НЕКОММЕРЧЕСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО
АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

Проектирование систем энергообеспечения
Конспект лекций
для студентов специальности 5B081200 - Энергообеспечение сельского хозяйства

Алматы 2013

СОСТАВИТЕЛЬ: О.Н.Ефимова. Проектирование систем энергообеспечения. Конспект лекций для студентов специальности 5B081200 – Энергообеспечение сельского хозяйства. – Алматы: АУЭС, 2013. – 66 с.

В курсе лекций освещены вопросы основ проектирования систем энергообеспечения в сельском хозяйстве. Рассмотрены методики расчета систем и вопросы по энергосбережению.

Ил. 2, библиогр. - 25 назв.

Рецензент: канд. техн. наук, проф. Цыба Ю.А.

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2013 год.

Лекция 1. Общие сведения о проектировании	4
Лекция 2. Системный подход к проектированию	9
Лекция 3. Цели и организационные основы проектирования животноводческих предприятий. Энергетический комплекс нормативно-технической документации для предприятий энергетики	13
Лекция 4. Исходные данные для проектирования. Составление задания на проектирование животноводческих объектов. Проектирование электрических сетей 0,38 и 10 кВ в сельской местности	17
Лекция 5. Методика расчета мощности и годового потребления энергии в технологических процессах и производственных помещениях ферм	21
Лекция 6. Требования к проектированию электротепловых установок и систем электротеплоснабжения	24
Лекция 7. Особенности расчета схем электроснабжения	27
Лекция 8. Методика технико-экономического обоснования сравнительной эффективности систем электротеплоснабжения	34
Лекция 9. Эксплуатация систем электротеплоснабжения	36
Лекция 10. Энергосберегающее оборудование для обеспечения микроклимата в животноводческих помещениях	39
Лекция 11. Выбор электрооборудования напряжением выше 1000 В	45
Лекция 12 Энергосбережение - базовая технология создания эффективного сельского хозяйства	49
Лекция 13. Проектирование систем электротеплоснабжения	53
Лекция14.Автоматизация производственных процессов в животноводстве, растениеводстве и в коммунально - бытовом секторе	57
Лекция 15. Автоматизированное проектирование	60
Список литературы	64

Лекция 1. Общие сведения о проектировании

Содержание лекции:

- типы проектов;

- порядок разработки проектов;

- стадии проектирования.

Цель лекции:

- изучить понятие о проектах, их составе, порядке разработки, согласования и утверждения проектов.

Проектирование - это процесс создания описания, необходимого для построения в заданных условиях ещё несуществующего объекта, на основе первичного описания этого объекта.

Проектирование является одним из важнейших этапов капитального строительства. От качества проекта во многом зависят качество, сроки, экономичность строительства, а также результаты работы предприятия в дальнейшем.

По своему назначению и области применения проекты животноводческих предприятий, зданий и сооружений подразделяются на индивидуальные, экспериментальные и типовые.

Строительство объектов сельскохозяйственного назначения ведется преимущественно по типовым проектам, разрабатываемым головными проектными институтами.

Типовые проекты зданий и сооружений разрабатывают для обеспечения строительства качественной проектной документацией, внедрения индустриальных методов строительства, достижения высоких технико-экономических показателей зданий и сооружений. Типовые проекты применяют многократно после привязки их к конкретным условиям. Это сокращает стоимость и сроки проектирования, снижает объем проектно-сметной документации, повышает ее качество. Строительство сельскохозяйственных объектов проводят, как правило, по типовым проектам.

При строительстве зданий и сооружений, для которых нет типовых проектов, а также при реконструкции и расширении существующих зданий проектные организации разрабатывают индивидуальные проекты.

Экспериментальный проект выполняют в целях отработки в производственных условиях прогрессивных, высокоэкономичных в строительстве и эксплуатации зданий и сооружений с использованием новых материалов, изделий, оборудования.

Проектная организация, выполняющая основную (технологическую) часть проектных работ, называется генеральным проектировщиком. Для выполнения инженерных изысканий, отдельных частей проекта по сантехнике, электротехнике и др. генеральный проектировщик на договорных началах привлекает специализированные организации, которые именуются как субподрядные проектные организации.

Проектные и изыскательские работы выполняют проектные организации на основании договоров с заказчиками проекта. При заключении договора заказчик выдает проектной организации задание на проектирование с необходимыми исходными данными.

Информация и распространение типовых проектов. На каждый типовой проект проектная организация на стадии рабочих чертежей составляет паспорт, который содержит схематические планы, разрезы, фасады здания, основные технико-экономические показатели по проекту. Эту информацию включают в Перечень типовых проектов П 08—93.

Типовая проектная документация, отмеченная в графе «Поставщик» тремя звездочками (***), распространяется только авторами-разработчиками. В каталожных листах (КЛ) приводятся основные проектные решения и технико-экономические показатели, характеризующие типовую проектную документацию предприятий, комплексов, ферм, зданий и сооружений.

Порядок разработки проектов. Животноводческие предприятия, здания и сооружения возводят, как правило, с использованием типовых проектов. Они обеспечивают наивысшую эффективность капитальных вложений по сравнению с ранее достигнутой при проектировании и строительстве, так как в них разработаны оптимальные варианты проектирования и строительства.

Если строение строится по типовому проекту, то стоимость проектных работ снижается на 15-20 %, а стоимость самого строительства - на 10-15 %.

Типовое проектирование поручают наиболее квалифицированным проектным институтам.

Основным источником информации о действующих проектах является строительный каталог. Типовые проекты в каталоге приводятся под цифровыми кодами.

Проектные работы для сельскохозяйственного строительства выполняются проектными организациями на основе договоров с сельскохозяйственным предприятием или другими организациями - заказчиками проектов.

Заказчик проекта заключает договор с проектной организацией, выдает ей утвержденное задание на проектирование и другие необходимые для проектирования исходные данные (акт на отвод земельного участка под строительство, справки органов надзора - санитарного, пожарного), осуществляет контроль за ходом проектирования, принимает от проектной организации выполненный проект и представляет его на утверждение. В договоре отражаются следующие положения, права и обязанности заказчика и подрядчика:

- состав и объем выполняемых работ (с приложением задания на проектирование);

- сроки выполнения работы;

- порядок выполнения работы (этапы, необходимые материалы, представляемые в процессе строительства, контроль исполнения, внесение изменений);

- порядок сдачи-приемки выполненной работы;

- сумма договора, условия расчета, авансирование работы;

- санкции (меры и порядок взысканий за невыполнение условий договора заказчиком и подрядчиком);

- порядок разрешения спорных вопросов и др.

Договор подписывается официальными представителями организаций и скрепляется печатями.

Проектные организации участвуют в разработке задания на проектирование, в выборе площадки для строительства и выполнении проектно-изыскательских работ, входит в комплекс работ проекта предприятия, здания и сооружения.

Стадии проектирования. Проект может быть разработан в одну или две стадии. Проектирование сложных объектов ведут в две стадии - на первой стадии составляют технический проект, на второй - рабочие чертежи.

Проектирование в одну стадию (при совмещении разработки технического проекта с рабочими чертежами) осуществляют по объектам, строительство которых намечается по типовым проектам, а также по несложным объектам.

Технический проект разрабатывают для выявления основных проектных решений и определения сметной стоимости объекта. Он включает:

- технико-экономическую часть;

- генеральный план и транспорт;

- технологическую часть;

- строительную часть (архитектурные чертежи, решения по водоснабжению, канализации, отоплению и вентиляции, энергоснабжению);

- разделы по организации строительства и организации труда;

- сводную смету и объектные сметы.

В рабочих чертежах отражаются те же части и разделы, но с той степенью уточнения и детализации, которая необходима для производства строительно-монтажных работ. Рабочие чертежи передают заказчику в сроки, установленные графиками.

Комплектовочные ведомости составляет проектная организация на основании технических проектов или рабочих чертежей с учетом ожидаемого наличия оборудования, изделий на начало планируемого года.

В комплектовочные ведомости включают оборудование всех видов, приборы, кабельные изделия, серийные электродвигатели, импортное оборудование, нетиповое и нестандартное оборудование и т. д. Заявки на оборудование, приборы и материалы составляет заказчик и представляет их комплектующим организациям.

Материалы технического проекта должны быть краткими и представлять только чертежи и сведения, необходимые для обоснования принятых решений. Технический проект предприятия обычно содержит основные технологические и строительные решения, характеристики и количество основного оборудования, схему генерального плана предприятия, общие рекомендации по организации строительства и технико-экономические показатели, обоснованные сметными расчетами.

Рабочие чертежи разрабатываются после рассмотрения и согласования технического проекта. На этой стадии проектирования производится уточнение и детализация предусмотренных техническим проектом решений до той степени, в которой это необходимо для производства строительно-монтажных работ.

Проектирование технически несложных объектов осуществляется обычно в 1 стадию, т. е. технический проект и рабочие чертежи разрабатываются параллельно и выдаются заказчику в виде единой документации - технорабочего проекта.

Привязка типовых проектов. Типовые проекты, предназначенные для массового распространения, разрабатывают для определенных “идеальных” условий строительства: сейсмичность района не выше 6 баллов, рельеф территории спокойный, грунтовые воды отсутствуют, грунты непучнистые, непросадочные и т. д. Поэтому используемые для строительства типовые проекты должны быть предварительно привязаны региональной проектной организацией к местным условиям с учетом топографических, геологических, гидрогеологических и климатических особенностей строительной площадки.

При привязке типовых проектов проектные организации определяют координаты для разбивки зданий на местности, уточняют размеры и глубину заложения фундаментов, проверяют соответствие несущих конструкций снеговым и ветровым нагрузкам в районе строительства, разрабатывают примыкания отводов к инженерным сетям, толщину наружных стен и утепляющего слоя ограждающих конструкций, уточняют количество и тип приборов отопления и вентиляционных устройств, а также сметную стоимость строительства. В случаях, когда оборудование отдельных видов снято с производства, а также когда к началу строительства изменились конструкции, нормы и правила, проектная организация, привязывающая типовой проект, должна вносить в проект необходимые изменения.

Эти работы не должны вызывать ухудшения технико-экономических, эксплуатационных качеств зданий и сооружений.

Проектные организации несут ответственность за качество проекта, соответствие его современному уровню науки и техники, требованиям норм технологического проектирования, стандартам и строительным нормам и правилам, а также технике безопасности и пожаробезопасности.

Состав проекта животноводческого предприятия. В состав проекта животноводческого предприятия на стадии рабочих чертежей включают следующую техническую документацию: пояснительную записку; схему генерального план; проекты зданий и сооружений; запасные спецификации на оборудование, приборы и другие изделия; сметы.

Каждый проект состоит из графической, расчетно-текстовой и экономической частей. В графическую часть входят схемы, эскизы, технические и рабочие чертежи, графики, диаграммы, макеты.

Расчетно-текстовая и экономическая части проекта представляют собой пояснительные записки, инженерно-технические расчеты, технико-экономическое обоснование целесообразности строительства.

До начала проектирования сложных предприятий и сооружений проектные организации составляют технико-экономическое обоснование (ТЭО) целесообразности проектирования и строительства данного предприятия и сооружения. Его оформляют в виде пояснительной записки с приложением необходимых расчетных, табличных и графических материалов.

В технико-экономическом обосновании должны быть отражены следующие пункты.

- характеристика района строительства;

- определение направления и мощности предприятия;

- обоснование целесообразности строительства;

- обоснование кормовой базы;

- определение площадки строительства;

- проработка схемы генерального плана;

- выбор принципиальной технологической схемы;

- инженерные изыскания;

- присоединение или строительство внешних коммуникаций;

- обоснование основных строительных решений;

- обеспечение рабочей силой и энергоресурсами;

- экономика строительства и производства;

- определение мест переработки и потребления продукции;

- обоснование сметной стоимости строительства;

- общая оценка экономической целесообразности и хозяйственной необходимости проектирования.

Пояснительная записка (ТЭО) также содержит сведения о назначении проекта, составе предприятия, его мощности производства, технико-экономических показателях. В отдельных разделах записки рассматривают архитектурно-строительные и технологические решения, механизация технологических процессов, системы навозоудаления, отопление, вентиляция и канализация, электрификация производства, ветеринарно-санитарные мероприятия, организация труда и техника безопасности, мероприятия по охране окружающей cреды от загрязнения и т. д.

Схема генерального плана предприятия показывает взаимное расположение всех производственных и подсобно-вспомогательных зданий и сооружений, объединенных технологическими процессами, а также общими транспортными, энергетическими, санитарно-техническими устройствами.

Проекты зданий и сооружений, предусмотренных в составе предприятия, оформляют в виде комплектов (альбомов) отдельно на каждый объект. Примененные типовые проекты должны быть привязаны к условиям площадки строительства.

Заказные спецификации представляют собой перечень всего требуемого оборудования, приборов, инвентаря и других изделий с указанием заводов-изготовителей. На основе заказных спецификаций заказчик размещает заказы на промышленных предприятиях и производимых комплектацию строящихся зданий и сооружений оборудованием и инвентарем.

К каждому проекту составляют смету, в которой определяют как единичную стоимость работ, так и величину общих и удельных капитальных вложений на проектируемое строительство.

Сметы, составленные по рабочим чертежам отдельных объектов (зданий и сооружений), являются сводкой всех затрат, которые надо произвести, чтобы построить и ввести объект в эксплуатацию (объектные сметы).

Сводная смета определяет общую стоимость строительства предприятия. Она составляется на основе объектных смет.

Строительный проект - важный государственный документ, который сохраняется до конца существования предприятия.

При проектировании крупных животноводческих предприятий промышленного типа зачастую приходится решать комплекс существующих проблем, связанных с обеспечением предприятия ресурсами, - кормами, электроэнергией, теплом, кадрами и т.п. В таких случаях техническая документация на строительстве предприятия может состоять из нескольких локальных проектов: наряду с проектом собственно предприятия, разрабатывают проект мелиорации земель и кормопроизводства, проекты автомобильных дорог, линии электроснабжения, теплотрасс, жилого поселка и т.д. Сметная стоимость строительства предприятия определяется как сумма затрат по всем локальным проектам.

Лекция 2. Системный подход к проектированию

Содержание лекции:

- особенности неавтоматизированных и автоматизированных методов проектирования.

Цель лекции:

- знакомство с задачами анализа и синтеза при проектировании.

Наибольшее распространение получило проектирование взаимодействия человека и ЭВМ. Такое проектирование называют автома-тизированным (АПР), которое, как правило, осуществляется в режиме диалога человека с ЭВМ на основе применения специальных языков общения с ЭВМ.

При временном распределении работ по созданию новых объектов процесс проектирования разделяется на стадии и этапы. Различают 9 стадий: предпроектные исследования, техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, технический проект, рабочий проект, изготовление, отладка, испытание и ввод в действие.

При создании новых объектов выделяют следующие этапы:
- этап научно-исследовательских работ (НИР), который объединяет стадии: предпроектные исследования, техническое задание, часть технического предложения. На этом этапе проводят исследования по поиску новых принципов функционирования, новых структур физических процессов, новой элементной базы, технических средств и т. п.;

- этап опытно-конструкторских работ (ОКР) объединяет следующие стадии: часть технического предложения, эскизный проект, технический проект. Здесь отражаются вопросы детальной конструкторской проработки проекта;

- этап рабочего проектирования объединяет стадии: рабочий проект, изготовление, отладка, испытание и ввод в действие. На этом этапе прорабатывают схемные, конструкторские и технологические решения, проводят испытания, изготовление.

При применении систем АПР, как и традиционно, целесообразно использовать блочно-иерархический подход (БИП), т.е. распределение работ между подразделениями производят с использованием БИП.

Блочно-иерархический подход к проектированию. Методология БИП базируется на трех концепциях: разбиение и локальная оптимизация, абстрагирование, повторяемость.

Разбиение позволяет сложную задачу проектирования свести к решению более простых задач с учетом взаимодействия между ними. Локальная оптимизация подразумевает улучшение параметров внутри каждой простой задачи.

Абстрагируемость заключается в построении формальных математических моделей, отражающих только значимые в данных условиях свойства объекта.

Основное достоинство БИП - это упрощение процесса проектирования и получение возможности решать задачи проектирования доступными средствами. Использование БИП помогает: упростить решение проблемы хранения данных, сократить размерность выполняемых программ и время проектирования, применять САПР один раз для объекта (его части) независимо от числа идентичных объектов (его частей). Существующее по ЕСКД деление схем на принципиальные, функциональные, структурные отражает принципы блочно-иерархического проектирования. Следовательно, иерархические уровни представляют собой уровни описаний объектов, различающихся подробностью отображения свойств объекта.

Иерархические уровни также называют горизонтальными уров-нями или уровнями абстрагирования. Совокупность описаний некоторого уровня вместе с постановкой задачи и методов получения этих описаний называют иерархическим уровнем проектирования. При выделении горизонтальных уровней проектирования производится разделение объекта на блоки и рассмотрение вместо объекта его отдельных блоков.

В общем случае при проектировании технических объектов условно можно выделить несколько вертикальных уровней. Основные из них: функциональный, конструкторский, технологический.

Функциональное проектирование включает в себя анализ технического задания (ТЗ) и на его основе выбор системных позиций методики построения и путей реализации вычислительного процесса в ЭВА, что связано с разработкой функциональных и принципиальных схем, принципов их функционирования.

Основными задачами функционального проектирования (ФП) являются разработка структурных схем, определение требований к выходным параметрам, анализ и формирование ТЗ на разработку отдельных блоков, синтез функциональных и принципиальных схем полученных блоков, контроль и выработка диагностических тестов, проверка работоспособности синтезируемых блоков, выбор физической структуры, формулировка ТЗ на проектирование компонентов, выбор топологии и параметров, расчеты электрических параметров, параметров диффузионных профилей и полупроводниковых компонентов, расчет параметров технологических процессов, вероятностные требования к выходным параметрам компонентов.

Алгоритмическое проектирование заключается в разработке алгоритмов функционирования и создании математического обеспечения.

Конструкторское проектирование заключается в реализации принципиальных схем в заданном конструкторском базисе. При этом

решаются вопросы выбора форм и материала, выбора типоразмеров, компоно-

вки размещения элементов, трассировки соединений, контроля.

Технологическое проектирование решает задачи технологической подготовки производства - разработка принципиальной схемы, маршрутов, операций и переходов ТП, изготовление деталей, сборка и монтаж узлов, включая выбор оснастки, инструмента, технологического оборудования.
Каждая САПР создается для нужд конкретного предприятия или отрасли промышленности. Задачи разных уровней решаются в восходящей или нисходящей последовательности.

Нисходящее проектирование (проектирование "сверху вниз") характеризуется решением задач более высоких иерархических уровней предшествующих решению задач нижних уровней.

Восходящее проектирование ("снизу вверх") - проектирование, при котором вначале разрабатываются элементы, а затем система из этих элементов. Объекты, проектируемые на каждом уровне восходящего проектирования, должны стать типовыми, пригодными для многих применений. Формулировка ТЗ на каждом уровне - неформальная задача, решаемая с помощью экспертов.

На практике используются как нисходящее, так и восходящее проектирования.

Классификация параметров объектов проектирования: входные,
внутренние и внешние параметры.

Параметр - величина, характеризующая свойства или режим работы объекта. Среди параметров объекта проектирования выделяют показатель эффективности, являющийся количественной оценкой степени соответствия объекта его целевому назначению. Показатели эффективности подразделяют на показатели: производительности; надежности; стоимости; массы; габаритных размеров; точности.

Обычно показатель эффективности чаще всего используется на высших иерархических уровнях проектирования применительно к сложным системам.

Выходные параметры - показатели качества, по которым можно судить о правильности функционирования системы, аналогично понятию показатель эффективности, но применяется к системам на любом иерархическом уровне. Выходные параметры зависят от свойств элементов и от связей их друг с другом. Задание структуры системы означает задание типов элементов и способа их связи друг с другом. Чаще всего множество вариантов структуры - счетное множество; переход от одного варианта к другому либо дискретно изменяет значения выходных параметров, либо приводит к качественным изменениям свойств системы.

Если структура системы определена, то ее выходные параметры зависят только от параметров элементов и от параметров внешних условий.
Внутренние параметры - параметры самих элементов.
Внешние параметры - параметры внешней по отношению к объекту среды, оказывающие влияние на его функционирование. На каждом иерархическом уровне выходные параметры характеризуют свойства системы, а внутренние параметры - свойства элементов. Примером внешних параметров могут служить параметры входных сигналов, параметры нагрузки, влажность и температура окружающей среды, уровень радиации, помех и т. д.

Если структура системы определена, то уравнения, решение которых требуется для определения выходных параметров, обычно являются математическим описанием объекта.

В этих уравнениях независимыми переменными могут быть время, частота, пространственные координаты и т. д., а зависимыми переменными - фазовые переменные - величины, характеризующие состояние объекта, т. е. переменные состояния. Примерами фазовых переменных могут быть скорости, силы, напряжения и деформации в механических системах, давления и расходы в гидросистемах, напряжения, токи и заряды в электрических системах и т. д.

При проектировании исходными данными являются данные ТЗ, а результатами - техническая документация на блоки данного уровня и ТЗ на проектирование элементов. Но документация представляет собой лишь отражение некоторых сторон объекта, поэтому проектирование сводится к решению группы задач, относящихся либо к задачам синтеза, либо к задачам анализа.

Понятие синтез технического объекта близко по содержанию к понятию проектирование. Разница заключается в том, что проектирование означает весь процесс разработки объекта, а синтез характеризует часть этого процесса, когда создается какой-либо вариант, может и не окончательный,

т. е. синтез как задача может выполняться при проектировании много раз, совместно с решением задач анализа.

Анализ технических объектов - изучение их свойств; при анализе не создаются новые объекты, а исследуются заданные.

Синтез технических объектов - это создание новых вариантов, анализ используется для оценки этих вариантов, синтез и анализ в процессе проектирования выступают совместно.
Варианты проектирования при синтезе должны представляться на принятом языке оформления проектной документации, например, в виде чертежей, схем и пояснительного текста, согласно правил ЕСКД и ЕСТД.

Требования к методам проектирования. Выбор методов проектирования должен производиться на основе главных критериев: качество проектирования; стоимость проектирования; сроки разработки; количество занятых специалистов.

Хороший эффект дает применение методов, обладающих
большой экономичностью, точностью, универсальностью.

Лекция 3. Цели и организационные основы проектирования животноводческих предприятий. Энергетический комплекс нормативно-технической документации для предприятий энергетики

Содержание лекции:

- понятие о нормативно-технической документации, используемой при проектировании животноводческих предприятий;

- основные нормативные документы для проектирования энергообъек-тов.

Цель лекции:

- знакомство с действующей нормативно-технической документацией.

Международная электротехническая комиссия (МЭК; англ. International Electrotechnical Commission, IEC) — международная некоммерческая организация по стандартизации в области электрических, электронных и смежных технологий. Некоторые из стандартов МЭК разрабатываются совместно с Международной организацией по стандартизации (ISO).

МЭК составлена из представителей национальных служб стандартов. МЭК была основана в 1906 году и в настоящее время в её состав входят более 76 стран. Первоначально комиссия располагалась в Лондоне, с 1948 года по настоящее время штаб-квартира находится в Женеве, Швейцария. В настоящее время имеет региональные центры в Юго-восточной Азии (Сингапур), Латинской Америке (Сан-Пауло, Бразилия) и Северной Америке (Бостон, США).

Стандарты МЭК имеют номера в диапазоне 60 000 — 79 999, и их названия имеют вид типа МЭК 60411 Графические символы. Номера старых стандартов МЭК были преобразованы в 1997 году путём добавления числа 60 000, например, стандарт МЭК 27 получил номер МЭК 60027. Стандарты, развитые совместно с Международной организацией по стандартизации, имеют названия вида ISO/IEC 7498-1:1994 Open Systems Interconnection: Basic Reference Model.

Основные положения. Стандарт МЭК 60947 2 входит в серию стандартов, которые определяют требования к оборудованию низкого напряжения и относится к автоматическим выключателям и расцепителям. От расцепителей зависят рабочие характеристики аппаратов.

Этот стандарт определяет основные характеристики автоматических выключателей для промышленного и гражданского применений: классификацию: категория применения, способность обеспечивать функцию разъединения и т.д.; основные электрические характеристики; конструктивные решения; координацию защит.

Стандарт МЭК 60364 определяет общие положения и требования к электроустановкам зданий.

Национальные стандарты, основаны на стандартах МЭК. Международный стандарт МЭК 364-7-705 (1984) “Электроустановки зданий. Часть 7. Требования к специальным электроустановкам. Раздел 705. Электроустановки сельскохозяйственных и животноводческих помещений”.

Настоящий стандарт распространяется на все части стационарных электроустановок сельскохозяйственных и животноводческих помещений (коровников, телятников, свинарников, овчарен, конюшен, биофабрик), птицеводческих помещений, а также построек типа загонов, в которых находятся сельскохозяйственные животные (крупный рогатый скот, лошади, свиньи, овцы), хранилищ для сена, соломы, комбикормов, а также на все виды кормоцехов и устанавливает специальные требования по электробезопасности людей и сельскохозяйственных животных, защите от огня и пожара, выбору и применению электрооборудования.

В соответствии с МЭК 70-1 все электротехнические устройства должны соответствовать определенной степени пыле и влагозащиты в соответствии с IP (International/Ingress Protection). Степень защиты приводится в виде IPXX, где первая цифра обозначает – уровень защиты от попадания твёрдых частиц и степень защиты по электробезопасности, а вторая – защиту от влаги.

Международная организация по стандартизации, ИСО (International Organization for Standardization, ISO) — международная организация, занимающаяся выпуском стандартов. Сфера деятельности ИСО касается стандартизации во всех областях, кроме электротехники и электроники, относящихся к компетенции Международной электротехнической комиссии (МЭК).

Междунаро́дный сою́з электросвя́зи (МСЭ) (англ. International Telecommunication Union, ITU) — международная организация, определяющая рекомендации в области телекоммуникаций и радио, а также регулирующая вопросы международного использования радиочастот (распределение радиочастот по назначениям и по странам). Является специализированным учреждением ООН.

Европейская организация по качеству ЕОК (EOQ) создана в 1957 году. Хотя по названию она является региональной, но фактически представляет собой мировую международную организацию. Цель деятельности - как межотраслевые проблемы качества (система управления качеством, методы оценки качества и др.), так и проблемы качества применительно к отрасли (авиационная, автомобильная, пищевая и др.).

Правила устройства электроустановок (ПУЭ) распространяются на вновь сооружаемые и реконструируемые электроустановки до 750 кВ включительно, в том числе на специальные электроустановки, оговоренные в разделе 7 настоящих Правил.

Устройство специальных электроустановок, не оговоренных в разделе 7 должно регламентироваться другими директивными документами. Отдельные требования настоящих Правил могут применяться для таких электроустановок в той мере, в какой они по исполнению и условиям работы аналогичны электроустановкам, оговоренным в настоящих Правилах. Отдельные требования настоящих Правил можно применять для действующих электроустановок, если это упрощает электроустановку, если расходы по реконструкции обоснованы технико-экономическим расчетом или, если эта реконструкция направлена на обеспечение тех требований безопасности, которые распространяются на действующие электроустановки.

ПУЭ разработаны с учетом обязательности проведения в условиях эксплуатации планово-предупредительных и профилактических испытаний, ремонтов электроустановок и их электрооборудования, а также систематического обучения и проверки обслуживающего персонала в объеме требований действующих правил технической эксплуатации и правил техники безопасности.

На рынок информационных технологий (ИТ) поступают разработки, ориентированные на электроэнергетику EMS, EAM, ERP - системы ведущих мировых производителей. Эти системы для нормальной работы требуют обязательной стандартизации информационной модели, классификации объектов предметной области. Продолжают активно развиваться международные ISO/IEC (ИСО/МЭК) стандарты, связанные с информационным моделированием систем и объектов электроэнергетики.

Основной целью создания Единой системы классификации и кодирования в электроэнергетике (ЕСККЭ) является создание единой информационной среды (пространства), основанной на национальных стандартах в условиях гармонизации их с международными стандартами в рассматриваемой области.

Строительное проектирование ведется на единой основе, которые составляют нормативные документы.

1 группа - общестроительные нормы: СНиПы (строительные нормы и правила, ГОСТы, СН (“Инструкции”), ВСН (ведомственные строительные нормы), РСН (республиканские строительные нормы).

СниПы - документы 1 уровня, являются сводом основных положений по всем направлениям строительства: жилых и общественных зданий, сооружений; определяется область применения, параметры и методы расчета строительных конструкций, даются общие и частные правила производства строительных работ. Важнейшим разделом СН и Па являются “Нормы строительного проектирования” в виде глав СниПа, например, “Животноводческие, птицеводческие и звероводческие здания и сооружения”. Данный раздел обозначается следующим образом: ГОСТы устанавливают технические характеристики, параметры строительных материалов и изделий, по ним сверяют качество выпускаемой продукции.

Документами второго уровня являются инструкции. Инструкции устанавливают детальные требования к проектированию конкретных видов предприятий, зданий и сооружений, конструкций и инженерного оборудования, к производству отдельных видов строительно-монтажных работ, применению материалов и изделий, к нормированию труда, разработке проектно-сметной документации. Инструкции имеют название и шифр, состоящий из букв СН (строительные нормы), цифры, обозначающей порядковый номер регистрации, и через тире - год утверждения инструкции. Например, “Инструкция о порядке составления и утверждения проектов - СН 47-74”.

Министерства, ведомства могут издавать нормативные документы третьего уровня. Ведомственные нормативные документы не должны содержать требований, противоречащих общестроительным нормам. В шифре приводится сокращенное обозначение ВСН (ведомственные строительные нормы), порядковый номер документа и две цифры, определяющие год утверждения.

Нормы технологического проектирования отражают отраслевую специфику предприятий. Они устанавливают технологические требования к зданиям, сооружениям, конструктивным элементам, оборудованию, средствам механизации, а также определяют параметры производственного процесса, потребность в ресурсах, режим работы предприятия и т.д. Например: «НТП 1-99 Нормы технологического проектирования предприятий крупного рогатого скота».

К нормам технологического проектирования относятся и ведомственные нормативные документы. Например: ВНТП 2-01 - Ведомственные нормы технологического проектирования свиноводческих предприятий.

К нормам технологического проектирования относятся также ветери-нарно-санитарные и санитарные нормы и правила, по устройству животноводческих предприятий (документы 2 уровня). Например: СН 245-71 “Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий” (санитарно-защитные зоны).

Третья группа документов - документы нормативно-рекомендательного характера. Содержащийся материал не обязателен для выполнения, но полезен для использования при проектировании, строительстве и эксплуатации зданий, сооружений и предприятий. Например: «Рекомендации по проектированию, реконструкции, расширению и техническому перевооружению животноводческих ферм» и т.д.

Лекция 4. Исходные данные для проектирования. Составление задания на проектирование животноводческих объектов. Проектирование электрических сетей 0,38 и 10 кВ в сельской местности

Содержание лекции:

- подготовка исходных данных для проектирования;

- требования при проектировании электросетей напряжением 0,38...110 кВ сельскохозяйственного назначения.

Цель лекции:

- изучить методику составления задания на проектирование животноводческих объектов;

- знакомство с задачами проектирования электросетей.

Подготовка исходных данных для проектирования — сложная и важная задача для руководителя предприятия и специалистов. От их компетенции в этом вопросе во многом зависят качество проекта и сроки проектирования.

Заказчик представляет проектной организации следующие исходные данные:

1) Основание для строительства (постановление, решение, справка о включении в план капитального строительства).

2) Акт выбора участка с материалами согласования.

3) Решение местной администрации об отводе земельного участка.

4) Задание на проектирование, составленное заказчиком с участием проектной организации.

5) Архитектурно-планировочное задание.

6) План земельного участка, отведенного под строительство, в масштабе 1: 500.

7) Выкопировку из генерального плана местности в масштабе 1 :2000 или 1 :5000 с нанесением на ней границ отведенного участка.

8) Материалы геодезических съемок, геологических и гидрологических изысканий на участке строительства.

9) Технические условия на присоединение фермы к источникам снабжения, инженерным сетям.

10) Характеристику строений, зеленых насаждений, подлежащих сносу.

11) Справку о необходимости включения затрат на авторский надзор.

12) Справку о необходимости строительства временного жилья для строительных рабочих.

13) Справку районного архитектора о расстоянии до места, отведенного для сбора лишнего грунта и строительного мусора.

14) Другие документы.

Составление задания на проектирование.

Основные положения по составлению задания на проектирование сельскохозяйственных объектов изложены в СНиП РК 3.01-01-2008; СН РК 3.01-00-2011 “Инструкции о составе нормативно-технических документов”.

Эти основные положения следующие:

1) Задание на проектирование составляется заказчиком с привлечением генеральной проектной организации на основе технико-экономического обоснования (ТЭО) с учетом планов экономического развития сельскохозяйственных предприятий.

2) В заданиях не должно содержаться готовых проектных решений.

Задание на проектирование нового строительства, расширения или реконструкции объектов должна включать следующие разделы:

1) наименование проектируемого объекта, мощность, годовой выпуск основной продукции;

2) пункт строительства;

3) основание для проектирования;

4) стадийность проектирования;

5) основные технико-экономические показатели проектирующего объекта:

- сметная стоимость строительства, в т.ч. строительно-монтажных работ (СМР);

- потребность в ресурсах и сырье: потребляемая мощность электро-энергии, квт/ч; воды, м³/сут; м³/час; тепла, ккал/ч; в т.ч. на горячее водоснабжение, пароснабжение, отопление, вентиляцию;

- трудоемкость строительства, чел/дн;

- расход основных строительных материалов: цемента, т; стали, т; бетона, м³; сборного железобетона, м³; лесоматериалов, м³; кирпича, тыс. шт;

6) основные технологические требования и показатели для проектирования;

7) организация труда, производства и управления;

8) требования к генеральному плану, благоустройству;

9). мероприятия по инженерной подготовке территории (освобождение площадки строительства, снос и перенос имеющихся объектов и т.п.);

10) типовые проекты, применяемые при проектировании основных зданий и сооружений;

11) применяемые типовые проекты вспомогательных зданий и сооружений;

12) указания об условиях блокировки зданий;

13) указания о переработке применяемых типовых проектов;

14) источники инженерного обеспечения: электроснабжение, теплоснабжение, водоснабжение, канализация, телефон, радио, автодороги;

15) указания по сбору, очистке сточных вод и утилизации отходов производства;

16) расстояние от строящегося объекта: до карьера местного грунта, местных строительных материалов в км, до места сброса лишнего грунта в км;

17) указания по внедрению научно-технических достижений;

18) способ строительства;

19) генподрядная строительная организация;

20) сроки и очередность строительства;

21) количество выдаваемых заказчику экземпляров проектно-строи-тельной документации;

22) требования к разработке дополнительных демонстрационных и других строительных материалов в составе проекта.

Задание на проектирование составляется зооветспециалистами хозяйства при участии специалистов проектной организации и передаются генподрядному проектному институту.

При проектировании электрических сетей рассматриваются следующие виды работ: новое строительство, расширение и реконструкция.

Новое строительство включает сооружение новых линий электропередачи и подстанций.

Расширение электросетей, как правило, относится только к подстанциям - это установка второго трансформатора на действующей подстанции с проведением необходимых строительных работ.

Реконструкция действующих сетей подразумевает изменение параметров электросетей, при сохранении частично или полностью строительной части объектов, для повышения пропускной способности сетей, надежности электроснабжения и качества передаваемой электроэнергии. К реконструкции относятся работы по замене проводов воздушных линий, перевод сетей на другое номинальное напряжение, замена трансформаторов, выключателей и др. аппаратуры в связи с изменением мощности или напряжения, установка средств автоматизации в сетях.

Система электроснабжения сельскохозяйственных потребителей проектируется с учетом развития в рассматриваемом районе всех отраслей народного хозяйства, в том числе и несельскохозяйственных.

Проектно-сметная документация разрабатывается на основании задания на проектирование. Задание, как отмечалось выше, выдает заказчик проекта и утверждается по объектам электросетевого строительства в установленном порядке.

Заказчик проекта, кроме задания на проектирование, выдает проектной организации утвержденный акт о выборе площадки для строительства; акт оценки технического состояния действующих электрических сетей; технические условия на присоединение к инженерным сетям и коммуникациям; картографические материалы; сведения о существующей застройке, подземных коммуникациях, состояние экологии и т.д.; технические условия на присоединение проектируемого объекта к источникам электроснабжения.

К заданию на проектирование ВЛ 10 кВ дополнительно прилагаются: планы землепользования в зоне трассы линии электропередачи; генеральные планы проектируемых объектов, которые будут присоединены к проектируемым линиям и их нагрузки; акт оценки технического состояния и схемы действующих электрических сетей в зоне проектируемой линии; топографические карты населенных пунктов в зоне прохождения проектируемой линии, а также другие данные для проектирования.

В задание на проектирование линий 0,38 кВ и трансформаторных подстанций 10/0,4 кВ включают: основание для проектирования; район строительства; вид строительства; длина линий 0,38 кВ; тип трансформаторных подстанций; стадийность проектирования; срок выполнения проекта; срок начала строительства; наименование проектной и строительной организаций; капитальные вложения. Кроме этого, к заданию на проектирование сетей 0,38 кВ прилагают: технические условия энергосистемы на присоединение к электрическим сетям; акт оценки технического состояния сетей 0,38 кВ; данные о достигнутом уровне электропотребления на жилой дом и др. материалы.

Проектирование объектов строительства проводится на основе схем развития электрических сетей 35...110 кВ и 10 кВ, как правило, в одну стадию, т.е. разрабатывают технорабочий проект - технический проект и рабочая документация на сооружение объекта.

При проектировании строительства новых, расширения, реконструкции и технического перевооружения действующих электросетей напряжением 0,38...110 кВ сельскохозяйственного назначения руководствуются "Нормами технологического проектирования электрических сетей сельскохозяйственного назначения" (НТПС) наряду с другими нормативными и директивными документами. Требования Норм не распространяются на электропроводки силовых, осветительных цепей напряжением до 1000 В внутри зданий и сооружений.

Лекция 5. Методика расчета мощности и годового потребления энергии в технологических процессах и производственных помещениях ферм

Содержание лекции:

- расчет мощности и годового потребления энергии в тепловых процессах.

Цель лекции:

- изучить методику расчета мощности и годового потребления энергии в технологических процессах и производственных помещениях ферм.

Расчет мощности и годового потребления энергии в тепловых процессах производства служит основой для выбора теплогенерирующего оборудования и последующего расчета схем теплоснабжения.

Расчет должен начинаться с анализа структуры и режимов теплопотребления отдельными потребителями и технологически ми процессами.

Потребителей теплота на ферме можно разделить на три вида:

- системы обеспечения микроклимата; системы горячего водоснабжения; система пароснабжения.

Помещения ферм, в которых необходимо обеспечить требуемые параметры микроклимата, в соответствии с режимами теплопотребления делятся на три группы:

- помещения, в которых теплота расходуется только на подогрев приточного воздуха (помещения для содержания животных);

- помещения, в которых теплота расходуется на отопление и периодический подогрев приточного воздуха (молочные блоки, доильные и преддоильные площадки, кормоцеха и др.);

- помещения, в которых теплота используется только на отопление (подсобные, вспомогательные и административные).

Мощность системы электротеплоснабжения и годовая потребность в теплоте принимаются только после тщательного анализа суточного и годового регионов теплопотребления отдельных видов и групп потребителей теплота.

Дефицит теплоты в помещениях (Q_q) определяется в соответствии с результатами расчета тепловлажностного баланса этих помещений.

Балансовые уравнения составляются и решаются по отношению к свободным тепловыделениям животных; учет баланса влага производится расчетом воздухообмена.

К источникам теплоты в животноводческих помещениях относится свободная теплота, выделяемая животными ().

К расходной части баланса относятся:

- теплопотери через ограждения (Q_огр) - пол, стены, покрытия, ворота, окна;

-теплота, теряемая на испарение влаги (Q_исп);

-теплота, необходимая на подогрев приточного воздуха от расчетной наружной до расчетной внутренней температуры (Q_ув).

Уравнение тепловлажностного баланса запишется в следующем виде:

(4.1)

Тепловыделения от животных определяются из выражения:

, (4.2)

где принимаются в соответствии с возрастов и весом животных по нормам [4].

Теплопотери через ограждения определяются из выражения:

(4.3)

Минимальное допустимое сопротивление теплопередаче стен и покрытий рассчитывается из условия невыпадения конденсата на их поверхностях в соответствии с кормами [5] по формулам:

(4.4)

(4.5)

где принимается по нормам [6] в соответствии с расчетной температурой наиболее холодных суток для определенного района строительства;

, - принимаются по нормам [7] в соответствии с видом животных, плотностью заполнения помещений, объемно-планировочными и конструктивными решениями.

Сопротивление теплопередаче через пол определяется по зонам:

для I зоны (4.6)

для II зоны (4.7)

для III зоны (4.8)

где - определяется в соответствии с теплотехническими характеристиками отдельных слоев утепленного пола по нормам [5].

Сопротивление теплопередаче окон и дверей принимается по нормам [5] в соответствии с их конструктивными особенностями.

Теплопотери на испарение влаги со смоченных поверхностей пола определяются из выражения:

(4.9)

где - принимаются в зависимости от температуры и относительной влажности внутреннего воздуха.

При привязном содержании животных смоченная поверхность пола, (F_см) принимается равной поверхности навозного лотка и площади пола на расстоянии 0,5 м от навозного лотка.

При беспривязном содержании животных на решетчатых полах и удалении навоза самосплавом или гидросмывом за смоченную поверхность пола (F_см) принимается вся площадь сплошного пола в станках с учетом планок решетчатого пола. Площадь щелей решетчатого пола считается открытой поверхностью навозных каналов (F_кан).

Тепло, требуемое на обогрев приточного воздуха, определяется из выражения:

(4.10)

Количество приточного воздуха для холодного периода определяется из условий удаления избытков влаги из помещения по выражению:

(4.11)

где - определяется в соответствии с (4.9).

Количество влаги, выделяемое животными, определяется из выражения:

(4.12)

где - принимаются в зависимости от возраста, массы животных и температуры внутреннего воздуха.

Расчет тепловлажностных балансов животноводческих помещений для определения максимальных тепловых нагрузок производится по расчетным параметрам наружного и внутреннего воздуха.

В качестве расчетных параметров наружного воздуха принимаются параметры для заданного района строительства.

Расчетные параметры внутреннего воздуха принимаются в соответствии с технологией содержания и возрастом животных. При этом необходимо учитывать допустимые отклонения параметров в холодный период года. Например, для коровников максимальную тепловую нагрузку нужно определять не по расчетным (номинальным) значениям параметров (t_в = 10°C, φ_в = 75 %), а по допустимым (t_в = 5°C, φ_в = 85 %). Допустимые значения параметров будут поддерживаться непродолжительное время только при низкой наружной температуре, а при ее повышении в помещении будут поддерживаться нормальные расчетные значения параметров.

Максимальная тепловая нагрузка в целом по ферме определяется суммированием суточных графиков тепловой нагрузки отдельных процессов и помещений с учетом неодновременности максимальных нагрузок на подогрев воздуха в помещениях с периодической вентиляцией, на получение пара и нагрев воды.

Целью расчета годовой потребности фермы в теплоте является определение приведенных затрат на различные схемы теплоснабжения и энергоносителя для выбора наиболее экономичного варианта.

Годовой расход теплоты на создание искусственного микроклимата в помещениях фермы определяется продолжительностью (Т_от) и средней температурой (t_нcp) отопительного периода для данного помещения в заданном районе строительства.

Для систем отопления помещений без значительных внутренних выделений теплоты продолжительность и средняя температура отопительного периода принимается по нормам [6]. По этим же значениям определяется расход теплоты на периодическую вентиляцию помещений без животных.

Лекция 6. Требования к проектированию электротепловых установок и систем электротеплоснабжения

Содержание лекции:

- ознакомление с требованиями проектирования электротепловых установок и систем электротеплоснабжения.

Цель лекции:

- изучить требования к проектированию электротепловых установок и систем электротеплоснабжения.

В системах децентрализованного электротеплоснабжения для подачи и подогрева приточного воздуха применяются вентиляционные установки с электрокалориферами или электрокалориферные агрегаты типа СФОЦ. По условиям надежности в одном помещении принимается, как правило, не менее двух установок.

Установленная мощность электрокалориферов для различных помещений выбирается в соответствии с результатами расчета максимальной тепловой нагрузки на подогрев приточного воздуха с учетом технологических особенностей этих помещений.

Воздухопроизводительность приточных установок в холодный период года определяется из условия удаления избытков влага, за вычетом количества воздуха, инфильтрующегося через неплотности ворот, дверей и других притворов.

Количество воздуха, инфильтрующегося в животноводческое помещение через неплотности ворот, дверей и других притворов, определяется в соответствии с рекомендациями [8] по выражению:

Для окон с одинарными деревянными переплетами α = 1,0; с двойными деревянными переплетами α = 0,5; для дверей и ворот α = 2,0.

Тип электродвигателя вентилятора, частота вращения и его мощность определяются в соответствии с гидравлическим расчетом вентиляционной сети.

Выбор электротеплового оборудования для отопления помещений фермы производится в соответствии с теплотехническими расчетами этих помещений и технологическими требованиями к ним.

Для отопления помещений могут использоваться либо электроконвекторы типа ЭОКС, устанавливаемые в каждом помещения в соответствии с тепловыми расчетными нагрузками, либо электродные водогрейные установки с местными нагревательными приборами из числа изготавливаемых промышленностью (радиаторы, конвекторы и др.).

Децентрализованные системы отопления на базе электродных водогрейных установок проектируются, по возможности, для работы при естественной циркуляции теплоносителя, в каждом отдельном здании или для группы сблокированных зданий с однородной тепловой нагрузкой.

Поверхность нагрева радиаторов и сечение трубопроводов при аккумулировании теплоты должны выбираться при температуре воды на выходе не 90°С, а при температуре в конце разрядки.

В помещениях фермы, используемых в течение суток несколько часов, необходимо предусматривать дежурное отопление, поддерживающее в нерабочее время температуру в помещении +5°С.

Нагрев воды на ферме должен производиться в емкостных электроводонагревателях элементного типа ВЭТ, УАП и др., устанавливаемых в местах потребления воды.

Электроводоподогреватели выбираются по их емкости и суточной потребности в горячей воде, определяемой технологическими требованиями для каждого помещения. По условиям надежности каждое помещение должны обогревать не менее двух электроводоподогревателей.

Для производства пара на ферме используют электродные паровые установки.

Количество и мощность установок определяются по часовой потребности в паре в зависимости от суточного графика потребления пара, а не простым суммированием максимальных часовых расходов по отдельным процессам.

Для снижения максимальной мощности электродных паровых установок целесообразно идти на некоторое увеличение продолжительности технологических процессов, выбор менее производительного оборудования, разнесение во времени технологических процессов с использованием пара.

Вентиляционные установки с электрокалориферами СФОЦ, в связи с низким отношением потребляемого воздухообмена к расчетной тепловой нагрузке (Gв/Qд) должны проектироваться с дополнительными вентиляторами, либо с вентиляторами более высокой (расчетной) воздухопроизводительности, чем указано в технической характеристике электрокалориферов СФО, с устройством обводного канала со сдвоенным воздушным клапаном, обеспечивающим пропорциональное перераспределение воздушных потоков, проходящих через обводной канал и калорифер.

В коровниках и других помещениях возможно применение вентиляционных установок с электрокалориферами для подогрева рециркуляционного воздуха при естественном притоке наружного воздуха через шахты и другие специально устанавливаемые проемы.

При проектировании систем вентиляции в родильных отделениях и профилакториях можно не предусматривать дополнительных вентиляторов, так как для этих помещений соотношение G_в/Q_д соответствует техническим характеристикам электрокалориферных установок СФОЦ.

При разработке проектов необходимо шире внедрять в практику новые разработки с более совершенными типами (моделями) электрокалориферов вентиляционных установок и агрегатов.

При проектировании систем электротеплоснабжения ферм необходимо стремиться к исключению нерациональных расходов и потерь тепла. Это достигается путем максимальной децентрализации и автоматизации работы электротепловых установок, позволяющих вырабатывать теплоту с высокой точностью непосредственно в местах ее потребления.

Тепловые нагрузки помещений должны определяться с учетом изменений и дополнений норм технологического проектирования в части расчетных доходных данных для проектирования систем теплоснабжения ферм.

Регулирование мощности электрокалориферных установок для поддержания номинальной температуры внутреннего воздуха целесообразно осуществлять с помощью терморегуляторов полупроводникового типа. Мощность должна автоматически регулироваться по отклонению температуры внутреннего воздуха от номинальной (от 100 % до нуля). При этом предусматривается ступенчатое регулирование теплопроизво-дительности установки, по мере освоения тиристорных блоков управления следует переходить на бесступенчатое изменение тепловой мощности электрокалориферов.

Управление теплопроизводительностью децентрализованных систем вентиляции и отопления должно осуществляться путем периодического включения и отключения электродных водогрейных: установок от датчиков температуры в отапливаемых помещениях.

В помещениях с дверным отоплением необходимо предусматривать управление работой электродноводогрейных установок от двух термодатчиков. При этом один датчик настраивается на температуру, требуемую в рабочее время, а другой - на дежурную температуру +5°С.

Управление работой систем отопления с теплоаккумулирующими емкостями осуществляется путем периодического включения циркуляционных насосов при непрерывном регулировании и контроле температуры воды в теплоаккумулирующей емкости.

Управление работой электроводоподогревателей, устанавливаемых для каждого здания, использующего горячую воду, должно осуществляться от программного реле времени. При этом их включение должно предусматриваться во внепиковые часы.

При проектировании систем электротеплоснабжения, определении расчетных электрических нагрузок и выбора мощности силовых трансформаторов необходимо стремиться к повышению загрузки элементов системы за счет учета специфики режимов электропотребления и работы технологического оборудования фермы.

Лекция 7. Особенности расчета схем электроснабжения

Содержание лекции:

- порядок расчета схем электроснабжения сельскохозяйственных потребителей.

Цель лекции:

- изучить особенности расчета схем электроснабжения.

Электроснабжение производственных предприятий и населённых пунктов в сельской местности имеет свои особенности по сравнению с электроснабжением городов. Главная из них – необходимость подводить электроэнергию к огромному числу сравнительно маломощных объектов, рассредоточенных на большой площади. В результате протяжённость сетей (в расчёте на единицу мощности потребителей) во много раз больше, чем в других отраслях.

Наряду с развитием систем электроснабжения сельского хозяйства происходит их реконструкция. Часть воздушных линий 0,38 и 10 кВ с неизолированными проводами заменяют самонесущими изолированными проводами (СИП).

Важный показатель системы электроснабжения - надёжность подачи электроэнергии. Для крупных сельскохозяйственных предприятий (животно-водческих ферм, птицефабрик, тепличных комбинатов и др.) любое отключение – плановое (для ревизии и ремонта) и особенно аварийное – наносит огромный ущерб потребителям. Поэтому необходимо применять эффективные меры по обеспечению требуемого уровня надёжности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей.

Выбор элементов схемы электроснабжения производится по расчетным электрическим нагрузкам, определяемым установленной мощностью и режимами работы технологического оборудования.

При определении расчетных электрических нагрузок необходимо учитывать не максимально возможный, а наиболее вероятный при нормальной эксплуатации набор электроприемников, участвующих в максимуме нагрузки.

Определение электроприемников, участвующих в максимуме нагрузки, необходимо производить на основании анализа технологических процессов с учетом организации производства, последовательности выполнения технологических операций и вероятности одновременной работы оборудования.

При определении максимальной нагрузки, формирующейся в холодный период года, необходимо исключать из расчетной нагрузки электро-приемники, работающие только в теплое время года (загрузочные устройства сенажных башен, АВМ и др.), а также редко используемые электроприемники (приточная вентиляция в пунктах техобслуживания и др.).

Максимум нагрузки определяется с учетом неодновременности включения электрокалориферных установок в различных помещениях с периодической вентиляцией (например, при доении коров и работе электрокалориферной установки в доильном зале и молочном отделении электрокалориферная установка в основном производственном помещении отключается).

Мощность емкостных водоподогревателей должна быть исключена из максимума нагрузки.

При определении максимума нагрузки электродные паровые и водогрейные установки необходимо учитывать не по номинальной (установочной) мощности, а по расчетной тепловой нагрузке.

При проектировании аккумуляционных систем отопления помещений ферм следует учитывать, что максимальные нагрузки имеют место в ночные часы. В этом случае при формировании максимума нагрузки необходимо учитывать только электродные водогрейные установки, емкостные электроводонагреватели, электрокалориферы, системы местного обогрева, освещения и холодильные установки.

Исходными данными для всех технических и экономических расчетов систем электроснабжения сельских районов служат сведения об электрических нагрузках потребителей. По своей природе электрические нагрузки представляют собой случайные величины, и поэтому для их исследований и расчета широко применяют аппарат теории вероятностей и математической статистики.

Информацию о нагрузках обычно выражают в виде графиков - зависимостей от времени активной, реактивной, полной мощностей (или токов). Графики нагрузок могут быть построены за любые периоды времени – сутки, недели, месяцы, годы.

Под графиком нагрузки понимается изменение в течение суток средней активной и реактивной мощностей и их дисперсий.

Графики нагрузок используют для определения максимальной мощности (или тока), необходимой для определения потерь электроэнергии и разработке мероприятий по их снижению, при выборе мощности конденсаторных установок для компенсации реактивных нагрузок, при расчетах и выборе релейной защиты и средств автоматики и т.п.

Наиболее полную информацию о нагрузках сельских потребителей содержат разработанные институтом «Сельэнергопроект» типовые графики. Типовые графики разделены на три группы, две из которых предназначены для плановых и схемных расчетов по энергосистеме, республике, области для расчета сетей 110 и 35 кВ.

Третью группу составляют графики нагрузок для расчета сетей 6-10 кВ.

Основной задачей освещения улиц и внутрирайонных проездов является обеспечение безопасности движения в темное время суток. Уличное освещение должно обеспечивать нормированную величину освещенности или средней яркости дорожного покрытия. Освещенность должна быть по возможности равномерной.

Сети наружного освещения рекомендуется выполнять кабельными или воздушными с использованием самонесущих изолированных проводов. В обоснованных случаях для воздушных распределительных сетей освещения улиц, площадей, территорий микрорайонов и населённых пунктов допускается использовать неизолированные провода.

В сетях наружного освещения следует применять напряжение 380/220 В переменного тока при заземленной нейтрали.

Кабельными должны выполняться распределительные сети освещения территорий детских яслей-садов, общеобразовательных школ, школ-интернатов.

Сечения нулевых жил кабелей в осветительных установках с газоразрядными источниками света следует, как правило, принимать равными сечению фазных проводов.

Электрическая нагрузка наружного освещения улиц определяется типом светильника, шириной улиц и их покрытием.

Мощность светильников хозяйственных дворов принимают из расчёта 250 Вт на помещение и 3 Вт на 1 м погонной длины периметра хоздвора.

Расчётная нагрузка наружного освещения площадей общественных и торговых центров принимается по норме 0,5 Вт/м² площади.

К электрическим сетям сельскохозяйственного назначения относятся сети напряжением 0,38-110 кВ, от которых снабжаются электроэнергией преимущественно (более 50% по расчетной нагрузке) сельскохозяйственные потребители, включая коммунально-бытовые, объекты мелиорации и водного хозяйства, а также предприятия и организации, предназначенные для бытового и культурного обслуживания сельского населения.

Основной системой напряжений в электрических сетях сельскохозяйственного назначения является 110/35/10/0,38 кВ с подсистемами напряжений 110/10/0,38; 35/10/0,38 кВ.

Сельскохозяйственные потребители и их электроприемники в отношении требований к надежности электроснабжения разделяются на три категории.

К потребителям первой категории относятся:

1) Животноводческие комплексы и фермы: по производству молока на 400 и более коров; по выращиванию и откорму молодняка крупного рогатого скота (КРС) на 5 тыс. и более голов в год; по выращиванию нетелей на 3 тыс. и более скотомест; площадки по откорму КРС на 5 тыс. и более голов в год; комплексы по выращиванию и откорму 12 тыс. и более свиней в год.

2) Птицефабрики: по производству яиц с содержанием 100 тыс. и более кур-несушек; мясного направления по выращиванию 1 млн и более бройлеров в год; хозяйства по выращиванию племенного стада кур на 25 тыс. и более голов, а также гусей, уток и индеек 10 тыс. и более голов.

К потребителям второй категории относятся: животноводческие и птицеводческие фермы с меньшей производственной мощностью, чем указано ранее для потребителей первой категории; тепличные комбинаты; кормоприготовительные заводы и отдельные цехи при механизированном приготовлении и раздаче кормов; картофелехранилища емкостью более 500 т с холодоснабжением и активной вентиляцией; холодильники для хранения фруктов емкостью более 600 т; инкубационные цехи рыбоводческих хозяйств и ферм.

Все остальные сельскохозяйственные потребители и электроприемники относятся к третьей категории.

Электроприемники и потребители первой категории должны обеспе-чиваться электроэнергией не менее чем от двух независимых источников питания и перерыв в электроснабжении допускается лишь на время автома-тического переключения с одного источника на резервный (АВР).

Электроприемники и потребители второй категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых источников питания.

В зоне централизованного электроснабжения вторым источником питания, как правило, является другая секция шин 10 кВ двухтранс-форматорной подстанции 35-110/10 кВ с двусторонним питанием по сети 35-110 кВ, от которой осуществляется основное питание.

Для резервного питания электроприемников первой и второй категорий надежности, не допускающих перерывов в электроснабжении длительностью более 0,5 часа, должна предусматриваться установка автономных источников резервного питания дополнительно к резервному питанию по электрическим сетям.

В качестве автономных источников резервного питания могут быть ис-пользованы стационарные или передвижные электростанции (ДЭС) и стацио-нарные или передвижные источники питания с приводом от трактора.

Основным направлением развития электрических сетей сельскохозяй-ственного направления должно быть преимущественное развитие сетей напря-жением 35-110 кВ.

Основу электрической сети 35-110 кВ сельскохозяйственного назначения должны составлять воздушные одноцепные взаимно резервирующие секционированные магистральные линии электропередачи с комплектными трансформаторными подстанциями 110-35/10 кВ.

Взаимно резервирующие линии 35-110 кВ должны питаться от шин разных трансформаторных подстанций или разных систем (секций) шин одной трансформаторной подстанции.

Ввод резервного питания осуществляется автоматически. Автомати-ческий ввод резерва выполняется, как правило, двусторонним.

Опорные трансформаторные подстанции (ОТП) напряжением 35-110 кВ должны размещаться в узлах сети 35-110 кВ с учетом развития открытого распределительного устройства (ОРУ) в перспективе.

Вновь сооружаемые трансформаторные подстанции 35-110 кВ должны, как правило, присоединяться к ОРУ 35-110 кВ действующих подстанций, в рассечку линий электропередачи 35-110 кВ, а также по схеме ответвления от существующей ВЛ 35-110 кВ с учетом ее пропускной способности.

В случае параллельного следования действующей ВЛ 35 кВ и намечаемой к строительству ВЛ 110 кВ необходимо рассматривать целесообразность перевода действующей подстанции 35/10 кВ на напряжение 110/10 кВ.

Если в направлении ВЛ, намечаемой к строительству, в перспективе потребуется сооружение линии более высокого напряжения, то эта линия должна проектироваться на более высокое напряжение с временным использованием сроком до 5 лет на более низком напряжении.

Основу электрической сети 10 кВ должны составлять воздушные взаимно резервирующие секционированные магистральные линии электропередачи, опорные трансформаторные подстанции 10/0,4 кВ и распределительные пункты 10 кВ (РП).

ОТП 10/0,4 кВ представляют собой подстанции 10/0,4 кВ с развитым распределительным устройством 10 кВ (РУ 10 кВ), предназначенным для присоединения радиальных линий электропередачи 10 кВ, автоматического секционирования и резервирования магистрали, размещения устройств автоматики и телемеханики.

ОТП следует устанавливать у потребителей первой категории, на хозяйственных дворах центральных усадеб колхозов, совхозов. ОТП присоединяются в рассечки магистрали линий электроснабжения.

РП должны оборудоваться устройствами АВР (автоматическое повторное включение) на секционном выключателе 10 кВ.

Магистральная линия 10 кВ должна иметь сетевой резерв от незави-симого источника питания.

Выбор мощности трансформаторной подстанции производятся на основания расчетной электрической нагрузки с учетом нагрузочной способности трансформаторов, определенной ГОСТ 14209-97.

На трансформаторных подстанциях напряжением 10/0,4 кВ должны проектироваться по два трансформатора при электроснабжении потребителей первой и второй категорий надежности, не допускающих перерыва в электроснабжении более 0,5 часа, также потребители второй категории при расчетной нагрузке на подстанции 250 кВт и более. При меньшей нагрузке потребителя применяют, как правило, однотрансформаторные подстанции 10/0,4 кВ.

Из-за рассредоточения небольших по величине мощностей на большой площади в сельском населённом пункте сети, соединяющие трансформаторные подстанции напряжением 10/0,4 кВ, получаются излишне протяжёнными.

Необходимо сокращение радиуса действия электрических сетей. Воздушные электрические линии – наиболее повреждаемые элементы системы сельского электроснабжения. Число повреждений растёт примерно пропорционально длине линии.

В последние годы проведена значительная работа в системе сельского электроснабжения по разукрупнению трансформаторных подстанций и сокращению радиуса действия сетей, который для линий напряжением 10 кВ в ближайшее время повсеместно должен быть снижен до 15 км, а в дальнейшем – примерно до 7 км, как это принято во многих зарубежных странах.

Для обеспечения нормативных уровней надежности электроснабжения потребителей схемы электрических сетей напряжением 35-110 кВ должны строиться таким образом, чтобы шины (секции шин) 10 кВ подстанций 35-10 кВ, от которых осуществляется питание взаимно резервирующих линий 10 кВ, являлись независимыми источниками питания.

Две секции шин 10 кВ двухтрансформаторной подстанции 35-110 кВ считаются независимыми источниками питания, если питание этой подстанции осуществляется не менее чем по двум линиям 35-110 кВ.

При выборе вариантов электроснабжения в первую очередь рассматри-вается возможность применения однотрансформаторных подстанций. Норма-тивные уровни надежности электроснабжения при сооружении однотранс-форматорных подстанций 35-110 кВ обеспечиваются, если отходящие от подстанции линии 10 кВ резервируются от независимых источников питания.

Двухтрансформаторная подстанция сооружается, когда:

- хотя бы одна из линий 10 кВ, отходящих от рассматриваемой подстанции, питающая потребителей первой и второй категорий по надежности, не может быть зарезервирована от соседней подстанции 35-110 кВ, имеющей независимое питание;

- расчетная нагрузка подстанции требует установки трансформатора мощностью свыше 6300 кВ·А;

- от шин 10 кВ подстанции отходят 6 и более линий 10 кВ;

- расстояние между соседними подстанциями более 45 км.

Для объектов сельскохозяйственного назначения применяются КТП наружной установки мощностью 25…400 кВА, напряжением 6…35/0,4 кВ. Это в основном мачтовые подстанции. КТП состоят из шкафа ввода ВН, трансформатора и шкафа НН, укомплектованного на отходящих линиях автоматическими выключателями.

Линии электропередачи напряжением 0,38-10 кВ, как правило, должны быть воздушными. Кабельные линии предусматриваются в случаях, когда по действующим Правилам устройств электроустановок [5] строительство воздушных линий электропередачи не допускается, а также для электро-снабжения ответственных потребителей электроэнергии (животноводческие комплексы, птицефабрики и крупные свиноводческие фермы и др.).

Выбор схем и параметров электрических сетей следует производить по потокам мощности в нормальном, ремонтном и послеаварийных режимах.

Электрические сети напряжением 0,38 кВ должны быть переменного трехфазного тока с глухозаземленной нейтралью.

ПУЭ рекомендует выполнять ВЛ 0,38 кВ трехфазными по всей длине алюминиевыми проводами одного сечения (не менее 50 мм²), а сооружать сельские ВЛ 10 кВ в соответствии с так называемым магистральным принципом. Согласно этому принципу, на магистралях ВЛ 10 кВ монтируют провода сечением 70-95 мм², а на ответвлениях - не менее 35 мм².

Одна из важнейших задач энергетики в настоящее время заключается в экономии энергоресурсов. Поэтому большое значение имеет снижение потерь мощности и энергии в электрических сетях, в том числе и в сетях сельских районов.

Лекция 8. Методика технико-экономического обоснования сравнительной эффективности систем электротеплоснабжения

Содержание лекции:

- расчет технико-экономического обоснования сравнительной эффективности систем электротеплоснабжения.

Цель лекции:

- изучить методику технико-экономического обоснования сравнительной эффективности систем электротеплоснабжения

За критерий сравнительной экономической эффективности различных вариантов систем теплоснабжения принимается минимум приведенных затрат, представляющих собой сумму текущих годовых затрат (С) и капитальных вложений (К).

Приведенные затраты определяются по выражению:

где .

При равенстве или близких значениях (+ 5 %) приведенных затрат по сравниваемым вариантам предпочтение отдается варианту, обеспечивающему получение эффекта по другим технико-экономическим показателям (повышение эксплуатационной надежности работы оборудования, увеличение срока его эксплуатации при обеспечении высокого качества технологических процессов, экономии топливно-энергетических, трудовых и других ресурсов, улучшении условий трудам охраны окружающей среды и т.д.).

Сравниваемые варианты систем теплоснабжения должны быть сопоставимы по одинаковой обеспеченности технологических процессов (параметров микроклимата, снабжение горячей водой, паром и т.д.).

В общем случае существуют две системы теплоснабжения: централизованная и децентрализованная.

Централизованные системы теплоснабжения предусматривают централизованную теплогенерирующую установку - котельную на базе использования топлива или электроэнергии и передачу теплоносителя по тепловым сетям на обогревательные установки, расположенные внутри отапливаемых помещений.

Децентрализованные системы теплоснабжения предусматривают набор теплогенерирующих установок на базе использования топлива или электроэнергии, осуществляющих заданный процесс обогрева помещений.

В капитальные вложения централизованных систем теплоснабжения входит стоимость котельных с необходимым набором сооружений и устройств, наружных тепловых сетей, внутренних тепловых сетей, калориферов и приборов отопления. При применении централизованной электрокотельной в капитальные вложения включается стоимость трансформаторных подстанций и высоковольтных электросетей в части, обслуживающей электрокотельную.

В капитальные вложения децентрализованных систем теплоснабжения входит стоимость теплогенерирующих установок с сооружениями и емкостями для хранения топлива, стоимость трансформаторных подстанций и высоковольтных электросетей в части, обсаживающей теплогенераторные установки.

Текущие (эксплуатационные) затраты по системам теплоснабжения состоят из затрат на амортизацию (И_а), текущий ремонт (И_тр), заработную плату обслуживающего персонала (И_зп), затрат на топливо (И_т), электроэнергию (И_э), общепроизводственных расходов (И_пр).

Затраты на амортизацию (И_а) определяются в соответствии с "Нормами амортизационных отчислений по основным фондам народного хозяйства ".

Отчисления на текущий ремонт (И_тр) следует принимать в размере сорока процентов от суммы амортизационных отчислений.

Заработная плата обслуживающего персонала (И_зп) определяется в соответствии с тарифными ставками категорий работников по штатному расписанию с учетом надбавок и начислений.

Величину общепроизводственных расходов следует принимать в размере 20 % от величины заработной платы, затрат на амортизацию и текущий ремонт оборудования.

Эксплуатационные расходы на тепловую энергию, расходуемую на отопление, подогрев приточного воздуха и горячее водоснабжение, рассчитываются по выражению:

При сравнительном технико-экономическом обосновании новых систем теплоснабжения на перспективу затраты на топливо И_т и электроэнергию И_эопределяются по замыкающим затратам.

Определяются удельные затраты на потери энергии в котельной, удельные отчисления от капиталовложений в котельную, удельные затраты на обслуживание котельной.

Удельные общие и прочие эксплуатационные затраты, составляющие 30 % от суммы расходов на заработную плату, амортизационные отчисления и текущий ремонт.

Следует рассчитывать для систем центрального теплоснабжения, удельные затраты на энергию З_уд.гв виде горячей воды, поступающей в отопительные устройства и устройства разбора горячей воды.

Для электрических отопительный и водонагревательных установок удельные затраты на энергию З_уд оцениваются по приведенным затратам на электроэнергию, подведенную к сельскому потребителю, включающим затраты на производство энергий, передачу ее по энергосистеме и распределение по сельским электрическим сетям.

Величина удельных приведенных затрат на электроэнергию определяется по нормативно-справочному материалу для экономической оценки сельскохозяйственной техники.

При технико-экономическом сравнении конкретных проектных решений затраты на топливо З_опт.т, определяются по оптовой цене на топливо, при этом затраты на хранение топлива З_х.т= 0. Затраты на электроэнергию З_э для вариантов электротеплоснабжения определяются в соответствии с действующими тарифами на электроэнергию.

В случае сравнения конкретных проектных решение капитальные вложения в сравниваемые системы теплоснабжения определяются на базе сводных сметных расчетов, объектных и локальных сметных расчетов и смет.

Лекция 9. Эксплуатация систем электротеплоснабжения

Содержание лекции:

- эксплуатация электрокалориферных установок;

- эксплуатация электроводонагревательных установок.

Цель лекции:

- знакомство с требованиями к применению систем электротеплоснабжения.

В процессе эксплуатация электротепловых установок необходимо соблюдать правила технической эксплуатации и техники безопасности эдектротепловых установок.

Ответственным за общее состояние систем и средств электротеплоснабжения является главный энергетик коллективного хозяйства.

Техническое обслуживание систем электротеплоснабжения осуществляет дежурный электромонтер.

Эксплуатация электрокалориферной установок. Электромонтер, обслуживающий систему электротеплоснабжения, обязан знать:

- устройство электрокалориферной установки;

- схему питания установки электроэнергией и снабжение ее воздухом;

- автоматического регулирования температуры воздуха;

- строго соблюдать режим работы установки по требованиям технологии (температура, расход воздуха);

- ежедневно проверять техническую исправность электрокалориферных установок, правильность положения регулирующих и обводных клапанов;

- проверять температуру нагревательных элементов (не выше 180°С) корпусов подшипников вентиляторов, поверхности корпуса, электродвигателя (не выше 40...50°C);

- следить за тем, чтобы вентиляторы установок имели плавный и бесшумный ход; лопатки рабочих колес не имели вмятин, прогибов, рабочие колеса вентиляторов при провертывании не имели биения или смещения на валу, были хорошо сбалансированы: при правильной балансировке рабочее колесо должно останавливаться в разных положениях, не возвращаясь в исходное;

- проводить осмотр подшипников и пополнение их консистентной смазкой не реже одного раза в 3-4 месяца, полную смену смазки с промывкой корпуса подшипника бензином не реже одного раза в год; жировая смазка типа солидола и констамина в шариковых и роликовых подшипниках должна меняться два раза в год;

- при заметной вибрации электродвигателя проверять центровку валов, затяжку, фундаментных болтов и при необходимости закреплять их;

- немедленно отключать электрокалориферную установку в следующих случаях: при появлении дыма или огня из электродвигателя, электрокалорифера или пускорегулирующей аппаратуры; при несчастных случаях, при сильной вибрации установки; при выявлении серьезной неисправности вентилятора, электрокалорифера (в зимний период) при чрезмерном нагреве подшипников или корпуса электродвигателя;

- периодически очищать оребрение нагревательных элементов от пыли: очистку калориферов, как правило, проводить пневматическим способом;

- систематически проверять плотность обжима фланцев рукавов мягкой вставки;

- проверять состояние электрической и механической блокировки, при обнаружении неисправностей немедленно принимать меры к их устранению.

Запуск электрокалориферной установки необходимо осуществлять в следующей последовательности: открыть утепленный клапан; включить электродвигатель вентилятора; включать электрокалорифер.

В случае повышения температуры выходящего воздуха за пределы заданной отключается одна секция, а при дальнейшем повышении температуры отключается вторая и т.д. секции. При понижении температуры включение нагревательных элементов осуществляется в обратной последовательности.

При эксплуатации электрокалориферов необходимо следить за состоянием контактных стержней и токопроводящих проводов, не допуская ослабления соединений. Подтягивать контактные гайки следует осторожно, не допуская провертывания контактных стержней в конусе ТЭК, нельзя допускать попадания влаги на контактные стержни.

Эксплуатация электроводонагревательных установок. В соответствии с указаниями Госэнергонадзора эксплуатация электродных устройств допускается после приемки смонтированной системы согласно действующим положениям. Предпочтительным вариантом установки электродных аппаратов является электрокотельная, представляющая собой отдельное помещение, где размещаются также электрическое и технологическое оборудование, устройства защиты и автоматики, относящиеся к данной электрокотельной.

Не допускается устанавливать электродные аппараты в помещениях, особо опасных в отношении поражения электрическим током (животноводческих фермах, банях, прачечных, душевых и т.д.).

При эксплуатации электронагревательных установок необходимо соблюдать периодичность технического обслуживания и текущего ремонта.

При эксплуатации электролита водонагревателей следует учитывать, что их номинальная мощность достигается при номинальном температурном режиме работы и номинальном удельном электрическом сопротивлении годы. Допускается отклонение удельного электрического сопротивления в пределах от 10 до 50 Ом ·м при 20°С при условии, что при значении удельного электрического сопротивления воды меньше номинальной величины линейный ток водонагревателя не будет превышать оптимальной величины.

Необходимо своевременно удалять накипь с теплоэлектронагревателей (ТЭН) элементных водонагревателей (2-3 раза в год или обслуживания по мере необходимости).

Нагретую воду нельзя спускать через кран, так как это может привести к обнажению включенных нагревательных элементов и их перегоранию.

Запрещается устанавливать кран на трубе разбора горячей воды, поскольку нагрев ее при закрытом кране значительно повышает давление в резервуаре.

Электродные котлы ЭПВ (КЭВЗ) можно использовать для горячего водоснабжения только с теплообменником, в первичный замкнутый контур которого заключается котел, из вторичного открытого контура осуществляется отбор горячей воды.

Во время периодического осмотра электродных котлов необходимо устранять подтекание воды; отрегулировать мощность котла; проверить величину токовой нагрузки, при снижении которой следует очистить от накипи все металлические элементы электродной группы и внутренней части корпуса, заменяют их при износе более 50 %; проверяют равномерность токовых нагрузок по фазам. При перекосе фазовых нагрузок, превышающем 15 %, котел отключают и устраняют причину. Замеряют электрическое сопротивление изоляции, осматривают станцию управления и устанавливают правильность показаний всех измерительных и регулирующих приборов.

При эксплуатации котлов необходимо руководствоваться указаниями по электробезопасности устройства и эксплуатации электродных котлов и правилами устройства и безопасной эксплуатации электродных котлов и электрокотельных.

Перед каждым отопительным сезоном должен проводиться профилактический осмотр аппаратов с заменой вышедших из строя деталей новыми из комплектов запасных частей, зачисткой электродов от накипи и отложений продуктов коррозии.

Все ремонтные работы на электродных аппаратах и технологическом оборудовании должны проводиться при полном снятия напряжения.

Системы теплоснабжения с электродными аппаратами должны быть оборудованы предохранительными клапанами, установленными на самом аппарате или отводящих трубопроводах до запорных устройств.

Электродные котлы с избыточным давлением более 0,7·105 Па и водонагреватели с температурой нагрева воды выше 115°С, за исключением аппаратов емкостью менее 0,05м³, подлежат регистрации в местных органах Гостехнадзора.

Эксплуатация электроводонагревателей косвенного нагрева производится в соответствии с правилами технической эксплуатации и безопасного обслуживания электроустановок промышленных предприятий напряжением до 1000 В.

Лекция 10. Энергосберегающее оборудование для обеспечения микроклимата в животноводческих помещениях

Содержание лекции:

- требования к микроклимату в животноводческих и птицеводческих помещениях;

- энергосберегающее оборудование для обеспечения микроклимата на фермах крупного рогатого скота.

Цель лекции:

- знакомство с энергосберегающим оборудованием для обеспечения микроклимата в животноводческих помещениях.

Микроклимат в помещении - это климат ограниченного пространства, включающий в себя совокупность факторов среды: температура, влажность, скорость движения и охлаждающая способность воздуха, атмосферное давление, уровень шума, содержание взвешенных в воздухе пылевых частиц и микроорганизмов, газовый состав воздуха и др.

Создание и поддержание микроклимата в животноводческих помещениях связаны с решением комплекса инженерно-технических задач и наряду с полноценным кормлением являются определяющим фактором в обеспечении здоровья животных, их воспроизводительной способности и получении от них максимального количества продукции высокого качества.

Современные технологии содержания животных предъявляют высокие требования к микроклимату в животноводческих помещениях. По мнению ученых, специалистов животноводства и технологов, продуктивность животных на 50-60 % определяется кормами, на 15-20 % - уходом и на 10-30 % - микроклиматом в животноводческом помещении. Отклонение параметров микроклимата от установленных пределов приводит к сокращению удоев молока на 10-20 %, прироста живой массы - на 20-33 %, увеличению отхода молодняка до 5-40 %, уменьшению яйценоскости кур - на 30-35 %, расходу дополнительного количества кормов, сокращению срока службы оборудования, машин и самих зданий, снижению устойчивости животных к заболеваниям.

Ежегодно из помещений животноводческих ферм отрасли требуется удалить 166 млрд. м³ водяных паров, 39 млрд. м³ углекислого газа, 1,8 млрд. м аммиака, 700 тыс. м³ сероводорода, 82 тыс. т пыли, патогенную микрофлору.

Для удаления вредностей, образующихся в животноводческих помещениях, на вентиляцию расходуется около 2 млрд. кВт-ч электроэнергии в год, на обогрев помещений дополнительно идет 1,8 млрд. кВт-ч, 0,6 млн. м природного газа, 1,3 млн. т. жидкого и 1,7 млн. т. твердого топлива. Общие затраты энергии на микроклимат составляют до 3 млн. т. у.т. в год, что равняется 32 % всей энергии, потребляемой в отрасли животноводства. Поэтому в общем комплексе задач по экономии и эффективному использованию топливно-энергетических ресурсов одним из важных направлений является разработка и внедрение энергосберегающего оборудования для создания микроклимата в животноводческих помещениях.

Оптимальный микроклимат в животноводческих и птицеводческих помещениях способствует более полной реализации генетического потенциала животных и птицы, профилактике заболеваний, повышению естественной резистентности, а также удлинению сроков службы построек и установленного в них оборудования. Обеспечение оптимального микроклимата в помещениях достигается за счет соблюдения научно обоснованных значений формирующих его факторов среды (температура, влажность, скорость движения воздуха и др.), которые обобщены и приведены для каждого вида животных в соответствующих нормах технологического проектирования животноводческих и птицеводческих предприятий.

Животноводство является одним из основных потребителей энергии в сельском хозяйстве. Удельный вес потребляемой животноводством энергии в различные периоды времени составлял 17,2-21,3 % от общего энергопотребления при производстве сельскохозяйственной продукции, а в энергообеспечении стационарных процессов его доля еще больше - 35-49 %. Анализ потребления энергоресурсов по отраслям животноводства показывает, что фермы для содержания крупного рогатого скота являются основными потребителями энергии в животноводстве (на их долю приходится 46-51,5 % от общего энергопотребления в отрасли).

Анализ структуры затрат электрической энергии на производство молока показал, что наибольший удельный вес в общих затратах занимает энергия, потребляемая на создание и поддержание оптимального микроклимата в животноводческих помещениях. Ее доля, в зависимости от технологии содержания животных, находится в пределах 34,5-36,8 %, что сопоставимо лишь с затратами энергии на приготовление кормосмесей. Поэтому одним из основных направлений сокращения общих затрат энергии на производство молока, а следовательно, и его себестоимости является разработка и внедрение энергосберегающего оборудования для создания и поддержания нормативного микроклимата на животноводческих фермах.

Одно из важных направлений экономии энергоресурсов в животноводстве - утилизация тепла, содержащегося в воздухе животноводческих помещений. Тепловыделения животных составляют приблизительно 4,3 млн. т. у. т. в год, причем 0,3 млн. т. образуется летом и должно быть удалено из помещения посредством вентиляции, а теплота, эквивалентная 4 млн. т. у. т., получается в зимний и переходный периоды года и может быть использована на обогрев помещений.

Степень покрытия дефицита мощности на обогрев животноводческих помещений с помощью теплоутилизации зависит от их назначения и климатических условий. В северных районах нашей страны для коровников этот дефицит может быть покрыт на 40-50 %, т. е. использование теплоутилизаторов представляет собой значительный источник сокращения затрат электроэнергии на теплоснабжение животноводческих помещений.

Расчеты показали, что годовой экономический эффект при использовании системы теплообеспечения в телятнике на 150 голов (с теплоутилизаторами по сравнению с системой, где используется электрокалорифер типа ЭКОЦ, составляет около 90 тыс тг. При этом основной составляющей экономического эффекта является экономия электрической энергии на подогрев приточного воздуха за счет возврата теплоты утилизаторами.

В настоящее время отечественными специалистами разработано достаточное количество рекуперативных теплоутилизаторов для животноводческих помещений, в которых теплообмен между удаляемым теплым воздухом и холодным приточным происходит без их непосредственного контакта - через разделительную стенку или с использованием промежуточного теплоносителя. Конструктивное исполнение рекуперативных теплообменников самое разнообразное.

Учеными Красноярского ГАУ разработана энергосберегающая система воздухообмена в животноводческом помещении, в которой теплообмен между приточным и удаляемым воздухом осуществляется через стенки труб, без использования промежуточного теплоносителя. Она содержит два приточных и вытяжной вентиляторы, приточный и вытяжной воздуховоды с влаговыпускными отверстиями. Приточные вентиляторы установлены с противоположных концов приточного воздуховода, внутри которого с сопряжением установлен вытяжной воздуховод. Последний соединен с вытяжным вентилятором и вытяжными шахтами. С приточным воздуховодом с помощью переходного патрубка соединен раздающий воздуховод с воздуховыпускными отверстиями. Для увеличения поверхности теплообмена приточный воздуховод с установленным в нем вытяжным воздуховодом выполняют из нескольких параллельных, соединенных между собой в виде гребенки, воздуховодов. Раздающих воздуховодов также несколько, в зависимости от рядов скотомест в помещении.

Приточные вентиляторы подают холодный наружный воздух в приточный воздуховод. Одновременно вытяжной вентилятор подает теплый влажный воздух из верхней зоны помещения в вытяжной воздуховод. Обтекая поверхность труб с холодным воздухом, теплый влажный воздух отдает часть тепловой энергии приточному воздуху и через шахты удаляется в атмосферу. При этом на внутренних поверхностях труб с теплым воздухом и на наружных поверхностях труб с холодным воздухом происходит конденсация водяных паров, в результате этого выделяется скрытая тепловая энергия парообразования, которая также подогревает приточный воздух. Приточный воздух, выходя из приточного воздуховода через переходный патрубок, поступает в раздающий воздуховод, а затем через отверстия - в помещение. Конденсат вытекает из воздуховода через отверстия в лотки, установленные под воздуховодом, и удаляется из помещения, что повышает эффективность теплообмена. В результате теплообмена происходит подогрев приточного воздуха, а также охлаждение и осушение удаляемого воздуха.

Использование предлагаемой системы вентиляции позволяет производить воздухообмен в помещениях даже без подогрева приточного воздуха, независимо от температуры наружного воздуха, так как интенсивность конденсации влаги увеличивается при понижении температуры поверхности приточного воздуховода, при этом подача приточных вентиляторов принимается из условия удаления вредностей (СО2, NH 3 и др.), а не из условия удаления избытков влаги, следовательно, подача воздуха уменьшается, например, для помещений крупного рогатого скота - примерно на 30 %, что расширяет эксплуатационные возможности данной системы вентиляции.

Без промежуточного теплоносителя работает и тепловентиляционная установка децентрализованного типа с утилизацией тепла ТУ-1М (см.рисунок 10.1), которая может применяться во всех животноводческих помещениях, кроме птичников.

1 - электрокалорифер; 2 - вентилятор приточный; 3 - теплообменник;

4 - вентилятор вытяжной.

Рисунок 10.1 - Функциональная схема установки ТУ-1М

Комплект оборудования включает в себя вентиляционную установку с утилизацией тепла, два отдельных осевых вентилятора, два автоматических выключателя и низковольтный ящик управления.

Расчеты показали, что применение установок ТУ-1М на молочных фермах для содержания 200 голов животных обеспечивает сокращение энергозатрат на обеспечение микроклимата на 48,2 % по сравнению с традиционной системой.

С промежуточным теплоносителем частичной рециркуляцией воздуха работает вентиляционная установка с утилизацией теплоты «Агровент» (см. рисунок 10.2). Забор загрязненного влажного воздуха из зоны расположения и выброс его в атмосферу обеспечиваются вытяжным вентилятором, при этом происходит охлаждение удаляемого теплого воздуха в вытяжном блоке теплообменника с выделением конденсата и частичная рециркуляция воздуха.

1 - нагревательный блок теплоутилизатора; 2 - нагревательный вентилятор; 3 - заслонки отводного канала; 4 - заслонка рециркуляционного канала; 5 - охладительный блок теплоутилизатора; 6 - насос; 7 - перепускной клапан; 8 - вытяжной вентилятор.

Рисунок 10.2 - Технологическая схема установки «Агровент»

Технологическая схема установки обеспечивает самоочистку вытяжного блока теплообменника от загрязнений стекающим конденсатом с одновременной очисткой вытяжного воздуха (от пыли и микроорганизмов) и осушение воздуха помещения за счет рециркуляции его с предварительным уменьшением в нем влагосодержания.

Технологическая схема установки предусматривает и режим работы, обеспечивающий подачу свежего воздуха в помещение без предварительной тепловой обработки, при этом рециркуляция воздуха отсутствует.

Одно из наиболее перспективных направлений энергосбережения - создание требуемого микроклимата непосредственно в зоне расположения животных с полной регенерацией воздуха в животноводческом помещении. Энергосберегающая технология создания оптимального микроклимата в станках с животными при очистке воздуха от аммиака, углекислого газа, сероводорода, водяных паров, микроорганизмов и пыли, реализуемая с помощью автоматизированной системы кондиционирования воздуха включает в себя оросительную камеру, состоящую из корпуса, насоса со всасывающим и напорным трубопроводами с тангенциальными форсунками, сепараторов-каплеуловителей, поддона с регулятором уровня воды, электрокалорифера и конденсатора.

При использовании данной системы, наряду с обеспечением в животноводческих помещениях нормативного микроклимата, достигается также увеличение привеса телят от 480 до 680 г в сутки, их сохранности - до 99 % при общей экономии энергозатрат 45-50 %.

Учеными Великолукской ГСХА создана и другая система кондиционирования воздуха животноводческих помещений на основе аэрогидродинамического кондиционера, работающего по принципу барботации загрязненного воздуха. В ходе его сравнительных испытаний с кондиционером, работающим по принципу разбрызгивания воды через форсунки, установлено, что при одинаковых параметрах воздуха на входе и воздухопроизводительности вентиляторов энергозатраты, связанные с обработкой воздуха в камере орошения, уменьшились на 26 %, при этом степень очистки воздуха от аммиака составляла 76-78 %, от углекислого газа - 62-64 %, от пыли - 100 %. Кроме того, кондиционер стоит на 21 % меньше, а при выполнении технологического процесса - выше его надежность, так как он более прост по конструкции, что упрощает ремонт и техническое обслуживание.

Практика показала, что существующие в птицеводстве системы вентиляции неэффективны и энергоемки.

Перспективными энергосберегающими системами создания микроклимата могут быть признаны те, которые обеспечивают оптимальный климатический режим в сочетании с рациональным расходом электрической и тепловой энергии.

Уменьшение энергопотребления на создание микроклимата предлагается производить за счет сокращения затрат на отопление, этому способствуют переход на децентрализованные системы отопления, применение локального обогрева и систем утилизации тепла, а также автоматизация тепловентиляционного оборудования, оптимизация управления тепловой мощностью и подачей воздуха.

Параллельно с совершенствованием существующих вентиляционных систем избыточного давления ведутся работы по изучению систем вентиляции отрицательного давления, широко применяемых за рубежом. Отечественных разработок таких систем нет, но есть много примеров реконструкции птичников на основе зарубежного оборудования. Также появились примеры производства аналогичного оборудования для систем отрицательного давления на отечественных предприятиях. Недостатки, выявленные при эксплуатации систем вентиляции отрицательного давления, не позволяют рекомендовать их к повсеместному использованию. Следует создать модельные хозяйства в различных климатических зонах и на их базе провести испытания данных систем. Это касается и свиноводческих предприятий, реконструкция которых проводится по проектам зарубежных фирм.

Лекция 11. Выбор электрооборудования напряжением выше 1000 В

Содержание лекции:

- выбор высоковольтного оборудования.

Цель лекции:

- изучить области применения и назначения высоковольтного оборудования.

Выбор высоковольтных выключателей (ячеек). Все высоковольтные потребители подстанций (цеховые трансформаторы, высоковольтные двигатели, батареи конденсаторов), подсоединяют посредством высоковольтных ячеек. Рекомендуется использовать комплектные ячейки КРУ и КСО. Такое решение позволяет существенно повысить производительность монтажных работ, сократить стоимость подстанций, повысить надежность электроснабжения и безопасность обслуживания. Выбор конкретной ячейки комплектного распределительного устройства зависит от токов рабочего режима и короткого замыкания в соответствующем присоединении, предопределяющих выбор выключателя или другого коммутационного аппарата.

Условия выбора и проверки силовых выключателей:

(11.1)

Выбор разъединителей. Разъединители применяют для отключения и включения цепей без тока и для создания видимого разрыва цепи в воздухе. Разъединители выпускают с одним и двумя заземляющими ножами РНДЗ-1-110У/2000, РЛНД-2-110/1000.

Выбор выключателей нагрузки и предохранителей. В целях снижения стоимости распределительного устройства 6-10 кВ подстанции вместо силовых выключателей небольшой и средней мощности можно применять выключатели нагрузки, способные отключать рабочие токи линий, трансформаторов и других электроприемников. Для отключения токов короткого замыкания, превышающих допустимые значения для выключателей нагрузки, последние комплектуют кварцевыми предохранителями ПК (комплект получил название ВКП).

Выбор выключателей нагрузки производится по тем же условиям, что и разъединителей. При выборе аппаратов ВКП в РУ 6-10 кВ необходимо учитывать недостаточную чувствительность предохранителей к перегрузкам. Поэтому применение аппаратов ВКП должно сопровождаться установкой соответствующих релейных защит от перегрузок в схеме блока «линия-трансформатор».

(11.2)

В ОРУ 10-110 кВ рекомендуется применение стреляющих предохранителей. Мощность трансформаторов, защищаемых стреляющими предохранителями, ограничена значениями 4000-6300 кВА. В закрытых помещениях установка их не допускается.

Наибольшая отключающая мощность предохранителей ПК, ПКН (для наружной установки), ПКЭ (для экскаваторов) составляет 200 МВА; ПКУ (усиленный) на 6-10 кВ – 350 МВА, на 35 кВ – 500 МВА.

Условия выбора предохранителей:

(11.3)

Выбор и проверка изоляторов. Опорные изоляторы выбирают и проверяют на разрушающее воздействие от ударного тока КЗ. Наихудшим видом нагрузки для изоляторов является тот, который создает наибольший изгибающий момент. Проходные и линейные изоляторы выбирают и проверяют на электродинамическое и термическое воздействие тока КЗ. При выборе и проверке изоляторов следует учитывать способ установки шины на головке изолятора.

При установке шины плашмя допустимо усилие на изолятор:

(11.4)

где 0,6 – коэффициент запаса.

При установке шины на головке изоляторе на ребро должно быть введено дополнительное снижение нагрузки

(11.5)

При этом

Условия выбора и проверки изоляторов:

(11.6)

Выбор и проверка трансформаторов тока и напряжения.

Для контроля за режимом работы электроприемников, а также для производства денежного расчета с энергоснабжающей организацией на подстанциях используют контрольно-измерительные приборы, присоединяемые к цепям высокого напряжения через измерительные ТТ и ТН.

ТТ выбирают по номинальному напряжению, номинальному току и проверяют по электродинамической и термической стойкости к току короткого замыкания.

Особенностью выбора ТТ является выбор по классу точности и проверка на допустимую нагрузку вторичной цепи ТТ для присоединения счетчиков, по которым ведутся денежные расчеты (коммерческие должны иметь класс точности не менее 0,5 («Альфа», класс точности 0,2). Для технического учета допускается применение трансформаторов тока класса точности 1, для включения указывающих электроизмерительных приборов - не ниже 3, для релейной защиты – класса 10 (Р).

Чтобы погрешность ТТ не превысила допустимую для данного класса точности, вторичная нагрузка Z_2р не должна превышать номинальную Z_{2 ном}_, задаваемую в каталогах.

Индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, поэтому принимают Z_2р= r_2р.

Вторичная нагрузка состоит из сопротивления приборов r_приб._,соединительных проводов r_пров, и переходного сопротивления контактов r_к

(11.7)

Для определения сопротивления приборов, питающихся от ТТ, необходимо составить таблицу – перечень электроизмерительных приборов, устанавливаемых в данном присоединении.

Суммарное сопротивление приборов рассчитывают по суммарной мощности:

(11.8)

где Ѕ₂ – суммарная мощность, потребляемая приборами, ВА;

I_{2 ном.} – номинальный ток вторичной обмотки трансформатора, А.

В РУ U = 6-10 кВ применяются ТТ с I_{2 ном}= 5 А, в РУ U =110÷220 кВ – I_2
ном=1А; 5А. Сопротивление контактов r_к= 0,05 Ом (при 2-3 приборах); r_к= 0,1 - при большем числе приборов.

Сопротивление проводов r_пров определяют по их сечению и длине:

(11.9)

где l – длина линий, м;

ρ – удельная проводимость, мСм/м ; для ρ_Cu= 57 мСм/м (0,0175 мкОм м); для ρ_Al = 32 мСм/м.

Для алюминиевых проводов F_min= 4 мм²; для медных – F_min =2,5 мм².

Расчетная длина провода l_р зависит от схемы соединения ТТ и расстояния l от ТТ до приборов: - при включении ТТ в неполную звезду; 2l – при включении всех приборов в одну фазу; l – при включении ТТ в полную звезду.

При этом l ориентировочно можно принять для U=6-10 кВ при установке приборов в шкафах КРУ – l=4÷6 м и на щите управления – l=30÷40 м; для РУ 35 кВ – l = 45-60 м; для РУ 110-220 кВ – l = 65÷80 м.

Если при принятом сечении провода Z_{2 ном} ТТ окажется больше Z_номдля заданного класса точности, то необходимо определить требуемое сечение проводов с учетом допустимого сопротивления вторичной цепи

		(11.10)
	.	(11.11)

Полученное сечение округляют до большего стандартного сечения контрольных кабелей: 2,5; 4; 6; 10 мм².

Условия выбора трансформатора тока:

(11.12)

Дополнительно могут быть заданы:

– краткость тока динамической стойкости ТТ;

– краткость тока термической стойкости;

I_{1 ном}– номинальный ток первичной обмотки ТТ.

Трансформаторы напряжения ТН, предназначенные для питания катушек напряжения измерительных приборов и реле, устанавливают на каждой секции сборных шин. Их выбирают по форме исполнения, конструкции и схеме соединения обмоток, номинальному напряжению; (U_с.ном – номинальное напряжение сети, к которой присоединяется ТН; U_1ном - номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора, кВ); классу точности; вторичной нагрузке , (Ѕ_2расч. - расчетная мощность, потребляемая вторичной цепью, ВА; Ѕ_2ном. - номинальная мощность вторичной цепи ТН, обеспечивающая его работу в заданном классе точности, ВА).

В выбранном классе точности, если нагрузка (вторичная) превышает номинальную мощность, часть приборов подключают к дополнительно установленному трансформатору напряжения. Вторичная нагрузка ТН - это мощность приборов и реле, подключенных к ТН. Для упрощения расчетов расчетную нагрузку можно не разделять по фазам, тогда:

(11.13)

При определении вторичной нагрузки I_пров. не учитывается, т.к. оно мало. Однако ПУЭ требует оценить потерю напряжения, которая в проводах от трансформаторов к счетчикам не должна превышать 0,5%, а в проводах к щитовым измерительным приборам – 3%. Сечение провода, выбранное по механической прочности, отвечает, как правило, требованиям потерь напряжения.

Для однофазных ТН, соединенных в звезду, в качестве Ѕ_2
ном необходимо взять суммарную мощность всех трех фаз, а для соединенных по схеме неполного открытого треугольника – удвоенную мощность одного трансформатора.

Выбор типа ТН определяется его назначением. Если от ТН получают питание расчетные счетчики, то целесообразно использовать на U = 6,10,35 кВ два однофазных трансформатора типа НОМ или НОЛ, соединенных по схеме открытого неполного треугольника. Два однофазных ТН обладают большей мощностью, чем один трехфазный, а по стоимости на U =6-10 кВ они примерно равноценны. Если одновременно с измерением необходимо производить контроль изоляции в сетях U=6-10 кВ, то устанавливают трехфазные трехобмоточные пятистержневые ТН серии НТМК или группу трех однофазных трансформаторов серии 3НОМ или 3НОУТ, если мощность НТМК недостаточна.

При использовании трех однофазных трансформаторов, соединенных в звезду, нейтральная точка обмотки ВН должна быть заземлена для правильной работы приборов контроля состояния изоляции. Для U=110 кВ и выше применяют каскадные трансформаторы НКФ.

Условия выбора трансформатора напряжения:

(11.14)

Проверку по электродинамической и термической стойкости аппаратов и ошиновки цепей трансформаторов напряжения при условии расположения их в отдельной камере производить не нужно.

Лекция 12. Энергосбережение - базовая технология создания эффективного сельского хозяйства

Содержание лекции:

- энергосбережение на основе единой энергетической стратегии.

Цель лекции:

- изучить области применения энергосбережения.

Постепенно набирающий силу процесс реализации политики энергосбережения крайне необходим в составе комплекса мер по преодолению кризиса национальной экономики. Эффективность энергосбережения значительно возрастает в тех отраслях экономики, где кризисные явления проявляются особенно сильно. К числу таких отраслей относится и сельское хозяйство.

Сельское хозяйство является весьма сложным и своеобразным объектом с точки зрения энергообеспечения. Но при создании системы энергообеспечения сельского хозяйства эти особенности учтены не были. В результате была создана громоздкая и неэффективная система энергообеспечения, которую составляют десятки тысяч километров линий электропередач, множество котельных, громоздкий металлоемкий машинный парк и многое другое. За последние десятилетия к этим недостаткам добавилась предельная их изношенность.

В настоящее время система энергообеспечения, как и сельское хозяйство в целом, находится в состоянии глубокого системного кризиса. Современное состояние отечественного сельского хозяйства характеризуется:

- низким уровнем производительности труда в сравнении со странами Запада (странами большой семерки). В настоящее время она составляет лишь около 10% от американского уровня;

- высокая энергоемкость производимой продукции в 4-6 раз выше, чем в странах Запада;

- большой набор используемых технологических и энергетических средств при малом коэффициенте полезного использования. Среднегодовой коэффициент использования электрических подстанций, котельных, установленной мощности двигателей внутреннего сгорания не достигает 20%;

- сложная структура топливно-энергетического баланса (ТЭБ). Основными его составляющими являются следующие виды топливно-энергетических ресурсов (ТЭР): дизельное топливо и автобензин (около 1/3), электроэнергия (12%), твердое топливо (более 1/3), газ, жидкое печное топливо и др.;

- устаревшее оборудование и коммуникации - около 90% их работает за пределами сроков амортизации;

- развал системы эксплуатации и сервиса, сокращающийся парк работоспособных машин;

- дефицит работоспособных кадров необходимой квалификации.

Положение в сельском хозяйстве непрерывно усложняется стремительным ростом тарифов и цен на ТЭР. Это приводит к увеличению доли ТЭР в себестоимости производимой продукции.

Эффективность использования ТЭР - это объем полезного производства продукции и услуг, выполненных оборудованием, технологическим процессом, предприятием или организацией, полученных в расчете на единицу ТЭР, использованных для производства выше объема продукции и услуг. Таким образом, эффективность определяется отношением:

Э = суммарный П /суммарный Т = [тг./к.у.т.], (12.1)

где суммарный П - объем полученной продукции или услуг, тг.;
суммарный Т - объем израсходованных ТЭР, в к.у.т.

Энергоемкость выпускаемой продукции - это отношение объема израсходованных ТЭР к объему произведенной продукции и услуг:

Еэ = суммарный Т /суммарный П = [к.у.т./тг.]. (12.2)

Энергоемкость продукции есть величина, обратная величине эффективности использования ТЭР.

Эффективность использования затрат на ТЭР - это отношение полезного производства продукции и услуг к объему затрат на приобретение ТЭР, израсходованных на производство данного объема продукции:

Эз = суммарный П / [Ц*суммарный Т], (12.3)

где Ц - цена единицы массы ТЭР.

Потенциал энергосбережения - ожидаемый результат (в %) снижения затрат от выполнения заданных запланированных энергосберегающих мероприятий. Его величина зависит от технологического состояния, уровня организации и эксплуатации рассматриваемого производства в сравнении с передовыми образцами - образцами-аналогами.

Количественно потенциал энергосбережения нашего сельского хозяйства следует оценивать возможным снижением энергоемкости продукции (11.2), уровнем повышения эффективности использования ТЭР (11.1) и затрат на ТЭР (11.3), а также возможным снижением ТЭСЗ в себестоимости производимой продукции и услуг.

Размеры отставания нашего сельского хозяйства от стран-аналогов по этим показателям нельзя рассматривать как потенциал энергосбережения. Существует комплекс объективных факторов, которые не позволят нашему сельскому хозяйству достичь показателей стран Запада. В число таких факторов входят:

- своеобразие географического положения и размеров Казахстана;

- различная густота населения в сельскохозяйственных районах и с различными расстояниями между сельскими населенными пунктами. Это является причиной появления протяженных энергокоммуникаций: ЛЭП, газопроводов, дорог;

- различные структуры ТЭБ в хозяйствах, организациях, населенных пунктах в связи с нахождением в различных температурных условиях и сельскохозяйственных зонах (лесных, степных, полустепных) и зонах с различными природными запасами ТЭР.

С учетом перечисленных объективных факторов потенциал энергосбережения сельского хозяйства можно оценивать как возможность:

- снизить энергоемкость сельхозпродукции в 3-5 раз;

- повысить эффективность топливно-энергетических ресурсов в 5 раз и более;

- снизить в сравнении с настоящим периодом ТЭСЗ в себестоимости продукции в 3-5 раз.

Для реализации полного потенциала энергосбережения в короткие сроки и с наименьшими затратами необходима единая энергетическая стратегия, главная цель которой должна состоять в глубокой реконструкции сельского хозяйства. В процессе её реализации необходимо решить:

- научно-технические проблемы по построению эффективной системы энергообеспечения сельского хозяйства и сельских территорий: принципиально новая стационарная система энергообеспечения, современные мобильные технологические и транспортные средства;

- технологические проблемы: высокоэффективные энергосберегающие технологии производства продукции;

- организационные проблемы: создать современные агропредприятия на основе глубокой специализации их деятельности по выпуску продукции с решением вопросов правовых и экономических отношений;

- кадровые проблемы: подбор, переподготовка кадров;

- социальные проблемы села, в частности, создание современного уровня комфорта сельского жилого фонда.

Выполнение этих мероприятий потребует вложения больших финансовых ресурсов. Поэтому единая энергетическая стратегия должна предусматривать два этапа:

первый этап - восстановление, некоторая модернизация существующего сельского хозяйства и подготовка её глубокой реконструкции;

второй этап - глубокая реконструкция села.

Каждый из этих этапов имеет свою стратегию, потенциал энергосбережения и методы достижения целей. Стратегия этих этапов является органически неотъемлемой частью единой энергетической стратегии.

Одна из главных целей стратегии первого этапа состоит в снижении энергоемкости продукции в 1,5 раза, т. е. на 1/3. Это достигается:

-формированием энергосберегающего сознания населения и работающих;

- повышением квалификации всех работающих с энергетическим и технологическим оборудованием;

- энергетической паспортизацией предприятий и организаций;

- организацией эффективного учета расходования ТЭР, в том числе установка приборов учета как на стационарных, так и на мобильных объектах;

- установкой простейших средств регулирования;

- восстановлением в полном объеме технологий производства сельхозпродукции;

- восстановлением системы эксплуатации и технологического сервиса;

- достижением паспортных технологических режимов существующего энергетического и технологического оборудования;

- исключением нерациональных затрат ТЭР (утеплением, устранением утечек, холостого хода оборудования).

Другая цель этого этапа состоит в создании базы для предстоящей на втором этапе глубокой реконструкции сельского хозяйства. Эта цель достигается созданием демонстрационных зон: демонстрационных объектов, сельскохозяйственных предприятий и населенных пунктов высокой энергетической эффективности. В них отдается предпочтение децентрализованным системам энергообеспечения на основе малых теплоэлектростанций (мини-ТЭС), преобразующих природный газ в электрическую и тепловую энергии, тариф на которые будет на 30-50% ниже в сравнении с тарифами от централизованной системы. Широкое применение должны найти ГЭС на малых реках. Эти меры вместе с использованием возобновляемых источников энергии и альтернативных видов топлива позволят сформировать рациональный ТЭБ. В результате должен быть уменьшен объем затрат на приобретение дорогостоящих видов ТЭР, поставляемых с централизованного рынка.

Лекция 13. Проектирование систем электротеплоснабжения

Содержание лекции:

- состав проекта животноводческого помещения;

- общие сведения о строительных чертежах.

Цель лекции:

- изучить методику проектирование систем электротеплоснабжения

Состав проекта животноводческого помещения.

В составе проекта здания или сооружения на стадии рабочих чертежей должна быть следующая техническая документация: пояснительная записка, рабочие чертежи, заказные спецификации, сметы, ведомость материалов.

Пояснительная записка содержит сведения о назначении проекта, характеристику технологических и архитектурно-строительных решений, данные по отоплению, водопроводу, канализации, электротехническому оборудованию и автоматизации производства, мероприятия по ветеринарно-санитарному обеспечению, организации труда, технике безопасности и т.д.

Рабочие чертежи. Работы по строительству зданий и сооружений подразделяются на общестроительные и специальные. К общестроительным относятся все работы по строительству самого здания, включая отделочные работы. К специальным видам строительных работ относят работы по монтажу технологического оборудования, устройству отопления и вентиляции, водопровода и канализации, электроосвещения и др. В соответствии с таким делением строительных работ производится разделение рабочих чертежей на отдельные части - комплекты: чертежи архитектурно-строительные, технологические, электротехнические и т.д. Каждый комплект снабжают заглавным листом с перечнем чертежей данной марки, стандартов и типовых чертежей с системой условных обозначений и сводной спецификацией изделий.

Архитектурно-строительные чертежи планы, разрезы и фасады здания (сооружения), планы кровли и полов; чертежи фундаментов и подземного хозяйства и т. д. Чертежи железобетонных и металлических конструкций иногда выделяют в самостоятельные комплекты.

Технологические чертежи представляют схемы технологических процессов с указанием технологического оборудования; общие компоновочные планы и разрезы здания с расстановкой технологического оборудования, указанием транспортных устройств, площадок, технологических трубопроводов и других коммуникаций; установочные чертежи отдельных сложных машин и т.д.

Чертежи по отоплению и вентиляции включают схематические планы здания с указанием вентиляционных установок и характеристик оборудования, планы и разрезы отдельных вентиляционных установок, схемы трубопроводов отопления, горячего водоснабжения, вентиляционных систем и воздуховодов и т.д.

Чертежи по водопроводу и канализации содержат схемы водопровода, хозяйственно-фекальной, производственной и ливневой канализации, планы здания с указанием оборудования и сетей водопровода и канализации и др.

Электротехнические чертежи в своем составе имеют: принципиальные и монтажные схемы электротехнической части, планы здания с указанием силовых сетей, токоприемников, электросилового оборудования установленной мощности, пусковой аппаратуры, молниезащиты, планы здания с указанием сетей электроосвещения, типов электроосветительных приборов, щитков, выключателей и т.д.

Заказные спецификации на все виды оборудования, приборов, арматуры и других изделий составляют на основе рабочих чертежей. В спецификациях указывают наименование и техническую характеристику оборудования или изделия, его тип, марку, завод-изготовитель, потребное количество, стоимость по смете.

Сметы составляют по рабочим чертежам. При определении сметной стоимости здания или сооружения составляется следующая документация:

- сметы на отдельные виды строительных и специальных работ по зданию и сооружению (общестроительные, санитарно-технические и др.) и сводка объемов и стоимости работ;

- сметы, определяющие размеры затрат на приобретение оборудования и стоимость работ по его монтажу;

- объектная смета на строительство здания или сооружения, которая суммирует сметные стоимости отдельных видов строительных и специальных работ и затраты на приобретение и монтаж оборудования;

- сводная ведомость, определяющая потребность в производственных ресурсах для строительства здания или сооружения (затраты труда, заработная плата, строительные машины).

Для удобства экономического сопоставления зданий с различными техническими решениями в сметах приводят также показатели единичной сметной стоимости отдельных видов работ и объекта в целом в расчете на 1 м3 строительного объема здания.

Ведомость материала (ВМ) содержит перечень строительных материалов, необходимых для строительства проектируемого объекта. В ВМ делается выборка материалов и приведение их к сопоставимым единицам путем применения коэффициентов. Например, все лесные материалы (доски, бруски, брусья и т.д.) приводятся к круглому лесу, все марки цемента - к марке 200 и т.д.

Общие сведения о строительных чертежах.

Строительный чертеж - это проекционное изображение возводимых объектов строительства в определенном масштабе на бумаге с помощью точек, отрезков, прямых и кривых линий, символов и условных обозначений.

Маркировка чертежей. Строительные чертежи различают в проекте по маркам. Марка состоит из начальных букв названия данной части проекта. Отдельным комплектам рабочих чертежей присваивают следующие марки представленные в таблице 1.

Таблица 1 - Маркировка рабочих чертежей

Наименование чертежей	Маркировка

архитектурные чертежи	АР
архитектурно-строительные чертежи	АС
конструкции железобетонные	КЖ
конструкции металлические	КМ
конструкции деревянные	КД
конструкции строительные	КС
водопровод и канализация	ВК
отопление и вентиляция	ОВ
электроосвещение	ЭО
генеральный план	ГП
технологическая характеристика	ТХ
тепловые сети	ТС

Маркировка позволяет быстро находить нужные чертежи. Для чтения строительных чертежей нужно знать также определенный минимум условных обозначений строительных материалов, конструкций, санитарно-технических устройств, электрооборудования и др., которые приводят в приложении.

В пределах каждого комплекта листы чертежей нумеруют в основной надписи (штампе) каждого листа, например: АС-1, ТХ-4, ОВ-2 и т.д.

Форматы чертежей применяются по ГОСТ 2.301-68 “Единая система конструкторской документации”, которая устанавливает 5 основных форматов: размеры 841×1189 мм (формат А0); 594×841 мм (формат А1); 420×594 мм (формат А2); 297×420 мм (формат А3); 210×297 мм (формат А4). На форматах выделяют поля чертежей линиями, отступая 5 мм от краев формата, кроме левого. С левой стороны оставляют 20 мм для подшивки в альбом.

Основная надпись чертежа ”штамп” располагается в правом нижнем углу. В штампе помещают следующие данные, наименование проектной организации, наименование типового проекта, наименование альбома (объекта) и название листа, номер типового проекта, номер альбома, марку и номер листа.

Основные архитектурно-строительные чертежи здания (марка АС) - фасады, планы, разрезы.

Фасады - передний (главный), задний, боковые соответствуют видам здания спереди, сзади, сбоку. Фасад обычно называют по крайним (левой и правой) координационным осям здания, например: передний фасад - “Фасад 1-14”, задний - Фасад 14-1”, левый боковой - “Фасад А-1”.

Изображение зданий на строительных чертежах имеет свои названия: вид на здание спереди (с улицы ) — главный фасад; вид сзади — дворовый фасад; вид слева и справа — боковой или торцовый фасад; вид на здание сверху — план крыши.

Фасады и план крыши дают представление только о внешнем виде здания, о расположении окон, дверей, ворот, архитектурных деталей. Для ознакомления с расположением и размерами помещений внутри здания, со строительными конструкциями, с размещением санитарно-технических устройств, технологического оборудования служат планы и разрезы.

План - вид сверху, условный горизонтальный разрез здания, который делается обычно выше уровня низа оконных проемов. На чертеже плана показывают то, что получается в секущей плоскости и что расположено ниже. При необходимости отдельные участки плана изображают в более крупном масштабе на чертежах элементов плана.

Разрез - это изображение здания, мысленно рассеченного вертикальной плоскостью. Разрезы делают для того, чтобы показать внутренний вид (интерьер) помещений и выявить месторасположение конструкций. Место прохождения секущей плоскости для получения разреза обозначают на плане разомкнутой линией со стрелками на концах, показывающими направление взгляда наблюдателя. Около стрелок ставят цифры, а на самом чертеже разреза делают надпись “1-1” или “2-2” и т.д.

Масштаб - это отношение линейных размеров изображаемого на чертеже предмета к действительным его размерам. Обозначение масштаба на поле чертежа сопровождают буквой М, например М1:100, М1:200. В проектах животноводческих предприятий обычно применяют следующие масштабы: для генеральных планов - 1:500; 1:1000; для фасадов - 1:100; 1:200; для планов зданий - 1:100; 1:200; для элементов планов и разрезов - 1:50; 1:100.

Координационные (разбивочные) оси и основные параметры здания. На плане здания наносят координационные (разбивочные) оси, определяющие расположение основных несущих конструкций (стен и колонн). При строительстве перенос чертежа на натуру и разбивка здания начинается с закрепления на месте координационных осей. Координационные оси здания показывают на чертеже длинными штрих пунктирными линиями и обозначают марками, закрепленными в кружки. Оси, расположенные параллельно длинной стороне здания, маркируют заглавными буквами, а перпендикулярно - арабскими цифрами. На планах марки координационных осей выносят обычно на левую и нижнюю стороны, а на фасадах и разрезах - вниз. Основные координационные размеры - ширина колонн, высота этажа.

Разбивочные оси внутренних колонн и внутренних стен совпадают с их геометрическими осями. Разбивочные оси наружных стен могут совпадать с внутренней гранью стены или отстоять от нее на величину, кратную 100 мм (величина модуля).

В РК в качестве единого модуля принята величина 100 мм, обозначаемая буквой М.

Для назначения объемно-планировочных размеров зданий применяют укрупненные модули 6000, 3000, 1500, 1200, 600, 300 и 200 мм, кратные 100 мм и обозначаемые соответственно 60М, ЗОМ, 15М, 12М, 6М, ЗМ и 2М.

Лекция 14. Автоматизация производственных процессов в животноводстве, растениеводстве и в коммунально - бытовом секторе

Содержание лекции:

- проектно-сметная документация на АСУ.

Цель лекции:

- изучить методику проектирования автоматизации систем управления предприятиями и технологическими процессами.

Автоматизация сельскохозяйственных производств - приоритетное и стратегически важное направление развития технологий.

Суть автоматизации сельскохозяйственных производств заключается в перекладывании большей части производственных функций с человека на технику, электронику и другие достижения научно-технического прогресса. Быстрый рост технической оснащенности создает необходимые предпосылки для автоматизации сельскохозяйственных производств.

За последнее время автоматизация сельскохозяйственных производств образовала самостоятельную отрасль науки и техники, которая охватывает теорию, принципы построения и способы использования автоматизированных систем управления в сельском хозяйстве, действующих с минимальным участием человека или без его непосредственного участия.

Главная особенность автоматизации сельскохозяйственного производства в текущий момент - это неразрывная связь межу техникой и биологическими объектами. Именно это отличает сельское хозяйство от других отраслей промышленности, поэтому этот фактор всегда необходимо учитывать при проведении работ по автоматизации. Производственные процессы в c/х относятся к сложным объектам управления. Это характеризуется значительным количеством контролируемых и управляемых параметров и действием многочисленных возмущений, влияющих на эффективность выполнения этих процессов.

Механизация и автоматизация сельскохозяйственных производств - неотъемлемые элементы ресурсосберегающих технологий, которые в одинаковой степени применимы как в животноводстве, так и растениеводстве, и позволяют вывести развитие сельского хозяйства на качественно новый уровень.

В соответствии с требованиями ВСН 113-87 проектные организации при проектировании предприятий, зданий и сооружений должны обеспечивать соответствующий уровень автоматизации систем управления предприятиями (АСУП) и технологическими процессами (АСУТП) согласно общеотраслевым руководящим материалам.

Управление отдельными производственными цехами и участками носит характер организационно-экономического управления, в основе которого координация работы с целью обеспечения выполнения плановых заданий (получение молока, мяса и др.). Эту часть системы управления можно отнести к АСУТП. В целом управление производством молока, говядины и свинины представляет собой совокупность АСУТП и АСУП, которую в дальнейшем будем именовать АСУ животноводческими предприятиями.

Проектно-сметная документация на АСУ разрабатывается на стадии рабочий проект или на стадии проект и рабочая документация в зависимости от принятой стадийности проектирования животноводческих предприятий по производству молока, говядины и свинины.

Проектно-сметная документация на АСУ должна содержать документацию, достаточную для приобретения технических средств и вычислительной техники, проведения строительных и монтажных работ, а также сметные расчеты затрат на разработку всей технической документации.

При необходимости, по заданию заказчика по отдельному договору могут быть разработаны проектные предложения на АСУ. В этом случае, на этапе проектных предложений дается краткое обоснование объектов, управление которыми необходимо автоматизировать. В общем виде формулируются цель и назначение АСУ, дается предварительный перечень решаемых задач, предложения по комплексу технических средств и вычислительной техники, приводится ожидаемая экономическая эффективность.

Основными участниками разработки ПСД на АСУ являются заказчик и генпроектная организация. Кроме них, к работе могут быть привлечены и другие организации, выполняющие работы по созданию АСУ в животноводстве, в качестве исполнителей (соисполнителей). Привлечение исполнителей (соисполнителей) осуществляется заказчиком и генпроектировщиком.

В состав проекта животноводческих предприятий рекомендуется разработать проектно-сметную документацию на АСУ, содержащую: пояснительную записку (описание постановки задачи); схему функциональной структуры; схему организационной структуры; схему структуры КТС; схему автоматизации; план расположения; перечень заявок на разработку новых технических средств АСУ; задания на проектирования в смежной части проекта объекта и для расчета сметы; расчет экономической эффективности.

В составе рабочей документации животноводческих предприятий рекомендуется разработать проектно-сметную документацию на АСУ, содержащую: схему принципиальную (электрическую, гидравлическую, пневматическую); схему соединений внешних проводок; схему подключения внешних проводок; чертежи общего вида; заказную спецификацию.

В составе рабочего проекта животноводческих предприятий рекомендуется разработать проектно-сметную документацию на АСУ, содержащую: пояснительную записку (описание постановки задачи); схему функциональной структуры; схему организационной структуры; схему структуры КТС; схему автоматизации; план расположения; схему принципиальную; схему соединений внешних проводок; схему подключения внешних проводок; задание на проектирование в смежных частях проекта и для расчета сметы; заказную спецификацию; перечень заявок на разработку новых технических средств АСУ; расчет экономической эффективности.

Схемы, планы и чертежи разрабатываются для: производства строительно-монтажных работ; установки средств технического обеспечения АСУ на технологическом оборудовании; размещения комплекса средств автоматизации; организации эксплуатации АСУ.

По результатам поисковых и прикладных научно-исследовательских работ могут быть разработаны проектные предложения на проектирование АСУ в составе проектов животноводческих предприятий. В этом случае следует отразить краткую характеристику объекта управления, дать предлагаемый перечень систем (подсистем) и задач (подзадач) АСУ, цель и назначение АСУ в общем виде, предложения по комплексу технических средств и ожидаемую экономическую эффективность.

Проектно-сметная документация на АСУ по составу и содержанию должна соответствовать требованиям стандартов СТД АСУ, а по оформлению - требованиям стандартов СПДС.

Лекция 15. Автоматизированное проектирование

Содержание лекции:

- этапы развития и совершенствования САПР.

Цель лекции:

- знакомство с основными положениями теории САПР.

Под термином САПР понимается система автоматизированного проектирования, в которой органично объединены усилия коллектива проектировщиков и возможности математических методов и ЭВМ на всей совокупности взаимосвязанных этапов проектирования с применением развитых средств программного и информационного обеспечения для коренного улучшения качества проектных работ и сокращения их сроков.

Классификацию САПР осуществляют по ряду признаков, например, по приложению, целевому назначению, масштабам (комплексности решаемых задач), характеру базовой подсистемы — ядра САПР.

По приложениям наиболее представительными и широко используемыми являются следующие группы САПР:

1) САПР для применения в отраслях общего машиностроения. Их часто называют машиностроительными САПР или MCAD (Mechanical CAD) системами.

2) САПР для радиоэлектроники. Их названия — ECAD (Electronic CAD) или EDA (Electronic Design Automation) системы.

3) САПР в области архитектуры и строительства.

Кроме того, известно большое число более специализированных САПР, или выделяемых в указанных группах, или представляющих самостоятельную ветвь в классификации. Примерами таких систем являются САПР больших интегральных схем (БИС); САПР летательных аппаратов; САПР электрических машин и т.п.

По масштабам различают отдельные программно-методические комплексы (ПМК) САПР, например, комплекс анализа прочности механических изделий в соответствии с методом конечных элементов (МКЭ) или комплекс анализа электронных схем; системы ПМК; системы с уникальными архитектурами не только программного (software), но и технического (hardware) обеспечений.

По характеру базовой подсистемы различают следующие разновидности САПР:

1) САПР на базе подсистемой машинной графики и геометрического проектирования. Эти САПР ориентированы на приложения, где основной процедурой проектирования является конструирование, т.е. определение пространственных форм и взаимного расположения объектов. Поэтому к этой группе систем относится большинство графических ядер САПР в области машиностроения.

2) САПР на базе СУБД. Они ориентированы на приложения, в которых при сравнительно несложных математических расчетах перерабатывается большой объем данных. Такие САПР преимущественно встречаются в технико-экономических приложениях, например, при проектировании бизнес-планов, но имеют место также при проектировании объектов, подобных щитам управления в системах автоматики.

3) САПР на базе конкретного прикладного пакета. Фактически это автономно используемые программно-методические комплексы, например, имитационного моделирования производственных процессов, расчета прочности по методу конечных элементов, синтеза и анализа систем автоматического управления и т.п. Часто такие САПР относятся к системам CAE. Примерами могут служить программы логического проектирования на базе языка VHDL, математические пакеты типа MathCAD.

4) Комплексные (интегрированные) САПР, состоящие из совокупности подсистем предыдущих видов. Характерными примерами комплексных САПР являются CAE/CAD/CAM-системы в машиностроении или САПР БИС. Так, САПР БИС включает в себя СУБД и подсистемы проектирования компонентов, принципиальных, логических и функциональных схем, топологии кристаллов, тестов для проверки годности изделий.

Комплекс средств автоматизации проектирования в соответствии с особенностями решаемых задач принято подразделять на средства методического, программного, технического, информационного и организационного обеспечения.

Методическое обеспечение (МО) представляет собой совокупность документов, устанавливающих состав, правила отбора и эксплуатации средств, обеспечения автоматизированного проектирования, необходимых для его выполнения. Методическое обеспечение дополнительно разделяют на средства математического и лингвистического обеспечения.

При этом математическое обеспечение, рассматриваемое как совокупность различных математических методов и алгоритмов, предназначается для выполнения преобразований описания объекта проектирования.

Лингвистическое - служит для решения второй из названных задач, а именно: для представления полученных описаний — языки проектирования, терминология.

Программное обеспечение (ПО) включает совокупность машинных программ, необходимых для выполнения автоматизированного проектирования, и документации к ним. САПР является программно-управляемой системой. Поэтому ПО составляет сердцевину средств ее обеспечения как по значению, так и по трудоемкости задания. В составе ПО САПР по функциональным признакам выделяются системы математического обеспечения ЭВМ как часть ПО, инвариантная областям применения ЭВМ, общесистемное ПО САПР (к которому, в частности, можно отнести ПО машинной графики, диалоговые системы и др.) и прикладное ПО, служащее непосредственно для решения задач проектирования конкретного класса объектов.

Техническое обеспечение (ТО) состоит из совокупности взаимодействующих средств вычислительной и организационной техники, предназначенных для выполнения автоматизированного проектирования. В большинстве случаев ТО САПР базируется на серийно выпускаемых ЭВМ различной производительности, снабженных не только штатным, но и специализированным периферийным оборудованием.

Информационное обеспечение (ИО) объединяет совокупность сведений, необходимых для функционирования САПР и представленных в заданной форме. Для ведения автоматизированного проектирования большая часть этих сведений (данных) должна записываться на машинные носители информации и в процессе работы САПР обрабатываться ЭВМ. ИО концентрирует опыт проектирования данного класса объектов, содержит необходимые данные, сохраняет описание проектируемого объекта, облегчает передачу данных при переходе от этапа к этапу проектирования.

Организационное обеспечение (ОО) содержит совокупность документов, устанавливающих состав проектной организации и ее подразделений, функции и взаимосвязи подразделений, а также форму представления проектных документов.

Остановимся лишь на информационном обеспечении, непосредственно связанным с массивами информации.

В состав информационного обеспечения САПР включаются документы, содержащие описания стандартных проектных процедур, типовых проектных решений и элементов, комплектующих изделий, материалов и другие данные, а также данные на машинных носителях с записью указанных документов, обеспечивающие функционирование подсистем САПР. Совокупность документов с перечисленными описаниями представляет собой справочно-информационный фонд САПР. Эта часть ИО находится, как правило, вне ЭВМ. Другую, внутримашинную часть ИО САПР, составляет автоматизированный банк данных (АБД), который подразделяется на базу данных и систему управления базой данных (СУБД).

Под базой данных САПР понимается совокупность хранящихся в ЭВМ данных, которые с минимальной избыточностью и максимально возможным быстродействием удовлетворяют информационные потребности автоматизированного проектирования. В составе базы данных можно выделить по функциональному признаку четыре раздела:

1) Данные о типовых проектных решениях и ранее выполненных проектных разработках.

2) Справочники и нормативно-техническая документация.

3) Информационная модель объекта, которая составляется из данных, описывающих его на различных этапах проектирования. Эта модель развивается в процессе проектирования.

Описание объекта проектирования, получаемое на каждом предыдущем этапе, должно давать необходимые данные для работы компонентов САПР на последующем этапе. По окончании проектирования полученное описание объекта может быть передано в первую группу данных, а следовательно, должно включать все ранее перечисленные виды информации.

4) Данные, регламентирующие проектную деятельность, как отдельных исполнителей, так и организации в целом. Прежде всего, сюда относятся описания методик автоматизированного выполнения проектных процедур, информационных связей между участниками разработки. В состав этих данных входят также сведения о контингенте проектировщиков с указанием их конкретных функций.

Основными структурными элементами САПР являются подсистемы, которые подразделяются на проектирующие и обслуживающие. К проектирующим относят подсистемы, выполняющие проектные процедуры и операции, например, расчетную, чертежно-графическую. К обслуживающим относят подсистемы, предназначенные для поддержания работоспособности проектирующих подсистем, например подсистему управления данными и др.

Одним из основных компонентов любой базы данных САПР являются справочники, включающие информацию об элементах, входящих в состав системы проектирования. Справочник должен содержать набор необходимых сведений в табличной или графической форме, позволяющих выбрать требуемое изделие, разместить их в узлах проектируемой электрической схемы, проверить правильность выбора и работоспособность устройства в целом

Часто методическое и информационное обеспечение САПР строятся с использованием комплексного подхода:

- на первом этапе проводится предварительный расчет режимов работы системы (расстановка оборудования и прокладка кабелей и проводов на планах, формирование электрических схем, выполнение электротехнических расчетов, выполнение светотехнических расчетов и т.д.). Составляются таблицы задействованных изделий и оборудования, проводится расчет токовых нагрузок в номинальных и пусковых режимах, выполняется расчет цепей в аварийных режимах (перегрузки по току и коротком замыкании), проводится выбор сечений проводов и кабелей;

- на втором этапе осуществляется подборка электротехнических изделий для реализации заданного схемного решения. Причем проводятся проверки на электромагнитную совместимость изделий, на селективность работы защитной аппаратуры, на термическую устойчивость изделий с учетом их совместной работы и т.п.;

-на третьем этапе формируются управляющие комплектные устройства низкого (НКУ) и высокого (КТП) напряжения, через посредство которых и осуществляется управление и защита потребителей и сети.

Список литературы

Основная

1. Драганов Б.Х. Проектирование систем теплоснабжения сельского хозяйства. – Краснодар, 2001.

2. Рекомендации по расчету, проектированию и применению систем электротеплоснабжения животноводческих ферм и комплексов. - М.: «ВИЭСХ», 2002.

3. Технологические правила проектирования. (методическое руководство). – Москва, 2000.

4. Общесоюзные нормы технологического проектирования предприятий крупного рогатого скота. ОНТП-1-77.- М., "Колос", 1979.

5. Строительная теплотехника. СНиП II-3-79*- М.Стройиздат, 1982.

6. Строительная климатология геофизика, СНиП II-I-82.- М., Стройиздат, 1982.

7. Животноводческие, птицеводческие и звероводческие здания и сооружения. СНиП II-99-77.- К., Стройиздат, 1978.

8. Временные рекомендации по расчету, проектированию и эксплуатации систем отопления и вентиляции животноводческих помещений. М., Гипронисельхоз, 1973.

9. Балаков Ю.Н. Проектирование схем электроустановок.- М.: «МЭИ» 2006.

10. Драганов Б.Х., Кузнецов А.В., Рудобашта С.П. Теплотехника и применение теплоты в сельском хозяйстве. Учебник для вузов по инженерным специальностям сельского хозяйства. -М.: Агропромиздат, 1990.

11. Будзко И. А. Электроснабжение сельского хозяйства. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Колос, 2000.

12. Бодров В.И. Микроклимат зданий и сооружений. - Нижний Новгород: Арабеск, 2001.

13. Абрамова Е.Я. Расчет нагрузок сельских электрических сетей. – Оренбург, 2002.

14. Правила устройства электроустановок республики Казахстан. Союз инженеров-энергетиков. - Астана, 2010.

Дополнительная

15. Сибикин Ю.Д. Электроснабжение промышленных и гражданских зданий. – М.: Высшая школа, 2007.

16 Свистунов В.М. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха объектов агропромышленного комплекса. - С-Перербург: изд-во Политехника, 2007.

17. Лукина, Г. В. Проектирование систем электрификации в сельском хозяйстве: учеб. пособие. – Иркутск : Издво ИрГТУ, 1999.

18. Прищеп Л. Г. Учебник сельского электрика. – 3-е изд., доп. и перераб. – М.: Агропромиздат, 1986.

19. Методические указания по расчету электрических нагрузок в сетях 0,38-110 кВ сельскохозяйственного назначения. РУМ-8, Сельэнергопроект, 1982.

20. Драганов Б.Х., Есин В.В., Зуев В.П. Применение теплоты в сельском хозяйстве. - Киев, Выща школа, 1988.

21. Крюков К.П. Конструкции и механический расчет линий передач. - Ленинград: Энергия, 1979.

22. Проектирование предприятий сельского хозяйства. Нормативные документы. http://www.complexdoc.ru/norms/bycategory/637/.

23. Шеховцов В.П. Справочное пособие по электрооборудованию и электроснабжению. - М.: «ФОРУМ-ИНФРА-М», 2009.

24. Ефимова О.Н. Энергообеспечение сельского хозяйства. Конспект лекций. - Алматы: НАО АУЭС, 2012.

25. Методические указания и задания к курсовой работе на тему «Энергообеспечение сельского хозяйства» для студентов специальности 5B081200 - Энергообеспечение сельского хозяйства. / Ефимова О.Н. – Алматы: НАО АУЭС, 2013.

Сводный план 2013 г., поз.235