Электрооборудование здание для содержания 414 телок с автоматизацией водогрейного котла ВЭП-600

Введение



Актуальным вопросом научно-технического прогресса в сельском хозяйстве является создание и строительство полностью механизированных и автоматизированных объектов. Производственный цикл в них будет осуществляться автоматически без вмешательства человека, функции которого будут сводиться к контролю за работой и эксплуатации технологического оборудования.

В сельском хозяйстве возникла необходимость применения совершенных систем автоматического управления технологическими процессами (АСУ-ТП), которые при помощи электронно-вычислительных машин не только управления технологическими процессами на производственных объектах, но и выбирают оптимальный вариант производства обеспечивающий минимальные трудовые затраты наименьшую себестоимость продукции и наилучшего её качества.

Первоочередные задачи в системе с/х производства следующие: экономия топлива, и энергии во всех сферах хозяйства, прежде всего за счёт совершенствования технологии производства, создания и внедрения энергосберегающего оборудования, машин и аппаратов; сокращение всех видов энергетических потерь и повышения уровня использования всех энергоресурсов; замещение в хозяйстве нефтепродуктов природным газом, и другими энергоносителями, экономия электроэнергии путём рационального использования, оптимальной загрузки оборудования.

Электромеханизация технологических процессов в животноводстве является важным звеном в экономике производства продукции. Почти 50% общей мощности эл.двигателей установленных в с/х используются в животноводстве, кроме эл.двигателей соответствующим количеством пускозащитной аппаратуры, в животноводстве применяются осветительные, облучающие и электротепловые установки, внутренние силовые и осветительные электропроводки и т.п.

Эксплуатация большого количества электрооборудования и электроустановок, применяемых в животноводстве, требуют надёжной и безопасной работы. Надёжная экономичная и безопасная работа электрооборудования и электрических установок в животноводстве обеспечивается комплексом организационных и технических мероприятий осуществляемых на стадиях проектирования, строительства и эксплуатации. Среди мероприятий, осуществляемых при проектировании, имеет большое значение правильный выбор оборудования по мощности, на напряжение, режимам работы, его приспособленности к условиям животноводческих помещений. Из мероприятий эксплуатационного характера важным является соблюдение требований стандарта на качество подводимой электроэнергии и применяемая система обслуживания и ремонта электрооборудования.

Обобщение фактических данных по эксплуатации электрооборудования показывает, что во многих хозяйствах выход из строя, электродвигателей составляет 20-25%, а иногда и выше. Большинство причин выхода из строя электрооборудования принято или косвенно связаны с уровнем организации эксплуатации электрооборудования и электроустановок в хозяйстве.




1. Описание технологического процесса



Типовой проект 801-4-26 Здание для содержания 414 тёлок разработан для условий строительства в РБ и других климатических районах с расчётной зимней температурой наружного воздуха – 250С, весом снегового покрова 100 кг\м2 скоростным находом ветра до 35 кг\м2 и сейсмичностью не выше 6 баллов. Проект разработан в соответствии с заданием на проектирование утверждённых МСХ РБ.

Строительство здания предусмотрено в составе молочных и мясомолочных ферм.




2. Выбор технологического оборудования



Перечень принятого оборудования здания для содержания 414 тёлок от 15 до 22 месяцев и его технической характеристики заносим в таблицу №1.



№

Наименование

Тип Марка

Мощность

Р, кВт

Ток А









I H 

I n

1

Насос

4АА63В2

0,6

1,33

10,0

2

Эл.водонагреватель

ВЭП-600

10,5

16,0

-

3

Приточная система П-3

АО2-31-4

2,2

5,0

35,0

4

Приточная система П-4

АО2-31-4

2,2

5,0

35,0

5

Приточная система П-1

АО2-31-4

2,2

5,0

35,0

6

Приточная система П-2

АО2-31-4

2,2

5,0

35,0

7

Вытяжная система

АИР71А4

0,55

1,5

7,5

8

Вытяжная система

АИР80В4

1,5

3,6

25

9

Вытяжная система

АИР71А4

0,55

1,5

7,5

10

Дез установка

УДС

4,0

8,3

58,1

11

Дез установка

УДС

4,0

8,3

58,1

12

Вытяжная система

АИР71А4

0,55

1,5

7,5

13

Вытяжная система

АИР80В4

1,5

3,6

25

14

Вытяжная система

АИР71А4

0,55

1,5

7,5




3. Расчёт и выбор электродвигателей



Определяем мощность электродвигателя при точной вентиляции здания для содержания 414 тёлок. Расчётная мощность электродвигателя для вентилятора, по которой выбирают двигатель из каталога 

где - расчётная мощность электродвигателя

- коэффициент запаса

Р – мощность электродвигателя.

Для осевых вентиляторов



Рассчитываем мощность двигателя для осевого вентилятора МЦ-7







где Q – работа вентилятора м3\с

р – давление создаваемого вентилятора Па

- КПД вентилятора = 0,75

- КПД передачи = 0,95



Определяем мощность электродвигателя с добавлением коэффициента запаса.







Принимаем к установке двигатель серии АИР-90L4

Р= 2,2 кВт

Частота вращения = 1420 об\мин

КПД% = 80

cos  = 0.79

I\I= 6.0

Mmin\Mm = 2.0

Масс 18,1 кг

Рассчитываем мощность электродвигателя для водяного насоса марки 1В – 0,9. подача насоса 6000 л\ч.

Полный напор 12,6 ш.

Частота вращения 1490 об\мин.

Мощность электродвигателя для водяного насоса рассчитываем по формуле Р=

где L – проізводітельность насоса (м3\ч)

Н – высота подъёма жидкости (м)

 - удельный вес жидкости вода в среднем 1000 кг\см3

 - механический КПД насоса для центробежных 0,1 – 0,3

Р=



К установке принимаем двигатель марки АИР-71В4 частота вращения 1350 об\мин, мощность 0,75кВт. Остальные двигатели рассчитываем аналогично и технические данные сносим в таблицу.



№

п\п

Наименование оборудования

Тип двиг

Установ Мощность

Р кВт

n min 1

cos υ 

%



Кол-во

1

Насос

АИР-71В4

0,75

1350

0.75

72

5.0

1

2

Эл.водонагреватель

ВЭП-600

10,5

-







1

3

Приточн.вентилятор

АИР-90L4

2,2

1420

0.79

80

6.0

4

4

Вытяжн.сист.вент

АИР-71A4

0,55

1360

0.71

71

5.0

4

5

Вытяж.сист.вент

АИР-80В4

1,5

1410

0.80

78.5

5.3

2

6

Дез установка

УДС

4,0

140

0.84

85.0

7.0

2

	

	
4. Расчёт освещения

	

	Электрическое освещение важный фактор, от которого зависят комфортность пребывания и работы людей и продуктивность животных и птицы.

	Расчёт освещения проводим для помещений стойлового содержания животных методом коэффициента использования светового потока.

	Размеры помещения:

	A) длина – 124 метра

	B) ширина – 21 метр

	H) высота – 3,5 метра

	

	Светильники располагаем по прямоугольнику на тросу. В качестве источников освещения принимаем осветительные приборы ЛСП – 18 с энергоэкономичными лампами значение коэффициентов отражения поверхностей освещения принимаем равными 10 30 50.

	Принимаем освещённость.

	Е = 75 люкс

	Расчёт высоты подвеса 

	где Н – высота помещения м

	hcв – длина свеса

	hp – высота рабочей поверхности.

	h = 3.5 - 0.4 - 0.5 = 2.7

	Значение коэффициентов отражения поверхностей помещения принимаем равным Рh = 50%  P = 30%  Pp = 10%

	Норма освещения для тёлок от 15 до 20 месяцев на уровне кормушек Е = 50 люкс

	Оптимальное расстояние между рядами осветительных приборов косинусною светораспределения.

	Принимаем Lопт = 5м и определяем число рядов hр = B\Lопт 21  5 = 4

	Число рядов принимаем от 4. расстояние от крайних рядов до стен и от торцов каждого ряда до стены принимаем lcт = 3 м.

	Число осветительных приборов в ряду рассчитываем по формуле:

	

	

	

	

	Общее количество светильников в ряду принимаем non = 20

	Общее количество приборов находим по формуле 

	

	Расчетный световой поток

	

	

	

	Принимаем κ = 1,3; z = 1.1

	Площадь пола 

	Индекс помещения

	

	

	

	Из таблицы 17-20 находим:

	Ф = 0,63; Ф= 0,7 - 0,63 = 0,07; u = 0.77; u2 = 0.36; 

	Значение расчётного потока:

	

	Из таблицы усматриваем, что лампа ЛБР – 40 создаёт световой поток 2250 лм. Осветительный прибор ЛСП 18-2×40 создаёт световой поток Фсп = 4500 лм.

	Мощность лампы 40 Вт, светильника 80 Вт.

	При этом фактическое значение освещённости

	

	

	

	Разница между фактической и нормативной освещённостью не превышает допустимого отклонения.

	Установленная мощность осветительной установки 

	где Роп – мощность светильника

	N – количество ламп

	

	Для подсобных помещений освещение рассчитываем методом удельной мощности.

	Рассчитываем освещённость в тамбуре и в соответствии с типом и назначением помещения принимаем норму освещённости и выбираем тип лампы согласно типового проекта освещённость принимаем 10 лк и тип светильников НСП 03.

	В соответствии с габаритами помещения определяют высоту подвеса светильников под рабочей поверхностью и с учётом отношения L\h расположение светильников и их число. Высоту подвеса определяем по формуле 

	где Н – высота помещения

	hс – длина свеса

	hp – уровень рабочей поверхности над землёй

	

	Принимаем коэффициенты отражения стен рс , потолка рп , рабочей поверхности рр = 30; 50; 10. норма освещённости на уровне пола 10 лк.

	по соответствующей таблице [9, 17] Л1 для принятого типа светильника определяем удельную мощность   

	Определяем расчётную мощность лампы по формуле 

где ω – удельная мощность светильника

S – площадь помещения

Площадь помещения 15 м2



По расчётной мощности выбираем ближайшую стандартную лампу накаливания типа Б напряжением 220 В мощностью 60 Вт и световым потоком 715 лм.

К установке принимаем светильник НСП .

Остальные подсобные помещения рассчитываем аналогично и технические данные светильников сносим в светотехническую ведомость.



№

Наименование помещения

Норма

Освещ(лк)

Кол

свет

Тип светил

Мощ

Ламп(Вт)

Высота подвеса

Штек розет

Характеристика среды

1

Стойловые помещения (зона кормления стойла)





75\50





46



ЛСП





40





2,7





-





Сырое

2

Боксы для фиксации животных



200



34

ЛСП



40



2,7



-



Сырое

3

Комната техника искусственного осеменения



200



3

ЛСП



40



2,7



-



Нормальное

4

Тепловой узел

30

2

НСП

60

0,5

-

Влажное

5

Электрощитовая

100

1

ЛСП

40

2,7

-

Нормальное

6

Тамбур

10

12

НСП

60

3,1

-

Сырое

7

Уборная

30

6

НСП

60

3,1

-

Влажное

8

Площадка для вентиляторов

20

1

ЛСП

40

3

-

сырое



	
5. Расчёт электрических нагрузок



Правильное определение электрической нагрузки во всех элементах силовой сети является важнейшей стороной её расчёта. Завышение нагрузки приводит к переходу проводникового материала и удорожанию строительства; занижение нагрузки может привести к уменьшению пропускной способности электрической сети и к невозможности обеспечения нормальной работы силовых электроприёмников.

Расчёт электрических нагрузок определяем методом коэффициента спроса.

Величины максимальной расчётной активной мощности для группы из электроприёмников определяется произведением коэффициента спроса на величину суммарной установленной мощности электроприёмников по формуле:







где - это расчётная активная мощность группы (в киловаттах)

- коэффициент спроса для токоприёмника

- номинальная мощность токоприёмника.

Для одиночных электродвигателей и присоединенных в цепочку не более трёх.

При большом количестве электроприёмников с различными режимами работы, присоединенных к одной магистрали или одному силовому распределительному щиту.

Для правильного определения нагрузки следует все электроприёмники разбить на отдельные группы с одинаковым режимом и для каждой группы отдельно определить максимальную мощность.

Суммарная расчётная активная нагрузка всех групп электроприёмников определяется как сумма расчётных активных нагрузок отдельных групп.







где m – число групп электроприёмников с однородным режимом работы.

Суммарная реактивная нагрузка определяется по формуле:







Средневзвешенный определяется из выражения 

По средневзвешенному  определяем 

Номинальный ток группы определяется по формуле







где UH номинальное напряжение

SH – полная расчётная моўность

Для определения максимальной нагрузки на шинах низкого напряжения ни шинах питающей подстанции необходимо учесть несовпадение максимувов отдельных групп потребителей.

По этому расчётная нагрузка подстанции с учётом коэффициента участия в максимуме и принимается в пределах k = 0.8 – 0.9

Номинальная мощность Т.П














Принимаем для электроснабжения смешанную схему питания электроприёмников. Разбиваем приёмники на группы и принимаем к установке распределительный щит типа ПР 11-1002. разбиваем все электроприборы на две группы:

Первая группа: насос и электроводонагреватель РН = 0,75 кВт; Рэл.наг = 10,5 кВт; РН = 11,25 кВт.

Вторая группа: приточная вентиляция, вытяжная система 1, вытяжная система 2, дезустановка.









Выбираем Кс и  из Л3 табл5

Для вентиляторов Кс = 0,7,  = 0,8

Для нагревательных установок Кс = 0,8,  = 1

Для насосов Кс = 0,65,  = 0,75

Рассчитываем общую активную максимальную мощность для каждой группы с учётом коэффициента спроса.













Определяем суммарную активную нагрузки для всех групп коэффициент спроса принимаем средний.







Определяем реактивную нагрузка групп по формуле



















Данные расчётов сводим в таблицу 6.1



Наименование мех

Кол-во

	РН

кВт

cos φ

tg u

kc

	PH (кВт)

актив

QM (кВАр)

реакт

Sp (кВАр)

полная

Насос 

1

0,75

0,65/0,86

0,65

0,49

0,42

0,6

Эл.водонаг

1

10,5

1/0

0,8

8,4

0

8,4

Приточн сист

4

2,2

0,7/0,72

0,7

6,16

4,4

7,5

Вытяж сист1

4

0,55

0,7/0,72

0,7

1,54

1,1

1,87

Вытяж сист2

2

1,5

0,7/0,72

0,7

2,1

1,5

1,91

Дез устан

2

4,0

0,65/0,86

0,65

5,2

4,8

7,07


















Определяем нагрузку на шинах низкого напряжения питающей подстанции с учётом коэффициента участия kу = 0,9

Рассчитываем активную мощность на шинах низкого напряжения по формуле 6.6



Рассчитываем реактивную мощность на шинах низкого напряжения.



Рассчитываем полную мощность на шинах низкого напряжения по формуле 6.8



С учётом осветительной нагрузки к установке принимаем трансформатор ТМ-40 10.4




Выбор пусковой и защитной аппаратуры



При рассмотрении вопроса о защите в силовых цепях необходимо учитывать собственно электроприёмников ток и электрические сети. Если ответвление питает только один электроприёмник то защита ответвления совмещена с защитой электроприёмника.

Электродвигатели и другие силовые электроприёмники должны иметь аппаратуру защищающие их от между фазовых К.З однофозных замыканий на корпус, перегрузок понижения. Защита от К.З выполняется для всех силовых электроприёмников длительного режима работы.

Все силовые электрические сети должны иметь защиту от К.З. кроме того от перегрузки защищаются: а)сети в помещении проложенные открыто и выполненные незащищённым изолированным проводом в горючей оболочке; б) сети выполненные защищёнными проводами проложенные в трубах в несгораемых строительных конструкциях  только тогда когда по условиям технологического процесса или по режиму работы возможны длительные перегрузки проводов и кабелей; в) сети независимо от выполнения, проложенные во взрывоопасных помещениях.

Защитные аппараты устанавливаемые в сетях напряжением до 1000 В для защиты от К.З и перегрузки должны быть выбраны так что бы номинальный ток каждого защитного аппарата был не менее максимального расчётного тока защищаемого участка 

В месте с тем ток защитного элемента аппарата должен выбираться по возможности минимальным, но электроустановка не должна отключаться при кратковременных перегрузках.

Определяем ток установки теплового и электромагнитного расцепителя для вентилятора приточной системы.

Определяем номинальный ток двигателя осевого вентилятора приочной системы по формуле:








где РН – номинальная мощность двигателя

UH  - номинальное напряжение сети

- КПД двигателя

 = 0,79

Определяем рабочий ток по формуле 

где к3 – коэффициент запаса = 1



определяем пусковой тока по формуле 5.5 Л1







где  кратность пускового тока двигателя равна 6,4



Определяем расчётный ток теплового расцепителя по формуле:







где - коэффициент надёжности принимают от 1,1 до 1,3



К установке принимаем автоматический выключатель с комбинированным расцепителем АЕ 2036Р с IH = 25A и IH.P = 6A

Устанавливаем ток установка расцепителя 

Ток срабатывания электромагнитного расцепителя выбираем по условию 

где - коэффициент надёжности = 1,25



Выбираем автоматический выключатель для насоса и электроводонагревателя.

Определяем IH электроводонагревателя по формуле:







Определяем IH двигателя насоса по формуле:







Определяем ток установки



Определяем рабочий ток по формуле







Определяем пусковой ток по формуле 5.5 Л1 для электродвигателей





Определяем расчётный ток теплового расцепителя по формуле







К установке принимаем автоматический выключатель АЕ 2046 с IH =63A IН.Р = 32А

Устанавливаем ток установки расцепителя



Ток срабатывания электромагнитного расцепителя



Выбираем автомат на вводе. Определяем машинальный ток по формуле:









Определяем рабочий ток



Определяем расчётный ток теплового расцепителя



К установке принимаем автоматический выключатель АЕ 2046 с IH =63A IН.Р = 32А

Устанавливаем ток установки расцепителя

К установке принимаем автоматический выключатель АЕ 2046 с IH =63A IН.Р = 50А

Устанавливаем ток установки расцепителя



Ток срабатывания электромагнитного расцепителя определяем по формуле:



С учётом мощности овещения.

Для двигателей выбираем магнитные пускатели типа ПМЛ по следующим условиям:

Сила номинального тока пускателя должна быть равна или больше номинального тока двигателя 

Напряжение втягивающей катушки должно быть равно напряжению питающей сети 

Пускатель должен обеспечить нормальные условия коммутации в режиме АС3 

Исключение и степень защиты должна соответствовать условиям окружающей среды (IP-54 здание с химически активной средой)

Схема соединения пускателя должна соответствовать схеме управления и схеме подключения двигателя.

Производим выбор пускателя для насоса







Степень защиты пускателя IP-54 здание с химически активной средой.

Пускатель не реверсивный с сигнальной лампой и кнопками к установке принимаем ПМЛ 123002 с IH = 10А нереверсивный с кнопками пуск и стоп и сигнальной лампой и степенью защиты IP-54, Uk = 380В.

Производим выбор пускателя осевого вентилятора







Степень защиты IP-54.

Схема подключения соответствует схеме подсоединения.

К установке принимаем пускатель  ПМЛ 123002 с IH = 10А Uk = 380В, степень защиты IP-54 с кнопками пуск и стоп и сигнальной лампой.

Остальные пускатели выбираем аналогично. Данные пускателей сносим в таблицу 7.1



№ п\п

Наименование механизма

Рн кВт

Тип автомата

Тип пускателя

К-во

1

Насос

0,75

АЕ-2046

ПМЛ - 123002

1

2

Электроводонагреватель

10,5

АЕ-2036Р

ПМЛ – 123002

1

3

Приточн. вент

2,2

АЕ-2036Р

ПМЛ – 123002

4

4

Вытяжная система

0,55

АЕ-2036Р

ПМЛ - 123002

4

5

Вытяжная система

1,5

АЕ-2036Р

ПМЛ – 123002

2

6

Дез. установка

4,0

АЕ-2036Р

ПМЛ - 123002

2

7

Вывод



АЕ-2046







Рассчитываем автоматические выключатели для освещения для первой группы с люминесцентными лампами, определяем рабочий ток по формуле:







где UФ – напряжение питания светильника = 220 В

cos φ – светильника = 0,65

Рр – рабочая мощность группы



где N – количество светильников

Рсв – мощность светильника



Определяем расчётный ток теплового расцепителя



К установке принимаем однополюсный автомат с комбинированным расцепителем типа АЕ – 1031 с IH = 25А

Определяем ток электромагнитного расцепителя



Для остальных групп рассчитываем аналогично и данные сносим в таблицу 7.2



№ гр

Защитные устройства

Ном. ток

Ток расцеп. А

Мощность группы кВт

Ток группы А

1

АЕ 1031

25

16,68

1,6

13,9

2

АЕ 1031

25

16,68

1,6

13,9

3

АЕ 1031

25

16,68

1,6

13,9

4

АЕ 1031

25

16,68

1,6

13,9

5

АЕ 1031

6

4,32

0,8

3,6

6

АЕ 1031

6

4,32

0,8

3,6



На основании расчётов выбираем щит освещения Типа ОЩ-612



	
Выбор сечения проводов и кабелей

	

	Правильный выбор и расчёт внутренних электропроводок имеет большое значение. От долговечности и надёжности электропроводок зависит бесперебойность работы электроприёмников безопасность людей и животных находящихся в данном помещении. Сечение проводов и кабелей выбирают по ПУЭ. Выбор сечения проводов и кабелей производим по длительно допустимым токам по формуле 

	Производим выбор сечения проводов и кабелей для осевого вентилятора с IH =5.36A, кабель проложен по воздуху из таблицы (1,3,7) ПУЭ усматриваем что допустимый ток кабеля Iдоп =19А сечение кабеля F = 2.5 мм2

	19А>5,36А

	К установке принимаем кабель марки АВВГ - с алюминиевыми жилами с пластмассовой изоляцией поливинилхлоридной оболочкой.

	Производим выбор кабеля для насоса и электроводонагревателя IH = 24,72А, кабель проложен по воздуху.

	Из таблицы (1,3,7) ПУЭ усматриваем что допустимый ток кабеля Iдоп = 27А сечение кабеля F = 24 мм2

	27А>24,72А

	К установке принимаем кабель марки АВВГ - 

	Производим выбор кабеля для первой группы освещения IР = 13,9А кабель проложенный на тросу по воздуху.

	Из таблицы (1,3,7) ПУЭ усматриваем что допустимый ток кабеля Iдоп = 27А сечение жилы F = 4 мм2

	27А>24,72А

	К установке принимаем кабель марки АВВГ - 

	Для остальных токоприёмников выбор кабелей производим аналогично.


Разработка технологической схемы автоматизируемого объекта



При создании автоматических систем управления технологическим процессам с\х производства одним из наиболее ответственных этапов является  разработка оптимального, т.е. самого эффективного варианта технологического процесса, подлежащего автоматизации.

В связи с тем, что с\х характеризуется многообразием отраслей производства и разнообразием технологических процессов, разработка оптимального технологического процесса в каждом конкретном случае представляется весьма сложной работой. Развитие унифицированных процессов с\х производства способствует успеху разработки оптимальных, пригодных для автоматизации технологических процессов. На основании этого разрабатывается и вычерчивается технологическая схема автоматизированной установки водонагревателя ВЭП – 600



Технологическая схема водонагревателя ВЭП – 600







M



Водонагреватель электрический ВЭП – 600 предназначен для подогрева питьевой воды в коровниках. Также может использоваться для подогрева воды для технических нужд, до температуры 80 0С. По условиям эксплуатации устройства относится к климатическому исполнению «У» категории «З» и должен устанавливаться в отдельных подсобных помещениях с невзрывоопасной средой без повышенной пожарной опасности по проекту.

ВЭП – 600 представляет собой стационарную установку  проточно-циркулирующего типа. Он состоит из следующих основных частей.

Водонагреватель

Центробежного насоса

Шкафа управления

Предохранительного клапана

Термодатчика

Термометра

Обратного клапана

Трубопроводная арматура

Принцип действия устройства следующий.

Вода под давлением водопроводной сети через клапан обратный (7) поступает в водонагреватель (1) и подогревается до заданной температуры. Далее подогретая вода по трубопроводу поступает в систему автоматически. При понижении температуры воды в системе ниже заданной, термодатчик (2) включает насос и подогретая вода подаётся в систему.

Температура воды в водонагревателе (1) поддерживается автоматическим термодатчиком (5). Контроль за работой водонагревателя (1) и цепи управления осуществляется по сигнальной лампе, расположенной на двери шкафа управления (3). Визуальный контроль для t0 воды в водонагревателе (1) осуществляется по термометру (6).

Включение и отключение устройства и переключение с ручного на автоматический режим работы насоса осуществляется переключателем (3 и 4) расположенные на боковой стенке шкафа управления (3).




Разработка схемы автоматизации и её описание



Принципиальная электрическая схема автоматизации иллюстрирует порядок электрических соединений, отдельных элементов, устанавливаемых между собой, на схемах изображаются все элементы и связи между ними, которые показывают входные и выходные цепи. Элементы автоматизации на электрических схемах должны обозначаться  по ГОСТу 27.10.81 и 27.10.84.

Изображение элементов должно соответствовать обесточенному состоянию схемы. Условные обозначения помогают понять принцип действия отдельных элементов и всего устройства в целом. Для удобства чтения, схема должна быть логически последовательной и читается с лева на право или сверху вниз. Каждому элементу схемы присваивается буквенное цифровое обозначение представляет собой сокращённое наименование элементов, цифровое – в порядке возрастания и определённой последовательности, условно показывают нумерацию элементов, считая слева на право или сверху вниз.

На основании изложенного разрабатывается и вычерчивается схема автоматизации и схемы электрических блокировок.



9.1 Разработка схем блокировки



защита пускателей от одновременной работы





простая зависимая блокировка





Сложная зависимая блокировка




Двойная блокировка от одновременного включения двух пускателей





На основании этих схем разрабатываем схему автоматизации объекта.



9.2 Схема автоматизации водонагревателя ВЭП – 600





М


Схема управления работает следующим образом. При малой температуре контакты SK1 и SK2 термодатчиков замкнуты, реле KV1 и KV2, а также магнитные пускатели КМ1 и КМ2 включены. При повышении температуры воды в баке размыкается контакт SK1, триод VT1 закрывается, реле КV1 отключается и отключает своим контактом магнитный пускатель КМ1 электронагревателя ЕК. Таким же образом действует на отключение пускателя КМ2 насоса термореле SK2. при снижении температуры возвратной воды контакты SK2/ при снижении температуры возвратной воды контакты SK2 замыкаются, триод VT2 открывается, срабатывает реле KV2 и включает магнитный пускатель КМ2.




Расчёт надёжности схемы автоматизации



Одним из наиболее важных требований к системам автоматизации и автоматическим устройствам является надёжность их работы.

Надёжность – свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения устанавливаемых эксплуатационных показателей в заданных пределах.

Нарушение работоспособности объекта называется отказом. Безопасность – это свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течении некоторого времени или некоторой недостаточности.

Долговечность – свойство  объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния эксплуатации.

Ремонтопригодность заключается в приспособлении объекта и предупреждению и обнаружению причины его возможного отказа, устранение их впоследствии путём проведения ремонта и технического обслуживания.



10.1 Определяем вероятность безотказной работы электрических элементов по формуле: 

где е – основание натурального логарифма

к – коэффициент учитывающий условия окружающей среды, для стационарных установок  для мобильных 

- интенсивность отказов

t – время безотказной работы в заданной вероятности (час)

Вероятность отказа определяем по формуле:






Среднее время безотказной работы по формуле:







Интенсивность отказов схемы управления с учетом фактора времени и  с учётом поправочного коэффициента Кп =0,5 определяем по формуле:







где -  - интенсивность отказов технологических каналов схемы управления пускатели, кнопки, автоматы и т.д

Интенсивность отказов и время безотказной работы принимаем из Л7 Стр 193.



Элементы АСУ



t

Автоматы 



4460

Провода кабели



1180

Пускатели



12000

Реле переменного тока



12000

TV





Электродвигатели 





Нагревательные элементы



4460

Полупрводниковые приборы





Резисторы





Конденсатор





Преключатель



60

Термодатчик



10000-70000


Определяем вероятность безотказной работы по формуле:



для магнитного пускателя 

для автоматического выключателя 

для режимного переключателя 

для проводов и кабелей 

для нагревательных элементов 

для электродвигателя 

для реле переменного тока 

для трансформатора 

для резистора 

для термодатчика 

для конденсатора 

для полупроводниковых приборов 

	

	Определяем вероятность отказа для магнитного пускателя по формуле:

	

	

	для автоматического выключателя

	

	Для режимного переключателя

	

	Для проводов и кабелей

	

для нагревательных элементов



для электродвигателя



для реле переменного тока



для трансформатора



для резистора



для термодатчика



для конденсатора



	для полупроводниковых приборов

	

	Определяем среднее время безотказной работы по формуле 11.3

	для магнитного пускателя

	

	для автоматического выключателя

	

	Для режимного переключателя

	

	Для проводов и кабелей

	

для нагревательных элементов



для электродвигателя



для реле переменного тока



для трансформатора



для резистора



для термодатчика



для конденсатора



	для полупроводниковых приборов

	

	

	Определяем интенсивность отказов схемы по формуле 11.4

	

	

	На основании расчётов убеждаемся в безотказной работе схемы.

	

	10.2 Пути повышения надёжности автоматических устройств

	

	Схемы автоматики должны проектироваться так, чтобы они могли надёжно работать при замене любого элемента однотипным, с учётом возможных максимальных отклонений напряжения питания, иметь защиту от коротких замыканий и допускать широкие пределы измерения  параметров элементов и внешних воздействий.



Пути повышения надёжности элементов и систем автоматики

При проектировании

При изготовлении

При эксплуатации

Совершенствование технологии

Улучшение качества продукции

Тренировка элементов и узлов

Схемы 

способны

Упрощение схем

Ограничении последствий отказов

Резервирование

Конструктивные способы

Выбор надёжных элементов

Облегчение режима работы

Унификация элементов и узлов

Ремонтопригодность

Соблюдение условий эксплуатации

Повышение квалификации персонала

Обобщение опыта эксплуатации

Соблюдение условий хранения аппаратуры

	

		
11. Охрана труда и техника безопасности

		

		Охрана труда – это система законодательных актов и соответствующих им социально-экономических, технических, гигиенических и организационных мероприятий, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

		К мероприятиям по охране труда относятся следующие:

		На электродвигателях и проводимых ими механизмах должны быть нанесены стрелки, указывающие направление вращения механизма и двигателя. На пускорегулирующих устройствах должны быть отмечены положения «пуск» и «стоп».

		При кнопочном включении и отключении оборудования и механизмов, кнопки включения должны быть заглублены на 3-5 мм за габариты пусковой коробки.

		Выводы статорной и роторной области, а также кабельной воронки должны быть закрыты ограждением. Вращающиеся части – шкивы, муфты, вентиляторы, открытые части валов должны быть также закрыты ограждениями, снятие которых во время работы машин запрещается.

		Для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, а также для синхронных электродвигателей должен применяться прямой пуск при полном напряжении сети.

		При невозможности выполнения прямого пуска по условиям допустимого понижения напряжения должен применяться реактивный пуск.

		Аппараты управления следует располагать как можно ближе к электродвигателю в местах удобных для обслуживания, если по условию экономичности, удобства обслуживания и расхода кабелю не требуется иное размещение. Если с места, где установлен аппарат управления электродвигателя, не виден приводимый им механизм и если этот механизм имеет постоянный обслуживающий персонал, необходимо предусматривать следующие мероприятия для предотвращения несчастных случаев:

		Установка кнопки пуска электродвигателя непосредственно у механизма;

		Сигнализация или звуковое оповещение о предстоящем пуске механизма;

		Установка вблизи электродвигателя и приводимого механизма аппаратов для аварийного отключения электродвигателя, не включающем  возможность диагностики пуска;

		При наличии управления из нескольких мест, должны предусматриваться аппараты (включатели, переключатели) исключающие возможность дистанционного пуска механизма или линии, остановленных на ремонт.

		К работе по обслуживанию машин и оборудования допускаются лица изучившие руководство по устройству и эксплуатации оборудования, знающие правила ТБ, пожарной безопасности и правила оказания первой помощи при несчастных случаях.

		Категорически запрещено допускать к работе посторонних лиц.

		При обслуживании установок до 1000 В проводятся следующие мероприятия:

		отключение всех силовых и других тр-ов со стороны высшего и низшего напряжения с созданием видимого разрыва цепей:

		наложение переносных заземлений. При их отсутствии – принятие дополнительных мер: снятие предохранителей, отключение контуров питающих линий, применение накладок в рубильниках, автоматах и др.

		проверка отсутствия напряжения указателем напряжения, который предварительно должен быть проверен путем приближения к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Проверка осуществляется в диэлектрических перчатках. Применение контрольных ламп подключаются  при  линейном напряжении до 220 В.

		Организационные меры для обеспечения безопасности работ – это выполнение работ в электроустановках по наряду распоряжению в порядке текущей эксплуатации.

	


12. Экономический расчет



Система условных единиц предназначена для определения трудоемкости работ, выполняемых электротехнической службой по плановому и оперативному обслуживанию всех видов электрооборудования, мелкомонтажным работам и монтажу новых электроустановок, выполняемых хозяйственным способом.

Объем эл. хозяйства в условных единицах. Для определения их количества необходимо выделить участки электроустановок. За участок принимается отделение, бригада, ферма, помещение и т.д. на каждом участке выделяются все виды электроустановок электрооборудования, силовые и осветительные электропроводки. Используя неэффективность перевода по каждому виду установок, оборудования и работы, определяем количество условных единиц по участкам электроустановок и хозяйству в целом.



12.1 Расчет объема эл. хозяйства в условных единицах электрооборудования рассчитывается по формулам:



У = п * Кп  * Кпп,



где : п – количество оборудования

	Кп – переводной коэффициент

	Кпп – поправочный коэффициент

	Пом. 1. Освещения

	Уо = 42 * 1,74 * 1 = 73 у.е.

	Провода и каб.

		Уп = 140 * 0,7 * 1 = 98 у.е.