Дипломная работа: Электрооборудование свинарника-откормочника на 600 голов СТФ СПК "Первое Мая" Осиповичского района Могилевской области с разработкой схемы управления и защиты электропривода кормораздачи

∆U≤∆Uдоп

где ∆Uдоп – допустимые потери на линии, 2.5%;

Определяем количество необходимых заземлений и произведем расчет заземляющего контура.

Заземление выполняем трубами длинной l = 3 м, Ǿ = 50 мм. Определяем сопротивление растекания тока вертикального электрода, Ом.

, (85)

где срасч – расчетное удельное сопротивление грунта, 200 Ом·м /5/;

l – длина заземлителя, м;

hср – глубина заложения, принимают равной расстоянию от поверхности земли до середины трубы или стержня, м;

d – диаметр заземлителя, м.

hср = l/2 + 0.8, (86)

hср = 3/2 + 0.8 = 2.3 м,

Определяем сопротивление горизонтального заземлителя, Ом.

, (87)

где k – коэффициент формы горизонтального заземлителя, принимаем для круглого сечения k = 1;

l – длинна горизонтального заземлителя, принимаем 25 м;

h – глубина заложения горизонтального заземлителя, принимаем 0.9 м.

Определяем теоретическое число стержней.

nм=Rв/rиск, (88)

где rиск – сопротивление искусственного заземлителя, 10 Ом.

nм = 54.3/10 = 5.4, принимаем 5.

Тогда длинна полосы связи lг = 5 · 5 = 25 м, тогда согласно формулы 2.54 имеем.

По кривым приведенным в /5/ в зависимости от числа вертикальных заземлителей и отношению а/l определяем коэффициент экранирования вертикальных и горизонтальных заземлителей зг и зв.

При l = 5 и а/l = 5/3 = 1.6 определяем: зг = 0.72 и зв 0.48.

Действительное число стержней определяем как.

, (89)

Принимаем 5 заземлителей.

Производим проверочный расчет.

rиск = Rв · Rг /(nг · n · зв + Rв · зг), (90)

rиск = 54.3 12.13 / (12.13 5 0.72 + 54.3 0.48) = 9.44 Ом.

Так как 9.44 Ом < 10 Ом следовательно заземление можно считать удовлетворительным.

Определяем сопротивление заземляющего устройства с учетом повторных заземлений нулевого провода.

rрасч = rиск · rп.з /(rиск + rп.з), (91)

где rп.з – общее сопротивление всех повторных заземлений, Ом.

rп.з = Rв /n,           (92)

rп.з = 54.3 /10 = 5.43 Ом,

rрасч = 9.44 · 5.43 / (9.44 + 5.43) = 3.44 Ом.

Так как 3.44 Ом < 4 Ом следовательно заземление можно считать удовлетворительным.

2.10 Расчет и выбор компенсирующих устройств

Электроприемники требуют для своей работы как активной, так и реактивной мощности. Реактивная мощность вырабатывается и передается по системе электроснабжения к потребителям. Снижая потребление приемниками реактивной мощности, можно уменьшить трансформаторную мощность подстанции, увеличить пропускную способность системы электроснабжения, не увеличивая сечение кабелей, проводов и других токоведущих частей.

Основными электроприемниками реактивной мощности на сельскохозяйственных объектах являются асинхронные двигатели, на их долю приходится 65 … 70% потребляемой реактивной мощности, 20 … 25% приходится на трансформаторы и около 10% – на воздушные линии, линии электропередач и другие приемники (люминесцентные лампы, реакторы и т.д.).

Компенсация реактивной мощности имеет большое народно-хозяйственное значение. Так увеличение коэффициента мощности на 0.01 в масштабах РБ дает возможность дополнительно вырабатывать сотни тысяч кВт·ч электроэнергии в год.

Компенсацию реактивной мощности осуществляем при помощи статических компенсаторов. Статические компенсаторы имеют очень малые потери мощности, бесшумны в работе, износоустойчивы, просты и удобны в эксплуатации.

Мощность Qн компенсирующего устройства (квар) определяем как разность между фактической наибольшей реактивной мощности Qм и предельной реактивной мощности Qэ предоставляемой предприятию энергосистемой:

Qн = Qм – Qэ = Pм · (tgцм – tgцэ), (93)

где Pм – мощность активной нагрузки в часы максимума энергосистемы, принимаем по средней расчетной мощности, кВт;

tgцм – фактический тангенс угла, соответствующий мощностям Pм, Qм;

tgцэ – оптимальный тангенс угла, соответствующий установленным предприятию условиям получения от энергосистемы мощностей нагрузки Pм, Qэ

          (94)

cosцм =0.75 – без компенсации реактивной мощности.

cosцэ = 0.95; tgцэ = 0.33;

cosцм = 0.86; tgцм = 0.86.

Рм = 573.2 кВт.

Gн = Pм (tgцм – tgцэ) = 573.2 (0.86 – 0.33) = 303.80 квар.

Выбираем две комплектные конденсаторные установки ККУ – 0.38 – III. Номинальная мощность – 160 квар. В ККУ применяем конденсаторы без бумаги, пропитанной минеральным маслом, первого габарита, напряжением 0.38 кВ, тип конденсаторов – КМ – 0.38. Номинальная мощность конденсаторов – 0.35 квар.

Фактическое значение cosц при включении батареи:

tgцэ = tgцм – , (95)

tgцэ = 0.882 –  = 0.323,

В схемах конденсаторных батарей предусматриваем специальные активные резисторы, которые подключаем параллельно конденсаторам. Эти резисторы необходимы для разряда конденсаторов после их отключения, так как естественный саморазряд происходит медленно. Разряд конденсаторных батарей осуществляем автоматически после каждого отключения батареи от сети. После отключения конденсаторной батареи происходит разряд ее на сопротивления за 3 … 5 минут, т.е. за время, необходимое для получения на батарее допустимого остаточного напряжения не свыше 50 В.

Разрядное сопротивление, необходимое для быстрого разряда конденсаторной батареи:

2.11 Проектирование электрических сетей 10 кВ.
(Расчет высоковольтного ввода)

Трансформаторная подстанция 10/0,4 кВ питается от двух воздушных линий 10 кВ длиной 15 километров и 25 километров от трансформаторных подстанций 35/10 кВ.

Рисунок 2.6. Расчетная схема сети 10 кВ

Определяем расчетный ток в линии 10 кВ по формуле:

 (96)

где Sp – полная расчетная мощность объекта, кВА.

А

Определяем сечение провода на линии 10 кВ методом экономической плотности тока. Площадь поперечного сечения провода определяется по формуле:

, (97)

где jэк – экономическая плотность тока, А/мм2.

Экономическую плотность тока определяем в зависимости от нагрузки и числа часов использования максимума нагрузки, равного Т=1000 ч. /13/. Экономическая плотность тока jэк=1.3.

Тогда

Из условия механической прочности принимаем провод марки AС-35 сечением F=35 мм2.

Определяем потери напряжения в линии 10 кВ по формуле:

, (98)

где r0 – удельное активное сопротивление, Ом, r0=0,773 Ом/км;

х0 – удельное реактивное сопротивление, Ом, х0=0,308 Ом/км.

 В

Определяем потери напряжения в% по формуле:

, (99)

< 4%.

2.12 Мероприятия по снижению потерь электроэнергии

Эксплуатация электрооборудования – это совокупность подготовки и использования изделий по назначению: технического обслуживания, хранения и транспортировки.

Главная задача эксплуатации электрооборудования – поддержание его в исправном состоянии в течении всего времени эксплуатации и обеспечивать его бесперебойную и экономическую работу. При эксплуатации сельскохозяйственного оборудования особое внимание необходимо уделять на:

1.  Выбор мощности электрооборудования.

2.  Правильный выбор электрооборудования по условиям среды, в которой она работает, при этом необходимо учитывать режим работы.

3.  Обслуживание электрооборудования перед вводом в эксплуатацию, перед пуском.

4.  Своевременное плановое проведение технического обслуживания с учетом режима работы.

5.  Профилактические испытания электрооборудования.

Для экономии электроэнергии в дипломном проекте выполнены следующие мероприятия:

1.  Приняты экономичные источники освещения, что обеспечивает оптимальный расход электроэнергии.

2.  Выбор электроприводов машин транспортеров произведен с учетом коэффициента нагрузки, что исключает завышение мощности электроприемников, а тем самым и перерасход электроэнергии.

3.  Исключается холостой ход производственных механизмов с помощью ограничителей холостого хода.

4.  Ведется контроль за качеством напряжения на предприятии.

5.  Проектом предусмотрена разработка рекомендаций по надлежащей эксплуатации производственных механизмов (обеспечения современной смазки, регулировки), что уменьшает потери, а значит, не допускается перерасход электроэнергии.

6.  Предусмотрен комплекс мероприятий для повышения коэффициента мощности при помощи компенсирующих устройств.

7.  Для частых пусков спроектированы электроприводы, обладающие минимальной кинетической энергией системы.

8.  Произведен надлежащий выбор проводников с учетом потерь напряжения, в сетях включая сети 0,4 кВ и питающую линию 10 кВ

9.  Генпланом предусмотрено размещение трансформаторной подстанции с учетом ближайшего подвода электроэнергии к объектам.

10.  Трансформатор выбран с учетом экономических интервалов нагрузок, что исключает завышение его мощности.

2.13 Организация электротехнической службы по эксплуатации электрооборудования

В настоящее время при техническом обслуживании, диагностировании и ремонте электрооборудования в колхозах, совхозах в основном применяют три формы организации работ:

1.  Комплексная, рекомендуется при числе условных единиц до 300.

2.  Хозяйственная с привлечением специализированных организаций – при числе условных единиц от 301 до 800.

3.  Хозяйственная – при числе условных единиц более 800.

Так как электрооборудование совхоза «Коммунист» имеет 850 условных единиц, то принимаем хозяйственную форму организации работ. При такой форме техническое обслуживание, диагностирование и ремонт электрооборудования в совхозе выполняется силами электротехнического персонала хозяйства, однако для выполнения сложных, специфических работ (наладка, диагностирование) могут привлекаться и специализированные службы.

Структуру электротехнической службы, под которой понимается система управления исполнителями и распределение обязанностей между ними, различают:

-  линейно-универсальную;

-  функционально-специализированную;

-  матричную.

Для хозяйственной форм организации эксплуатации электрооборудования принимаем линейно-универсальную структуру.

При линейно-универсальной структуре руководитель службы осуществляет управление через старших электриков подразделений, которым подчиняются исполнители электрики, закрепленные за конкретным производственным участком.

Здесь реализуется принцип единоначалия. За исполнителем закрепляется определенный состав электрооборудования. Это повышает ответственность и качество технического обслуживания.

3. Специальная часть

3.1  Разработка схемы автоматизации

3.1.1 Общие сведения и технологические требования к автоматизируемой установке

Транспортные работы на животноводческих фермах (подвозка и раздача кормов, подстилки, вывоз молока, уборка и удаление навоза и др.) по затратам труда составляют примерно 30…40% всех работ.

На фермах значительное распространение получили электрифицированные транспортные средства, которые можно подразделить на стационарные и мобильные. К стационарным относятся ковшовые, скребковые, ленточные, шнековые и другие транспортёры, предназначенные главным образом для перемещения грузов в животноводческих помещениях, кормоцехах, молочных и в складах. К мобильным относятся электрифицированные передвижные кормораздатчики, электрокары, тельферы и др.

Автоматизация раздачи корма на фермах имеет большое значение для работников, и имеет следующие положительные эффекты:

—  облагораживает условия труда для работников;

—  увеличивает производительность труда;

—  уменьшает количество производственного травматизма.

В процессе развития свиноводства в нашей республике применяются три основные технологии приготовления и скармливания кормов: в сухом, влажном и жидком (полужидком виде). Одной из основных особенностей кормораздающих машин для свиней является дозирующих рабочих органов с дозированным процессом кормораздачи. Это характерно при раздаче влажных термообработанных смесей. Наиболее широкое применение нашли кормораздатчики типа: КС – 1.5; КЭС – 1.7; РС – 5.0А; КСП – 0.8.

В таблице 3.1 приведены механические характеристики мобильных бункерных кормораздатчиков, которые широко применяются в сельскохозяйственном производстве на свиноводческих фермах и комплексах.

Таблица 3.1. Технические характеристики мобильных кормораздатчиков

На свиноводческих фермах и комплексах широко применяется электромобильный кормораздатчик КЭС – 1.7. Он предназначен для дозированной раздачи в две рядом расположенные кормушки сухих, гранулированных и полужидких кормов, а также измельченных корнеклубнеплодов и зеленой массы.

Для изучения представленного выше кормораздатчика важно знать его конструкцию и технологическую схему, которая приведена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1. Технологическая схема мобильного кормораздатчика КЭС–1.7: 1 – тележка; 2 – бункер; 3 – шнек подающий; 4 – рычаг; 5 – заслонка; 6 – выгрузной люк; 7 – лоток; 8 – поводок-кронштейна ввода электропитания; 9,11 – электродвигатели; 10 – электропривод

Электрифицированный кормораздатчик КЭС–1.7 предназначен для раздачи кормов на свиноводческих фермах. Представляет собой бункер 2 (рис. 3.1) для корма, установленный на самоходной двухосной тележке 1, передвигающейся над двумя рядами кормушек по рельсовому пути, который расположен на эстакаде. Внутри бункера размещены два шнека 3, подающих корма к выгрузным окнам. Каждое окно закрывают заслонкой вручную.

Кормораздатчик передвигается при помощи индивидуального электропривода с асинхронным короткозамкнутым электродвигателем 10. Механизм выдачи кормов также от отдельных асинхронных короткозамкнутых электродвигателей 9 и 11. Индивидуальный электропривод значительно упрощает кинематическую схему кормораздатчика и тем самым повышает его эксплуатационную надежность.

Питание к электродвигателям от электросети 380/220 В подводится по гибкому кабелю. Кабель вводится в кормораздатчик с помощью поводка-кронштейна 8 и укладывается в деревянный лоток 7.

Управление кормораздатчиком автоматизированное, с помощью четырех конечных выключателей и реле времени. Упоры, посредством которых срабатывают конечные выключатели, – передвижные, что позволяет раздавать корма в любом месте кормушек.

3.1.2 Разработка функциональной схемы автоматизации

Функциональные схемы автоматизации являются функциональным техническим документом, поясняющим определенные процессы, протекающие в системе, определяющим структуру и уровень автоматизации технологического процесса (оснащение приборами и средствами автоматизации, организации пунктов контроля, защиты и управления, оснащение средствами сбора и обработки, а также передачи полученной информации).

Функциональная схема автоматизации связана непосредственно с технологией производства и технологическим оборудованием и как правило, показывается размещение технологического оборудования.

Технологическое оборудование на функциональных схемах должно соответствовать своей действительной конфигурации, но изображается упрощенно. Изображение технологического оборудования и трубопроводов должно показывать их взаимное расположение, взаимосвязи между ними и взаимодействие с приборами и средствами автоматизации.

Порядок составления функциональной схемы следующий:

1.  Схематически показываем технологическую схему мобильного кормораздатчика КЭС–1.7.

2.  Устанавливаем технологические параметры, подлежащие автоматическому регулированию и контролю.

3.  Определяем технологическое оборудование (привода, механизмы) управляемые автоматически или дистанционно.

4.  Размещаем приборы и аппаратуру на щитах или непосредственно у агрегатов.

Реализуя эти требования, строим функциональную схему автоматизации, которая приведена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2. Функциональная схема мобильного кормораздатчика КЭС–1.7

3.1.3 Разработка принципиальной электрической схемы автоматизации

Схема управления должна обеспечивать:

1.  Управление линией в автоматическом и ручном режимах, их разделение, осуществляющее исключение возможности работы в нескольких режимах одновременно.

2.  Отключение исполнительных органов при кратковременном снятии напряжения со схемы питания, без последующего автоматического включения при подаче напряжения.

3.  Осуществление включения исполнительных механизмов в порядке протекания технологического процесса, осуществления от неправильных действий обслуживающего персонала.

4.  Осуществление световой сигнализации, контролирующей порядок протекания технологического процесса.

Разработаем алгоритм управления оборудованием технологической линии.

Рассмотрим описание цикла работы технологической линии раздачи корма при помощи кормораздатчика КЭС–1.7.

Линию в работу включает оператор при помощи кнопочного поста. Включение контакта кнопочной станции кратковременное, при этом кормораздатчик включается и перемещается к началу кормушек, где он останавливается, двигатель привода движения реверсируется, и включаются выгрузные шнеки транспортеров, т.е. происходит раздача корма. В конце кормушек выгрузные шнеки останавливаются. Через некоторое время включается реверс привода движения кормораздатчика, и он возвращается в исходное положение.

Для обеспечения формализации процесса релейно–контактной схемы (РКС) необходимо от рабочих органов и механизмов перейти к исполнительным органам системы управления. В схемах управления исполнительные органы обозначаем буквой – Xi, реле времени – Zi, а его контакт – Zґi, датчик, который приводится в действие от внешнего воздействия – bi, кнопочную станцию – ai.

Заменим исполнительные органы и механизмы новыми обозначениями, и составим новую технологическую схему раздачи корма электромобильным бункерным кормораздатчиком КЭС–1.7 в выше описанной последовательности. Даная схема предоставлена на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3. Технологическая схема раздачи корма мобильным кормораздатчиком КЭС–1.7

Составим таблицу, в которой приведем буквенные обозначения командных, исполнительных и промежуточных органов релейно-контактной схемы.

Таблица 3.2. Буквенные обозначения командных и промежуточных органов

Следующим шагом в направлении алгоритмизации технологического процесса является его описание при помощи символов.

В таблице 3.3 приведем некоторые символы и операции, позволяющие связать элементы РКС временной или иной зависимостью.

Таблица 3.3. Символы операций и действий

Используя словесное описание технологического процесса, заменяя механизмы соответствующими элементами, составим символическое описание для нашего примера.

Проверяем реализуемость схемы, для чего каждому элементу присваиваем «весовое» состояние. Первому элементу – 1, вес каждого последующего элемента удваивается.

Производим алгебраическое суммирование весовых состояний элемента, где для элементов со стрелкой ↑ ставим знак «+», а для элементов со стрелкой ↓ ставим знак «–». Конечное весовое состояние для выполнения реализуемости схемы должно равняться нулю.

Т.е. в нашем случае весовое состояние схемы в конечном случае получается равным нулю, что свидетельствует о правильном составлении алгоритма управления, а также численности и последовательности проходящих технологических включений.

Произведем составление частных таблиц включений.

Для дальнейшей формализации процесса разработки РКС управления кормораздатчиком, переходим к составлению частных таблиц включений. Они представляют собой особую запись цикла в виде таблицы, в которой последовательные во времени операции указываются в вертикальных столбцах – тактах, следующих один за другим, и за каждым электрическим элементом системы закреплена своя горизонтальная строка. При этом переход от одного такта к другому предлагает изменение состояния хотя бы одного из элементов (для общей таблицы включений).

Частные таблицы составляются для всех исполнительных элементов, приводов, реле времени и промежуточных логических реле в порядке их срабатывания. Такт, предшествующий включению исполнительного механизма называется тактом срабатывания. Такт, предшествующий такту отключения механизма, называется тактом отключения. Изменение исходного состояния (включение или отключение) элемента в таблице включений обозначается знаком «плюс», возвращение в исходное состояние – знаком «минус».

Для облегчения анализа состояний элементов в тактах таблицы включения, каждому элементу присваиваем код (число), который определяется по формуле.

N=2n-1, (100)

где N – код элемента;

n – порядковый номер элемента в частной таблице включений.

Составляем частную таблицу включений для исполнительного элемента Х1, промежуточного элемента U1, от включения которого срабатывает исполнительный элемент, а также промежуточный элемент b3 от состояния которого этот исполнительный элемент отключится.

Таблица 3.4. Частная таблица включений для исполнительного элемента Х1

Частные таблицы включения для исполнительных элементов Х2 и Х3 будут идентичны, т.к. Х2 и Х3 включаются в работу и отключаются одновременно (параллельно друг другу) от одних и тех же промежуточных элементов b1 и b2.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7