Вытяжная вентиляция птичника
Вытяжная вентиляция птичника
Введение
На животноводческих комплексах промышленного типа, во многих передовых хозяйствах электрофицированны почти все производственные процессы. Используется прогрессивная технология и современные машины. Все больше находят применение новые системы автоматического дистанционного контроля и управления технологическими процессами.
Электрический привод потребляет более двух третей электроэнергии, вырабатываемой в стране. Электропривод сельскохозяйственных машин является основой, на которой базируется комплексная механизация стационарных процессов всех отраслей сельскохозяйственного производства. Опыт эксплуатации животноводческих помещений промышленного типа показывает, что затраты труда на производство молока в 2-3 раза меньше, а число животных одним работником в 1,5-2,5 раза больше, чем на существующих фермах.
Для поддержания оптимального состава воздуха в производственных помещениях необходима систематическая вентиляция с обменом воздуха во всех слоях. В животноводческих помещениях воздух загрязняют выделяемые животными элементы, углекислый газ , сероводород, водяные пары, избыточная теплота, образующийся в помещении аммиак и метан. Неудовлетворительный температурно-влажностный режим и газовый состав воздуха в помещении приводят к снижению яйценоскости кур на 15-20%, а излишняя скорость воздуха, вызывает простудные заболевании.
Интенсификация птицеводства предполагает концентрацию большого поголовья птиц в одном помещении, поэтому без поддержания оптимального уровня микроклимата здесь не обойтись. При этом происходит повышение яйценоскости птиц на 15%, сокращение выбраковки в 2 раза.
Основные цели курсового проектирования являются :
-систематизировать и закрепить теоретические знания и практические навыки по пройденным дисциплинам «электропривод сельскохозяйственных машин», «механизация сельского хозяйства», «инженерная графика», «охрана труда».
-углубить теоретические знания по выбору электропривода вентиляционной установки, для развития профессиональных знаний.
-уметь применять теоретические знания в разработке технологической схемы, схемы электрической расположения в расчете и выборе электропривода вентиляционной установки, силовой сети.
-развить техническую и творческую инициативу, самостоятельность.
-разработать мероприятия по экономии электроэнергии в электроприводе противопожарные мероприятия, мероприятия по электробезопасности и охране труда.
-закрепит методику выбора и проверку пускозащитной аппаратуры электродвигателя, провода и кабеля для питания электроприемеников.
1. Общая характеристика птичника на 10 тыс. голов
Птичник предназначен для содержания кур от 140 дневного возраста с клеточным содержанием.
Размер птичника 96*18*3,8м. Состоит из 2-х изолированных друг от друга залов для содержания кур и подсобных помещений: вытяжной камеры, служебной и инвентарной комнаты, коридоров, гардероба.
На птицеводческих фермах используется клеточное и напольное содержание птиц. Наиболее перспективное клеточное содержание. Куря несушки содержатся в клеточных батареях при искусственном освещении. Птичник оборудован механизированными батареями КБН-1, в в которых имеются механизмы для раздачи кормов, сбора яиц и удаления помета.
Кормление птиц производится кормораздатчиком. Поение птиц осуществляется с помощью скребкового механизма батареи. От батареи помет сбрасывается через люк в полу на транспортер скребковый ТСН-3,0Б, который перегружает его в транспортное средство.
2. Обоснование выбора типа установки
Комплект вентиляционного оборудования «Климат-45» предназначен для создания необходимого воздухообмена в птицеводческих помещениях. В комплект входят низкоаппаратные вентиляторы, позволяющие ступенчато регулировать подачу воздуха.
Комплект «Климат-45» обеспечивает регулирование частоты вращения электроприводов в диапазоне 3:1, автоматический переход на низкую ступень при понижении температуры воздуха в помещении или на высшую ступень при повышении температуры. Так при изменении температуры воздуха автоматический включается и отключается одна из групп вентиляторов. Диапазон регулирования от +5 до +35 0С. Предусмотрено ручное управление вентиляторами, контроль подаваемого напряжения осуществляется сигнальными лампами.
3. Технологическая схема вентиляционной установки в птичнике
Рисунок-1 Технологическая схема вытяжной вентиляции: 1-2 -Вентилятор осевой ВО-7.1; 3-Клапан приточный регулируемый; 4-Вентиляторы приточный крышный или приточная шахта с клапаном;
В комплект вентиляционного оборудования «Климат-45» входят осевые вентиляторы типа ВО-7.1, автоматические выключатели серии АЕ-2000, станция управления вентиляторами ШАП 5701-03-А2Д с панелью первичных преобразователей температуры и автотрансформатором АТ-10. По командам регуляторов температуры изменяется подводимое к электродвигателю вентиляторов через автотрансформатор напряжение и число работающих вентиляторов, вследствие чего изменяется подача вентиляторной установки.
Вентиляторы вытяжной вентиляции разделены на три группы, одна из которых работает постоянно. В зимний период, когда не требуется большого воздухообмена, возможен перепад на нисшую ступень, тоесть работа одной группы вентиляторов, а в летний период года включить остальные группы, если это необходимо для создания нужного воздухообмена.
4. Определение мощности и выбор электродвигателя для привода вытяжной вентиляции
4.1 Расчет мощности и выбор электродвигателя по режиму работы, частоте вращения, типу и исполнению
Вентилятор ВО-7.1 имеет постоянно-продолжительный режим нагрузки, так как нагрузка у вентиляторов всегда одинакова и отключение вентиляторов в птичнике не допустимо, технологический процесс вентиляторов закончен после полного остановки вентиляторов, следовательно, вентилятор будет испытывать продолжительный режим нагрузки.
где ?-кривая нагрева электродвигателя;
?уст- установившаяся температура;
Рн- номинальная мощность;
Для того чтобы определить количество вентиляторов типа ВО-7.1 и мощность двигателя, необходимо знать подачу воздуха обеспечивающего вентилятором, если подача одного вентилятора Qв=11000 м3/ч
Определяем часовой воздухообмен Lв в м3/ч ориентировочно по формуле [4, 54]
Lв=G*Lн (1)
где G=22500 -сумарная масса птиц, кг:
Lн - воздухообмен на 1 кг живой массы, м3:
В зимний период воздухообмен составляет
Lв =22500*1,1=24750 м3/ч
В переходный период воздухообмен составляет
Lв=22500*3,6=81000 м3/ч
В летний период воздухообмен составляет
Lв=22500*5,5=123750 м3/ч
Для определения количества вентиляторов выбираем воздухообмен с наибольшим показателем, т.е при Lв=123750 м3/ч. Количество вентиляторов определяется по формуле [5, 150]
N= Lв/Qв (2)
где Qв=11000 - подача одного вентилятора типа ВО-7.1, м3/ч
N=123750/11000=11,25 штук
Выбираю 12 вентиляторов ВО-7.1
Определяем расчетное давление Н (Па)
Н=Y?2/2*(?l/d+??) (3)
где Y=1,2 - плотность воздуха, кг|м2;
?=12 - скорость движения воздуха в трубе, м|с;
?=0,02 - коэффициент трения в трубе;
l - длина воздуховода, м;
??- сумма коэффициентов местных сопротивлений;
d=0,75 - внутренний диаметр трубы, м;
Н=1,2*122/2(0,02*0,7/0,75+0,29)=26,7 Па
Определяем расчетную мощность электропривода Ррасч в кВт для вентилятора по формуле [4, 56]
Ррасч=Qв*H/(3,6?в?п) (4)
где Qв - подача вентилятора, м3|ч;
?в=0,25 - к.п.д. вентилятора;
?п=1 - к.п.д. передачи;
Ррасч=11000*26,7/(3,6*106*0,25*1)=0,35 кВт
Номинальную мощность двигателя выбирают по условию [4, 56]
Р?Ррасч*Кз (5)
где Кз=1,1 - коэффициент запаса;
Рн?Р=1,1*0,35=0,4 кВт
Рн=0,55 кВт
Выбираем электродвигатель АИР71В6У3
Таблица 1 - технические характеристики двигателя
Марка
|
4АПА80А6У2
|
|
Мощность при номинальной нагрузке, кВт
|
0,55
|
|
Частота вращения при номинальной нагрузке, об|мин
|
930
|
|
Сила тока статора при номинальной нагрузке, А
|
2,1
|
|
КПД, %
|
67,5
|
|
Коэффициент мощности
|
0,7
|
|
Кратность пускового тока
|
4
|
|
Кратность пускового момента
|
2
|
|
Кратность максимального момента
|
2,2
|
|
Кратность минимального момента
|
1,8
|
|
|
4.2 Проверка выбранного двигателя по нагреву, перегрузочной способности и по условиям пуска.
По условиям нагрева должно соблюдаться условие
Рн ? Ррасч (6)
где Рн - номинальная мощность двигателя, кВт;
Ррасч=0,35 - расчетная мощность, кВт;
0,55 ? 0,35
По условии пуска перегрузки должно соблюдаться условие
Мн?Мпер (7)
где Мн - номинальный момент электродвигателя, Н*м;
Мпер -номинальный момент по условии перегрузки, Н*м;
Определяем номинальный момент электродвигателя, Н*м;
Мн=9550*Рн/n (8)
где Рн - номинальная мощность двигателя, кВт;
n - частота вращения двигателя, мин-1;
Мн=9,55*550/930=5,6 Н*м
Номинальный момент по условию перегрузки
Мпер=Мс/0,75* Кmax, (9)
где Мс - статический момент уставки, Н*м;
Кmax - кратность максимального момента;
Статический момент уставки по формуле [3, 134]
Мс=9,55 Ррасч/nн (10)
где Ррасч=350 Вт - расчетная мощность;
Мс=9,55*350/930=3,5 Н*м
Мпер=3,5/0,75*2,2=2,1 Н*м
5,6 ? 2,1
Следовательно условия соблюдаются
Проверяем электродвигатель по условиям пуска с учетом условия
Мн?Мн.п (11)
где Мн.п. - номинальный момент при пуске, Н*м;
Определяем номинальный момент при пуске
Мн.п=1,25*Мс/(Кmin*u2) (12)
где Кmin =1,8 - кратность минимального момента электродвигателя;
u=0,925 - напряжение на зажимах электродвигателях с учетом его отключения во время пуска в относительных единицах.
Мн.п=1,25*3,5/(1,8*0,952)=2,9 Н*м
5,6 ? 2,9
Следовательно выбранный электродвигатель выбран правильно
6 Расчет механической характеристики и продолжительности пуска электропривода вытяжной вентиляции
Определяем моменты двигателя:
Пусковой момент Мп в Н*м
Мп=Мн*Кп (13)
где Кп=2 - кратность пускового момента;
Мн=5,6 - номинальный момент, Н*м;
Мп=5,6*2=11,2 Н*м
Рассчитываем максимальный момент, Н*м;
Мmax=Kmax*Mн (14)
где Kmax=2,2 - кратность максимального момента;
Mн - номинальный момент;
Мmax=2,2*5,6=12,32 Н*м
Рассчитываем минимальный момент, Н*м
Мmin=Kmin*Мн (15)
где Kmin=1,8 - кратность минимального момента;
Мн - номинальный момент, Н*м;
Мmin=1,8*5,6=10,08 Н*м
Определяем номинальное скольжение Sн по формуле [2. 89]
Sн=(n0-nн)/n0 (16)
где n0 - начальная частота вращения ротора, об/мин;
nн=930 - номинальная частота вращения ротора, об/мин;
n0=60f/p (17)
где f=50 - частота сети, Гц;
р - число пар полюсов;
n0=60*50/3=1000 об/мин
Sн=(1000-930)/930=0,075
Определяем критическое скольжение по формуле [2. 90]
Sк=Sн(Кк+) (18)
где Кк=2,2 - кратность максимального момента;
Sк=0,075(2,2+)=0,31
Определяем поправочный коэффициент
?=(1/Sk+Sk-2M1)/2(M1-1) (19)
где Sk - критическое скольжение, Н*м;
М1=Kmax/Ki=1,1 - приведенный момент;
?=(1/0,31+0,31-2*1,1)/2(1,1-1)=6,6
Рассчитываем моменты при снижении напряжения в сети на 10% ;
Мi|=0,81*Мi (20)
Мн|=0,81*5,6=4,53 Н*м
Мп|=0,81*11,2=9,07 Н*м
Мmax|=0,81*12,32=9,97 Н*м
Мmin|=0,81*10,08=8,16 Н*м
По упрощенной формуле Клосса определяем рабочий участок механической характеристики
М=2Мmax/(S/Sk+Sk/S) (21)
где S - скольжение;
Sk - критическое скольжение;
Мmax=12,32 - максимальный момент, Н*м;
Таблица 2 - Расчетные данные для построения механической характеристики двигателя
Расчетные данные
|
Значение скольжения
|
|
|
Sн
|
Sk
|
0,1
|
0,15
|
0,18
|
0,22
|
0,28
|
0,42
|
0,48
|
|
S/Sк
|
0,24
|
1
|
0,32
|
0,48
|
0,58
|
0,7
|
0,9
|
1,3
|
1,5
|
|
Sк/S
|
4,13
|
1
|
3,1
|
2
|
1,7
|
1,4
|
1,1
|
0,7
|
0,6
|
|
S/Sк+Sк/S+2* ?
|
17,57
|
15,2
|
16,6
|
15,68
|
15,48
|
15,3
|
15,2
|
15,2
|
15,3
|
|
М, Н*м
|
5,6
|
12,32
|
7,2
|
9,9
|
11
|
11,7
|
12,32
|
12,32
|
11,7
|
|
1-S
|
0,925
|
0,69
|
0,9
|
0,85
|
0,82
|
0,78
|
0,72
|
0,58
|
0,52
|
|
?=?0(1-S)
|
96,125
|
72,45
|
94,5
|
89,25
|
86,1
|
81,9
|
75,6
|
60,9
|
54,6
|
|
М|, Н*м
|
4,5
|
9,9
|
5,8
|
8
|
8,91
|
9,4
|
9,9
|
9,9
|
9,4
|
|
|
Страницы: 1, 2
|
|