Проектирование ферм и сельскохозяйственных комплексов

Оглавление

 

 

 

Введение

 

Животноводство является важнейшим звеном агропромышленного комплекса. Эта отрасль даёт человеку ценные продукты питания, а также сырьё для промышленности.

Производственно-техническая база животноводства развивается по двум направлениям: 1) строительство новых и реконструкция действующих ферм небольшой мощности с целью применения на них новейших машин, механизмов и прогрессивных форм организации труда; 2) строительство крупных животноводческих ферм комплексов с полной механизацией и автоматизацией производства.

Наличие ферм небольших размеров, особенно в скотоводстве, сохраниться и в дальнейшем. Это предопределяется проблемой кормовых угодий, а также необходимостью удовлетворения потребностей населения, например глубинных районов, в свежих животноводческих продуктах.

Многообразие видов животных и получаемой от них продукции вызвало необходимость применения самых различных технологий и технических средств — машин, аппаратов и др. Система машин для животноводства и кормопроизводства включает 1119 наименований, в том числе 750 для комплексной механизации животноводства и 369 — для кормопроизводства.

Новые машины разрабатываются при создании комплектов оборудования для молочных ферм и комплексов с привязным и беспривязно-боксовым содержанием, обеспечивающих применение механизированных и автоматизированных поточных технологических линий; при завершении автоматизации технологических процессов на откорме свиней и комплексной механизации репродукторных свиноферм; в овцеводстве — при переходе на комплекты технологического оборудования овцеферм на 5 и 10 тыс. маточного поголовья; в птицеводстве — при полном переходе на клеточное содержание всех видов и возрастных групп птицы, автоматизации многоярусных клеточных батарей и тепловентиляционных установок; для механизации селекционно-генетической работы; при совершенствовании технических средств, обеспечивающих оптимальный микроклимат в животноводческих помещениях.

Основные направления прогрессивной технологии в животноводстве — это поточно-цеховая система содержания животных, групповое обслуживание их и внедрение новых приемов, обеспечивающих более полное использование генетического потенциала.

На создание и укрепление материально-технической базы животноводства государством выделяются крупные капиталовложения. Организация эффективного использования техники, производственная эксплуатация и квалифицированное техническое обслуживание её является в настоящее время самыми важными задачами инженерно-технической службы в сельском хозяйстве.

Реализация новой системы машин в животноводстве позволит снизить удельные затраты труда на фермах с поголовьем 800 голов до 1,5…2,0 ч.

Специалисты хозяйств, механизаторы-животноводы должны хорошо знать зоотехнические требования, основы промышленной технологии, устройство машин и оборудования, правила монтажа, эксплуатации и обслуживания техники.

 

1. Общие сведения по  теме, характеристика проектируемого комплекса и выбор технологии производственных процессов

 

Главной отличительной чертой всякой промышленной технологии является резкое сокращение затрат труда и средств на производство единицы продукции. Поэтому промышленной можно назвать только такую технологию, которая обеспечивает производство продукции высокого качества с минимально возможными на данном этапе (или близкими к ним) удельными затратами труда и средств.

Промышленная технология производства говядины на современном этапе базируется на следующих основных принципах: ритмичное поступление на выращивание и откорм бычков в 10—20-дневном возрасте группами, величина которых равна вместимости изолированной секции телятника, и реализация откормочного скота этими же группами равномерно в течение всего года по твердому графику: расчленение всего цикла выращивания и откорма на два периода (на откормочных площадках иногда на три, максимум четыре периода) в соответствии с возрастными особенностями животных; специализация помещений для содержания каждого возрастного периода; деление этих помещений на секции, которые используются по принципу: «полностью занято—полностью свободно»; обслуживание животных одной секции как единой производственной единицы в течение всего цикла выращивания вплоть до реализации; интенсивное кормление с использованием рационов и норм кормления, обеспечивающих максимальный прирост живой массы в течение всего цикла и достижение заданной живой массы к моменту сдачи скота на мясокомбинат.

Основными элементами технологии содержания скота при промышленном откорме являются: система содержания — беспастбищная (круглогодовая стойловая); метод обслуживания — групповой; порядок обслуживания — в местах содержания животных; способ содержания — беспривязный; метод содержания — бесподстилочный, в закрытых помещениях — на щелевых полах.

Производство говядины на комплексах включает три последовательные стадии: выращивание, доращивание и откорм. В зависимости от климатических условий комплексы могут быть закрытого и комбинированного типов или иметь вид откормочных площадок. На комплексах закрытого типа все стадии откорма осуществляются в закрытых помещениях с регулируемым микроклиматом. На комплексах комбинированного типа выращивают и доращивают молодняк в помещениях, а откармливают на закрытых площадках. Откормочные площадки предназначаются для заключительного откорма. Они могут быть круглогодовые и сезонные. Площадки, функционирующие круглогодично, создают в районах, где климатические условия не оказывают на животных существенного отрицательного влияния. Сезонные площадки используют только в благоприятное время года.

Типовой проект 801-315 (Гипронисельхоз) – комплексы на 400-800 и 1200 голов боксового содержания – разработан для строительства в районах с расчетной температурой наружного воздуха -30°С, нормальной снеговой нагрузкой 981 Па и нормативным скоростным напором ветра 265 Па.

Проектом предусмотрены следующие основные элементы технологии содержания животных: система содержания стойловое; способ содержания животных - беспривязно-боксовый,

Перспектива и схема генерального плана комплекса на 800 бычков приведены на листе 1. Проектом предусматривается павильонная застройка с широкогабаритными зданиями. Размеры здания для молодняка в плане 27х114 м при шаге колонн в поперечнике 9 м. Здания для молодняка, и ветсанпропускник соединены галереями. Склады концентрированных кормов, котельная, помещения приема и отправки скота размещены на границе комплекса, что исключает заезд внешнего транспорта на территорию комплекса и обеспечивает его ветеринарную защиту. В состав зоны для хранения кормов входят наземные траншеи для хранения сенажа вместимостью 1800 т каждая, овощехранилище с помещением для мойки и резки корнеплодов, автовесовая на 10 т, В зону предусмотрен отдельный въезд через дезинфицирующий барьер.

Раздача кормов животным предусмотрена мобильными кормо-раздатчиками КТУ-10, уборка навоза— с помощью лотково-отстойной системы в приемный резервуар насосной станции, откуда фекальным насосом по напорному трубопроводу навоз перекачивается в навозохранилища.

Структура стада для комплекса, специализированного на выращивании и откорме молодняка следующая*:

 

Молодняк на доращивании от 6 до 14 месяцев…….	70 % =	560 гол.
Молодняк на откорме от 14 до 18 месяцев…………	30 % =	240 гол.

 

Бычки 15-20 дневного возраста массой по 45 кг. поступают на комплекс, размещаются в изолированной, предварительно подготовленной секции телятника, где животные содержатся в течение 130 дней – первый период выращивания. По завершению этого периода животных переводят в здания для молодняка, где они содержатся 260 дней до завершения откорма. Общая продолжительность выращивания и откорма составляет 390 дней.∙∙

 

2. Технологические расчеты  производственных линий

 

2.1 Механизация водоснабжения и поения животных

 

Количество воды (питьевой, технической), которое должно подавать проектируемая водопроводная сеть, определяют по расчетным нормам ее потребления потребителем каждого вида и их числу, с учетом перспективного плана увеличения потребления воды. Новый водопровод рассчитывают на срок службы 15-20 лет без коренного переустройства.

Среднесуточный расход воды Qср. сут.(л) на ферме определяется по формуле:

 

Qср. сут. = q1n1+q2n2+…+qmnm,

 

где qm - среднесуточная норма потребления воды одним потребителем, л;

nm - количество потребителей.

 

Qсрсут = 30 ∙ 800 = 24000 л

 

Величина этого расхода недостаточна для выполнения расчета водопроводной сети, поэтому определяют максимальный суточный расход воды по формуле:

 

Qмах. сут. = Qср.сут · αсут,

 

где αсут - коэффициент суточной неравномерности;

 

Qмахсут = 24000 ∙ 1.3 = 31200 л

 

Максимальный часовой расход вода (л/ч) определяется по формуле:

 

Qмах.ч. = Qмах.сут. ∙ αч / 24,

 

где αч - коэффициент часовой неравномерности

 

Qмах.ч. = 31200 ∙ 2.3 / 24 = 2990 л/ч

 

Секундный расход (л/с) воды равен:

 

Qс = Qмах.ч. / 3600 = 2990 / 3600 = 0.831 л/с

 

Суточный расход насосной станции должен быть равен максимальному суточному расходу воды на помещении или ферме, а часовой расход станции (насоса) определяется по формуле:

 

Qнас. = Qмах.сут / τ ,

 

где τ - продолжительность работы насоса или станции в сутки, ч.

Продолжительность работы насоса τ выбирают в соответствии с дебитом водоисточника, учитывая, что расход насоса при этом должен быть больше или равен Qmax.ч, но не должен превышать дебита источника. С уменьшением повышается потребная мощность для привода насоса, увеличивается диаметр напорного трубопровода и емкость резервуара водонапорной башни, но сокращаются эксплуатационные расходы. При увеличении τ сокращаются расходы на строительство, но эксплуатационные расходы увеличиваются. На основе сравнительных технико-экономических расчетов времени работы насосной станции принимается равным 7 или 14 часам.

 

Qнас = 31200 / 10 = 3120 л/ч = 3.12 м3/ч

 

По величине Qнас. и требуемому напору выбирают по рабочим характеристикам тип и марку насоса:

Насос марка - 1/2 К-6

Тип - центробежный консольный

Объёмная подача = 6 м3/ч

Полный напор H = 14 м

Потребная мощность (Вт) электродвигателя для привода насоса определяется по формуле:

 

N = (Qнас ∙ ρ ∙ H ∙ Кз ∙ g) / (ηп ∙ ηн)

 

где Qнас. - объемный расход воды (подача насоса), м3/с;

ρ - плотность воды, кг/м3;

Н - полный напор насоса, м (берется из технической характеристики);

Кз - коэффициент запаса мощности, учитывающий возможности перегрузки во время работы насоса;

g - ускорение свободного падения;

ηн - к.п.д. насоса согласно технической характеристике;

ηп - к.п.д. передачи от двигателя к насосу.

 

N = ( 6 / 3600 ∙ 1000 ∙ 14∙ 1.5 ∙ 9.81) / (1 ∙ 0.5) = 686.7 Вт = 0.6867 кВт

 

Воду необходимо подавать потребителям под определенным напором, называемым свободным напором Нсв. Для водоразборных точек на животноводческих фермах необходимый напор Нсв = 4 0... 5 м (Нсв = 40 0... 50 кПа) обеспечивается водонапорной башней.

Необходимая вместимость резервуара (м3) водонапорной башни равна:

 

Vрез = (0.15…0.20) Qмах.сут. = 0.17 ∙ 31.2 = 5.304 м3

 

Полученную вместимость резервуара округляем до стандартной: Vрез = 10

Диаметр труб выбирает так, чтобы скорость воды в них не превышала 0,4 - 0,25 м/с. Диаметр труб (м) внешнего водопровода на начальном участке, на котором проходит все количество воды, определяется по формуле:

 

d = ,

 

где Qмах с - максимальный секундный расход воды, м3/с;

V - скорость воды в трубах, м/с;

 

d = (4 ∙ 0.000831 / (3.1415 ∙ 0.4))1/2 = 0.051 м

 

После определения диаметра трубопровода выбирают тип автопоилок и определяют необходимое их количество (n) на животноводческой ферме или комплексе:

 

n = m / z,

 

где m - количество животных, гол.;

z - коэффициент, показывающий, на какое  количество животных предназначена та или иная автопоилка.

Выбираем индивидуальную автопоилку типа АП-1А (из полимерных материалов, вместимость 1,95 л, масса 0,7 кг, 265х262х153 мм), устанавливается из расчёта одна поилка на два соседних стойла, тогда n = 800 / 2 = 400.

Пользуясь таблицей часового расхода воды для КРС, строим в масштабе график суточного расхода воды.

 

Часы суток	0-1	1-2	2-3	3-4	4-5	5-6	6-7	7-8	8-9	9-10	10-11	11-12	12-13	13-14	14-15	15-16	16-17	17-18	18-19	19-20	20-21	21-22	22-23	23-24
Часовой расход, %	3,1	2,1	1,9	1,7	1,9	1,9	3,3	3,5	6,1	9,1	8,6	2,9	3,3	4,3	4,8	2,9	10,0	4,8	2,9	3,1	2,6	6,5	5,3	3,4
Значение расхода воды	967,2	655,2	592,8	530,4	592,8	592,8	1030	1092	1903	2839	2683	904,8	1030	1342	1498	904,8	3120	1498	904,8	967,2	811,2	2028	1654	1061