Умовні позначення двигунів розшифровуються так: х пэдв хх ххх хх

1 2 3 4 5

1 – порядковий номер конструктивної розробки;

2 – тип двигуна: П – заглибний, ЭД – електродвигун, В – водозаповнений;

3 – номінальна потужність двигуна, кВт;

4 – зовнішній діаметр корпуса двигуна, мм;

5 – кліматичне виконання і категорія розміщення У5, Т5.

Електропривод вентиляційних установок

Розрахунок вентиляційних установок.

В не вентильованих приміщеннях незадовільний температурно-вологістний режим і газовий склад повітря викликає зниження продуктивності в тварин та птиці, а зокрема: яйценосності курей на 15..20%, зниження молочної продуктивності корів на 10..15%, зменшення приросту поросят на 20..30%. Недостатня кількість кисню в повітрі стримує окислювальні процеси, сприяє накопиченню токсичних продуктів, що призводить до захворювання тварин і птиці. В не вентильованих вогких і холодних свинарниках збільшуються витрати кормів на 24% на одиницю приросту.

Галузеві норми технологічного проектування регламентують основні параметри мікроклімату: температуру, відносну вологість, швидкість повітря і концентрацію шкідливих газів. Нормативні параметри повітря (додаток Е) повинні бути забезпечені в зоні розташування тварин і птахів (для свиней – простір заввишки до 1 м над рівнем підлоги; для ВРХ – заввишки до 1,5 м; для птахів – заввишки 0,8 м над рівнем підлоги при підлоговому утриманні, 0,5 м – над рівнем гнізда, а при клітковому утриманні – простір на всю висоту кліткових батарей).

Вміст вуглекислого газу у повітрі приміщень для утримання свиней не повинен перевищувати 0,2% (за обсягом). При експлуатації приміщень гранична концентрація шкідливих газів у повітрі приміщень для утримання тварин не повинна перевищувати: аміаку – 0,02 мг/л, сірководню – 0,01 мг/л. Концентрація шкідливих газів у приміщеннях для ВРХ не регламентується. Гранично допустимі концентрації шкідливих газів у повітрі пташників складають: вуглекислого газу – 0,25%, аміаку 15 мг/м³, сірководню – 5 мг/м³.

У теплий період року температура повітря у тваринницьких і птахівничих приміщеннях не повинна перевищувати більш ніж на 5ºС розрахункову зовнішню температуру для проектування вентиляції, але при цьому повинна бути не більше 30ºС у свинарниках, 26..28ºС у приміщеннях для

дорослих птахів і 33ºС  для курчат. З метою зменшення температур повітря нижче граничних допускається застосування різних способів охолодження повітря.

Наведені параметри мікроклімату є оптимальними, тобто такими, при яких досягається висока продуктивність тварин і птахів при мінімальних витратах кормів, часу і матеріальних засобів на вирощування і догляд.

Обмін повітря необхідний для видалення зайвого вуглекислого газу L_вуг, м³/год, визначається залежністю

_. , (40)

де С_Т – кількість вуглекислого газу, який виділяється однією твариною, м³/год; n – кількість тварин у приміщенні, голів; 1,2 – коефіцієнт, який враховує виділення вуглекислого газу мікроорганізмами, підстилкою тощо; С_дп – допустима кількість вуглекислого газу в приміщенні, в частинах від одиниці; С_з – кількість вуглекислого газу у зовнішньому повітрі, в частинах від одиниці, С_з = 0,0003 м³.

Обмін повітря необхідний для видалення надлишкової вологи L_вол, м³/год

визначається залежністю

(41)

де 1,1 – коефіцієнт , що враховує випаровування води з підлоги, годівниць, напувалок тощо; W_тв – кількість водяної пари, яка виділяється однією твариною, г/год; n – кількість тварин у приміщенні ; W_дп – допустима норма вмісту водяної пари у повітрі приміщення, г/м³; W_з – вміст водяної пари у зовнішньому повітрі, г/м³.

Значення W _дп і W_з визначаємо за формулами

, (42)

(43)

де W_нас.п і W_нас.з – вміст водяної пари при повному її насиченні відповідно при оптимальній для даного приміщення температурі та при розрахунковій температурі зовнішнього повітря, г/м³; j_п і j_з – відносні вологості повітря у приміщенні та надворі, %.

Обмін повітря, потрібний для видалення зайвої теплоти L_Т, м³/год визначається залежністю

(44)

де q_т кількість вільної теплоти, що виділяється однією твариною, кДж/год; Q_ог  втрати теплоти через зовнішні огорожі, кДж/год; a = 1/273 – температурний коефіцієнт розширення повітря, 1/ºС; С_ν = 1,283 – питома об’ємна теплоємність повітря при температурі 0ºС і нормальному тиску, кДж/(м³∙град); θ_п і θ_з  температура повітря у приміщенні і зовні, ºС.

Втрати теплоти через зовнішні огорожі Q_ог, кДж/год, наближено можна визначити за формулою

(45)

де V – об’єм будівлі за зовнішнім обміром, м³; q₀ – теплова характеристика приміщення, кДж/м³∙ºС∙год. Для утеплених тваринницьких приміщень q₀ =2,1 – 2,9, для не утеплених q₀ =2,9 – 5,1.

За розрахунковий повітрообмін приймається найбільше значення повітрообміну отримане при розрахунках.

Годинна кратність обміну повітря К_о, визначається за виразом

, (46)

де L_р  розрахунковий максимальний повітрообмін, м³/год.

Якщо кратність обміну повітря не більше 3, то приймають вентиляційну систему з природною тягою, а якщо більше 3 – з механічним спонукачем.

Мінімально допустима кратність обміну повітря за годину

К_{о. мін}, визначається за виразом

(47)

де L_мін – мінімально допустимий обмін повітря на 1 кг маси (додаток Е); т  маса однієї тварини, кг.

Кратність мінімального обміну повітря повинна бути меншою від розрахункової

К_о > К_о.мін..

Якщо навпаки К_о < К_о.мін то за розрахунковий обмін необхідно приймати мінімальний обмін повітря.

При виборі вентилятора, крім його подачі, необхідно знати повний напір Н, м, який визначається за виразом

, (48)

де Н_ст  статичний напір, м; Н_дин.  динамічний напір, м.

Динамічний тиск Н_дин., м, визначається за виразом

, (49)

де r  густина повітря, кг/м³; ν  швидкість руху повітря, м/с.

За розрахунковою максимальною подачею і розрахунковим повним тиском вибирають вентилятор, використовуючи аеродинамічні характеристики вентиляторів певної швидкохідності. При цьому розрахункові значення подачі і повного тиску повинні знаходитись у робочій зоні його аеродинамічної характеристики.

Якщо влітку необхідні метеорологічні умови у приміщенні не забезпечуються засобами вентиляції без обробки повітря, допускається застосування випаровувального охолодження, а при економічному обґрунтуванні – систем кондиціювання.

Основні типи вентиляційного обладнання та електрообладнання типових систем вентиляції

Для забезпечення потрібного повітрообміну та створення необхідного мікроклімату в тваринницьких і птахівницьких приміщеннях найчастіше

застосовують комплекти вентиляційного обладнання “Клімат – 4М” (додаток Е), який залежно від номера осьового вентилятора поділяється на “Клімат – 45М” з вентиляторами ВО-Ф-5,6А та “Клімат – 47М” з вентиляторами ВО-Ф-7,1А.

Кількість вентиляторів у комплекті залежить від розрахункової подачі повітря і може коливатися від 6 до 24 шт. Крім вентиляторів, до комплекту входять автоматичні вимикачі АЕ2016 для кожного вентилятора та станція керування ТСУ-2-КЛУ3.

Станція керування забезпечує плавне регулювання частоти обертання асинхронних електродвигунів витяжних вентиляторів з метою автоматичного підтримання температури повітря у виробничих сільськогосподарських приміщеннях. Номінальний струм станції – 63 А, діапазон регулювання вихідної напруги – 6 : 1, відхилення температури від заданого значення, що викликає зміну вихідної напруги від мінімального до найбільшого значення, дорівнює 4ºС.

Пристрій ТСУ-2-КЛУ3 (“Кліматика – 1”) являє собою тиристорний регулятор напруги з цифровою системою керування на інтегральних мікросхемах, який забезпечує плавну зміну вихідної напруги за принципом фазового регулювання залежно від значення температури повітря в приміщенні. Передбачено ручний та автоматичний режими керування. Пристрій складається із двох ящиків: блока регулятора, до якого входить силовий блок та блок керування, і блока перемикача. Останній виконує функції обвідного пристрою, а також захисту пристрою від коротких замикань.

У порівнянні з попередніми комплектами вентиляційного обладнання “Клімат – 4”, де регулювання частоти обертання вентиляторів здійснюється ступінчасте зміною підведеної напруги, що подається від певних відпайок автотрансформатора, пристрій “Кліматика –1” має такі переваги:

• вилучення із схеми автотрансформатора АТ-10 потужністю 10 кВА зменшує втрати електроенергії на 20%, одночасно зменшуючи витрати міді і сталі та загальну металоємність комплекту;

• зменшення кількості релейно-контактних елементів зменшує витрати дорогоцінних металів та витрати на обслуговування;

• плавне регулювання напруги замість триступінчастого дає можливість більш точно підтримувати температуру в приміщенні та вибирати економічніший режим.

Однак, тиристорне регулювання напруги спричиняє живлення електродвигунів від несинусоїдальної напруги, що погіршує режим їх експлуатації та створює радіоперешкоди.

Тому поряд з тиристорними станціями керування розроблена модернізована станція ШОА9203-3474УХЛ3, де автотрансформатор залишений в схемі, число груп вентиляторів не регулюється, а зміна напруги живлення

забезпечує не три, а шість частот обертання електричних вентиляторів. Це наблизило регулювання до плавного.

Забезпечення необхідного мікроклімату є одним з найбільш енергоємних технологічних процесів. На нього припадає 40...70% річного енергоспоживання.

В умовах дефіциту енергоресурсів необхідний пошук енергозберігаючих технологій, які дозволили б ефективно використовувати теплову і електричну енергію для забезпечення оптимальних параметрів повітряного середовища і за рахунок цього значно знизити енергоспоживання опалювально-вентиляційного обладнання.

Основним способом скорочення енергоспоживання систем мікроклімату є зменшення енерговитрат на вентиляцію, і у першу чергу, на нагрівання припливного повітря. Це пояснюється тим, що в загальній структурі тепловитрат будівель у холодний період року для цього витрачається до 60% теплоти.

Найбільш ефективним технічним рішенням проблеми зменшення енерговитрат на вентиляцію є утилізація теплоти повітря, що видаляється із тваринницького приміщення.

У системах опалення і вентиляції сільськогосподарських виробничих будівель відпрацьоване вентиляційне повітря викидається в атмосферу з температурою 10..30ºС. У зв’язку з цим непродуктивно витрачається значна кількість теплоти. Утилізація і повторне використання теплової енергії вентиляційних викидів дозволяє залежно від призначення будівель і кліматичних умов скоротити від 50 до 70% витрат технологічної теплоти на забезпечення необхідних санітарно-гігієнічних умов утримання тварин і птиці.

Комбіновані комплекси припливно-витяжних установок ПВУ-4М-6 та ПВУ-6М призначені для вентиляції та опалення тваринницьких приміщень.

До складу комплексу входять по шість припливно витяжних установок, в яких суміщені подача свіжого і видалення відпрацьованого повітря.

Ефективним способом використання теплоти витяжного повітря є застосування теплообмінників утилізаторів, в яких теплота вентиляційного повітря частково рекуперується і передається припливному.

У тваринницьких і птахівничих приміщеннях застосовуються тепло утилізатори ТСН3, конструкції інституту будівництва і архітектури (Бєларусь), ТП4,5 конструкції інституту “Агропроект” і тепло утилізатори розробки ІМЕСГ.

Для молочних ферм, приміщення яких обладнані системами мікроклімату, можна рекомендувати вентиляційні установки з утилізацією теплоти УТФ12.

Для цілорічного застосування у птахівничих приміщеннях служить комплект обладнання “Клімат – 3МУ”. До його складу поряд з теплоутилізаторами входять витяжні вентилятори ВОФ5,6, або ВОФ7,1 і зволожувач повітря КП6.

Визначення потужності і вибір типу електродвигуна

Потужність електродвигуна вентилятора Р, кВт, визначається за формулою

, (50)

де К_з – коефіцієнт запасу який береться з таблиці 6; Q – подача вентилятора, м³/с; Н – тиск вентилятора, кПа; η_в – к.к.д. вентилятора; η_п – к.к.д. передачі.

Таблиця 6 – Таблиця коефіцієнта запасу для вентиляторів

	Р, кВт	до 0,5	0,5..1	1..2	2..3	більше 3
кз для насосів	відцентрові	1,5	1,3	1,2	1,15	1,1
	осьові	1,2	1,15	1,1	1,05	1,05

При виборі електродвигуна за частотою обертання необхідно враховувати, що радіальні вентилятори допускають збільшення частоти обертання відносно номінального значення на 10%.

Припливний вентилятор у більшості випадків розміщується у вентиляційній камері виробничого приміщення, де оточуюче середовище не містить шкідливих домішок. Тому електричні двигуни загального використання (АИР  У3) мають ступінь захисту ІР44, конструктивне виконання за ступенем монтажу ІМ1081.

Електровентилятори витяжної системи вентиляції встановлюють у отворах стін приміщення. Здебільшого це приміщення для утримання худоби та птиці, що відносяться до особливо сирих, з хімічно активним середовищем. Привід осьових вентиляторів вентиляційної системи здійснюється спеціальними електродвигунами з підвищеним ковзанням серії 4АПА80, 4АПА90 та АИРП80, які стійкі проти вологи, хімічних речовин та впливу низьких температур. Ступінь захисту згаданих електродвигунів ІР55, конструктивне виконання за способом монтажу  1М9241.