Проект комплексной механизации водоснабжения свиноводческого комплекса

d _насоса = 1,13 х  . Тогда d _насоса = 1,13 х   = 0,054 м.

Принимаем диаметр трубопровода всасывающей (l₁ и l₂) и нагнетательной (l₃ и l₄) линии d _насоса = 75 мм.

После определения часовой  производительности насоса должно соблюдаться  условие Д  Q _{ч. насоса}

4. Напор, создаваемый насосом.  Определяется по формуле

Н _насоса   Н_вс + Н_н + Н_б +Sh, (6)

где Н _насоса - напор, создаваемый насосом, м;

Н_вс - высота всасывания, м;

Н_н - высота нагнетания, м;

Н_б - высота бака, м;

Sh - сумма потерь напора на всасывающей и нагнетательной линиях, м;

Sh = Sh′+Sh″,

где Sh′ - сумма потерь напора по длине всасывающего и нагнетательного трубопровода, м, Sh″ - местные потери напора во всасывающем и нагнетательном трубопроводах, м.

Высота нагнетания водонапорного  бака (резервуара) выбирается из расчета

Н _н   Н _свн +Sh₁ ± Н _г, (7)

где Н _свн - величина свободного напора, м:

Н_г - геометрическая разность нивелирных отметок, м;

Sh₁ - сумма потерь напора в разводящем трубопроводе, м;

Sh₁ =Sh′₁+Sh″₁

где Sh′₁ - сумма потерь напора по длине разводящего трубопровода, м;

Sh″₁ - сумма местных потерь напора в разводящем трубопровода, м.

Местные потери напора в  сети составляют 5…10% от величины потерь на трение по длине (эти данные используются в практических расчетах), а потери напора по длине определяются по формуле

h _j = i ∙ l_j (8)

где h _j - потери напора на конкретном участке, м;

l_j - длина конкретного участка, м;

i - гидравлический уклон в метрах (потери напора на 1 м длины трубопровода).

Данные по i выбираем из таблицы.

Выбранные данные вместе с  рассчитанным (принятым) диаметром  трубопроводов и секундным расходом заносим в таблицу 2.

Трубопроводы	Диаметр трубопровода d мм	Секундный расход Q c max л/с	100 i, м	i, м
l5	75	3	1,32	0,0132
l6	50	0,75	0,72	0,0072
l7	50	0,75	0,72	0,0072
l8	50	0,75	0,72	0,0072
l9	50	0,75	0,72	0,0072
l1, 12, l3, l4	75	2,3	0,74	0,0074

Тогда величина потерь напора по длине определяется по формуле (8), а местные потери напора в данном расчете принимаются 10% от потерь по длине.

h₅ = 0,0132 х 150 = 1,98 м и 10% равно 0, 198 м.

h₆ = 0,0072 х 135 = 0,972 м и 10% равно 0,0972 м.

h₇ = 0,0072 х 100 = 0,72 м и 10% равно 0,072 м.

h₈ = 0,0072 х 110 = 0,792 м и 10% равно 0,0792 м.

h₉ = 0,0072 х 125 = 0,9 м и 10% равно 0,09 м.

Тогда сумма потерь напора в трубопроводах для:

l₅ будет равна h₅ = 1,98 + 0, 198 = 2,18 м;

l₆ будет равна h₆ = 0,972 + 0,0972 = 1,0692 м;

l₇ будет равна h₇ = 0,72 + 0,072 = 0,792 м;

l₈ будет равна h₈ = 0,792 + 0,0792 = 0,8712 м

l₉ будет равна h₈ = 0,9 + 0,009 = 0,99 м.

В данном примере потери в разветвленной сети на шестом участке (l₆), где первый потребитель (П₁).

Тогда сумма потерь напора в разводящем трубопроводе определяется из выражения:

Sh₁ = h₅ + h₆ = 2,18 + 1,07 = 3,25 м.

Принимаем Sh₁ = 3,3 м. Далее по формуле (7) находим высоту нагнетания (водонапорного бака, резервуара).

Н_н = 4,8 + 3,3 - 0 = 8,1 м.

Это значит, что дно резервуара должно быть на высоте 8,1 м.

Далее общая длина l_общ. всасывающего l_1, l₂ и нагнетательного l_3, l₄ трубопроводов определяется по формуле

l_общ = l₁+ l₂ + l₃ + l₄.

Тогда

l_общ = 5,5 + 68 + 73 + 8,1 = 154,6 м.

Тогда величина потерь напора на всасывающем и нагнетательном трубопроводах по длине и местные  потери определяются как:

h_l общ = 0,0074 х 154,6 = 1,14 м и 10% равно 0,144 м.

Тогда Sh = 1,14 + 0,114 = 1,25 м.

Далее по формуле определяем напор, который должен создать насос

Н _насоса = 5,5 + 8,1 + 4 + 1,25 = 18,85 м.

Имея расчетные данные: Н _насоса = 18,85 м; Q_{ч насоса} = 8,31 м³/ч; Q_{с насоса}= 2,3 л/с производим энергетический расчет.

Расчетная мощность приводного двигателя к насосу определяется по формуле

Р_расч. = 

где Р_{расч. -} расчетная мощность приводного двигателя, кВт;

 - плотность воды, кг/м³;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

Q_{с насоса} - подача насоса, м³/с; Н _насоса - полный напор насоса, м;

_насоса - коэффициент полезного действия насоса;

_{передачи} - коэффициент полезного действия передачи.

 = 1000 кг/м³;  _насоса = 0,4…0,64;  _{передачи} = 1.

Используя расчетные значения Q_{с насоса,} Н _насоса и принимая  _насоса = 0,4 определяем расчетную мощность

Р_расч. =   = 1,1 кВт.

(Число 1000 в знаменателе  - переводной коэффициент для  получения результата в кВт).

С учетом коэффициента запаса, мощность двигателя определяется по формуле:

Р_дв. = Р_расч. х a,

где a - коэффициент запаса мощности; a = 1,1…2,0; принимаем a = 2

Р_дв - мощность двигателя с учетом всевозможных перегрузок, кВт.

Тогда Р_дв. = 1,1 х 2 = 2,2 кВт.

Далее с учетом всех параметров выбираем насос. Это центробежный насос  марки 2К-6А, имеющий Q _насоса = 20 м³/ч, n = 2900 м^-1,   = 3,2 кВт

График работы оборудования и установленных мощностей

Исходные данные:

Таблица 3 - Техническая характеристика оборудования, установленного в технологической  линии водоснабжения свинарников

Оборудование, марка	Мощность электродвигателей р, кВт
Центробежный насос 2К-6А

 

Освещение свинарника №1 Освещение свинарника №2 Освещение свинарника №3 Освещение свинарника №4

3,2 8 8 8 8

Таблица 4 - Время работы основного  оборудования

Оборудование, марка	Время работы оборудования (часы, минуты)
Центробежный насос 2К-6А Освещение свинарника №1 Освещение свинарника №2 Освещение свинарника №3 Освещение свинарника №4	6ч…19ч 5ч30мин…9ч; 15ч…21ч 5ч30мин…9ч; 15ч…21ч 5ч30мин…9ч; 15ч…21ч 5ч30мин…9ч; 15ч…21ч

Построение графика работы оборудования

Порядок построения графика  следующий (рис.11):

Строят оси координат

По оси абсцисс обозначаем время суток Т_суток в часах или минутах (от 0 до 24).

Слева оси ординат в  четырех столбцах обозначаем:

а) Технологические операции в примерной последовательности одна за другой.

б) Марка машины, выполняющей  ту или другую технологическую операцию.

в) Время работы t машины в течение суток в часах или минутах.

г) Установленная мощность Р электродвигателей на машинах и освещение в кВт.

Обозначение позиций	Технологические операции	Марка машины	Общее время работы t, ч. и мин.	Мощность Р, кВт
V	Центробежный насос	2К-6А	13 часов	3,2
IV III II I	Освещение свинарника №4 Освещение свинарника №3 Освещение свинарника №2 Освещение свинарника №1	лампы лампы лампы лампы	9 часов 30 минут 9 часов 30 минут 9 часов 30 минут 9 часов 30 минут	8 8 8 8

Рисунок 11 - График работы оборудования

Теперь строго в масштабе параллельно осе абсцисс наносим  против технологически операций линии, длина которых (в масштабе) соответствует  времени работы машины, а положение  их (линий) относительно оси абсцисс  показывает: в какое время суток  выполняется данная технологическая  операция.

По графику сразу видно  технологию производства, время работы машин, в какое время и последовательность их включения и выключения, сколько  одновременно работает машин, какие  машины и далее.

Построение графика установленных  мощностей

Руководствуясь графиком работы оборудования (рис.11) и исходными  данными строится график установленных  мощностей оборудования (рис.12). Порядок  построения графика следующий:

1. Строят оси координат.

2. По оси абсцисс обозначаем  время суток Т_суток в часах или минутах (от 0 до 24).

З. По оси ординат обозначаем в мощность Р в кВт.

4. Смотрим на график  оборудования (рис.11) и на исходные  данные.

В 5 часа 30 минут включают освещение. Установленная мощность освещения Р_осв = 8 кВт.

Тогда Р_{сумм (}5ч30мин) = Р_осв. х 4 свинарника = 8 х 4 = 32 кВт

В 6 часов включают насос 2К-6А. Мощность 2К-6А - Р = 3,2 кВт.

Тогда Р_сумм (6ч) = Р_осв. + Р = 32 кВт + 3,2 кВт = 35,2 кВт.

В 9 часов освещение выключают.

Тогда Р_сумм (9ч) = Р = 3,2 кВт.

С 15 часов до 19 часов работает освещение и насос 2К-6А.

Тогда Р_сумм (15ч) = Р_осв. + Р = 32 кВт + 3,2 кВт = 35,2 кВт.

В 19 насос прекращает работу.

Тогда Р_сумм (19ч) = Р_осв. = 32 кВт

Освещение отключают в 21 час.

Энергетический расчет

Энергетический расчет проводим при условии, что все машины работают при оптимальной загрузке в указанное  расчетное время.

Р_общ = Р_осв + Р_2К-6А, где

Р_общ - установленная мощность освещения и водоснабжения, кВт;

Р_осв - установленная мощность освещения, кВт;

Р_2К-6А - установленная мощность насоса 2К-6А, кВт.

Получаем Р_общ = 4 х 8 кВт + 3,2 кВт = 35,2 кВт.

Расход энергии определяется по формуле

W_i = P_i х t_i, где

W_i - расход электроэнергии i-ой машиной, кВт ·ч;

P_i - мощность двигателя i-ой машины, кВт;

t_i - время работы i-ой машины, ч.

Получаем: W_осв = Р_осв х t_осв; W_2К-6А = Р_2К-6А х t_2К-6А, где

W_осв., W_{2К-6А -} расход электроэнергии на освещение и водоснабжение, кВт∙ч;

t_осв., t_2К-6А - общее время работы освещения и насоса 2К-6А, ч.

Получаем: W_осв. = 32 кВт · 9,5 ч = 304 кВт∙ч W_2К-6А = 3,2 · 13 ч = 41,6 кВт∙ ч.

Тогда W_общ. = W_осв. + W_3К-6А

Получаем W_общ. = 304 кВт∙ ч + 41,6 кВт∙ ч = 345,6 кВт∙ ч.

Технико-экономические  показатели

Основой всех расчетов определения  экономической эффективности являются технические карты, представляющие собой основной документ для определения  потребности хозяйства в машинах, обеспечивающие комплексную механизацию  всех производственных процессов.

По технической  карте определяют технико-экономические  обоснования выбранной системы  машин. В карте должны быть приведены  технические показатели и экономические  показатели.

Показатели  использования техники:

1. Количественные - характеризуются уровнем оснащения  производственных процессов техники:

объем механических кормов

уровень механизации  производственных процессов

уровень механизации  фермы

Уровень механизации  находим по формуле

где

У - уровень  механизации, %;

m₁ - поголовье, обслуживается машинами, гол.;

m₂ - общее количество животных, гол.

Тогда: 

2. Качественные  показатели использования техники  характеризуют экономическую эффективность  ее использования, по ним выбирают  варианты.

Показатели  экономической эффективности: