Определяем годовое потребление электроэнергии установкой.

Задание

 

На курсовое проектирование по МДК 01.02 «Системы автоматизации сельскохозяйственных организаций»

Выдано студенту «6» курса

специальность 35.02.08

отделения Энергетики, шифр 9577

Тема проекта: Автоматизация

 

Исходные данные:

1. Характеристики технологического оборудования.

Расчетно – конструкторская часть:

Введение

Исходные данные

Технологическая характеристика объекта автоматизации

Расчет и выбор технических средств автоматизации

Разработка функционально-технологической схемы автоматизации

Разработка принципиальной электрической схемы

Разработка нестандартных элементов и технических средств (щитов, пультов, станций управления)

Определение основных показателей надежности автоматических систем

Расчет экономической эффективности автоматизации объекта

Заключение

Список используемой литературы

 

Графическая часть:

1. Принципиальная электрическая схема

2. Схема подключений станции управления объектом автоматизации

Задание выдал преподаватель: Тутова Н. А.____________ (_____________)

«_____»_________________2017 г.

 

 

Введение
1.Технологическая характеристика объекта автоматизации
2.Разработка функционально-технологической схемы автоматизации
3.Разработка принципиальной электрической схемы
4.Определение основных показателей надежности автоматической системы
5.Расчет и выбор технических средств автоматизации
6.Разработка нестандартных элементов и технических средств
7.Расчет экономической эффективности автоматизации объекта
Заключение
Список используемой литературы

Содержание

Содержание

Введение. 4

Технологическая характеристика объекта автоматизации. 6

Кормление птицы, электрооборудования. 9

Уборка помета, электрооборудование. 10

Вентиляция и отопление. 11

Электрооборудование для технологических процессов. 13

Расчет и выбор 25

Расчет вентиляции. 28

Расчет и выбор входного автоматического выключателя. 29

Введение

 

 

 

Установлено, что продуктивность животных на 50…55% зависит от рациона кормления, на 20…25% - от породы и уровня селекционно-племенной работы и на 20…30% - от параметров микроклимата. При недопустимых параметрах микроклимата не только падает на 20…30% продуктивность, но и сокращаются сроки племенного и продуктивного использования животных.

При неудовлетворительном микроклимате падает продуктивность животных и сроки их использования, увеличиваются затраты корма, выходит из строя инженерное оборудование, ухудшается здоровье и снижается производительность труда обслуживающего персонала.

Под микроклиматом, то есть внутренним климатом ограниченного пространства, понимают совокупность физических характеристик окружающей среды: температура, влажность и скорость перемещения воздуха в помещении, где обитают животные, его газовый состав и атмосферное давление, освещенность, уровень шума, концентрация ионов и взвешенных в воздухе частиц и микроорганизмов, температура окружающих конструкций здания. Не всякий микроклимат отвечает технологическим требованиям, создает благоприятные условия для обитания животного. Поэтому в помещениях для содержания животного стараются создать наилучший, оптимальный микроклимат.

Введение

 

1. Технологическая характеристика объекта автоматизации.

 

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ

Комплект вентиляционного оборудования «Климат 4» предназначен для создания необходимого воздухообмена в птицеводческих помещениях. В такой комплект входят вентиляторы, позволяющие ступенчато или плавно регулировать подачу воздуха.

К вентиляционному оборудованию относятся вентиляционные установки, состоящие из вентилятора, электродвигателя, вентиляционной сети, системы воздуховодов и приспособлений для забора и вытяжки воздуха. Основа всей установки – вентилятор.

В зависимости от развиваемого вентиляторами давления они делятся на три группы:

1. Низкого давления – до 1 000 Н/м²

2. Среднего – до 3 000 Н/м²

3. И высокого – до 15 000 Н/м²

По принципу действия вентиляторы делятся на центробежные и осевые. По конструктивному исполнению и назначению – на вентиляторы общего назначения, предназначенные для перемещения воздуха и других неагрессивных газов с температурой не выше 180 ^оС, с содержанием пыли и других твердых примесей в количестве не более 150 кг/м³, правого или левого вращения, антикоррозийные, взрывобезопасные и т.д.

Приточная форточка серии ПФ изготовлены для применения на птицеводческих и свиноводческих хозяйствах. Данные изделия изготовлены из пенополиуретана высокой плотности с добавлением компонентов, позволяющих быть устойчивым к солнечным лучам и низким температурам. Гладкая грязеотталкивающая поверхность позволяет сохранять внешний эстетический вид.

С внешней стороны форточки комплектуется мелкоячеистой сеткой, а по желанию заказчика, и светозащитным козырьком. Для установки форточек в местах с холодными климатическими условиями створки оснащены нагревательным кабелем. Материал – пенополиуретан.
Производительность от 1500м3/ч до 5 000 м3\ч
Возможность комплектации светозащитным коробом
Плавное управление притоком воздуха. Минимальное энергопотребление
IP65

Высота установки приточных форточек зависит от конкретных конструкций здания. Производительность меняется в зависимости от угла открытия форточек.

Поставляемая, в комплекте с форточками, система «роликов и тросов» позволяет открывать все вентили сразу. Для плавной регулировки заслонок нескольких шахт, установленных в одном помещении, может быть использован сервопривод EGM-100 (100 Н\м) или RW-401 (400 Н\м). Данные сервомоторы имеют аналоговый выход (напряжение сигнала на выходе 0-10В).

В системе микроклимата животноводческих помещений применяют вентиляторы низкого и среднего давления, центробежные, общего назначения, осевые и крышные.

Основные данные комплектов оборудования типа «Климат 4», наименование оборудования:

1. Вентилятор осевой ВО – 7 м

2. Электродвигатель асинхронный, регулируемый типа Д100L6П с номинальной мощностью 1,1 кВт

 

 

Рисунок 1 – схема оборудования «Климат 4»

 

Рисунок 2 - конструкция форточки серии ПФ

 

Таблица 1 характеристика двигателя

Параметр	Значение
Тип	Д100L6П
Мощность, кВт	1,1
Скорость вращения, об/мин
Ток статора при 380 В, А	3,2
КПД, %
Коэффициент мощности	0,77
Кратность пускового тока	4,5

2 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

 

УУ – устройство управления

УО – управляющий орган

ИМ – группа вентиляторов

О – объект управления

ВО – воспринимающее устройство

 

 

 

Рисунок 3 - Функциональная схема

 

 

3 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

 

В силовой блок станции управления входят автомат QF, шесть тиристоров с групповым охладителем и защитные элементы тиристоров; варисторы RU, защищающие от перенапряжения сети, цепочки R — С, защищающие от коммутационных перенапряжений, и конденсаторы С4...С6, ограничивающие скорость нарастания напряжения при подключении устройства к питающей сети (эти элементы показаны только в фазе А).

В блок управления станции БУ входят две печатные платы, два питающих трехфазных трансформатора, узел защиты и панель управления. На печатных платах смонтированы системы фазного регулирования угла открытия тиристоров, транзисторные усилители и импульсные трансформаторы, обеспечивающие кратковременные импульсы напряжения в цепях управления тиристоров для обеспечения их открытия. Узел защиты осуществляет защиту блока управления от обратного чередования фаз, неполнофазного режима и от бросков напряжения питания в момент включения устройства. Срабатывание узла защиты сопровождается световой сигнализацией, выполненной на светодиоде.

С каждым устройством поставляется комплект из четырех термопреобразователей (термодатчиков), в качестве которых служат термометры сопротивления типа ТСМ (до четырех), включаемые параллельно и распределенные по длине помещения. Они показаны резисторами R10...R12.

Работа системы управления БУ происходит следующим образом.

На панели управления задатчиком устанавливается требуемая температура воздуха, которую надо поддерживать в помещении при помощи датчиков температуры R10...R12. Одновременно задатчиком терморегулирования образуется соответствующая мостовая измерительная схема в зависимости от числа подключенных термодатчиков.

Сигнал разбаланса измерительного моста, пропорциональный отклонению температуры в помещении от заданного значения, подается на вход усилительных и импульсно-фазных систем управления, которые формируют требуемый угол открытия тиристоров альфа. С превышением температуры воздуха угол открытия альфа уменьшается, напряжение на зажимах электродвигателей вентиляторов увеличивается, частота вращения вентиляторов повышается, увеличивая вытяжку воздуха из помещения. Частота вращения изменяется в такой степени, чтобы обеспечить температуру в помещении, заданную датчиком. С уменьшением же температуры воздуха относительно заданной формируется сигнал в блоке управления БУ, обеспечивающий увеличение угла открытия тиристоров альфа, которое приводит к снижению напряжения на зажимах электродвигателей и соответственно к уменьшению воздухообмена в такой пропорции, чтобы приблизить температуру воздуха в помещении к заданной.

 

 

Рисунок 4 - Принципиальная схема управления

 

 

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

 

Надежность – свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. В зависимости от назначения объекта и условий его применения надежность сочетает в себе безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

Безотказность – свойство объекта сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки, под которой понимают продолжительность или объем работы электротехнического устройства. Обычно наработку измеряют в часах либо характеризуют числом циклов или переключений.

Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Предельное состояние электротехнического устройства и средств автоматизации определяется несоответствием хотя бы одного его параметра заданному.

Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию работоспособного состояния, а также его восстановлению посредством технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемость – свойство объекта сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и (или) транспортирования.

Надежность электротехнических устройств и их элементов закладывается при проектировании, обеспечивается в процессе производства и монтажа, поддерживается в условиях эксплуатации. Различают конструктивную, производственную и эксплуатационную надежность.

Важнейшие условия, обеспечивающие высокую эксплуатационную надежность электротехнических устройств, – рациональная организация и технология технического обслуживания и ремонта, применение материалов надлежащего качества, правильная методика выявления неисправностей и их своевременное устранение.

 

Таблица 2 Интенсивность отказов элементов

Наименование разнотипных элементов, входящих в принципиальную схему.	Число отказов элементов	Интенсивность отказа элементов, 1/ч	Результирующая интенсивность отказа, 1/ч
Контакты		0,25 х10-6	8,25 х10-6
Автоматы		0,22 х10-6	2,42 х10-6
Симисторный блок		0,32 х10-6	0,96 х10-6
Блок управления СИФУ		0,32 х10-6	0,32 х10-6
терморезистор		0,32 х10-6	0,96 х10-6
Конденсатор		0,1 х10-6	0,3 х10-6
Суммарное значение интенсивности отказов	13,21 х10-6

 

Определяем среднюю отработку до отказа.

(1/ч)

(1/ч)

Определяем результирующую вероятность безотказной работы элементов.

t = 24*364=8736 (ч)

K = 10…15 – поправочный коэффициент, учитывающий условия эксплуатации

5 РАСЧЕТ И ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ

 

 

Для обеспечения надежной работы оборудования необходимо правильно рассчитать технические средства автоматизации.

В данной установке имеется двигатель сельскохозяйственного назначения серии АИР112М4СУ3. Техническая характеристика двигателя приведена в таблице 2

 

Таблица 3 Характеристика электродвигателя

 

Параметр	Значение
Тип	Д100L6П
Мощность, кВт	1,1
Скорость вращения, об/мин
Ток статора при 380 В, А	3,2
КПД, %
Коэффициент мощности	0,77
Кратность пускового тока	4,5

 

Выбираем автомат серии АЕ 2036.

Номинальный ток расцепителя автомата:

Выбор автомата АЕ 2036Р.

Определяем кратность тока уставки:

Устанавливаем регулятор на деление 1,1.

Проверяем выбранный автомат на возможность срабатывания при пуске двигателя.

Расчет тока срабатывания:

Каталожное значение тока срабатывания:

Как видно, расчетное значение тока срабатывания меньше каталожного. Поэтому ложных срабатываний при пуске двигателя не будет.

Расчет и выбор симисторов.

Выбираем симисторы по условию:

Определяем максимально допустимый ток тиристора:

напряжение порогового открытия

коэффициент формы тока, равен 1,57

значение динамического сопротивление тиристора, Ом

значение максимально допустимой температуры перехода, ^оС. Приравнивается к 125 градусам.

значение температуры охлаждающей среды, ^оС. Около 15 градысов.

значение теплового сопротивления переход-среда

Принимаем блок силовой симисторный типа БСС-40. Коммутируемый ток до 40 А, возможен повторяющийся ток 45 А. Максимально допустимый ток до 400 А. Напряжение питающей сети до 300 В.

Выбираем общий автоматический выключатель.

Расчетный ток срабатывания теплового расцепителя будет в 10 раз больше ранее выбранного и составит 35 А. Будем считать, что все двигатели могут быть включены одновременно, в этом случае скачок составит до 144 А. Следовательно расчетный ток срабатывания электромагнитного расцепителя составит 180 А.

Руководствуясь алгоритмом выбора индивидуальных автоматических выключателей, приведенным выше, принимаем выключатель автоматический АЕ2056М-100. Номинальный ток 80 А. Номинальное напряжение 380 В. Три полюса. Ток срабатывания электромагнитного расцепителя 800 А – ложных срабатываний не будет.

 

 

6 РАЗРАБОТКА НЕСТАНДАРТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ (ЩИТОВ, ПУЛЬТОВ, СТАНЦИЙ УПРАВЛЕНИЯ)

 

Щиты и пульты применяют для размещения средств контроля, сигнализации и управления. Щиты и пульты позволяют сконцентрировать средства автоматики и предохранить их от механических, температурных и других вредных воздействий. При помощи аппаратуры, расположенной на щитах и пультах, оператор получает необходимую информацию о ходе технологического процесса и управления процессом автоматически и вручную. Щиты можно классифицировать по назначению и конструктивному исполнению. По назначению щиты подразделяются на местные, центральные и щиты питания.

По конструкции щиты делятся на шкафные и панельные. Панельный щит имеет плоскую конструкцию. Он состоит из угловой рамы, к которой приварена обшивка из листовой стали толщиной 3-4 мм. Щит шкафного типа представляет собой параллелепипед из угловой стали, обшитый со всех сторон листовой сталью.

Приборы и аппараты изображают упрощенно в виде прямоугольников. Над прямоугольниками указывают позиционное обозначение, принятое по принципиальной схеме. Выводные зажимы аппаратов показывают точками, чтобы изображение соответствовало их действительному расположению.

В щите управления располагают защитные элементы (автоматы, тепловые реле, предохранители, трансформаторы, УВТЗ, УЗП), задающий элемент (регулятор температуры), исполнительный элемент (магнитный пускатель, диоды, синистор, реле промежуточное, реле указательное), управляющий элемент (реле времени).

На дверце располагают измерительные приборы (амперметры, вольтметры и т.д.), сигнальные лампы, переключатели режимов работы, кнопки управления.

На клеммах располагают объекты управления (двигатели, лампы, нагревательные элементы, электромагнитный клапан), управляющие элементы (конечники), сравнивающие элементы (датчики).

 

Рисунок 5 - Расположение элементов в шкафу

 

7 РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ АВТОМАТИЗАЦИИ ОБЪЕКТА

 

 

Экономический расчет необходим для определения затрат. В свою очередь определение затрат необходимо для того чтобы узнать будет ли эффект от внедрения агрегата для автоматизации технологического процесса.

В настоящее время на смену релейно - контактным схемам управления приходит микропроцессорная техника. Широкое применение автоматических систем управления на основе такой технике обусловлено ее универсальностью, высокой надежностью, быстродействием, возможностью оперативных корректировки и составлением новых программ управления, низким энергопотреблением, устойчивым к возмещению внешней среды, упрощением схемотехники, ремонта, обслуживания.

Степень совершенства любых технических средств особенно малогабаритных бытовых и фермерских определяется отношением количества выполняемых техническими средствами функций к общей стоимости этих средств.

Основные причины внедрения микропроцессов:

- возможность программирования последовательности и многообразие выполняемых функций;

- использование в микропроцессорных системах цифрового способа предоставление информации;

- применение программного способа обработки информации;

- компактность, высокая надежность и низкая потребляемая мощность микропроцессорных средств;

- низкая стоимость и высокая степень эффективности.

 

Определяем годовое потребление электроэнергии установкой.