Разработка механизированной технологии водоснабжения и автопоения на молочно-товарной ферме

Размещено на http://www.allbest.ru/

48

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка механизированной технологии водоснабжения и автопоения на молочно-товарной ферме

РЕФЕРАТ

водоснабжение автопоение животноводческий ферма

Темой курсового проекта является разработка механизированной технологи водоснабжения и автопоения на молочно-товарной ферме на 672 голов коров, 235 нетелей и 330 телят до 6-ти месячного возраста.

Механизация производства - замена ручных средств труда машинами и механизмами с применением для их действия различных видов энергии, тяги в отраслях материального производства или процессах трудовой деятельности. Основные цели - повышение производительности труда и освобождение человека от выполнения тяжёлых, трудоёмких и утомительных операций; способствует рациональному и экономному расходованию сырья, материалов и энергии, снижению себестоимости и повышению качества продукции. Наряду с совершенствованием и обновлением технических средств и технологии механизация производства неразрывно связана с повышением уровня квалификации и организации производства, изменением квалификации работников, использованием методов научной организации труда. Она является одним из главных направлений технического прогресса, обеспечивает развитие производительных сил и служит материальной основой для повышения эффективности общественного производства, развивающегося интенсивными методами.

Курсовой проект по дисциплине «Механизация животноводства с основами энергосбережения» выполнен с целью закрепления и углубления теоретических знаний, приобретения навыков при решении конкретных задач производства путем овладения методикой проектирования ферм и комплексов.

В первом разделе представлен критический анализ существующих схем реализации механизированной технологии водоснабжения и автопоения.

Во втором разделе характеризуется животноводческая ферма по производству молока поголовьем 672 коровы.

В разделе три описаны технологические процессы водоснабжения и автопоения.

В четвертом разделе произведен расчет и выбор оборудования для водоснабжения и автопоения.

В пятом разделе показан расчет и выбор параметров электродвигателя и элементов электрической схемы к нему.

В разделе шесть приведены технико-энергетические показатели проекта.

В разделе семь дана характеристика основных критериев безопасности жизнедеятельности рабочего персонала на ферме.

ВВЕДЕНИЕ

водоснабжение автопоение животноводческий ферма

Вода, являясь главным источником жизни, играет большую роль в сельском хозяйстве и, в частности, в животноводстве. Потребности животноводства в воде в десятки раз превышают потребности населения.

Механизация водоснабжения сокращает затраты труда, способствует повышению продуктивности и созданию необходимых санитарно-гигиенических условий в животноводческих помещениях и соблюдению правил пожарной безопасности.

Для животноводческих предприятий требуется значительное количество доброкачественной воды: на поение скота, для приготовления кормов, очистки емкостей, оборудования и помещений и на другие цели. Животноводческие предприятия и населенные пункты, как правило, стремятся снабжать водой из одного источника. В соответствии с этим качество воды должно удовлетворять всем требованиям, которые предъявляются к воде, предназначенной для хозяйственно-питьевых нужд. Качество воды оценивают по ее физическим свойствам, а также по химическому и бактериологическому составу. Оно должно отвечать требованиям ГОСТ "Вода питьевая". Она должна быть чистой, прозрачной, иметь приятный вкус, температуру 280…285К, оптимальный химический состав примесей, не содержать патогенные микроорганизмы и яйца гельминтов. Общее число бактерий в 1 мл неразбавленной воды допускается не более 100, а бактерий группы кишечной палочки в 1 л - не более 3. Кроме того, вода не должна содержать извести, магния, железистых соединений и органических веществ. Если вода жесткая, то на стенках труб водогрейных установок образуются отложения, которые уменьшают пропускную способность труб и их теплопередачу. Для смягчения воду пропускают через фильтр, хорошо поглощающий кальций и магний, или нагревают до 70…800С, в результате чего кальций и магний выпадают в осадок. Для обеззараживания воды в нее добавляют чистый хлор или хлорную известь. Воду обрабатывают хлором в специальных аппаратах-хлораторах [1].

На современных животноводческих фермах и фабриках суточный расход воды на поение и технические цели составляет десятки кубических метров. Водоснабжение ферм без механизации требует больших затрат ручного труда и средств. Так, на доставку 1 м3 воды и распределение ее животным при отсутствии механизации затрачивается до 5-6 чел/ч, в случае автоматизации - 0,03-0,04 чел/ч, т. е. автоматизация водоснабжения позволяет в 100 и более раз снизить затраты труда и резко сократить стоимость процесса. Кроме этого, автоматизация водоснабжения и поения способствует повышению продуктивности животных.

Потребление воды животными в нужном количестве в любое время суток немыслимо без автоматического поения. Применение автопоилок повышает удойность Молочных коров на 10-15%, привес крупного рогатого скота - на 3-5 и свиней - на 14 - 18%. Поэтому поение животных без ограничения с включением подачи воды самими животными (самопоение) является весьма важным процессом в животноводстве [2].

Целью написания данного курсового проекта является разработка механизированной технологии водоснабжения и автопоения для молочно-товарной фермы.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕМЕ

При организации водоснабжения важно правильно выбрать источник воды.

Общая схема механизированного водоснабжения состоит из источника, водозаборного сооружения, насосной станции, напорно-регулирующего устройства, внешнего и внутреннего водопроводов. В ряде случаев схему механизированного водоснабжения дополняют фильтрами или сооружениями для очистки воды, приборами для ее хлорирования и умягчения, резервуаром воды. Вода подается животным из открытых и закрытых источников посредством водопроводов. Водопроводы подразделяются на напорные и самотечные.

Водопроводом или системой водоснабжения называется комплекс инженерных сооружения предназначенных для получения воды из источников, очистки ее и передачи к местам потребления. В состав водопровода (системы водоснабжения) могут входить такие элементы: водозаборное сооружение, при помощи которого осуществляют захват воды из источника: водоподъемники (насосные станции), подающие воду к местам ее очистки и потребления; очистное сооружение для улучшения качества воды; водонапорная башня и резервуары, играющие роль регулирующих и запасных емкостей; водопровод и водопроводная сеть, служащие для транспортирования воды к местам потребления и ее распределения; водозаборные устройства и оборудование для поения животных.

Принципиальная схема поступления водоснабжения: вода из поверхностного водоисточника через водоприемник и самотечную трубу поступает самотеком в приемный колодец, откуда подается насосами насосной станции первого подъема на очистные сооружения. После очистки и обеззараживания вода собирается в резервуаре чистой воды. Затем насосами насосной станции второго подъема вода подается по водопроводу в водонапорную башню. Далее вода поступает в водонапорную сеть, разводящую воду потребителям. Такая схема водоснабжения является одним из возможных вариантов. В зависимости от местных природных условий и характера потребления воды, рельефа местности и прочих условий она может меняться. В животноводстве наибольшее распространение нашли напорные водопроводы с водонапорной башней или с безбашенной водоподъемной установки.

Русловые водозаборы применяют в тех случаях, когда воду берут из средней части реки, имеющей пологие берега и небольшую глубину. Береговые водозаборы применяют при достаточной глубине у берега реки и устойчивом грунте.

Для забора воды из подземных источников применяют шахтные и трубчатые колодцы.

Шахтные колодцы обычно сооружают при залегании подземных вод на глубине не более 40 м. Такой колодец, представляет собой вертикальную выработку в грунте, врезающуюся в водоносный пласт, и состоит из шахты, водоприемной части и оголовка. Шахту делают квадратного сечения со стороной 1…3 м или круглой диаметром 1…3 м. Для крепления стен шахты применяют дерево, камень, бетон, железобетон, кирпич. Для вентиляции колодца служит труба. Дебит шахтных колодцев часто определяют способом откачки.

Трубчатые колодцы применяют для забора подземных вод, залегающих на глубине до 150 м, а иногда и глубже. Такой колодец представляет собой глубокую пробуренную скважину диаметром до 350 мм. Стенки скважины закрепляют обсадными трубами, которые предохраняют колодец от обвала и перекрывают водоносные слои, расположенные выше эксплуатируемого водоносного горизонта. Внутри колонны труб размещают водоподъемное оборудование.

Трубчатый колодец включает в себя водоприемную часть, ствол и оголовок. Водоприемную часть (фильтр) заглубляют в водоносный пласт. Она состоит из надфильтровой трубы, фильтрующей части и отстойника. Труба соединяет фильтр с нижней обсадной трубой. Место соединения уплотняют сальником.

Трубчатые колодцы оборудуют щелевыми, сетчатыми, гравийными или блочными фильтрами. Тип фильтра выбирают в зависимости от гранулометрического состава водоносных пород. В устойчивых каменных породах с трещинами устраивают бесфильтровые трубчатые колодцы, в которых вода из водоносного слоя поступает непосредственно в нижнюю часть ствола колодца.

Насосные станции предназначены для подъема воды из водозаборного сооружения, передачи ее напорным устройствам и через них - потребителям. Насосные станции разделяются на станции первого и второго подъема. Станции первого подъема применяют в тех случаях, когда воду источника необходимо очистить.

Основные рабочие органы насосных станций - насосы и водоподъемники.

Насосами называют гидравлические машины, предназначенные для подъема, нагнетания и перемещения жидкости.

По принципу действия насосы подразделяют на следующие основные группы:

лопастные (центробежные, диагональные и осевые), в которых жидкость перемещается под действием вращающегося рабочего колеса, снабженного лопастями;

объемные (насосы вытеснения), к которым относят поршневые и роторные (винтовые, шестеренчатые, шиберные и др.);

струйные (эжекторы), в которых для подачи жидкости используется энергия другого потока жидкости.

Водоподъемники применяют следующих типов:

воздушные (эрлифты и пневматические насосы замещения), в которых для подъема воды используется сжатый воздух;

гидроударные (гидравлические тараны), в которых вода нагнетается давлением, появляющимся при гидравлическом ударе;

ленточные и шнуровые, основанные на смачивании водой непрерывно движущейся ленты (шнура).

В сельскохозяйственном водоснабжении широкое распространение получили центробежные насосы. Они просты по конструкции, надежны и удобны в эксплуатации. Центробежные насосы применяют для подачи воды из открытых источников, шахтных и трубчатых колодцев. Центробежный насос состоит из всасывающего и напорного патрубков и лопастного рабочего колеса, жестко насаженного на вал, который вращается в спиралеобразном корпусе. При вращении рабочего колеса вода, увлекаясь лопастями, начинает вращаться вместе с колесом и под действием центробежной силы отбрасывается от центра колеса к периферии и далее через напорный патрубок в трубопровод водопроводной сети.

Более совершенны комбинированные центробежно-вихревые насосы. Они состоят из двух рабочих колес, одно из которых такое же, как и у центробежного насоса, другое - вихревое. Колеса соединяют последовательно в одном корпусе. Центробежно-вихревые насосы - самовсасывающие, коэффициент полезного действия их выше, чем вихревых насосов. Они широко применяются на автоматизированных насосных станциях для подъема воды из открытых источников и шахтных колодцев.

Осевые (пропеллерные) насосы предназначены для подачи больших расходов при сравнительно низких напорах. Рабочее колесо имеет 2-3 лопастей (чаще 4 лопасти). Жидкость в насосе движется в осевом направлении и при сходе с лопаток приобретает вращательное движение. Выравнивание потока жидкости обеспечивается направляющим аппаратом. Лопасти могут поворачиваться относительно оси, что изменяет угол атаки.

Объемные насосы преобразуют энергию двигателя в энергию перемещаемой воды при помощи вытеснительного устройства - поршня, плунжера, винта, воздуха, зубьев шестерен и так далее, то есть принцип их действия основан на периодическом изменении объема рабочей камеры. В зависимости от вида основного рабочего органа объемные насосы называют поршневыми, плунжерными, винтовыми, диафрагменными, шестеренчатыми и так далее. Основное их назначение - подача воды из шахтных колодцев и буровых скважин.

Водоструйные установки используют для забора воды из трубчатых и шахтных колодцев. Принцип работы водоструйной установки: центробежный насос подает часть воды (рабочую воду) по напорной трубе к соплу водоструйного насоса. Из него с большой скоростью она попадает в смесительную камеру, в которой создается разрежение и вода из источника подсасывается и перемешивается с рабочей водой. Далее смешанный поток проходит через диффузор, где давление увеличивается (за счет уменьшения скорости потока) до величины, необходимой для подъема воды по трубе на уровень, с которого может работать центробежный насос.

Совместная работа водоструйного и центробежного насосов позволяет поднимать воду из глубоких колодцев при размещении центробежного насоса на поверхности земли. Конец всасывающей трубы устанавливают ниже динамического уровня воды в колодце. Центробежный насос подбирают с такой подачей, чтобы он обеспечивал водой потребителя и питание водоструйного насоса. Водоструйные установки просты по устройству и надежны в эксплуатации, однако их коэффициент полезного действия не превышает 30…32%.

Воздушный водоподъемник (эрлифт) представляет собой опущенную в скважину водоподъемную трубу, в которую с помощью форсунки по трубе подается сжатый воздух от компрессора. Образовавшаяся в трубе воловоздушная смесь (эмульсия) поднимается к приемному баку с водоотделителем, где воздух отделяется и уходит в атмосферу, а вода сливается по трубе в сборный резервуар, из которого насосами подается в сеть или водонапорную башню.

Относительная простота устройства, надежность в работе (так как нет движущихся деталей в скважине), возможность подъема воды из наклонных, а также глубоких скважин малого диаметра, содержащих воду с песком, - эти преимущества эрлифтов определили их применение для целей пастбищного водоснабжения из трубчатых колодцев диаметром 100.150 мм и глубиной 55.90 м.

Необходимость большого заглубления водоподъемной трубы под динамический уровень, а также низкий КПД (0,2.0,25) - основные недостатки эрлифтов.

Ленточные (шнуровые) водоподъемники используют для сельскохозяйственного водоснабжения при подъеме воды из шахтных колодцев на пастбищах. Эти установки имеют привод от электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания и ветродвигателей. Действие водоподъемников основано на смачивании ленты или шнура (32 x 12 мм) из эластичного материала. Лента (шнур) охватывает ведущий и ведомый шкивы и опущена в колодец с водой. При работе вода захватывается ведущей ветвью, движущейся со скоростью 2,5-5 м/с, поднимается на поверхность, где под действием центробежных сил отрывается от ленты (шнура) и отбрасывается в накопитель. Высота подъема воды 30…50 м, подача 4-5 м3/ч; КПД 0,25-0,6, мощность привода 3-4 кВт. Водоподъемники просты по конструкции и надежны в работе. Могут быть использованы также для подъема воды из дренажных колодцев.

Для подачи воды на производственные и хозяйственно-питьевые нужды животноводческие хозяйства должны быть оборудованы водопроводной сетью. Различают внешнюю и внутреннюю водопроводную сеть.

Внешняя водопроводная сеть - это та часть распределительной сети, которая расположена на территории комплекса или фермы за пределами помещений. Она может быть разветвленной или кольцевой.

Разветвленная, или тупиковая сеть, состоит из отдельных линий. Вода из водонапорной башни проходит по главной магистрали с ответвлениями, которые заканчиваются тупиками. Таким образом, вода поступает к потребителю только с одной стороны. Тупиковая сеть применяется лишь на небольших фермах.

Кольцевая сеть обеспечивает движение воды по замкнутому кругу (кольцу) и подводит ее к потребителю с двух сторон. Кольцевая водопроводная сеть длиннее, чем соответствующая тупиковая, однако у нее имеется немало преимуществ: не застаивается вода, увеличивается пропускная способность сети и другие. Поэтому кольцевую сеть применяют чаще.

Внутренняя водопроводная сеть предназначена для непосредственного распределения воды между потребителями внутри зданий. Для бесперебойной подачи воды на производственные нужды эта сеть выполняется только кольцевой. В производственных зданиях крупных комплексов эту сеть присоединяют к кольцевой сети наружного водопровода двумя вводами раздельно.

Расход воды в животноводческих хозяйствах в течение суток неравномерный, и приспособить работу насосных станций к изменениям потребления воды без дополнительных промежуточных резервуаров воды очень трудно. Поэтому при устройстве водопроводных сетей необходимо предусмотреть специальные сооружения для запаса воды на непрерывное питание потребителей.

По способу получения воды из этих сооружений они бывают напорно-регулирующие и безнапорные.

Напорно-регулирующие сооружения создают в водопроводной сети напор, необходимый для распределения нужного количества воды потребителям. К ним относят водонапорные башни и пневматические котлы. Водонапорные башни создают необходимый напор за счет поднятия водонапорного бака на необходимую высоту, а в пневматических котлах - за счет давления сжатого воздуха в пространстве, свободном от воды в герметически закрытом сосуде.

Безнапорные сооружения выполняют в виде подземных резервуаров, вода из которых подается насосами в водонапорную сеть, а затем потребителю [3].

Водоснабжение большинства ферм осуществляется путем оборудования скважин глубиной от 50 до 120 м, с обсадными трубами диаметром 150--250 мм. Вода из скважин подается погруженными глубинными электронасосами типа УЭЦВ. Тип насоса и его производительность выбирают в зависимости от глубины, диаметра скважины и потребного количества воды для фермы. В качестве резервуара для приема и накопления воды применяют водонапорные башни, устанавливаемые возле скважин. Наиболее удобна и проста в эксплуатации цельнометаллическая башня системы Рожковского. Ее емкость (15 куб. м) обеспечивает бесперебойное снабжение водой фермы (до 2000 голов) при периодической подкачке и заполнении башни водой из скважины. В настоящее время все более широко применяются безбашенные водокачки, малогабаритные и с полной автоматизацией управления.

Для поения коров в коровниках при привязном содержании применяют одночашечные клапанные индивидуальные поилки Т1А-1 по одной на каждые две коровы. Поилка имеет небольшие размеры, удобна в обслуживании. При беспривязном содержании животных широко применяют поилки АГК-4 с электроподогревом. Их устанавливают на открытых выгульных площадках из расчета одна на 50-100 голов. Поилка АГК-4 обеспечивает подогрев воды и сохранение температуры до 14--18° при морозе до 20°, потребляя на это около 12 квт/ч электроэнергии в сутки. Для поения животных на выгульных площадках и на пастбищах летом следует применять групповую автопоилку АГК-12, которая обслуживает 100-150 голов. Для поения животных на пастбищах и летних лагерях, удаленных от источников воды на 10-15 км, целесообразно применять автопоилку ПАП-10А. Она смонтирована на одноосном прицепе с пневматическими шинами, имеет 10 поилок, емкость для воды и насос, работающий от вала отбора мощности трактора. Кроме прямого назначения, поилка может служить для перекачки воды установленным на ней насосом. Поилку ПАП-10А агрегатируют с трактором «Беларусь», она обеспечивает водой стадо в 100-120 коров [4].

В связи с этим в исследуемые задачи входило:

- зональные особенности устройства помещений и механизированных процессов для животных: систем вентиляции, навозоудаления, приготовления и раздачи корма, подачи воды, поения, стойлового оборудования, доения.

- кратко, грамотно и лаконично делать заключение по санитарно - гигиенической оценке систем жизнеобеспечения, физиологической безопасности средств механизации для животных и экологической безопасности для окружающей среды.

- знать нормативные технологические параметры средств механизации для животных и экологической безопасности для окружающей среды.

- знать нормативные технологические параметры средств механизации, стойлового оборудования, уметь регулировать, обеспечивать оптимальные параметры работы систем производственного жизнеобеспечения.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ЖИВОТНОВОДЧЕСКОЙ ФЕРМЫ

2.1 Специализация фермы

Проектируемая ферма молочно-товарного направления, специализирующаяся на производстве молока и молочных продуктов. На ней выращиваются коровы чёрно-пёстрой со среднегодовым удоем 6200 кг. Коровы содержатся безпривязным способом. Дойка проходит на стационарных доильных установках типа УДА - 16А «Ёлочка».

2.2 Структура стада

На ферме содержатся различные возрастные группы: коровы, нетели, телята и т.д. [5, 6]. Всего на ферме содержится 1237 голов КРС. Ферма имеет следующую структуру стада:

Таблица 2.1 - Структура поголовья на ферме

Группы животных	Голов в стаде	% от стада
КРС, всего голов:	1237	100
в том числе:
- коровы	672	54,3
- нетели	235	18,9
- телята	330	26,7

Данная структура стада обеспечивает непрерывность технологического цикла в рамках поточно-цеховой системы производства молока.

2.3 Генеральный план фермы

Ферма располагается от ближайшего населенного пункта в соответствии с соблюдением всех санитарных норм, и находится с южной подветренной стороны на расстоянии 700 м, на площадке с естественным уклоном 3°.

Основные здания располагаются параллельно в два ряда. Расстояние между ними выбрали таким образом, чтобы добиться максимальной компактности фермы, но при этом учитывались санитарно-ветеринарные и противопожарные нормативы. Компактность учитывали ради того, чтобы уменьшить длину используемых коммуникаций и удешевить строительство фермы. К основным зданиям относятся: 3 коровника с безпривязным содержанием по 220 голов в каждом, телятник и здание с нетелями на 330 и 235 голов соответственно.

Кроме основных зданий на ферме располагаются: склады кормов (сенажные и силосные траншеи, зерносклад), площадки для хранения средств механизации, навозохранилище, административное здание.

Вокруг фермы располагаются древесные насаждения и быстрорастущие кустарники. Всё это улучшает микроклимат и служит ветро-снеговой защитой для территории фермы [7].

2.4 Технология производства продукции

Дойное стадо располагается в коровниках безпривязным способом. Данный способ предусматривает содержание животных на ферме без фиксации в стойлах и отдельной зоной доения (доильный зал). Тем самым животным предоставляется свободное перемещение как внутри помещения, так и на выгульных площадках. Таким образом, для животных создается условие оптимально подходящее для их естественной жизнедеятельности и для промышленного производства молока [8,9].

Корма животным скармливаются в течение всего дня: кормление происходит по типу шведского стола. Корма раздаются мобильным кормораздатчиком-смесителем ИСРК - 12 три раза в день, что позволяет животным потреблять столько корма, сколько требуется организму.

Телята и нетели находятся так же при беспривязном типе содержания. Кормление летом в хорошую погоду на пастбищах, в плохую погоду и зимой - в помещениях 3 раза в сутки.

2.5 Комплексная механизация фермы

Кормление животных в здании проводится 3 раза в сутки с использованием кормораздатчика ИСРК-12.

Измельчитель-смеситель-раздатчик кормов, предназначен для приготовления (доизмельчения и смешивания) компонентов (зелёная масса, силос, сенаж, рассыпанное и прессованное сено, солома, комбикорма, корнеплоды в измельчённом виде, жидкие кормовые добавки) с применением электронной системы взвешивания кормовой смеси, которая обеспечивает возможность программирования 50 рецептов из 30 компонентов.

Кормораздатчик агрегатируется с тракторами класса 1,4.

Машина состоит из бункера, шнекового рабочего органа, весового механизма, механизма раздачи корма, привода рабочих органов.

Базовая модель ИСРК-12 "Хозяин" может быть оборудована грейферным погрузчиком, который монтируется на задней стенке кормораздатчика и в транспортном положении не увеличивает его габариты. Грейфер приводится в действие от бортовой гидросистемы кормораздатчика, способен производить погрузку с углом поворота 240 градусов и управляется трактористом-оператором из зоны загрузки. Кормораздатчик ИСРК-12Г "Хозяин" подается непосредственно к месту загрузки задним ходом трактора, что особенно важно при работе в траншее.

ИСРК-12Ф "Хозяин" оборудован погрузочной фрезой, которая представляет собой барабан на штанге со специальными ножами, который приводится в действие от автономной гидросистемы. Скорость вращения фрезерного барабана до 800 оборотов в минуту. Фреза поднимается на высоту до 4,5 метров и, опускаясь до 20- 30 мм , (т.е. практически до самой земли) срезает и забрасывает в бункер вертикальный слой силоса глубиной до 250- 300 мм . Производительность (для силоса с влажностью до 55%) не менее 50 тонн/час. Привод рабочих органов кормораздатчика осуществляется от ВОМ трактора, через широкоугольный карданный вал, уникальный 2-хступенчатый планетарный редуктор и систему цепных передач. Управление рабочих органов (включение и выключение, подъем и опускание выгрузного транспортера и шиберов) производится с помощью автономной гидросистемы управляемой дистанционно из кабины трактора.

Технологический процесс, выполняемый ИСРК-12, осуществляется следующим образом: в первую очередь в бункер кормораздатчика загружаются сухие гранулированные или мучнисты корма при отключённом ВОМ трактора. После переезда под загрузку других компонентов корма (сено, солома, силос) механизатор включает ВОМ трактора, корма загружаются в бункер, где при помощи шнеков происходит процесс измельчения и смешивания. Для уменьшения технологического цикла приготовления кормов процесс измельчения и смешивания производится и во время движения кормораздатчика к местам дополнительной погрузки и разгрузки. Масса каждого погруженного компонента корма контролируется механизатором по монитору. После загрузки бункера кормораздатчика всеми компонентами корма, агрегат въезжает в животноводческое помещение, механизатор опускает выгрузной транспортер и включает его привод, открывает заслонку и производит выдачу корма в кормушки на одну сторону кормовой линии, после разворота агрегата производится выдача корма на вторую сторону кормовой линии. При раздаче на кормовой стол (в помещениях без кормушек) возможны выгрузка на обе стороны одновременно. После опорожнения бункера агрегат возвращается на погрузку и технологический цикл повторяется [10].

Уборку навоза осуществляют при помощи скреперной установки УСГ-4. Это один из популярных методов удаления навоза из коровников и других животноводческих помещений. Скрепер позволяет качественно очищать проходы между рядами стойл, способствуя обеспечению максимально комфортных условий для содержания животных.Скреперная установка применяются для уборки навоза КРС из навозных проходов шириной от 1800 до 3000 мм при беспривязном содержании скота.При использовании скреперной установи УСГ-4 (благодаря четырем рабочим органам), выгрузка навоза осуществляется, как из торцов, так и из середины помещения.

Уборка навоза осуществляется 4-6 раз в сутки. Каждая уборка длится около 40 минут. При этом скреперная установка движется медленно, не создавая никаких препятствий для перемещений животных, т.к. ее разработка была заточена непосредственно на уборку навоза и обеспечение безопасности животных. В момент уборки получение травмы животного практически исключается. Рабочая среда для правильной и эффективной уборки скрепером не должна содержать слишком много подстилочного материала (торфа, измельченной соломы, опилок) в среднем до 1 кг на голову КРС в сутки [11].

Единственный недостаток скреперной установки в том, что температура в помещениях, где содержатся животные, не должна опускаться ниже нуля градусов во избежание замерзания навоза в канале.

Доение коров проходит два раза в сутки в стойлах при помощи доильной установки УДА-16 “Ёлочка” с двумя групповыми стаканами, каждый их которых вмещает по восемь коров, применяется на комплексах с хорошо подобранным по продуктивности поголовьем. Доение коров происходит циклично, с учётом расположения групп в коровнике. Замену животных проводят после выдаивания всех коров обслуживаемой группы. Групповые станки расположены по обеим сторонам траншеи для дояра. В комплект доильной установки входят 16 доильных автоматов с пневматическим управлением. Благодаря автоматизации операций доения ( машинного додаивания, отключения вакуума и снятия доильного аппарата) доильная установка УДА-16 позволяет сократить число дояров в два раза и повысить производительность труда. Использование автоматов доения обеспечивает полное выдаивание вымени коровы и исключает передержку доильных стаканов на сосках вымени после окончания молокоотдачи, что в значительной мере сокращает заболевания коров маститом. Технологический процесс работы доильной установки УДА-16 состоит из следующих операций: подготовка доильной установки к доению, впуска коров в доильные станки, выдачи концентрированного корма, подготовки вымени коров к доению и установки доильных аппаратов на соски, доение, учёт количества полученного молока, надоенного от каждой коровы, транспортировка молока в молочную, фильтрация молока, охлаждения молока, подачи молока в ёмкость для хранения, выпуска коров из доильного зала, промывка и дезинфекция доильной установки [12].

Промывка аппаратуры проводится при помощи моющего раствора и воды каждый раз после дойки [13].

Оптимальный микроклимат в помещениях позволяет повысить устойчивости организма животных к вредным условиям окружающей среды. Микроклимат в коровниках поддерживается при помощи потолочно-вытяжная (фрамужная) система вентиляции. Такая система позволяет добиться скорости движения воздуха внутри помещений 0,2-0,3 м/с. Температура в коровниках поддерживается на уровне 8-12єС, влажность 50 - 70%. Освещение помещений осуществляется естественным и искусственным светом. Искусственный свет в здании представлен газоразрядными осветительными приборами.

Микроклимат помещений с нетелями и телятами регулируется комбинированными вентиляционными установками с установленными в них воздухонагревателями. Данная конструкция позволяет добиться хорошего воздухообмена внутри помещения и поддерживает температуру воздуха на уровне 15єС, влажность - на уровне 75%.

Генплан молочно-товарной фермы

Размещено на http://www.allbest.ru/

48

Размещено на http://www.allbest.ru/

Пояснения:

1 - коровник; 2 - телятник; 3 - помещения для содержания нетелей; 4 - силосные и сенажные траншеи; 5 - зерносклад; 6 - кормоцех; 7 - ветпункт; 8 - навозохранилище; 9 - водонапорная башня.

3. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Ферма обеспечивается водой из подземного водоисточника. Для получения воды используется скважина глубиной 68 м, в которой установлен погружной центробежный насос типа ЭЦВ-8-16-140.

Агрегат состоит из асинхронного электродвигателя, и многосекционной центробежной насосной части, соединенных между собой жесткой муфтой. Ротор насоса и ротор электродвигателя вращаются в резинометаллических подшипниках. В днище электродвигателя расположен упорный подшипник, воспринимающий осевую нагрузку. На входе в насосную часть установлена защитная сетка-фильтр, предохраняющая насос от попадания крупных механических частиц. Электродвигатель водозаполненный с короткозамкнутым ротором, с синхронной частотой вращения 3000 об/мин. "Беличья клетка" ротора выполнена из меди. Обмотка статора выполнена водостойким проводом. Охлаждение электродвигателя осуществляется перекачиваемой водой. Агрегат подключается к трехфазной сети 380В, 50Гц через станцию управления и защиты, предохраняющую электродвигатель от работы в нештатных режимах. Подключение производить кабелем ВПВ сечением, соответствующим потребляемому току.

Из шахты вода подается в насосную станцию, откуда по напорному водопроводу поступает в бесшатровую водонапорную башню. Такие башни собирают из отдельных блоков, изготавливаемых на заводе: резервуара для воды и цилиндрической опоры, которая также является хранилищем воды, что увеличивает общий объем башни почти в 2 раза. Собирается такая башня полностью в горизонтальном положении, а устанавливается при помощи автокрана.

Внутри башни установлен поплавковый датчик воды, состоящий из поплавка, соединенного тросиком с противовесом. На тросике закреплены ограничивающие упоры. При повышении уровня поплавок поднимается и верхний упор, опускаясь, зажимает реле, вследствие чего магнитный пускатель отключает двигатель электронасоса от сети. А при понижении уровня нижний упор нажимает на выключатель, контакты реле замыкаются и двигатель включается. Для регулирования частоты включения насоса изменяют перепад уровней упоров на тросике: чем больше перепад - тем реже включается насос, и наоборот.

Затем из башни вода под действием гидростатического напора поступает в магистральный трубопровод и распределяется между потребителями. При прокладке водопровода главными правилами является:

- трасса выбирается из условия кратчайшей доставки воды на ферму;

- главный трубопровод должен лежать вблизи основным потребителей.

Внешняя водопроводная сеть на ферме выполнена кольцевым образом. Данная схема требует больших затрат труб, но при этом она подводит воду к зданию с двух сторон, что обеспечивает бесперебойное поступление воды в здания при профилактическом обслуживании или ремонте части главной магистрали.

Разветвленная (тупиковая) сеть состоит из отдельных линий. Вода от водопроводной башни проходит по главной магистрали с ответвлениями, которые оканчиваются тупиками, и поступает к потребителю с одной стороны.

На небольших фермах внешнюю водопроводную сеть часто прокладывают по тупиковой схеме, на крупных фермах и комплексах применяют кольцевую сеть. Внешнюю водопроводную сеть обычно сооружают из чугунных и асбестоцементных труб. Реже применяют стальные трубы. В этом случае их покрывают антикоррозийной изоляцией (битум, рубракс, бризол). При прокладке водопровода соблюдают два правила: трассу выбирают из условия кратчайшей доставки воды потребителю; трубы укладывают на такую глубину, чтобы они не промерзли.

При расчете внешней водопроводной сети определяют оптимальные диаметры труб на отдельных участках сети и потери напора.

Скорость воды в трубах рекомендуется принимать для наружного водопровода диаметром до 350 мм равной 0,4…1,25 м/с, а для труб диаметром более 350 мм - 1,25…1,4 м/с; для магистральных труб внутренних водопроводных сетей - 1…1,75 м/с, а для ответвлений к приборам - 2…2,5 м/с.

Потери напора в сети складываются из двух составляющих: линейных и местных потерь. Линейные потери прямо пропорциональны длине трубопровода и гидравлическому уклону. Для облегчения расчетов в справочной литературе имеются таблицы, в которых приведены значения линейных потерь в зависимости от длины трубопровода. Местные потери напора в сети незначительны и составляют 5…10% от потерь по длине трубопровода.

Внутренние водопроводные сети предназначены для непосредственного распределения воды между потребителями внутри зданий. Схема разводки труб и виды водораздаточных приборов, устанавливаемых на водопроводной сети, зависят от технологических операций, на которые расходуется вода. Для бесперебойной подачи воды на производственные нужны внутренние водопроводные сети, как правило, выполняют кольцевыми. Если по условиям производства допускается перерыв в подаче воды, то можно применять тупиковые водопроводные сети.

Кольцевые сети внутренних водопроводов производственных зданий крупных ферм присоединяют к кольцевой сети наружного водопровода двумя вводами раздельно к разным участкам наружной сети.

Наружные водопроводные из чугунных, стальных и асбестоцементных труб испытывают 2 раза: при открытых траншеях и после их засыпки.

По типу стыковых соединений напорные чугунные трубы подразделяются на раструбные и фланцевые. Первые применяют для подземной укладки при устройстве наружного водопровода, вторые - для прокладки внутреннего водопровода в насосной станции.

Водопровод собирают из отдельных чугунных труб длиной от 2 до 6 м, обеспечивая при этом водонепроницаемость стыковых соединений. Существуют различные способы соединения раструбных и фланцевых труб. При укладке чугунных напорных труб гладкий конец одной трубы вводят в раструб другой труды, предварительно вставив в него резиновую уплотнительную манжету. Для уплотнения зазора между гладким концом трубы и раструбом находит применение цемент либо цемент и асбестовое волокно. При сборке стыка льняной (либо асбестовый) жгут уплотняют ручной конпаткой либо для этого используют пневматический молоток, оборудованный специальным наконечников. При соединении фланцевых чугунных труб герметичность стыка обеспечивает резиновое кольцо после затяжки гаек на болтах.

Стальные водопроводные трубы изготавливают двух видов: оцинкованные и неоцинкованные. Для прокладки внутренних водопроводов применяют только стальные оцинкованные трубы. Использование неоцинкованных стальных труб для подземных укладки возможно при условии обеспечения надежной защиты от ржавления.

При монтаже водопровода стальные трубы с условным проходом до 80 мм соединяют между собой в основном на резьбе с помощью муфт, а более 80 мм - сваркой.

Трубную цилиндрическую резьбу подразделяют на короткую и длинную. В обычных соединениях стальных труб муфтами применяют короткую резьбу. Однако это затрудняет разборку стыка труб, поскольку для свинчивания муфты в одну сторону не позволяет короткая резьба. В этом случае место стыка разрезают либо разбирают весь участок водопровода, что не всегда возможно.

Длинную резьбу применяют при соединении стальных труб с помощью сгонов. Для этого на одной трубе нарезают короткую резьбу, а на другой - длинную, достаточную для свинчивания контргайки и муфты. При монтаже стальные трубы соединяют с помощью сгонов в нужных местах внутреннего водопровода для удобства разборки, Как правило, трубы внутреннего водопровода укладывают с уклоном 0,002-0,005, что обеспечивает выпуск воды перед проведением ремонтных работ. Для этой цели в крайних точках на линии убывания уклона устанавливают выпускные устройства.

При монтаже труб линии подачи горячей воды располагают выше водопроводных.

Для прокладки водопроводных труб вентиляционные каналы и шахты не используют.

При устройстве внутренних водопроводов на животноводческих фермах применяют трубы, изготовленные из полиэтилена высокой плотности (ПВП). Они защищены от коррозии и служат дольше металлических труб. Трубы, изготовленные из полиэтилена низкой плотности (ПНП), более эластичны.

При монтаже водопровода применяют не только трубы, но и специальные фасонные части (фитинги), изготовленные в виде отводов, колен, тройников, крестов, патрубков и др. Отводы и колена применяют при изменении направления водопровода. Первые - при изменении направления под углом 10, 15, 30 либо 450, вторые - под углом 900.

Тройники и кресты устанавливают при ответвлениях от магистральной линии водопровода под углом 900 к его оси, а переходы и патрубки - при изменении диаметров труб.

При соединении стальных труб применяют прямые и переходные муфты. Последние применяют при соединении стальных труб разных диаметров.

Для наружного и внутреннего водопроводов применяют не только трубы, фасонные части, но и арматуру, позволяющую содержать оборудование в надежном состоянии, регулировать в системе давление, водозабор и др.

Водопроводную арматуру подразделяют по назначению на регулировочную (вентили, задвижки, приемные и обратные клапаны), предохранительную (предохранительные клапаны) и водораздаточную (водозаборные, пожарные краны, пожарные гидранты, автопоилки).

Вентили устанавливают в местах, где при эксплуатации возможно полное или частичное перекрытие трубопровода (ввода ответвления от кольцевой сети внутреннего водопровода и др.). Задвижки отличаются от вентилей устройством и большими размерами. Их устанавливают на трубопроводах больших диаметров для отключения отдельных участков водопровода перед промывкой или ремонтом.

Обратные клапаны предотвращают движение воды в напорном трубопроводе в обратном направлении после остановки насоса и защиту последнего от гидравлического удара. При нагнетании вода поднимает клапан, при обратном движении прижимает его к гнезду [14].

Приемный клапан устанавливают на конце всасывающего трубопровода насоса. После остановки насоса приемный клапан выполняет те же функции, что и обратный.

Предохранительные клапаны устанавливают в системе водопровода для предохранения оборудования и напорных труб от повышения давления и защиты от вредного воздействия гидравлических ударов. Ими оборудуют воздушно-водяные котлы водоподъемных установок и устанавливают на отдельных участках водопровода, где возможно чрезмерное повышение давления.

Водоразборные краны обеспечивают разбор воды из внутреннего водопровода. Наиболее распространены вентильные и пробковые водоразборные краны.

Пожарный кран представляет собой устройство, обеспечивающее присоединение гибкого рукава с брандспойтом для подачи воды при тушении пожара. Их устанавливают на внутреннем водопроводе. Подобные устройства на наружном водопроводе называют гидрантами.

Автоматические поилки являются основными элементами внутренней водопроводной сети в системе поения животных. На ферме для поения дойных коров используют автоматические автопоилки АГК-4А, применяются для поения скота в коровниках при беспривязном содержании, на выгульных площадках и в лагерях. Из поилки могут пить воду одновременно четыре животных. Автопоилка имеет электронагревательное устройство, за счет которого температура воды автоматически поддерживается в пределах от 278 до 287°К. Мощность электронагревательного элемента 1 кВт. Норма обслуживания одной поилки - 100 голов КРС. Поилка клапанно-поплавкового типа. Она состоит из корыта, утепленного стекловатой, вместимостью 60 л, клапанного механизма с поплавковым приводом, электронагревательного элемента и терморегулятора. При потреблении животными воды из корыта уровень в нем уменьшается, поплавок опускается и клапан механизма открывает подачу воды из водоподводящей трубы. При повышении уровня поплавок поднимается и клапан закрывает подачу воды [15, 9].

Технологическая схема поточно-техгологической линии фермы представлена в Приложении 1.

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ, ВЫБОР МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ

Расчет воды на поение животных, технологические цепи, противопожарный запас.

Потребность на поение животных

1)

или 91,2 м3/сут.

В связи с неравномерностью потребления воды животными определяем максимальное суточное, часовое и секундное потребление.

2)

3)

4)



По максимальному суточному расходу воды выбирают вместимость водонапорных баков и резервуаров, по максимальному часовому расходу - водоподъемное оборудование, а по секундному расходу - диаметр труб [3].

Количество воды для технологических нужд (машинного доения и первичную переработку молока), мойку секций и оборудования, на санитарно - гигиенические цели [16].

5)

или 36,7м3

Неприкосновенный противопожарный запас () определяется исходя из длительности тушения пожара в течение 10 минут из пожарных гидрантов с интенсивностью 10 л/сек.

Общий суточный запас считается по формуле:

6)

Определение объема водонапорного бака.

7)

Для определения линейных и местных потерь была построена схема водопровода:



Пояснение: 1, 2 и 3 - коровники на 200 голов каждый, 4- коровник на 72 головы; 5 - здание с 235 нетелями, 6, 7 - здания со 200 и 130 телятами.

Чтобы определить расход воды (), необходимо определить его расход по каждому потребителю. Для этого переводим содержащихся в помещениях животных в условное поголовье:

Помещения	L2	L3	L5	L6	L8	L9	L11
Усл. голов	пу1	пу2	пу3	пу4	пу5	пу6	пу7	?пу1-7
	200	200	200	72	141	120	78	1011

Часовой расход воды для каждого потребителя рассчитываем:

8) (м3/час.)

Полученные данные заносятся в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 - Расчетные данные водопроводной сети и потерь напора.

Участок	Длина	Расход воды	Расчетный диаметр	Номинальный диаметр в дюймах и внутренний диаметр в мм	Потери
		М3/ч	М3/с		1 1/4" 35,75	11/2" 41,25	2" 52,5	21/2" 68,0	3" 80,25	31/2" 92,5	4" 105	Линейные	Местные
L1	95	12,4	0,003	56			+					6,3
L2	17	2,5	0,0007	33	+							0,4
L3	17	2,5	0,0007	33	+							0,4
L4	35	7,2	0,002	22	+							4,1
L5	17	2,6	0,0007	33	+							0,4
L6	17	0,9	0,00025	22	+							0,2
L7	35	3,7	0,001	45		+						0,8
L8	17	1,7	0,0005	33	+							0,2
L9	17	1,5	0,0004	22	+							0,4
L10	35	0,4	0,0001	11	+							0,2
L11	17	0,9	0,0001	11	+							13,6	5,8
?L1-6	319
LН
НГ

Диаметр водопровода L, равен:

9) , мм

где Qp - расход воды м3/сек,

- скорость воды в трубопроводе.

Определение высоты водонапорного бака складывается из паспортной высоты башни (при эксплуатации одноэтажных построек Нс=8 м.), суммы линейных и местных потерь давления или напора в водопроводных сетях (?hL+m), разностью геодезических отметок земли у наиболее высокорасположенного потребителя и у башни (zп - zб)

10)

- геометрический напор, складывающийся из глубины скважины Нск и высоты башни Нб:

11)

Напор насоса высчитывается:

12)

Необходимая мощность электродвигателя насоса (N; кВт)

13)

Данная величина является расчетной. Для определения фактической мощности подбирают насос по величине геометрического напора и максимальной производительности в час. В моем случае подходит насос ЭЦВ8-16-140, имеющий мощность 12,0 кВт.

По полученным величинам , , НН и N выбирают насос (установку), обеспечивающий требуемые технические характеристики и часовую производительность насоса определяемую как Qнас расч

14)

Определяется количество автопоилок:

15)

5. ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ЛИНИИ

Погружные электронасосы типа ЭЦВ (Э - электропогружной, Ц -- центробежный, В -- для воды) выпускают производительностью 0,63…1000 м3/ч при напоре 12…680 м. Погружной электродвигатель в монолите с многоступенчатым насосом закрепляют на водоподъемных трубах 3 и опускают в скважину. Трубы подвешивают к плите, установленной в помещении. Скважины выполняют из обсадных труб диаметром 100…450 мм. Электродвигатели выполняют сухими, полусухими и заполненными маслом или водой. Наиболее распространены электродвигатели, заполненные водой. Резинометаллические или пластмассовые подшипники их смазываются также водой. К электродвигателю подводят кабель 6, закрепленный на водоподъемных трубах хомутами. Всасывающая часть имеет сетку, задерживающую крупные примеси, находящиеся в воде.

Бак водонапорной башни выполняют сварным из листовой стали и устанавливают на кирпичную, железобетонную или металлическую опору. К баку подводят напорно-разводящий трубопровод. Конец напорной трубы доводят до верхнего уровня, а отвод воды из бака происходит через обратный клапан у нижнего уровня. Бак оборудуют внешней и внутренней лестницами, люком, вентиляционным клапаном, датчиками уровня и водосливной трубой, исключающей перенаполнение бака водой в случае неотключения насоса от датчиков верхнего уровня. На водопроводе ставят манометр и задвижки.

Электродный датчик уровня состоит из защитного корпуса, скобы для крепления датчика в баке и трубчатых электродов: верхнего уровня, нижнего уровня и общего. Внутри центрального электрода расположен нагревательный элемент, который включают в холодное время для исключения обмерзания электродов.

Электрическая схема управления типа ПЭТ башенной насосной водокачкой показана на схеме 2. Она позволяет в ручном и автоматическом режимах пускать и останавливать электронасос, защищает электродвигатель от перегрузок и коротких замыканий, сигнализирует с помощью сигнальных ламп о включенном и отключенном состоянии насоса.

Вручную электронасос включают, пере воля переключатель SA в положение Р, а отключают-- переводя его в положение О.

Автоматический режим работы задают, переводя переключатель SA в положение А. Если в башне нет воды, то контакты (электроды) датчиков верхнего SL1 и нижнего SL2 уровней разомкнуты, следовательно, контакты KV:1 реле КV в цепи катушки магнитного пускателя КМ замкнуты. Магнитный пускатель срабатывает и включает электронасос М. По мере накопления воды в башне перекрываются водой сначала контакты SL2 нижнего уровня, а затем SL1 верхнего уровня, и реле KV через воду получает питание. Контактами KV:1 оно разрывает цепь питания магнитного пускателя КМ, и электронасос отключается. Реле KV остается включенным через контакты SL1, КV:2 и SL2. Оно отключится только тогда, когда вода разомкнет не только верхние контакты, но и нижние. В этом случае контакты KV:1 в цепи магнитного пускателя КМ вызовут повторное включение электронасоса М. Отключенное состояние насоса определяют по зеленой лампе HL1, а включенное -- по красной лампе HL2.

Для защиты двигателя применены тепловые расцепители магнитного пускателя КМ и автомата QF. На холодный период года выключателем S включается электрообогреватель ЕК датчика, предотвращающий обледенение и вмерзание электродов датчика уровня воды в лед.

5.1 Выбор и расчет параметров электродвигателя

Рассчитываем номинальный ток электродвигателя:

, А

где - требуемая мощность двигателя, Вт;

- номинальное напряжение в сети, В. (для схемы соединения «звездой» =380 В, «треугольником» - 220 В);

- коэффициент мощности;

- КПД двигателя.

А

Исходя из мощности двигателя и величины номинального тока, выбираем электродвигатель марки 4А160М2У3, кратность пускового тока (kп) которого равна 7 А.

Тогда пусковой ток будет равен:

, А

5.2 Расчет и выбор элементов электрической схемы

Исходя из выбираем магнитный пускатель ПАЕ-512.

Для защиты от токов короткого замыкания по пусковому току выбираем предохранитель ТРН-40.

6. ТЕХНИКО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЕКТА

Основные показатели эффективности средств механизации - это производительность труда, размер производственных издержек, капитальных вложений, срок их окупаемости, приведенные (расчетные) затраты; улучшение качества продукции, повышение продуктивности животных, рациональное использование воды, кормов, топлива, электроэнергии и других материалов.

Согласно теме исследования нами была разработана технология водоснабжения и автопоения поголовья молочно-товарной фермы: коров - 672 головы, телят до 6 месяцев - 330 голов, нетели - 235 голов. Основные технико-экономические показатели по этой ферме представлены в таблице 6.1.