесь»).

Организационные мероприятия, обеспечивающие безопасность работы в электроустановке, в основном следующие:

- письменное оформление задания на работу нарядом-допуском или записью в оперативный журнал устного распоряжения, которое делает отдающий или получивший распоряжения до его выполнения, или письменным перечнем работ, который ответственный за электрохозяйство - инженер-электрик, разрешает выполнять в порядке текущей эксплуатации;

- соблюдение определенной процедуры допуска ремонтного персонала к работе;

- надзор во время работы за соблюдением правил безопасности этим персоналом;

- письменное оформление окончания работы, а так же перерывов в работе и перевода работающих на другое рабочее место.

4.2.1 Расчетная проверка эффективности зануления на отключающую способность

Для обеспечения быстрого автоматического отключения участка сети, где корпуса электроприемников занулены, должно выполняться условие:

; (68)

где I⁽¹⁾_к.з. - ток однофазного к.з., А;

К - коэффициент кратности тока для обеспечения надежного и быстрого отключения установки.

Ток короткого однофазного замыкания, А

, (69)

где U_ф? фазное напряжение сети (220 В);

Z_п? сопротивление петли «фаза-нуль»;

Z_Т -полное сопротивление трансформатора току замыкания на корпус

(70)

где l? длина участка линии, км;

R_ф,R_н? удельное активное сопротивление фазного и нулевого проводов, Ом/км.

Х_ф,Х_н - внутреннее индукционное сопротивление фазного и нулевого проводников, Ом/км;

X_п ? удельное внешнее индуктивное сопротивление петли проводников

«фаза-ноль», которое ориентировочно принимают 0,15 Ом/км для проводов в трубах и кабелей.

Удельное активное сопротивление фазного и нулевого провода.

; (71)

где - удельное сопротивление проводника (для алюминия) принимается

=28 ;

для меди =18 .

где S - сечение проводника, мм².

Произведем расчет для первого участка:

,

Для второго участка:

,

Для третьего участка:

,

Для четвертого участка:

.

Величина ? сопротивление трансформатора току короткого однофазного замыкания, Ом.

, (72)

где S_Н ? номинальная мощность трансформатора, кВА.

К=26 для схемы соединение обмоток Y/Y и первичного напряжения 6?35кВ.

Ом;

А.

Зануление является эффективным, если ток однофазного короткого замыкания имеет величину превышающую 3·I_уст, I_уст=10A, 3·I_уст=30А. Следовательно зануление эффективно.

I_к.з=126 А > 3·I_уст=30 А.

4.2.2 Расчет и выбор устройства защитного отключения (УЗО)

Согласно ПУЭ если не известны токи утечки в линии, то можно произвести упрощенный выбор УЗО по условию:

; (73)

; (74)

Ток утечки линии состоит из двух составляющих, которые рассчитываются следующим образом.

Ток утечки принимается равным, из расчёта 0,4 мА на 1 ампер нагрузки электроприёмников:

; (75)

Ток утечки сети принимается равным, из расчёта 0,01 мА на 1 метр длины фазного проводника питающего электроприёмники:

; (76)

ПУЭ, комплекс ГОСТ 30331 и другими нормативными документами РБ на вводе в картофелехранилище требуется установка УЗО.

I_умА

I_у.с мА

I_утмА

По каталогу выбираем: УЗО ВД1-63/4/40/300) с номинальными данными: число полюсов - 4, номинальный ток I_н=40А, ток срабатывания I_ср=300мА, номинальное напряжение U_н=380В, время срабатывания T_ср=0,04сек.

4.3 Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных экологически неблагоприятных ситуациях

В зависимости от пожарных свойств и количества веществ или материалов, используемых или образующихся в процессе производства, а также помещения или здания, в которых они размещены, подразделяются на пять категорий в соответствии с общесоюзными нормами технологического проектирования «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной безопасности». Проектируемое картофелехранилище по данным нормам относится к пятой категории «Д».

В проектируемом картофелехранилище для тушения пожара предусмотрено использование огнетушителей марки ОВП-10 (огнетушитель воздушно-пенный), также первичные средства пожаротушения (лопаты, ящики с песком, топоры, ломы).

В электрощитовой используются углекислотные огнетушители типов ОУ-2.

Разработку противопожарных норм, правил и инструкций по проектированию, строительству и эксплуатации зданий и установок, а так же надзор за соблюдением правил ведет управление пожарной охраны МЧС РБ.

Согласно инструкции РД 34.21.122-87 картофелехранилище, в местностях со средней грозовой деятельностью 10 и более часов в год, по устройству молниезащиты относится ко II категории и должна быть защищена от прямых ударов молнии, электростатической и электромагнитной индукции, и заноса высоких потенциалов.

Защита здания от прямых ударов молнии предусматривается молниеприемником, состоящим из стальных балок покрытия, стяжек и прогонов и дополнительно проложенной под слой утеплителя проволоки диаметром 6 мм, соединенных между собой при помощи сварки.

В качестве токоотводов используются металлические колонны, которые с помощью сварки соединяются с молниеприемником и арматурой железобетонных фундаментов, которая используется в качестве заземлителей. В случае невозможности использовать железобетонные фундаменты, заземлитель выполняется из трех электродов круглой стали, диаметром 10мм, длиной-2,5м, соединенных между собой и стальными колоннами сталью 40*4мм при помощи сварки.

Выступающие над зданием трубы, вентиляционные устройства и пр., должны быть соединены сваркой с молниеприемником.

В картофелехранилище нет особо опасных выбросов ядохимикатов и различных отходов, например, навоза, поэтому особой опасности для окружающей среды оно не представляет.

В весенне-летний период картофелехранилище не загружено, картофель вывозится. Перед загрузкой хранилище дезинфицируют, опрыскивая раствором формалина, проветривают, внутренние поверхности белят свежегашеной известью с добавлением медного купороса и просушивают, т.е. ядовитые химикаты используются.

Требования безопасности при хранении, отпуске и применении пестицидов:

- хранение пестицидов в складах предприятии разрешается только после того, как помещение будет осмотрено органами санитарной службы и на него составлен паспорт;

- размещение химикатов внутри склада должно проводится согласно их классификации по токсичности, пожара- и взрывоопасности в соответствии с действующими правилами приема, хранения и отпуска;

- запрещается использовать помещения склада для совместного хранения пестицидов с продуктами питания, фуражом, различными материалами и предметами хозяйственного назначения;

- перед началом работы на складах, оборудованных принудительно-вытяжной вентиляцией, должна быть осуществлена 30-минутная очистка воздуха, а при отсутствии вентиляции - сквозное проветривание помещения;

- работа в складах должна проводиться лишь с применением средств индивидуальной защиты, с учетом свойств использующихся препаратов;

- ответственность за прием, хранение и выдачу пестицидов несет кладовщик: он должен знать их токсические, пожароопасные свойства, назначение, правила обращения;

- склады пестицидов должны быть обеспечены первичными средствами пожаротушения, необходимыми для тушения локальных очагов загорания;

- помещения склада необходимо содержать в чистоте, уборка его производится по мере необходимости, но не реже одного раза в две недели.

Исходя из того, что территория республики была подвержена радиоактивному заражению, то необходим контроль уровня радионуклидов в производимой продукции. Сельское хозяйство относится к отрасли, которая требует наивысшего контроля качества, т.к. его продукция идет в пищу населению и на корм скоту.

Непосредственно перед закладкой картофеля на хранение осуществляется контроль за уровнем радионуклидов в нем.

5. Экономическая часть

5.1 Актуальность проекта

Автоматизация технологических процессов послеуборочной обработки и последующего хранения позволяет получать и длительное время хранить без потерь сельскохозяйственную продукцию высокого качества. Уже сейчас в значительной степени автоматизированы операции послеуборочной обработки продукции полеводства. На поточных линиях картофелехранилища введены системы дистанционного управления электродвигателями, загрузкой машин, температурой теплоносителя и влажностью обрабатываемого картофеля, действием теплогенераторов и другого оборудования, системы измерения, сигнализации и т.п. В современных хранилищах управление микроклиматом, обеспечивающим длительную сохранность практически без потерь больших партий картофеля, ведется активным вентилированным холодным или подогретым воздухом на основе применения автоматических систем многоточечного контроля и управления основными параметрами в хранилищах (температурой, влажностью и т.д.).

Автоматизация сельскохозяйственных процессов связана, как правило, с коренной заменой оборудования в помещений, с созданием новой технологии, базирующейся на применении наиболее совершенных методов и средств автоматики. Основным критерием жизнедеятельности новых технических решений является их экономическая целесообразность.

Оптимальное хранение сельскохозяйственной продукции позволяет обеспечить круглогодичное снабжение населения страны продуктами питания и сохранить их высокие питательные и вкусовые качества, внешний вид.

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]

Экономическая эффективность определяется: во-первых, для выявления и оценки уровня использования отдельных видов затрат и ресурсов, экономической результативности производства в целом, экономических итогов реализации комплекса мероприятий; во-вторых для технико-экономического обоснования и отбора наиболее экономичных, оптимальных вариантов решения задач по внедрению новой техники. Эффективность рассчитывается на основе сопоставления технико-экономических показателей по двум вариантам решения производственной задачи.

Создание регулируемого микроклимата в картофелехранилище связано со значительными капиталовложениями, которые в условиях конкурентной экономики должны быть обоснованны. Отсюда целью экономического раздела дипломного проекта является обоснование экономической целесообразности применения автоматики в системе обеспечения микроклимата картофелехранилища.

5.2 Выбор вариантов технических решений и их сравнительная характеристика

В настоящее время могут быть реализованы две схемы автоматического управления микроклиматом.

1 Вариант: все электродвигатели приточной вентиляции, а так же отопительные агрегаты включаются вручную оперативным персоналам корнеплодохранилища. Потребляемая мощность в картофелехранилищах Р =162кВт. Электродвигатели приточной вентиляции включаются 4 раза в сутки продолжительностью по часу.

2 Вариант: Всеми электродвигателями приточной вентиляции, а так же электродвигатели отопительного агрегата управляются схемой управления установками ОРТХ. Потребляемая мощность картофелехранилища Р_пот = 162 кВт.

Рассчитать экономическую эффективность применения автоматического управления оборудованием микроклимата в картофелехранилище емкостью 2000 тонн, по сравнению с ручным управлением. Потребляемая мощность картофелехранилища Р_пот = 162кВт. Обслуживающий персонал n_р=1 чел. Тариф на электроэнергию С_Э = 206.7руб.,за кВт*ч

Преимущества автоматического управления микроклиматом в картофелехранилищах, по сравнению с ручным управлением. Во-первых, при хранении большой массы картофеля в хранилищах КСУП и СПК, не оборудованных системами автоматического управления, при положительных температурах возникают очаги загнивания продукта, которые быстро распространяются на рядом расположенные клубни картофеля. Во-вторых, обычно картофель стараются хранить при минимально допустимых температурах, и при сильных морозах иногда подмораживается продукция в периферийных слоях. В-третьих, для визуального контроля сохранности продукции ее закладывают слоем небольшой толщины и оставляют места для прохода обслуживающего персонала, что приводит к относительно малому использованию объема хранилища. Вследствие этого при хранении картофеля в неавтоматизированных корнеплодохранилищах полезный объем сооружений составляет 30 … 40% общего объема, а порча продукции доходит до 30 % и более .

Из-за неправильных режимов хранения хозяйства несут огромные потери. Например, потери питательных веществ в картофеле и овощах при нарушении режимов хранения составляет более 20% .

5.3 Натуральные технико-экономические показатели

Определим количество продукции дополнительно сохраненной благодаря автоматизации процессов регулирования микроклимата:

V₁ = 2000 (1 - 0,055) = 1890т.

V₂ =2000 (1 - 0,05) =1900 т.

V = 1900 -1860 = 10 т.

Основные режимы работы корнеплодохранилища:

Лечебный период - с целью быстрого залечивания механических повреждений, t_леч = 14 дней, =3ч.

Период охлаждения - температуру хранимого картофеля постепенно снижают до 2 … 4 ^оС, t_охл = 20 … 25 суток, =4ч.

Период хранения - основной период, он длится t_хр = 225 … 240 суток, =3ч.

Определим потребность электрической энергии при ручном и автоматическом управлении оборудованием:

, (77)

где K_З - коэффициент загрузки ЭД по мощности

Р_ЭД1, Р_ЭД2 - соответственно номинальная мощность электрооборудования, приточного и вытяжного вентилятора, кВт;

N_ЭД1,N_ЭД2 -соответственно численность приточных и вытяжных вентиляторов;

з _ЭД1, з _ЭД1 - соответственно КПД электродвигателя приточного и вытяжного вентилятора, отн. Ед.;

n_от1 - продолжительность отопительного периода без теплообменника-утелизатора, суток.

Годовой фонд работы оборудования, ч:

t = Дг · tд, (78)

где Дг - количество дней в году, в которые работает оборудование;

tд - количество часов работы в день, ч;

t₁ = 14•3+24•4+240•3,5= 978 ч.

t₂ =14•3+24•4+240•3 = 862 ч.

5.4 Расчет капиталовложений

Стоимость действующей установки по данным хозяйства на 1.05.2009 г. составляет 14331,6 тыс.руб. При расчёте капиталовложений по второму варианту учитываем цену шкафа управления и монтажные работы. Стоимость шкафа автоматизации по ценам завода изготовителя 1150 тыс.руб.

Балансовая стоимость действующей ОВС:

Сб = 14331,6(1 +0,1 +0,15) = 17914,5 тыс.руб.

Капиталовложения на новое оборудование:

(79)

тыс. руб.

где C_об - стоимость оборудования, тыс. руб;

k_ТР - коэффициент учитывающий затрат на упаковку и транспортировку;

k_М - коэффициент, учитывающий затрат на монтаж оборудования и пусконаладочные работы.

5.5 Расчет ежегодных эксплуатационных издержек

Рассчитаем эксплуатационные издержки:

И_э1 = Э + А + Р + ЗП + Ос + Зпр (80)

И_э2 = А + Р + Э (81)

где А - отчисления на амортизацию оборудования, тыс. руб;

Р - затраты на проведение ремонтов, тыс. руб;

Э - затраты на электроэнергию, тыс. руб.

Амортизационные отчисления и отчисления на ремонт:

А = (Н_а / 100) · К , (82)

Н_а-годовая норма амортизационных отчислений.

А=(9/100)*1791,4=161,2 тыс.руб А₂ = (9 / 100) · 3228,9=290,6 тыс. руб.

Отчисления на ремонт и обслуживание:

Р_Р = (Н_р / 100) · К, (83)

где Н_р - годовая норма отчисления на ремонт и обслуживание,

Н_р = =7,5% [24].

Рр=(7,5/100)*1791,4=134,4 тыс.руб.

Р_Р2 = (7,5/ 100) · 3228,9 = 242,2 тыс. руб.

Затраты на электроэнергию:

Э = Cw _* W, (84)

где Cw - цена электроэнергии, тыс. руб./кВт;

W - потребность электроэнергии, кВт.

Тариф на электроэнергию рассчитывается по формуле

Тэ/э = Т_б Ч(0,27+0,73ЧКн/Кб) = 167,3 Ч(0,27+0,73Ч2845/2150) = 206,7руб/кВт*ч;

где Тб - базовый тариф на электроэнергию, равный 167,3 руб/кВт*ч;

Кн и Кб - курс доллара США по отношению к национальной валюте, равные соответсвенно 2845 и 2150 руб/$.

Э₁ = 0,207· 43883 = 9083,8тыс.руб.

Э₂ = 0,207· 38678 = 8006,3тыс.руб.

Расходы на оплату труда обслуживающего персонала:

ЗП = С_{т *} Т _* К_д ; (85)

где С_т - часовая тарифная ставка, тыс. руб.

Т - годовые затраты труда рабочих, ч;

Кд - коэффициент учитывающий дополнительную оплату (К_д = 1,3 )

Часовая тарифная ставка:

С_т = (К_р? К_п? К_т? С _min) / Т_мес ; (86)

где К_р - повышающий коэффициент, (К_р = 1,49 )

К_п - коэффициент повышения ставок рабочих по видам выполняемых работ (К_п = 1,4 )

К_т - коэффициент единой тарифной сетки (К_т = 1,57 для 4-го разряда)

С _min - минимальная заработная плата 1-го разряда 81000 руб.

Т_мес - средняя норма продолжительности рабочего времени в месяц,

Т_мес = 168 ч. - при 40 часовой рабочей неделе.

С_т = 1,49?1,4?1,57 ?81000 / 168 =1128 руб/ч.

ЗП₁ = 1128?1,3?168 = 246350 руб.

ЗП₂ = 1128?1,3?30 = 44000 руб.

Отчисления на социальные нужды:

О_с =; (87)

К_с - коэффициент отчислений на социальное страхование.

К_с = 30 % [16].

Ос₁ = 0,3?246350 = 73905 руб.

Ос₂ = 0,3?44000 = 13200 руб.

Зпр =( Э + А + Р + ЗП + Ос) 0,07 ; (88)

Зпр1 =(9083,8+161,2+134,4+146,4+73,9) 0,07=679 руб

Зпр2 =(8006,3+290,6+242,2+44+13,2) 0,07=601,7 руб

Все величины, входящие в эксплуатационные издержки заносим в общую таблицу, а в итоговой графе высчитываем суммарные затраты на эксплуатацию электрооборудования за год.

Таблица 6 - Эксплуатационные издержки

Элементы затрат, тыс. руб./год	Вариант	Изменения (II-I)
	Базовый	Проектируемый
Затраты на электроэнергию. Амортизационные отчисления. Затраты на ремонт и ТО. Заработная плата Отчисления на социальные нужды Прочие затраты	9083,8 161,2 134,4 246,4 73,9 679	8006,3 290,6 242,2 44 13,2 601,7	-1077,5 129,4 107,8 -202,4 -60,7 77,3
Итого:	9700	8596,3	-1103,7

Таким образом, исходя из полученных цифр мы можем судить о том что внедрение автоматики в процесс хранения картофеля дает нам экономию электроэнергии, а следовательно и денежных средств.

5.6 Рыночные показатели эффективности капиталовложений

5.6.1 Прибыль и доход от реализации проекта.

При внедрение в производство эффективной новой техники возрастает получаемая предприятием прибыль. Она может определяться:

- сокращением производственных издержек;

- приростом производства продукции или улучшением ее качества;

- приростом производства продукции и сокращением производственных издержек одновременно.

Чистая прибыль:

, (89)

где И₁, И₂ - соответственно текущие издержки до и после реализации проекта.

Поскольку незначительная часть нетоварного картофеля может быть использовано на кормление скота, эконономичискую выгоду рассчитываем исходя из десятикратного уменьшения оптовой цены на картофель.

С_НП - ставка налоговых отчислений из прибыли, % (в расчетах не учитывается, поскольку по действующему законодательству в настоящее время сельскохозяйственные предприятия освобождены от налогов на прибыль)

ДЧП =9700-8596,3+10000?0,7-10000?0,07=7403,7 тыс.руб

Определим годовой доход:

Д = ДЧП+А, (90)

Д =7403,7+290,6=7694,3тыс.руб.

5.6.2 Показатели эффективности инвестиций

Для оценки эффективности капиталовложений в САР следует рассчитать показатели:

- чистый дисконтированный доход (ЧДД);

- срок окупаемости капиталовложений ;

Статистический срок окупаемости капиталовложений показывает, за какой срок инвестор возвращает первоначальные капиталовложения.

Статистический срок окупаемости капиталовложений:

Т^сто = К₁/ Д, (91)

Т^сто = 3228,9/7694,3=0,42 года

Рассчитаем эффективность капиталовложений.

Определим расчетный период службы оборудования:

Тсл = 100/На , (92)

Тсл = 100/ 9 = 11,1 лет

Чистый дисконтированный доход ЧДД показывает весь эффект инвестора, приведенный во времени к началу расчетного периода.

Рассчитаем чистый дисконтированный доход.

ЧДД = Д ·_т - К₁ , (93)