Анализ хозяйственной деятельности ЗАО АФ "Луговская"

 

3.8 Выбор (описание) холодного и горячего водоснабжения

3.8.1 Выбор оборудования

При автоматизации водоснабжения значительно сокращаются затраты на подачу воды потребителям и улучшаются условия труда обслуживающего персонала. Проанализируем водоподъемные установки и выберем наиболее подходящую.

Водоподъемная установка ВУ-5-3ОА.

Предназначена для водоснабжения животноводческих ферм и т.д. с учетом потреблением воды 75…. .90 м3.

В качестве водоисточников могут использоваться шахтные колодцы, открытые и закрытые водоисточники, скважины диаметром не менее 150 мм и динамическим уровнем воды не более 5 м.

Основные узлы: вихревой консольный насос ВК-2/26, гидроаккумулятор, система управления. Станция управления совместно с реле давления обеспечивает работу установки в автоматическом режиме, защиту от токов короткого замыкания, технологических перегрузок и перегрузок, вызванных потерей напряжения в одной из фаз питающей сети, ручное управление работой установки.

Установка снабжена предохранительным клапаном, предназначенным для сброса воды из трубопровода при повышении давления в гидроаккумуляторе выше 0,45 мПа. Водоподъемная установка ВУ-5-ЗОА имеет степень снижения затрат труда 33,3 и эксплуатационные издержки 27,17%.

Водоподъемная установка ВУ-10-ЗОА.

назначение аналогично ВУ-5-ЗОА и водоисточник тоже.

Основные узлы: два вихревых консольных насоса ВК-2/26, все остальные узлы такие же, как и у ВУ-5-ЗОА. Степень снижения затрат труда 27,3 и эксплуатационные издержки 17,47%.

Водоподъемная установка ВУ-16-28.

Предназначена для водоснабжения животноводческих ферм, жилых зданий, учреждений, суточная потребность которых не превышает 190 м3.

Требования к источникам и скважин остаются стандартными.

Основные узлы: центробежный консольный насос 2К-20/30, два гидроаккумулятора вместимостью 0,3 м3, станция управления манометр.

Комплектация станции стандартная, в том числе и защита.

Предохранительный клапан срабатывает также выше 0,45 мПа.

Водоподъемная установка ВУ-10-80.

Назначение аналогично, с суточным потреблением до 150 м3. Водоисточник аналогичен, динамический уровень воды до 60 м.

Основные узлы: электронасос ЭЦВ-10-80, гидроаккумулятор, станция управления. Работа станции и комплектация такая же.

Установка снабжена предохранительным клапаном, срабатывает при повышении давления в гидроаккумуляторе выше 0,45 мПа.

Достоинства конструкции ВУ-10-80 это простота обслуживания, малые габаритные размеры, хорошая монтажная пригодность, надежность работы автоматики, наличие в гидроаккумуляторе разделяющей диафрагмы между водой и воздушной подушкой, что препятствует насыщению воды воздухом. Также можно отнести сюда и достоинство это стоимость подачи воды этими установками в 1,5…2 раза меньше, чем водонапорными башнями.

К недостаткам можно отнести лишь то, что пневматические безбашенные водоподъемные установки могут применяться только при бесперебойном электроснабжении, т.к запас воды в пневмоаккумуляторе мал. (Белянчинков; Смирнов)

Водоподъемник винтовой 1ВЭ-20/3.

Предназначен для водоснабжения животноводческих ферм, пастбищ из шахтных колодцев и скважин с обсадными трубами диаметром не менее 6? уровнем воды в водоисточнике не менее 700 мм.

Основные узлы: насос, трансмиссия, водоподъемные трубы, электродвигатель, колонка, сливной патрубок.

Одновинтовой насос объемного действия состоит из хромированного однозаходного левого винта с эксцентриситетом 10,8 и шагом 72 мм, корпуса и приемника, навинчивающегося на нижний конец корпуса. В приемнике расположен клапан, удерживающий воду в трубах, находящихся ниже сливного устройства.

Верхняя крышка насоса соединяет его с колонной водоподъемных труб.

Трансмиссия водоподъемника выполнена из валов длиной 1,5 и 1 м, резиновых подшипников и соединительных муфт.

Колонка, предназначена для крепления насоса с водоподъемными трубами и трансмиссией на раме и передачи крутящего момента от электродвигателя, состоит из корпуса, шкива, трубчатого и ведущего валов, мало удерживающие трубки.

Привод органов водоподъемника от асинхронного короткозамкнутого электродвигателя.

Обслуживает рабочий.

Башни водонапорные стальные БР-15У; БР-25У и БР-50У

Предназначены для применения в системах сельскохозяйственного водоснабжения, а также в водопроводах населенных пунктах и небольших предприятиях.

Каждая водонапорная башня сварена в виде ствола и бака, которые в период эксплуатации постоянно заполнены водой.

Башни не отапливаемые, снабжены на внутренних стенках баков скобами, удерживающими образующуюся зимой ледяную малотеплопроводную рубашку, являющуюся теплоизоляцией. Используются также эффект выделения скрытой теплоты льдообразования, вследствие чего темп намерзания слоя льда замедлен и к концу зимы не превышает 300мм. Башни рассчитаны на температуру воздуха до - 400 С.

При использовании станции автоматического управления типа ПЭТ и ШЭТ в баке башни устанавливают датчики верхнего и нижнего уровня воды.

Расстояние между ними образует высоту регулирующего объемом бака. Внутри бака имеется водоподъемная труба, которая выведена из башни в

нижней части ствола. Здесь же установлены смотровые люки и напорный трубопровод от водоподъемника.

Башни устанавливают на фундаменте, бетонированную площадку. Напорный и водозаборный трубопроводы вместе прохода их к башне утепляют.

К недостаткам бесшатровых башен можно отнести образование большого количества заледенения на стенках бака и ее сложность в установке, что приводит к большим затратам, также могут отказать датчики уровня воды.

Все проанализированные водоподъемные установки и их технические характеристики сводим в таблицу.

Таблица 3.8. Технические характеристики водоподъемных установок.

показатели	Типы водоподъемных установок
	ВУ-5-30А	ВУ-10-30А	ВУ-16-28	ВУ-10-80	1ВЭ-20/3
Тип	С т а ц и о н а р н ы й
Подача, м3/ч	7	14	22,5	10±0,4	5…6
Напор, мПа	0,29	0,29	28	80
Высота всасывания, м	5	5	5	5	До 30
Гидроаккумулятор Вместимость, м3	0,3	0,3	2Ч0,3	0,3
Высота, мм	1100	1100	1100	1100
Диаметр, мм	915	915	915	915
Рабочее давление, мПа min max	0,14 0,39	0,14 0,39	0,14 0,39	0,14 0,39
Установленная мощность, кВт	3	6	3	3	1
КПД,%	22	20	43	41

 

3.8.2 Определение  мощности установки

Для расчета расхода воды учитывают вид, число, животных и индивидуальные нормы водопотребления. Кроме того, находят количество воды, требуемое для производственно-технических нужд и пожарной безопасности животноводческой фермы.

Норма водопотребления называется количество воды, расходуемое одним потребителем в единицу времени (сутки).

В нормы водопотребления для животных включает расходы воды на поение, мойку помещений, молочной посуды, приготовление кормов, охлаждение молока и др. Расходы воды на фермах очень неравномерен как в течение года так и в течение суток, поэтому выбираем среднесуточные нормы водопотребления за год. Белянчиков. Смирнов

Окончательно принимаем норму водопотребления на одно животное, дм3/сут; при механизированной дойке и при наличие внутреннего водопровода равное 120 дм3/сут. Белянчиков. Смирнов

Определяем среднесуточный расход воды (дм3/сут) на ферме находим

QСР. СУТ=N. q+Qпож. (3.106)

Где: N-число животных 400;

q-среднесуточные нормы  водопотребления 120 дм3/сут или 0,12м3;

Qпож. - расход воды на пожаротушение, м3

Согласно СНиП от 2.04.02года и СНиП 2.10 03-84* пункт 2.11 пункт 2.17 пункт 2.24 [таблица 7, " Наружные сети водоснабжения "] 10л/сек для категории Д.

Qпож. = (10.3600) /1000.2=72м3

Qср. сут. =400.0,12+72=120м3

Для расчета водопроводных сооружений необходимо знать максимальный суточный Qmax сут, максимальный часовой Qmax час и секундный qС расход воды. Максимальный суточный расход воды

Qmax сут=К сут. Qср. сут (3.107)

 

Где: К сут - коэффициент суточной неравномерности (1,3…. .1,5) принимаем 1,4

Qmax сут=1,4.120=168м3

Средне часовой расход воды

Qср. час= Qmax сут. /24 (3.108)

Qср. час=168/24=7м3

Максимальный часовой расход воды

Qmax час=Кч. Qср. час

Где: Кч - коэффициент часовой неравномерности (Кч=2…4)

Значение коэффициента неравномерности уточняют в каждом отдельном случае в зависимости от вида животных, способа их содержания и климатических условий.

Qmax час=3.7=21м3

Секундный расход воды

qС= Qmax час/3600 (3.109)

qС=21/3600=0,0058м3

Расчет водонагревателя.

Требуемая тепловая мощность нагревателя вычисляют по формуле:

Ртр = mc (t2 - t1),

где m - масса нагреваемого материала, кг;

с - удельная теплоемкость материала, кДж/кг * єС;

t2, t1 - начальная и конечная  температура нагрева, єС.

Ртр= 50000 * 4,18 (37 - 10) = 19 кВт

Установленная мощность:

Руст = kз * Ртр,

где kз - коэффициент запаса учитывающий необходимость увеличения мощности из-за старения нагревателей (принимается 1,1-1,3) [2].

Руст= 1,15 * 19 = 22 кВт.

Диапазон регулирования электродных водогрейных котлов от 10% до 100% при номинальной мощности 100 кВт, для первоначального нагрева выберем водогрейный котел ЭПЗ - 25/0,4 с номинальной мощностью 25 кВт.

При известной мощности рассчитаем конструктивные размеры плоского электрода водонагревателя ЭПЗ-25/0,4.

Определим расстояние между электродами:

l=U/Eдоп,

где U - фазное напряжение;

Eдоп - допустимая напряженность поля между электродами принимают

15 * 10і В/м [5].

l =380/15 * 10і = 0,025м.

Определим расчетное сопротивление водонагревателя:

R= UІ/Р?,

где Р? - удельное сопротивление.

Р?= Р/n,

где n - количество электродов.

Р?= 25/6 = 4,1кВт.

Определяем удельное сопротивление воды при заданной температуре:

с - удельное сопротивление воды при t= 90єС; =70 Ом*м.

Определим площадь сечения электродов:

Нагревательным элементом исходного материала является труба, которая находится внутри резервуара, теплоносителем является вода, нагревающаяся от водонагревателя ЭПЗ-25/0,4

Площадь поверхности нагрева трубы определяем по формуле [6] ;

где Ртр - требуемая мощность теплоты на нагрев материала, Вт;

1,2 - коэффициент, учитывающий  потери теплоты;

k-коэффициент теплопередачи  от теплоносителя к воде, Вт/м2*С;

tп и tо - начальная и конечная температура подающего материала, С;

tr и tх - расчетные температуры подающей и обратной воды, С.