2.3. Електропривод і автоматизація установок 

 

1. Електропривод і автоматизація установок водопостачання

2. Класифікація вентиляційних установок.

3. Електропривід кормоприготувальних машин різального типу. Електропривід дробарок кормів.

4. Електропривід доїльних установок.

1. Електропривод і автоматизація установок водопостачання

 

 

 Щоб забезпечити більш надійний і економічно вигідний, рівномірний режим роботи насоса з незмінною подачею і постійним напором у водопровідній мережі, в насосних установках обладнують напірно-регулювальну ємність. Такою ємністю може бути бак водонапірної башти (баштові водонасосні установки) або герметичний повітряно-водяний котел (безбаштові водонасосні установки). Промисловість випускає комплекти обладнання автоматизованих водонасосних установок із збірно - блочними водонапірними баштами БР-15У, БР-25У, БР-50У тощо і без баштові автоматизовані водопідйомні установки ВУ-7-65, ВУ-10-80 і ВУ-16-28.

 

-Електродвигун, потрібний для привода насоса, вибирають за загальною методикою.

 

-Номінальна потужність двигуна Р_дв.ном повинна дорівнювати або бути трохи більшою від його розрахункової потужності Р_дв.р, тобто мусить виконуватись умова: Р_дв.ном Р_дв.р.

 

Розрахункова потужність двигуна, кВт,

 

де Q_н.ном—номінальна подача насоса, м³/с; Н_н.ном—номінальний напір, м; ρ—густина води, кг/м³; g—прискорення вільного падіння, м/с²; η_н.ном—номінальний к. к. д. насоса; η_пер—к. к. д. передачі; К_зап—коефіцієнт запасу потужності (беруть при потужності: до 0,75 кВт—2; від 0,75 до 1,5—1,5; від 1,5 до 3,5— 1,2; від 3,5 до 35—1,15 і при потужності понад 35 кВт—1,1).

 

- Автоматичне керування сучасними баштовими водонасосними установками з заглибними електронасосами здійснюється за допомогою систем керування серії САУНА і комплектних пристроїв «Каскад». Розроблена і впроваджується у виробництво Універсальна станція керування і захисту для заглибних електродвигунів УСУЗ.

 

До складу системи САУНА входять станція керування ШЭТ або ШЭП і датчики рівня води у водонапірному баку і свердловині. Станція складається із силової і логічної частин, розміщених у металевій шафі. Логічна частина станції виконана у вигляді блока логіки, який в залежності від модифікації станції складається або з безконтактних елементів серії «Логика-Т» (ШЭТ), або з напівпровідникових елементів, змонтованих на друкованій платі (ШЭП).

 

До комплектного пристрою «Каскад» входять: ящик керування типу ЯНН, електродні датчики нижнього і верхнього рівнів (у пристроях з автоматичним керуванням за рівнем води в баку водонапірної башти) або електроконтактний манометр (у пристроях з автоматичним керуванням за тиском води у водонапірній трубі) та електродний датчик сухого ходу. Основними складовими части­нами ящика керування є силова апаратура і блок керування Е1FQ типу БОН9200, який має чарунку керування і захисту, що забезпечує живлення логічної частини і захист електронасоса від аварійних режимів та чарунку автоматичного керування за рівнем ЯУУ або чарунку автоматичного керування за тиском ЯУД. Чарунки ЯУУ і ЯУД взаємозамінні.

 

- Принципову електричну схему автоматичного керування електронасосом баштової насосної установки за допомогою комплектного пристрою «Каскад»

 

 

- Безбаштові насосні установки здебільшого застосовують для водопостачання невеликих тваринницьких і птахівницьких ферм.

 

-До комплекту обладнання безбаштових автоматизованих водонасосних установок входять: насос, електродвигун, станція керування (пускова і захисна апаратура), повітряно-водяний котел, реле тиску, пристрій для автоматичного підтримання заданої кількості повітря в котлі (струминний регулятор, комбінований регулятор або розділювальна діафрагма), запобіжний клапан тощо.

 

Безбаштова насосна установка (рис. 12, а) працює так. При вмиканні насосного агрегату 1 вода подається споживачам, а її надлишок заповнює повітряно-водяний котел 2. При цьому рівень води в котлі підвищується і повітря, що є в ньому, стискається. Коли верхній рівень (ВР) води в котлі стане найвищим і тиск повітря досягне заданого максимального значення р_макс, спрацює реле тиску 6 і насосний агрегат вимкнеться. Вода споживачам буде подаватись під дією стиснутого повітря. В міру використання води споживачами її рівень і тиск повітря у повітряно-водяному котлі знижуються. Коли вода опуститься до заданого нижнього рівня (НР) і тиск повітря в котлі стане мінімальним р_мін, реле тиску повернеться у вихідне положення і насосний агрегат ввімкнеться. Далі процес відбувається аналогічно.

 

 

Вибір типу і потужності електродвигуна виконується наступним чином.

 

Для вибору насоса і визначення його потужності щодо водоспоживання визначають необхідну подачу і папір.

 

Середньодобове споживання води (м³ за добу) визначаємо за формулою

 

Q_ед = q₁ n₁ + q₂ n₂ + … + q_n n_n

 

де q₁, q₂, q_n,— споживання води окремими споживачами, м ;

 

n₁, n₂, n_n- кількість споживачів кожного виду.

 

Визначаємо необхідну подачу насоса (м³/с)

 

де кд   коефіцієнт добової нерівномірності споживання води; 1<: - коефіцієнт годинної нерівномірності споживання води; ті - коефіцієнт корисної дії, який враховує втрати води (η=0.9).

 

Визначаємо напір (м) Н = Н_г + Н_n

 

де Н_г, - геодезичний напір висота піднімання води від нижнього до верхнього рівня, м;

 

Н_n - втрати напору в трубопроводі, м.

 

По подачі та напору з урахуванням типу насосної установки з каталогу вибираємо насос. Далі визначаємо потужність і вибираємо електродвигун

 

К_з - коефіцієнт запасу;

 

- коефіцієнт корисної дії передачі;

 

- коефіцієнт корисної дії насоса.

 

Користуючись довідковою літературою, вибираємо тип електродвигуна.

2. Класифікація вентиляційних установок.

         У сільськогосподарському виробництві вентиляційні установки найчастіше застосовують для підтримання заданих параметрів мікро­клімату (температури, вологості, газового складу і чистоти повітря) у приміщеннях для утримання тварин і птиці, кормоцехах, овочесхови­щах, теплицях тощо. Потрібний мікроклімат забезпечується обміном повітря, при якому з приміщення видаляється надлишкова теплота, волога, вуглекислий газ, аміак, пил та інші шкідливі домішки.

         Вентиляційні установки можуть мати природні, штучні або ком­біновані (природні та штучні) спонукачі руху повітря. Природними спонукачами є різниця тисків повітря всередині приміщення і зовні на вітер, а штучними – вентилятори з електроприводами.

         Установки з штучними і комбінованими спонукачами руху по­вітря класифікують за такими основними ознаками: принципом дії – припливні (подають зовнішнє повітря у приміщення), витяжні (вида­ляють повітря з приміщення) та припливно-витяжні; режимом роботи – установки безперервної дії та установки періодичної дії; конструктивним виконанням – централізовані (одним потужним вентилятором через загальний витяжний канал чи трубу повітря видаляється з при­міщення або подається в нього) та розосереджені (мають кілька вен­тиляторів, встановлених в окремих припливних і витяжних каналах); наявністю підігрівання припливного повітря – з підігріванням і без підігрівання припливного повітря; ступенем автоматизації керування – неавтоматизовані (з ручним керуванням) та автоматизовані. Найбільш досконалими є автоматизовані розосереджені припливно-витяжні вен­тиляційні установки безперервної дії з підігріванням припливного повітря в холодну пору року.

         2. Основні типи вентиляційного обладнання. Особливості електропривода вентиляційних установок.

         Обладнання, необхідне для підтримання заданих параметрів мікроклімату в тваринницьких і птахівницьких приміщеннях, промис­ловість поставляє комплектне. Найбільш поширені комплекти облад­нання «Климат-2», «Климат-3», «Климат-4М» та комплекти припливно-витяжних установок типів ПВУ-4, ПВУ-6 і ПВУ-9.

         Комплекти «Климат-2» і «Климат-3» здійснюють припливно-витяж­ну вентиляцію, опалення і зволоження повітря. Кожен з цих комплектів поставляється в трьох варіантах («Климат-2»: «Климат-2-5-8», «Климат-2-7-8», «Климат-2-7-10» і «Климат-3»: «Климат-3-7-8»,

«Климат-3-5-10», «Климат -3-7-10»).

         До складу комплекту входять: група витяжних осьових електровентиляторів типу ВО-5, 6МУЗ («Климат-2-5-8», «Климат-3-5-10») або ВО-7, 1МУЗ («Климат-2-7-8», «Климат-2-7-10», «Климат-3-7-8», «Климат-3-7-10») з спеціальними трифазними асинхронними коротко-замкненими двигунами з підвищеним ковзанням, частота обертання яких регулюється зміною напруги, підведеної до обмоток їх статорів; спеціальний автотрансформатор AT-10, призначений для ступінчастої зміни напруги; два агрегати припливної вентиляції, опалення і зволо­ження; станція автоматичного керування типу ШАП5711-ЗЗА2У5 («Климат-2») або ШАП5712-ЗЗА2У5 («Климат-3») з панеллю датчиківтощо.

         Агрегат припливної вентиляції, опалення і зволоження скла­дається з відцентрового вентилятора типу Ц4-70 № 8 («Климат-2-5-8», «Климат-2-7-8», «Климат-3-7-8») або Ц4-70 № 10 («Климат-2-7-10», «Климат-3-5-10», «Климат-3-7-10»), який приводиться в рух тришвидкісним асинхронним короткозамкненим двигуном через клинопасову передачу; відцентрового розбризкувача води, призначеного для зволо­ження повітря, яке проходить через вентилятор; краплеуловлювача, призначеного для відбирання великих крапель із зволоженого повітря; напірного бака ємністю 0,35 м³; набору водяних калориферів тішу К.ВС-П; терморегулятора ТУДЄ-2; регулювального клапана 25ч931нж з виконавчим механізмом ПР-1M(є тільки в комплектах «Климат-3») та ін.

         Комплект «Климат-4М» здійснює витяжну вентиляцію. Він пос­тавляється у двох варіантах «Климат-45М» і «Климат-47М», які відріз­няються між собою за типом і кількістю вентиляторів.

         До складу комплекту входять: група електровентиляторів типу ВО-5, 6МУЗ (комплект «Климат-45М») або ВО-7, 1МУЗ (комплект «Климат-47М»), шафа керування ШОА9203-3474УХЛЗ або комплект­ний пристрій керування «Климатика-1» типу ТСУ-2-КЛУЗ з чотирма термоперетворювачами та ін.

3. Принцип регулювання подачі повітря вентилятором.

         Параметри зовнішнього повітря (температура, вологість, тиск) протягом доби і року безперервно змінюється, тому для забезпечення заданих параметрів повітря у приміщенні треба змінювати обмін повіт­ря в ньому, регулюючи подачу вентиляційної установки.

         Регулювати подачу вентиляційної установки можна:

• зміною площі поперечного перерізу повітропроводів за допомогою заслінок (дроселюванням);
• вмиканням і вимиканням вентилятора (при одному вентиля­торі в установці) або вмиканням і вимиканням одного, двох і більше вентиляторів (при кількох вентиляторах);
• зміною частоти обертання вентилятора (вентиляторів);
• комбіновано.

         Зміною площі перерізу повітропроводів подачу вентиляційної установки можна регулювати у межах від максимального до нуля. При зменшенні подачі тиск повітря зростає, а споживана вентилятором потужність і ККД зменшується .

         Вмиканням і вимиканням вентилятора (при одному вентиляторі в установці) змінюється середня подача установки. Ця подача залежить від співвідношення тривалостей ввімкненого і вимкненого станів вен­тилятора.

         Максимальну подачу установка має при постійно ввімкненому вентиляторі.

         Якщо вентиляційна установка має кілька вентиляторів, то її по­дачу регулюють зміною кількості ввімкнених вентиляторів. Макси­мальна подача забезпечується при усіх ввімкнених вентиляторах.

         При зміні частоти обертання вентилятора його подачі змі­нюються пропорційно частоті. З точки зору втрат електроенергії цей спосіб регулювання подачі економічно найвигідніший. Здійснюється він регулюванням частоти обертання приводного електродвигуна.

         У виробничих сільськогосподарських вентиляційних установ­ках, як правило, застосовують асинхронні короткозамкнені двигуни. Їх швидкість регулюють: зміною напруги, підведеної до обмотки статора двигуна (при використанні спеціальних асинхронних двигунів з підви­щеним ковзанням); перемиканням кількості пар полюсів (у багато-швидкісних двигунів); зміною частоти струму живильної електроме­режі (в установках з перетворювачами частоти).

         Комбінований спосіб регулювання подачі поєднує в собі два або більше з указаних вище способів.

         Керування вентиляційними установками може здійснитись у функції температури, вологості і газового складу повітря, вручну або автоматично.

         У сучасних вентиляційних установках здебільшого застосо­вують автоматичне керування, яке здійснюється за принципом дво- або трипозиційного регулювання.

         Двопозиційним називають регулювання, при якому вентиляцій­на установка може перебувати у двох положеннях: ввімкнено на повну подачу або вимкнено. Вмикається і вимикається установка при заданих максимальній і мінімальній температурах повітря у приміщенні.

Трипозиційним є регулювання, при якому вентиляційна уста­новка може бути в трьох положеннях: ввімкнено на основну, збільшену або зменшену подачу. На основну подачу установка вмикається при заданій температурі повітря у приміщенні. Цієї подачі достатньо для видалення з приміщення надлишкових вуглекислого газу, аміаку, вологи та інших шкідливих домішок повітря. При температурі вищій від заданої, подача плавно або ступінчасто збільшується, а при темпе­ратурі нижчій від заданої – зменшується.

3. Електропривід кормоприготувальних машин різального типу. Електропривід дробарок кормів.        

         Для годівлі сільськогосподарських тварин і птиць використо­вують корми рослинного, тваринного і мінерального походження. Най­більше значення в господарстві мають рослинні корми, за складом і фізичними властивостями їх умовно можна поділити на три групи – со­ковиті (коренеплоди, бульбоплоди, силос, жом), грубі (сіно, солома, стебла кукурудзи) та концентровані (зерно, макуха).

Коренеплоди підготовляють до згодовування за допомогою подрібнювачів коренебульбоплодів ІКС-5М, подрібнювачів кормів «Волгарь-5», подрібнювачів-каменеуловлювачів ІКМ-5, кормоприготовлювачів ЗПК-4, картоплезапарювальних агрегатів АЗК-3 тощо.

Зелені корми подрібнюють соломосилосорізками РСС-6Б.

Для приготування грубих кормів використовують подрібнювані      ІГК-30Б, кормодробарки універсальні ДКУ-2 та ін.

Для виготовлення трав’яного вітамінного борошна застосовують комплектні обладнання АВМ-0,65; АВМ-1,5 і т.д.

Для гранулювання трав’яного борошна використовують облад­нання ОГМ-0,8А; для гранулювання кормів – обладнання ОГК-3 і ОГК-6.

Пресування кормів здійснюється за допомогою обладнання ОПК-2, ОПК-3 і ОПК-5.

Перемішують корми змішувачами кормів С-2, С-7, С-12.

Приводні характеристики та умови роботи кормоприготувальних машин мають такі особливості: продуктивність і момент статичних опорів машин при збільшенні швидкості обертання їх приводних валів непрямолінійно зростають; пуск машин, як правило, здійснюється без навантаження (вхолосту), моменти зрушення невеликі; режим роботи тривалий, здебільшого без регулювання швидкості руху виконавчих органів машин, значні зниження швидкості при збільшенні наванта­ження недопустимі; моменти інерції машин, які працюють на холос­тому ходу або з рівномірним навантаженням (зернодробарки, змішува­чі сипких кормів), постійні, а машин з нерівномірним навантаженням (подрібнювачі грубих і соковитих кормів) залежать від маси корму, що рухається разом з їх виконавчими органами, і є випадковими функ­ціями часу; навантажувальні діаграми мають випадково-змінний харак­тер з великою (подрібнювачі грубих і соковитих кормів) або порівняно малою (зернодробарки, змішувачі кормів) нерівномірністю; машини працюють у запилених (подрібнювачі грубих кормів і зерна), особливо вогких (подрібнювачі-мийки коренебульбоплодів) приміщеннях та на відкритому повітрі (подрібнювачі зеленої маси).

         Електропривід кормоприготувальних машин здійснюють від трифазних асинхронних короткозамкнених двигунів, спеціалізованих за умовами оточуючого середовища виконань (пилозахищені, волого­стійкі), з обмотковими    даними    двигунів    основного   виконання  або дви­гунів з підвищеним пусковим моментом (використовується для привода машин з великими маховими масами). Для роботи в запилених приміщеннях рекомендується застосовувати електродвигуни типів 4АМ-УПУЗ, 4АМП-УПУЗ, а в особливо вологих приміщеннях і на відкритому повітрі – 4АМ-У2, 4АМП-У2.

2. Вимоги до автоматизованих електроприводів потокових ліній кормороздавальних машин.

         В умовах сучасного розвитку тваринництва і птахівництва пере­важна більшість технологічних процесів здійснюється за допомогою потокових ліній, тобто систем взаємопов’язаних машин і механізмів, які виконують усі технологічні та допоміжні операції у заданій послі­довності.

         До автоматизованих електроприводів потокових ліній ставлять такі вимоги:

• електродвигуни, апарати керування, захисту і сигналізації по­винні бути вибрані індивідуально для кожної машини чи механізму з урахуванням роботи їх в одній потоковій лінії;
• для системи автоматизованого керування електроприводами повинні бути вибрані елементи по можливості з найменшими габа­ритами;
• розміщувати електрообладнання треба так, щоб вплив навко­лишнього середовища був мінімальним;
• для безпеки обслуговуючого персоналу перед початком пуску потокової лінії повинен подаватися світловий чи звуковий сигнал;
• пуск електродвигунів потокової лінії повинен здійснюватись у послідовності, протилежній напряму руху перероблюваного продукту, а зупинка – за напрямом його руху;
• під час аварії будь-якої з машин потокової лінії без витримки часу повинні зупинитись усі машини, які подають продукт до аварійної машини, і з витримкою часу, необхідного для повного звільнення від продукту, – всі машини, що подають продукт від аварійної машини;
• виробнича зупинка всіх машин і механізмів потокової лінії повинна здійснюватись у такій послідовності: спочатку повинен вими­катись механізм, який припиняє подачу продукту на потокову лінію, а потім з витримкою часу, достатньою для звільнення від продукту, вимикаються всі інші машини і механізми.

         3. Електропривід стаціонарних транспортних кормороздавачів.

         Для транспортування кормів, підстилки, гною та інших вантажів на тваринницьких фермах застосовують стаціонарні та мобільні транс­портуючі машини. Електрифіковані стаціонарні транспортні машини призначені для переміщення вантажів у приміщеннях для утримання тварин, кормоцехах, складах тощо. До них належать скребкові, ковшові, шнекові, стрічкові, канатно-скреперні та пневматичні транспортери. Для переміщення кормів між машинами і механізмами в процесі їх обробки чипереробки застосовують ТК-5 і ТК-5Б. Для роздачі кормів застосовують стаціонарні кормороздавачі ТВК-80А, ТВК-80Б, РКС-3000 та ін. Для прибирання гною застосовують скребкові транспортери TCH-160, ТСН-ЗБ і ТСН-2Б тощо. На птахофермах, залежно від віку, виду та способу утримання птиці, застосовують як стаціонарні, так і мобільні транспортні засоби для роздачі кормів, збирання яєць, прибирання посліду тощо. При утриманні птиці у клітках використовують комплекти обладнання ОБН-1 і БГО-140 з одноярусними клітковими батареями, комплекти з багатоярус­ними клітковими батареями марок КБУ-3,0Б; КБН та ін.

         Характерними особливостями переважної більшості транспорт­них машин є: наявність частин, що рухаються поступально і мають порівняно великі маси; низька частота обертання їх приводних валів; ве­ликі моменти статичних опорів зрушення, особливо при пуску з наван­таженням; випадковий характер навантажувальних діаграм, нерів­номірність яких залежить від характеру і властивостей транспортного матеріалу та способу подачі його на конвеєр; режим роботи кожного конвеєра залежить від його призначення і конструктивних особливостей і може бути тривалим, короткочасним або повторно-короткочасним.

         Електропривід конвеєрів здійснюють від трифазних асинхрон­них короткозамкнених двигунів з нормальним або підвищеним пуско­вим моментом. Як передавальні пристрої застосовують редуктори, клинопасові, ланцюгові та інші передачі з великими передаточними відношеннями. Широко використовуються мотор-редуктори.

         За кліматичним виконанням, категорією розміщення і ступенем захисту від дії оточуючого середовища двигуни вибирають відповідно до умов їх експлуатації.

         Наприклад, для конвеєрів для роздавання кормів і прибирання гною, розташованих в особливо вологих з хімічно активним середови­щем приміщеннях для утримання тварин, застосовують двигуни сільсь­когосподарського виконання (4АМ-СУ1, 4АМ-БСУ1), для конвеєрів коренебульбоплодів, розташованих в особливо вологих приміщеннях кормоцехів, – вологоморозостійкого виконання (4АМ-У2), для конве­єрів сухих розсипних кормів, розташованих у запилених приміщен­нях, – ущільненого виконання (4АМ-УПУЗ) та ін.

         Керування і захист двигунів здійснюється за допомогою спеціаль­них комплектів апаратури, розміщених у захисних оболонках. На­приклад, для керування і захисту електродвигунів кормороздавача PKC-3000М застосовують збірний розподільний пристрій РУС(А)5911-03А, установки для прибирання гною ТСН-160А – ящик ЯАА5910-3274УЗ тощо.

4. Електропривід доїльних установок.

                   Для доїння корів залежно від кількості, рівня продуктивності та способу утримання тварин, територіального розташування ферми, умов реалізації молока застосовують різні типи доїльних установок.

Для доїння корів у стійлах при прив’язному утриманні застосо­вують доїльні установки АДМ-8 (варіант комплектації на 100 і 200 го­лів), в яких надоєне молоко транспортується у молочне відділення по скляному трубопроводу.

На фермах з безприв’язним, боксовим і прив’язним (з механізо­ваним прив’язуванням) утриманням корів застосовують доїльні уста­новки          УДА-8 «Тандем» і УДА-16 «Елочка».

Доїльна установка складається з доїльних апаратів, однієї або двох вакуумних установок та контрольного і допоміжного обладнання.

Вакуумна установка складається з ротаційного вакуумного насо­са та електродвигуна, встановлених на одній рамі, з’єднаних між собою за допомогою клинопасової передачі.

Режим роботи вакуумного насоса тривалий, з постійним наван­таженням. Момент статичних опорів насоса практично не залежить від кутової швидкості обертання.

            2. Методика визначення потужності та вибору типу електродвигунів для вакуумних і молочних насосів.

            Потужність приводного електродвигуна вакуумного насоса виз­начають за його продуктивністю і вакуумом аналогічно визначенню потужності двигуна, необхідного для приводу вентилятора.

Розрахункову потужність, кВт, визначають за формулою:

,

де Q_в.н. – подача вакуум-насоса, м³/год.;

h– вакуум, створений вакуум-насосом, Па;

η_пер. – коефіцієнт корисної дії передачі;

η_в.н – коефіцієнт корисної дії вакуум-насоса (η_в.н = 0,2-0,25).

Однією з найвідповідальніших операцій є вимикання доїльних апаратів і знімання доїльних станків. Якщо молоко з вим’я корови біль­ше не виділяється, то доїльні стакани не можна залишати на дійках, тому що це сприяє виникненню маститу і зниженню продуктивності корови.