Дипломная работа: Проект электрификации телятника и автоматизации установки ультрафиолетового облучения СХП Житное

Достоинства подстанции типа КТППВ 160-2:

- малые сроки сооружения;

- высокое качество монтажа;

- невысокая цена;

- возможность перспективного переустройства с установкой трансформатора 250 кВ·А.

7. Автоматизация установки ультрафиолетового облучения

7.1 Обоснование автоматизации ультрафиолетовое облучения

На современных животноводческих комплексах в результате внедрения новых промышленных технологий, производства продукции значительно усложнилось взаимодействие животных с внешней окружающей средой. При большой концентрации животных на фермах, одним из важнейших условий нормального роста и развития является облучение.

Ультрафиолетовое облучение оказывает сильное биологическое воздействие на живые организмы. Оно способно превращать необходимый животным витамин Д в легкоусваимую форму, обладает мощным антирахитным действием. Основным условием для получения устойчивого положительного эффекта от применения ультрафиолетового облучения является правильное его дозирования.

Объектом автоматизации выбрана передвижная ультрафиолетовая облучающая установка УО-4, преимущество которой перед стационарной, состоит в том, что она позволяет облучать всех животных двумя облучателями.

Автоматизация установки позволяет:

- снизить затраты человеческого труда;

- обеспечить своевременность облучения;

- увеличить продуктивность животных;

- обеспечить экономию энергоресурсов.

7.2 Технологическая характеристика объекта автоматизации

Ультрафиолетовая установка УО-4 представляет собой стальную проволоку, натянутую вдоль помещения, при помощи болтов, закреплённых в торцах помещения. Над несущей проволокой направляющими роликами крепят замкнутый тянущий трос. Облучатели приводятся в движение от электродвигателя с редуктором посредством троса. Напряжение к облучателям подаётся гибким кабелем от щита управления, в котором размещена пускорегулирующая аппаратура. Приводная станция и щит управления закреплены на торцевой стене помещения. Длина несущей проволоки и троса рассчитана на помещение до 80 м. Каждый облучатель может перемещаться со скоростью около 0,3 м·мин-1 на расстояние до 30…40м. Требуемая доза облучения обеспечивается изменением высоты подвеса облучателей и числа проходов их над животными.

Рисунок 2 Принципиальная электрическая схема ультрафиолетовая установка УО-4

7.3 Разработка структурной и функциональной схем автоматизации

При разработке схемы автоматического управления установкой ультрафиолетового облучения разрабатывается структурная схема. Намечаются следующие структурные узлы схемы (см. рис. 2).

Рис. 3 Структурная схема

Любую автоматическую систему управления можно рассматривать состоящей из пяти основных устройств: коммутационного (УК); защитного (ЗУ); преобразовательного (ПУ); автоматического устройства управления (АУУ) и устройства управления объектом (УО). Каждое устройство целесообразно рассматривать состоящим из трёх частей: входной, управляющей и выходной.

Коммутационное устройство служит для подключения АСУ к электрической сети. Конструктивно оно представляет собой различные выключатели. Защитное устройство обеспечивает прекращение работы при возникновении ненормальных или аварийных режимов работы. Конструктивно оно представляет собой плавкие предохранители и различные реле защиты.

Преобразовательное устройство служит для преобразования параметров электрической сети под требования АСУ. Им могут быть преобразователи тока, напряжения, частоты.

Все эти устройства могут быть объединены конструктивно в одно целое и называться блоком питания.

Команды может отдавать оператор путём воздействия на командные органы:

1. Переключатели (для ручного или автоматического управления);

2. Датчики (для измерительных органов);

3. Согласующие органы (для согласования параметров входной и управляющей части).

Полученная информация в виде электрических сигналов передаётся дальше в управляющую часть АУУ.

4. Усилители мощности (для усиления сигналов, т.к. обычно их уровень, управляющих воздействием, недостаточен для приведения в действие исполнительных органов).

5. К выходной части АУУ относятся так же устройства сигнализации и связи.

6. Оптическая сигнализация. Сигналы управляющих воздействий передаются к исполнительным органам.

Технологическая характеристика объекта автоматизации.

Облучатели подвешены на проволочном каркасе к потолку и совершают возвратно-поступательное движение, совершая 10 проходов. Облучение проводится 2 раза в сутки по 15 минут.

Функциональная схема системы автоматизации составляется по технологической и работает следующим образом:

Включение облучателей осуществляется по заданной программе, при помощи программного реле времени КТ (поз. 1). После разогрева ламп это же реле включает электродвигатель М привода облучателей. По достижении облучателями конечного положения, срабатывает конечный выключатель SQ (поз. 3) и осуществляется реверс.

Облучатели возвращаются в исходное положение.

Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока облучатели не совершат число проходов, заданное программным устройством (поз. 6). При аварийной остановке движения облучателей реле контроля скорости (поз. 4) отключит электродвигатель М. Функциональная схема приведена в графической части (см. лист 3).

7.4 Разработка принципиальной электрической схемы

При разработке принципиальной электрической схемы выполняются следующие условия:

- Защиты электрооборудования от аварийных режимов работы;

- Работа схемы в ручном и автоматическом режимах;

- Включение установки по заданной программе и отключение по совершению заданного числа проходов;

- Изменение направления движения облучателей при достижении крайних положений;

- Отключение облучателей при аварийной остановке их движения;

- Сигнализация к работе облучающей установке;

- Сигнализация подачи напряжения в цепь управления.

Работа установки.

При наступлении времени облучения реле времени КТ типа 2РВМ включает лампы UV1-UV4 типа ДРТ-375. После разогрева ламп (через 10-15 мин) реле времени КТ включает электродвигатель М привода в движение облучателей. При достижении облучателем конца прохода срабатывает конечный выключатель SQ и движение начинается в обратном направлении. Задатчиком SA задаётся число проходов установки. Этот задатчик представляет собой переключатель в сочетании с шаговым искателем К, щетки которого перемещаются на одну ламель при совершении прохода. По завершении всех проходов, шаговый искатель воздействует на электродвигатель М через промежуточное реле КL и магнитный пускатель КМ. Движение облучателей прекращается. При аварийной остановке облучателей, реле контроля скорости воздействует на аппаратуру управления лампами и обесточивает их.

В автоматическом режиме работы время включения установки задаётся при помощи реле времени КТ, а число походов облучателя многопозиционным переключателем SQ2. В определённое время замыкающий контакт КL1 в цепи катушки магнитного пускателя КL2, который подаёт напряжение на лампы и на параллельно присоединённое к ней реле максимального напряжения КL3. В первый момент напряжение на лампах высокое и реле напряжения КL3 начинает срабатывать, подключая к замыкающим контактам конденсатор С2, что приводит к зажиганию лампы.

В процессе разогрева лампы, напряжение на ней падает и реле КL3 прекращает срабатывать. Спустя 15…20 мин. замыкаются контакты реле времени КТ1 в цепи катушки магнитного пускателя КL4 и электродвигатель приводит в движение облучатели.

Для зажигания ламп сетевого напряжения мало, поэтому в схеме предусмотрено автоматическое замыкание цепи балластного дросселя LL1-LL2 на напряжение сети и последующее размыкание для индукцирования ЭДС самоиндукции, облегчающей зажигание ламп

7.5 Расчёт и выбор технических средств автоматизации

Производим выбор автоматического выключателя.

Условия выбора

U_н.а?U_y; I_н.а?I_р; I_н.р?1,1I_р,

где U_н.а - номинальное напряжение автоматов, В;

U_у - напряжение облучающей ультрафиолетовой установки, В;

I_н.а - номинальный ток автомата, А;

I_н.р - номинальный ток расцепителя, А.

I_р=I_уф+I_эд,

где I_уф - ток облучателей, 0,972 А;

I_эд - ток электродвигателя, 2,14 А.

I_p=0,972+2,14=3,112 А.

Из [1] стр. 261 принимаем автомат типа ВА1Г25 с техническими данными: U_н.а=660В; I_н.а=25А; I_н.р=3,15А; R=10.

Проверяем выбранный автомат на ложные срабатывания из условия

I_ср.к?I_ср.р,

где I_ср.к - каталожное значение тока срабатывания электромагнитного расцепителя, А;

I_ср.р - расчётный ток срабатывания электромагнитного расцепителя, А.

I_ср.р=1,25·I_к.р+I_ном,

где I_к.р - кратковременный ток, А.

I_к.р=I_пуск+I_уф,

I_ср.р=1,25·10,7+0,972+2,14=16,48А

I_ср.к=R·I_н.р

I_ср.к=10·31,5 А

31,5>16,48 А - условие выполняется, ложных срабатываний не будет

Выбираем реле контроля скорости типа PC-67.

Выбираем магнитный пускатель в цепи питания электродвигателя привода облучателей.

Условия выбора.

I_ном.n?I_эд,

где I_ном.n - номинальный ток пускателя, А;

I_ном.n?I_пуск g16.

Принимаем магнитный пускатель типа ПМЛ16002 с техническими данными I_ном.n=10А, реверсивный с тепловым реле; число и исполнение контактов вспомогательной цепи В+1р. Выбор магнитного пускателя в цепи питания облучателей, производится аналогично. Результаты приведены в таблице перечня элементов.

Производим выбор программного реле.

2РВМ с техническими данными: приводной механизм - часовой, наибольшее количество управляющих цепей - по 2 на каждую, максимальная выдержка между командами - 30 мин. на 1-й программе и на 20 мин. на 2-й программе.

Производим выбор шагового искателя.

П64 типа ШИ-17 с техническими данными: U_ном=48В; кол-во рядов пластин 5 в ряду 17, число лучей - 2.

Выбираем промежуточное реле.

ВПК с техническими данными: U_н=500В; I_н=6,3 А.

Выбираем универсальный переключатель.

УП5317 с техническими данными: U_ном=500В; I_ном=16А; количество секций - 16, форма рукоятки - револьверная.

Разработка конструкций станций управления.

Все электрические аппараты в соответствии с принципиальной электрической схемой управления передвижной ультрафиолетовой облучающей установкой размещают в шкафу управления.

На двери шкафа управления устанавливают:

- магнитный пускатель;

- двухполупроводниковый регулятор температуры;

- клеммная колодка.

На внутренней панели размещают:

- автоматический выключатель;

- универсальный переключатель;

- двухэлементная кнопка управления;

- сигнальные лампы с соответствующими надписями;

- клеммная колодка.

Шкаф защищён от воздействия окружающей среды и размещён внутри здания. Схема соединения шкафа управления приведена в графической части.

7.6 Расчёт надёжности автоматической системы

Надёжность определяется кК свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значение установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующим заданным режимам работы, условиям использования, технического обслуживания, хранения и транспортировки.

Надёжность каждого элемента определяется по формуле:

P(t)=e-лt,

где л - интенсивность отказа, ед/ч;

t - время работы автоматической системы, 1000ч.

Таблица 10

Интенсивности отказов элементов