Расчёт калориферных установок

По динамическому признаку автоматическое регулирование отопительно-вентиляционных систем может быть выполнено двухпозиционным и пропорциональным. Пропорциональное регулирование является более гибким и способно более полно удовлетворить зоотехнические требования по качеству воздуха внутри помещения. Двухпозиционное регулирование отличается более простым решением и в большинстве случаев при правильном выборе элементов системы дает удовлетворительные результаты.

Контроль температуры воздуха внутри помещения осуществляется с помощью регулятора РТ-2. Контроль предельного значения температуры поверхности ТЭНов осуществляется с помощью дилатометрических термометров ТР-400. Техническая характеристика этих приборов приведена в литературе [З]. При достижении предельной температуры электрокалориферная установка отключается во избежание перегорания нагревательных элементов. По этим же соображениям включение электрического калорифера должно происходить только при работающем вентиляторе.

Электрическая схема установки приведена в графической части – лист 4. Установку включают под напряжением со щита управления автоматическим выключателем QF1. Нагреватели калорифера можно включать лишь после включения двигателя вентилятора автоматическим выключателем QF2 и нажатия кнопки «ПУСК» - SB2. При этом на катушку магнитного пускателя КМ1 подается напряжение и магнитный пускатель срабатывает запуская электродвигатель вентилятора. В цепи питания магнитного пускателя КМ1 предусмотрен блок-контакт автоматического выключателя QF2 для недопущения срабатывания пускателя КМ1 при не включенном QF2. Блок-контакт КМ1.2 магнитного пускателя КМ1 служит для недопущения включения нагревателей при не работающем электродвигателе вентилятора. При установке переключателя SA1 в положение А осуществляется автоматическое регулирование одной секций калорифера по температуре воздуха в помещении, которая контролируется регулятором температуры  ТР-2 , установленным в помещении. Регулятор температуры размыкает свой контакт при  повышении температуры выше допустимой - 12ºС . Универсальный переключатель SA2 позволяет отключать отдельные секции калорифера и этим регулировать мощность нагрева при работе вручную (установив переключатель SA1 в положение Р).

В схеме предусмотрена световая сигнализация подачи напряжения на щит управления (HL1), работы секций нагрева (HL2, HL3 ), вентилятора (HL5), а также аварийный перегрев нагревателей (HL2).

7. РАСЧЕТ СИЛОВОЙ  СЕТИ, ВЫБОР АППАРАТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ  И ЗАЩИТЫ.

 

Расчет силовой сети электрокалориферной установки и линии ее подключения, а также выбор аппаратуры управления и защиты производится по расчетным токам.

Для линии электрокалорифера величина расчетного тока определяется по формуле

Iк=

для линии электродвигателя —

Iд=

где Р к , и Рдв—соответственно мощность калорифера и двигателя, кВт;

Uн—номинальное напряжение на зажимах калорифера и двигателя, равное междуфазному (линейному) напряжению сети к которой они присоединяются, В;

соs и Кзд—соответственно коэффициент мощности и коэффициент загрузки электродвигателя.

Коэффициент загрузки электродвигателя учитывает несоответствие между значением расчетной мощности и установленной (номинальной) мощностью электродвигателя, характер нагрузки рабочей машины, учитываемый коэффициентом загрузки рабочей машины Кзм

 

 

 

 

Для вентиляторов коэффициент загрузки рекомендуется принимать Кзм=1.

С учетом этого обстоятельства имеем:

Кзд= Кн Кзм=

Iд=

 

Расчетный ток магистрали, питающей электрокалориферную установку, определяется суммой расчетных токов калорифера и двигателя.

Определение сечений проводов или кабелей линий электрокалорифера и вентилятора, а также линии подключения производим по условиям нагрева.

Подключение электрокалориферной установки к сети осуществляется с помощью автоматического выключателя. Включение электрокалорифера и электродвигателя вентилятора осуществляется магнитными пускателями. Электрокалорифер должен иметь защиту от коротких замыканий предохранителями. Электродвигатель вентилятора, помимо защиты от коротких замыкании, выполняемой  помощью автоматического выключателя, должен иметь защиту от перегрузки с помощью автоматического выключателя с тепловым расцепителем.

В схемах подключения электрокалориферных установок могут быть использованы рубильники типа Р, РБ и другие, автоматические выключатели типа АП-50, АЕ-2000, АЗ-100, магнитные пускатели ПМЕ и ПА, предохранители ПР-2 и ПН-2.

Технические характеристики аппаратуры управления и защиты и правила их выбора приведены в литературе [З].

 

 

 

 

 

Выбор пуско-защитной аппаратуры:

• электродвигатель вентиратора:

Выбор автоматического выключателя:

Iраб. мах = Iн;

Iраб. мах = 2,114 A;

Iн.а. ³ Iраб. мах;

Iн.расц. ³ Iраб. мах;

Iотс. ³ 1,5I пуск;

Iпуск = Iн∙Ki = 2,114∙4 = 8,456А;

Iн.а. =10A

Iн.расц. = 2,5А>2,114A;

Iуст. =(0,9-1,15) ∙ Iн.расц. = 2,25-2,875А;

Iуст. = 2,25А;

Iотс.=Котс ∙ Iн.расц.=12 ∙ 2,5 = 30А>12,684А

Выбираем автоматический выключатель АЕ2016-20Р

 

Выбор магнитного пускателя:

Uн.п. ³ Uс

Uн.п. = 380 В

Uк ³ Uупр.

Uк = 220 В

Iн.а. ³ Iраб мах;

Iн.а. =3A>2,114А;

Выбираем магнитный пускатель ПМЕ-021М

 

Выбор кабеля:

Iд.доп. ³ Iраб. мах;

Iд.доп. ³ 2,114A;

Iд.доп. ³ Кз∙Iз;

Кз = 1 – для невзрывоопасных помещений;

Iз ³1,5∙Iн.расц. = 1,5∙2,5 = 3,75А

Выбираем кабель АВРГ- 4 (1х2,5+1х1,5)

 

• 1 секция электрокалорифера

мощность 1-ой секции кВт

ток одной секции

 

Выбор плавкого предохранителя:

Iраб. мах = Iн;

Iраб. мах = 49,81 A;

Iн.а. ³ Iраб. мах;

Iп.вст. ³ Iраб. мах;

Iн.а. =60A

Iп.вст. = 60А>49,81A;

Выбираем плавкий предохранитель НПН 2 - 60

 

Выбор магнитного пускателя:

Uн.п. ³ Uс

Uн.п. = 380 В

Uк ³ Uупр.

Uк = 220 В

Iн.а. ³ Iраб мах;

Iн.а. =60 A>49,81А;

Выбираем магнитный пускатель ПМА-4104П

 

Выбор кабеля:

Iд.доп. ³ Iраб. мах;

Iд.доп. ³ 49,81A;

Iд.доп. ³ Кз∙Iз;

Кз = 1 – для невзрывоопасных помещений;

Iз ³1,5∙Iн.расц. = 1,5∙60 = 90А

Выбираем кабель АВРГ- 4 (1х25+1х16)

 

Выбор главного автоматического выключателя

Iраб. мах = Iм;

Iраб. мах = 59,702 A;

Iн.а. ³ Iраб. мах;

Iн.расц. ³ 1,1∙Iраб. мах;

Iн.а. = 100A

Iн.расц. = 80А>1,1∙59,702A;

Iуст. =(0,9-1,15) ∙ Iн.расц. = 72 – 92 А;

Iуст. = 72А;

Выбираем автоматический выключатель АЕ2056М-10Р

 

Выбор кабеля питающего электрокалориферную установку

Iд.доп. ³ Iраб. мах;

Iд.доп. ³ 59,702A;

Iд.доп. ³ Кз∙Iз;

Кз = 1 – для невзрывоопасных помещений;

Iз ³1,5∙Iн.расц. = 1,5∙80 = 120А

Выбираем кабель АВРГ- 4 (1х35+1х25)

7. РАСЧЕТ  ПАРАМЕТРОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ.

Суммарные теплопотери помещения:

Qп=Qогр+Qв=86250+159337,35=245587,35

Коэффициент теплопотерь определяется по формуле:

 

Мощность теплопотерь за отопительный сезон:

 

 

Регулирующее воздействие при включении:

 

Регулирующее воздействие при выключении:

 

Зона неоднозначности в относительных единицах:

              для регулятора РТ:      t′н=0,

,

Постоянная времени:

мин

С=(1,3…1,5)Св=1,4∙4618,476=6465,87; 

Св=Lв∙св∙ =3848,73∙1∙1,2=4618,476

 

Длительность включения электроустановки:

                             мин

 

 Длительность пауз:

 

                                     мин

 

Период колебаний:

 

Tk=T1+T2=44,247+14,57=58,82 мин

 

Диапазон колебания температуры:

 

             

 

                                                          17,856 0С

 

Положительная амплитуда:

             

 

                                                           16,40С

Отрицательная амплитуда:

            

                                                           17,5 0С

 

Корректировка уставки регулятора:

 

 0С

 

 

9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ.

Мощность на зажимах электродвигателя (присоединенная):

 где  Руст—установленная мощность электродвигателя вентилятора, Вт;

         дв — к. п. д. электродвигателя.

Мощность Рд пот потребляемая двигателем вентилятора, равна:

Рд пот= Кзд∙ Рпр=0,9509∙859,4=817,2 Вт

Мощность Рк пот, фактически потребляемая электрокалорифером, равна

Рк1=21918 Вт

Суммарная мощность, потребляемая электрокалориферной установкой

Р пот= Рд пот+ Рк1=817,2+21918=22735,2 Вт

Расход электроэнергии при эксплуатации электрокалориферной установки

 

Wэ.руч=Рпот∙tэк∙Z=22735,2∙4368∙1=99307,369 кВт∙ч

Wэ.авт=Рпот∙tэк∙Z∙

=22735,2∙4368∙1∙ =74703,37 кВт∙ч

 

где tэк=4368 ч (6 мес.)—время эксплуатации за сезон;

Z—число электрокалориферных установок в помещении.

Удельный расход электроэнергии на подогрев 1 м3 воздуха,

Wруч=

Wавт=

на одну голову за сезон

Wруч=

Wавт=

 где N—число голов скота.

 

Как видно из полученных значений, при отсутствии автоматизации управления электрокалориферными установками предприятия, происходит перерасход электроэнергии, что ведет к существенным убыткам

 

ЛИТЕРАТУРА:

 

1. Кудрявцев И.Ф., Карасенко В.А.

    Электрический нагрев и электротехнология. М., «Колос»,1975 г.

2. Басов А.М. и др. Электротехнология. М., Агропромиздат, 1985 г.

3. Применение электрической энергии  в сельскохозяйственном производстве         

    ( справочник) М., «Колос» 1985 г.

4. Живописцев Е.Н., Косицын О.А.

    Электротехнология и  электрическое освещение. М., Агропромиздат, 1990 г.