ВВЕДЕНИЕ
Автоматизация – высший этап машинной техники, на которомработники сельского хозяйства высвобождаются не только от физического труда, нои от функции контроля над машинами, оборудованием, производственными процессамии операциями и управления ими.
Автоматизация сельскохозяйственного производства повышаетнадёжность и продлевает срок службы оборудования, облегчает и оздоровляетусловия труда, повышает безопасность труда и делает его более престижным,экономит затраты труда, увеличивает количество и повышает качество продукции,ускоряет процесс сближение умственного труда с физическим, промышленного ссельскохозяйственным. Автоматизация способствует повышению производительноститруда.
Технической базой для автоматизации является комплекснаямеханизация.
Ею охвачено: — 70% производственных процессов на фермах КРС
— 75% на свиноводческих фермах
— 92% на птицеводческих фермах
ЗНАЧЕНИЕ АВТОМАТИЗАЦИИ КОРМЛЕНИЯ
Целью курсового проектирования является углубление иобобщение знаний, по автоматизации кормления животных, выработка уменияпользоваться справочной литературой, ГОСТами и другой нормативно – техническойдокументацией.
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ВЫБОР ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ
Исходными данными для курсового проектирования являетсядеятельность свиноводческой фермы, которая расположена в Здвинском районе Новосибирскойобласти. Направление деятельности: производство мяса, выращивание свиней. Имеетпоголовье свиней 935, среднесуточный прирост 150 грамм. Рентабельностьпредприятия составляет 7,3%.
Хозяйство полностью электрифицировано. Электрическую энергиюполучает со стороны Здвинского РЭС. Потребление электроэнергии составляет 1200000кВт*ч. Степень автоматизации не высока. Используются следующиеавтоматизированные установки: КОРК-15, СФОЦ и т.д. На предприятии “Победа”имеется кормоцех КОРК-15. Приготовление корма для свиней требует обязательнойавтоматизации, так как это трудоёмкий и занимающий много времени процесс. Переченьвозможных вариантов автоматизированных установок по теме курсового проекта: КДС-24,РКС-3000М. Выбран РКС-3000М. Преимущество заключается в том, что одновременноон может обслуживать фронт кормления 65…79м. (1000-2000 животных). А так как планируетсяв последующем увеличение поголовья свиней в хозяйстве, то использование КДС-24нецелесообразно.
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ
Платформенный раздатчик кормов РКС-3000М предназначен дляраздачи измельчённых сухих, сочных и влажных кормов в свинарниках — откормочниках при групповом содержании свиней. Полная раздача корма происходитза 20-30 мин. Привод рабочих органов осуществляется от электродвигателей.
/>
Рис.1 Раздатчик кормов РКС-3000М 1-планчатый транспортёр, 2-выгрузнойшнек, 3-приводное устройство бункера-дозатора, 4-ролики механизма подъёмаскребков, 5-приводной механизм бункера-загрузчика, 6-транспортёр-загрузчик, 7-бункер-дозатор,8-раздатчик, 9-подшипники удлинителя, 10-цепь тяговая, 11-редуктор,12-фрикционная муфта, 13-подшипники обводных звёздочек
Раздатчик кормов РКС-3000М состоит из бункера – дозатора,раздатчика кормов и элекропусковой аппаратуры.
Объем бункера рассчитан на прием корма (3 т), достаточного наодно кормление всего поголовья (2500—3000) свинарника. Корма, приготовленные вкормоцехе или кормокухне, из транспортных средств (самосвалов, прицепныхтракторных тележек) выгружаются в бункер-дозатор 1. Из бункера транспортером 2 кормподается в шнек 4, откуда по транспортеру 3 он поступает на подвижнуюраздаточную платформу 6.
Проходя под выгрузным окном 8 транспортера,она загружается кормом и движется вместе с ним к крайней кормушке. Скребки 5 вэто время приподняты и не мешают движению платформы с кормом. В крайнем положениираздаточной платформы прицеп проходят под роликом механизма переключенияштанги. Ролик, передвигаясь по боковине прицепа, перемещает штангу из одногоположения в другое. Затем скребки 5 опускаются, и корм оказывается между ними,после чего платформа уходит из-под корма и он падает в кормушке 7.
1.Технические данные электродвигателейМеханизм Электродвигатели Тип
Pн, кВт КПД,%
Кз Бункер-дозатор АИР80В4У3 1.5 78 0.7 Транспортёр АИР80В4У3 1.5 78 0.7 Раздатчик кормов АИР100S4У3 3 82 0.5
2.Технические данные ПЗАПЗА Автоматические выключатели
Магнитные
пускатели
Тепловые
реле
Кнопочные
посты
Конечные
выключатели АП50-3М ПМЕ-112, ПМЕ-214 ТРН-8 ПКЕ 622-2 ВК-300С
К электрооборудованию РКС-3000М относятся: автоматическийвыключатель АП50-3М на 25 А, тумблер ТВ1-1, два кнопочных поста управления ПКЕ622-2, сигнальная арматура ФШМ-1-б с лампой ТН-0.2-1, переносная лампа СР-2,два магнитных пускателя ПМЕ-112 и один реверсивный ПМЕ-214, два тепловых релеТРН-8 с нагревательными элементами на 6А и один на 8А, трансформаторТБС3-0.063, штепсельная розетка РД-1, конечный выключатель ВК-300С.
3. ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ.
щит автоматизация раздатчик корм
В установке РКС-3000М использованы следующие средстваавтоматизации: реле времени типа 2РВМ, датчик корма (BL) и конечные выключателиBK-300C.
Программное реле времени 2РВМ предназначено дляавтоматического управления двумя независимыми электрическими цепями путемкоммутации этих цепей по временным программам с повторяющимся суточным циклом.Задание программ реле осуществляется установкой штифтов в соответствующие резьбовыеотверстия программного диска.
/>
Рис.2 Реле времени 2РВМ
3.Основные характеристики релеНоминальное напряжение питания реле, В (при частоте 50 Гц) 200 Суточный ход реле, не более, минут ± 2 Резерв хода при перерывах электропитания реле, часов 24 Погрешность выдачи команд без учета суточного хода реле, мин ± 5 Число контактов в каждой программе реле 1 Потребляемая мощность реле, Вт, не более 0.4 Максимальный ток контактов реле, А 15 Максимальный постоянный ток реле при напряжении 12…220В, А 1.5 Масса реле, кг, не более 1.5 Габаритные размеры реле, мм, не более 180х175х125
/>
Рис.3 Конечный выключатель ВК-300С (с сальником)
4.Технические характеристики конечного выключателяТок продолжительного режима, А 16 Номинальное рабочее напряжение переменного тока частоты 50 Гц, В 220, 380, 660 Номинальное рабочее напряжение постоянного тока, В 110, 220, 440 Номинальное напряжение изоляции, В 660 Количество контактов 1з +1р Время срабатывания, с 4. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
Функциональные схемы – основной технический документ,определяющий функционально – блочную структуру отдельных узлов автоматическогоконтроля, управления и регулирования технологического процесса, оснащениеобъекта управления приборами и средствами автоматизации
В общем случаефункциональная схема представляет собой чертеж, на котором условнымиобозначениями изображены технологическое оборудование, трубопроводы,контрольно-измерительные и средства автоматизации с указанием связи между ними.Вспомогательные устройства (источники питания, реле, автоматы, выключатели ит.п.) на схемах не показывают. Функциональные схемы автоматизации связаны стехнологией производства и технологическим оборудованием. Поэтому их следуетпоказывать на схеме размещения технологического оборудования.
Технологическое оборудование на функциональных схемахавтоматизации изображают упрощенно без соблюдения масштаба, но в то же время сучетом действительной конфигурации. Кроме технологического оборудования, нафункциональных схемах упрощенно изображают трубопроводы различного назначения.
Для управления положением раздаточной платформы на её концахустановлены конечные выключатели типа ВК-300С, так же в установке стоит релевремени типа 2РВМ для того, чтобы задавать режим работы. Так же установлендатчик корма для контроля наличия корма на раздаточной платформе. Приотсутствии корма на раздаточной платформе, она не движется.
/>
Рис.4 Функционально-технологическая схема РКС-3000М 1-Раздаточная платформа,2-Транспортёр-загрузчик, 3-Бункер-дозатор.
Для контроля крайних положений раздаточной платформы установленыпо месту конечные выключатели 1 и 2. Датчик корма 3 установлен по месту дляконтроля наличия корма на раздаточной платформе. Платформа начнёт своё движениетолько при наличии корма на ней. Так же важнейшим элементом автоматики являетсяреле времени 4, установленное в щите управления. Реле времени задаёт режимработы всей установки.
5. РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ
Принципиальные электрические схемы – это документы,разрабатываемые на основе функциональных схем автоматизации, определяющиеполный состав электрических элементов и связей между ними, а также дающиедетальное представление о принципах работы схемы.
Автоматическое управление осуществляется с помощью релевремени, датчиком корма и конечными выключателями.
На электрической принципиальной схеме контакты реле 2РВМзамыкаются и включаются магнитные пускатели KM1 загрузочного транспортёра и KM2бункера-дозатора. Кроме того, подготавливается к включению цепь магнитногопускателя KM3 раздаточной платформы. Когда корм начинает поступать наплатформу, датчик корма BL включает пускатель KM3, а через него — привод платформы.В крайнем положении платформы срабатывает конечный выключатель SQ1,реверсирующий её движение. Во втором крайнем положении конечный выключатель SQ2выполняет обратный реверс. Челночное движение платформы происходит до тех пор,пока не выключатся контакты реле времени KT или датчика корма BL.Продолжительность раздачи корма составляет 20…30 минут.
/>
Рис.5 Схема электрическая принципиальная кормораздатчикаРКС-3000М
6. РАЗРАБОТКА ЩИТА УПРАВЛЕНИЯ
Щиты систем автоматизации выполняют роль постов контроля,управления и сигнализации автоматизированного объекта. Они являются связующимзвеном между объектом управления и оператором. Щиты устанавливают впроизводственных и специальных щитовых помещениях операторских, диспетчерских,аппаратных и т.д. Выбираем нестандартный щит шкафный – шкаф с установленнымиизделиями и с электрическими трубными проводками, подготовленными к подключениювнешних цепей и приборов, устанавливаемых на объекте. Шкаф выбираем настенногоисполнения, размерами 700х500 мм. На дверце шкафа устанавливаем лампы, сигнализирующиео работе кормораздатчика, переключатель режимов работы, два кнопочных поста.Внутри шкафа устанавливается 3 магнитных пускателя, автоматический выключатель,реле времени типа 2РВМ. Шкаф устанавливается на стене.
/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>
Рис.6 Шкаф управления кормораздатчиком РКС-3000М 1-шкаф, 2-лампы сигнальные, 3-кнопочный пост, 4-переключатель универсальный, 5-рамка надписи.
7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЁЖНОСТИ АВТОМАТИЗАЦИИ
Надежность – это комплексное свойство, которое в зависимостиот назначения объекта и условий эксплуатации может включать безотказность,долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость в отдельности илиопределенное сочетание этих свойств.
Отказ – полная или частичная утрата работоспособности,нарушение нормального функционирования объекта, вследствие чего егохарактеристики перестают удовлетворять предъявляемым требованиям.
Безотказность – это свойство объекта непрерывно сохранятьработоспособность в течение некоторого времени.
Долговечность – это свойство объекта сохранятьработоспособность до наступления предельного состояния при установленнойсистеме технического обслуживания и ремонтов.
Ремонтопригодность — приспособленность изделия к предупреждению и обнаружению причин возникновенияего отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения ремонтови технического обслуживания.
Вероятность безотказной работы Р(t) представляет собойвероятность того, что в заданном интервале времени при заданных режимах иусловиях работы не возникает отказа изделия.
5.Интесивность отказов РКС-3000М
Наименование
элемента Кол.
Интенсивность отказа
элемента λ, 1/ч
Результат интенсивности
отказов элемента λР., 1/ч Реле времени 1
1,2*10-6
1,2*10-6 Электромеханические контакты 9
0,25*10-6
2,25*10-6 Универсальный переключатель 1
0,175*10-6
0,175*10-6 Конечный выключатель 2
0,161*10-6
0,322*10-6
Результирующая интенсивность отказов
/>= (1,2+2,25+0,175+0,322)*10-6 =3,947*10-61/ч
Для расчета вероятной безотказной работы принимают срокнормальной эксплуатации t=1000ч, К=10
/> (1) (4.8.1)
где, К – коэффициент учитывающий влияние окружающей среды
λ – интенсивность отказов, которая указывается втехнической документации на изделие или принимается по табличным показателемнадежности
t – время эксплуатации
/>
Рассчитываем вероятность отказа: Q(t)=1-P(t) (2) (4.8.2)
Q(t)=1- 0,96=0,04
Рассчитываем среднюю наработку на отказ:
/> (3) (4.8.3)
/> ч
Автоматическая система достаточно надежна.
8. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
Автоматизация процессов сельскохозяйственного производствавлияет на повышение производительности труда и сокращение затрат напроизводство продукции.
В соответствии с «Методическими рекомендациями по определениюэкономической эффективности капитальных вложений в сельское хозяйство» припроектировании находят абсолютную экономическую эффективность капитальныхвложений. При определении абсолютной эффективности прирост чистой продукции иприбыли сопоставляют с капитальными вложениями.
Сравнительная экономическая эффективность подсчитывается поформуле
/> (4) (4.8.4)
С1, С2 – текущие затратынеавтоматизированного и автоматизированного варианта
К1, К2 – соответствующие капитальныевложения
6. Смета средств автоматизацииНаименование
Количество,
шт. Стоимость, руб. Единица Общая Реле времени (2РВМ) 1 3118 3118 Конечный выключатель (ВК-300С) 2 565 1130 Датчик уровня 1 460 460 Итого 4708
Рассчитываем капитальные вложения автоматизированноговарианта:
К = Ко + Км + Кнр (5)(4.8.5)
где: Ко – стоимость оборудования; принимаем Ко1=
Км — капитальные вложения в монтаж;
Кнр – накладные расходы;
Кп – вложения в проектирование.
К02= К01+КС.А.=
Км =0,1∙ К0=0,1*
Кнр=0,2∙ К0=0,2*
Аналогично рассчитываем неавтоматизированный вариант. Данныезаносим в таблицу.
12.Капитальные вложенияВариант
К0, руб.
Кн, руб.
Км, руб. К, руб. Неавтоматизированный Автоматизированный
Рассчитываем текущие затраты:
С = Са + Ср + Сэ + Спр (6)(4.8.6)
где: Са – автоматизационные отчисления;
Ср – расходы на текущий ремонт;
Сэ – стоимость электроэнергии;
Спр – прочие расходы.
Принимаем Сот = 0.
Рассчитываем стоимость электроэнергии:
/> (7) (4.8.7)
где Рн – номинальная мощность установки, кВт;
ŋ – коэффициент полезного действия;
Кз – коэффициент загрузки; Кз=0,7
Tc=3ч; ДГ=365 дней.
Тээ – тариф на электроэнергию, />.Тээ=2,05 />.
Аналогично рассчитываем неавтоматизированный вариант. Данныезаносим в таблицу.
13. Текущие затратыВариант
Сот,
руб.
Са,
руб.
Ср,
руб.
Сэ,
руб.
Спр,
руб.
С,
руб. Неавтоматизирован-ный Автоматизирован-ный —
Рассчитываем экономическую эффективность:
/> (8) (4.8.8 )
Определяем срок окупаемости:
/> (9) (4.8.9)