Проект механизации водоснабжения молочной фермы на 400 голов

Проект механизации водоснабжения молочной фермы на 400 голов

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

БИОЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА

КАФЕДРА МЕХАНИЗАЦИИ ЖИВОТНОВОДСТВА

Курсовая работа

ТЕМА: «Проект механизации водоснабжения молочной фермы на 400 голов»

Выполнила: студентка

Носачёва Н.В.

Проверил: к.т.н.

Александров И.Ю.

Барнаул 2014

Аннотация

Данная курсовая работа состоит из 25 страниц. Тема курсовой работы «Проект механизации водоснабжения молочной фермы на 400 голов», в которой кратко описаны механизации производственных процессов на ферме, а именно: приготовление и раздача кормов, водоснабжение, уборка навоза, обеспечение микроклимата. В ходе работы были выбраны здания для содержания животных, а так же разработана схема генерального плана фермы.

Произведены основные расчёты инженерных сетей водоснабжения и виды оборудования.

Содержание

Введение

. Выбор зданий для содержания животных

. Разработка генерального плана фермы

. Разработка механизации производственных процессов

.1. Приготовление и раздача кормов

.2 Водоснабжение

.3 Уборка навоза

.4 Обеспечение микроклимата

.5 Доение и первичная обработка молока

. Экологические мероприятия

Выводы по проекту

Список литературы

Введение

Животноводство - одна из ведущих отраслей сельского хозяйства. Значение этой отрасли определяется не только высокой долей в валовой продукции (свыше 40%), но и влиянием на экономику сельского хозяйства.

Рост производства продукции животноводства в расчете на душу населения позволяет улучшить питание и способствует повышению жизненного уровня трудящихся.

Одной из подотраслей животноводства является скотоводство. Процесс выращивания молодняка животных и откорма взрослого поголовья имеет своей целью пополнение поголовья основного продуктивного стада и обеспечение населения страны такими жизненно - важными продуктами как мясо, молоко и другая продукция.

. Выбор зданий для содержания животных

Система содержания животных в значительной мере предопределяет технологию производства продукции животноводства. Перспективная технология содержания животных должна предусматривать удобное размещение животных, внедрение комплексной механизации, автоматизации и научной организации труда. Фермы с беспривязным содержанием - самый оптимальный вариант для ферм с большим поголовьем крупного рогатого скота. Беспривязное содержание актуально для ферм по доращиванию и откорму КРС. Оно позволяет снизить затраты труда.

На данной ферме с беспривязным содержанием скота выделено одно здание для откорма содержания коров и телятник.

Расчетl структуры стада сводится к определению числа животных в различных половозрастных группах животных на ферме .

Таблица 1 - Структура стада

После расчета структуры стада переходим к разработке схемы генерального плана фермы.

. Разработка генерального плана фермы

Генеральным план-графически оформленный план территории животноводческой фермы (коплекса), на котором нанесены все здания, сооружения и комуникации (как существующих, так и проектируемых), размещенные в полном соответствии с планом перспективного развития всего хозяйства и данной фермы в частности.

Разработка генплана осуществляется с учетом производственных, экономических, зооветеринарных, строительных, противопожарных и местных природных условий.

Роза ветров - векторная диаграмма, характеризующая в метеорологии и климатологии режим ветра в данном месте по многолетним наблюдениям и выглядит как многоугольник, у которого длины лучей, расходящихся от цен-тра диаграммы в разных направлениях (румбах горизонта), пропорциональны повторяемости ветров этих направлений ("откуда" дует ветер).

Для Алтайского края характерноюго западное-направление господствующих ветров.

На генеральном плане фермы по доращиванию и откорму скота размещены следущие сооружения:коровник, телятник, полузаглубленное навозохранилище, траншеи для хранения силоса, водонапорная башня, пожарный резервуар, пункт исскуственного осеменения, ветсанпропускник, ветпунк и изолятор, молочная, котельная.

. Разработка механизации производственных процессов

Раздача кормов представляет собой трудоемкий и часто маломеханизированный процесс в животноводстве. Трудоемкость раздачи корма составляет 30…40% общих затрат времени обслуживания животных и птицы.

Животных кормят 2...3 раза в сутки в зависимости от их возраста и типа кормления. Молодняк кормят 3 раза. Раздача корма в помещении производится не более 30 мин. мобильными средствами и 20 мин. стационарными раздатчиками. Температура выдаваемых кормов не должна превышать 40⁰ С.

нормированную раздачу корма в необходимых пределах с допустимыми отклонениями от нормы;

равномерность раздачи корма мобильными средствами для КРС не менее 85%, для свиней - 90%; стационарными раздатчиками для свиней при индивидуальном дозировании - 95%, при групповом - 90%, при весовом дозировании - 98 %;

невозвратимые потери кормов в процессе раздачи до 0,15%, а потери, которые могут быть собраны после раздачи кормов, не выше 1…2% общего их количества;

механизированную очистку кормушек от остатков корма у стационарных раздатчиков;

раздачу кормов другими средствами на случай длительной остановки раздатчика.

Кроме указанного, современные системы приготовления и раздачи кормов должны отвечать следующим принципам: доступность для животных, гигиеничность, беспрепятственное поступление корма, эргономичность, удобство обслуживания.

Кормораздатчики различают по виду и консистенции выдаваемых кормов, типу кормонесущего органа, роду использования и приводу.

Для раздачи жвачным животным стебельных и сочных кормов и приготовленных на их основе смесей в основном используют бункерные мобильные смесители - раздатчики. Концентрированные корма раздают при доении коров, применяя раздатчик, а иногда вручную, используя тележки.

.1 Водоснабжение

Вода служит важнейшей составной частью внешней среды, без которой невозможны поддержание здорового состояния организма и получение значительной продуктивности от сельскохозяйственных животных и птицы.

Хозяйственно-питьевая вода должна удовлетворять требованиям ГОСТа 2874-82, в соответствии с которым вода считается хорошей, если она прозрачна, бесцветна, без запаха и освежающая на вкус, не содержит болезнетворных бактерий, паразитов, их личинок и яиц, и никаких ядовитых веществ. Недолжно быть чрезмерного количества соединений кальция, магния, железа, но должны присутствовать некоторые соединения (в том числе фтор и йод).

Системой водоснабжения называется комплекс взаимосвязанных машин, оборудования и сооружений, предназначенных для забора воды из источников, подъема ее на высоту, очистки, хранения и транспортирования к местам потребления.

На ферме вода расходуется на поение животных, а также на технологические, гигиенические, хозяйственные и противопожарные нужды.

Водопроводная сеть является одним из основных элементов системы водоснабжения и неразрывно связана в работе с водоводами, насосными станциями, подающими воду в сеть, а также с регулирующими емкостями (резервуарами и башнями).

Выполнение этих требований достигается правильным выбором конфигурации сети и материала труб, а также правильным определением диаметров труб с технической и экономической точки зрения.

На данной ферме используется тупиковая сеть водопровода. Для устройства водопроводной сети используют стальные трубы. Источником водоснабжения для фермы служат подземные грунтовые воды.

Основы расчёта инженерных сетей водоснабжения и виды оборудования

Расчет водопотребления

Нормой водопотребления называют количество воды в литрах, расходуемое одним потребителем в сутки. Среднесуточный расход воды на ферме Q_СР.СУТ. (м³/сут.) определяется по формуле:

, (1)

где n_1, n_2, …,n_n, - число потребителей i-го вида, гол.;

q_1, q_2,… q_n, - среднесуточная норма потребления воды i-м потребителем, л/сут.

N - общее число потребителей.

м3/сут.

Максимальный суточный расход Q_{MAX. СУТ} определяется по формуле:

, (2)

где k_СУТ - коэффициент суточной неравномерности, k_СУТ = 1,3.

Среднечасовой расход Q_{СР. Ч} (м³/ч) определяется по формуле:

, (3)

Колебания расхода воды на ферме по часам суток, учитывают посредством коэффициента часовой неравномерности k_Ч = 2,5, и максимальный часовой расход Q_{MAX. Ч} (м³/ч) определяется по формуле:

. (4)

Для обоснования выбора насосов и расчета поточных линий требуется значение максимального секундного расхода Q_MAX.С (м³/с) определяется по формуле:

. (5)

Расчет наружной сети водопровода

Расчет наружной сети водопровода сводится к определению длины труб и потерь напора в них по схеме, соответствующей принятому в курсовом проекте (курсовой работе) генеральному плану фермы.

Диаметр трубы d (м) определяется по формуле:

, (6)

где V - скорость воды в трубах, м/с.

Потери напора h (м) в наиболее удаленной точке водопровода делятся на потери по длине h_Д и потери в местных гидравлических сопротивлениях h_М.

Потери напора по длине определяют по формуле:

, (7)

где А - удельное сопротивление труб, зависящее от материала труб, (с/м³)²,

k - поправочный коэффициент, зависящий от скорости;

L - длина трубопровода на участке, м;

Q - максимальный секундный расход воды на участке, м³/с.

Величина потерь в местных сопротивлениях составляет 5% от потерь напора по длине наружных водопроводов, определяется по формуле:

 (8)

0,331

Сумма потерь напора в наиболее удаленной точке трубопровода определяются по формуле:

. (9)

Расчет водонапорной башни

Высота водонапорной башни должна обеспечивать необходимый напор в наиболее удаленней точке генерального плана фермы.

Высота водонапорной башни Н_Б, м. определяется по формуле:

, (10)

где Н_СВ - свободный напор у потребителей, при применении автопоилок

Н_СВ= 4м.

h - сумма потерь в наиболее удаленной точке водопровода, м;

Н_Г - геометрическая разность нивелирных отметок в фиксирующей точке и в месте расположения водонапорной башни. Если местность ровная, Н_Г=0.

Объем водонапорного бака W_Б, м³, определяется необходимый запасом воды на хозяйственно-питьевые нужды и регулирующим объемом водопотребления по формуле:

, (11)

где W_Х - хозяйственно-питьевые нужды, м³;

Запас вода на хозяйственно-питьевые нужды определяется из условия бесперебойного водоснабжения фермы в течение 2 ч на случай аварийного отключения электроэнергии по формуле:

, (12)

На фермах с поголовьем 400 голов устанавливаются специальные противопожарные резервуары, рассчитанные на тушение пожара двумя пожарными струями в течение 2 ч с расходом вода 10 л/с.

Регулирующий объем водонапорной башни зависит от максимального суточного потребления воды на ферме и определяется по формуле:

 (13)

где W_Р - относительный объем регулирующей емкости, % .

После получения W_Б выбрали водонапорную башню ВБР-50У-18.

Выбор насосной станции

Производительность насосной станции зависит от максимальной суточной потребности в воде и режима работы насосной станции, вычисляется по формуле:

, (14)

где Т_Н - время работы насосной станции, ч, которое зависит от количества смен; Т_Н = 16 ч.

Полный напор насосной станции определяется согласно схеме по следующей формуле:

, (15)

где H - полный напор насоса, м;

H_ГВ - расстояние от оси насоса до наименьшего уровня воды в источнике, H_ГВ = 10 м;

h_В - величина погружения насоса или всасывающего приемного клапана,

h_В = 1,5м;

H_ГН - геодезическая высота нагнетания, м;

h_Н - сумма потерь во всасывающем и нагнетательном трубопроводах, м.

, (16)

где h - сумма потерь напора в наиболее удаленной точке водопровода, м формула ;

h_ВС - сумма потерь во всасывающем и нагнетательном трубопроводах, можно пренебречь h_ВС = 0 м.

, (17)

где H_Р - высота бака, м. ;

H_Б - высота водонапорной башни, м, формула ;

H_Z - разность геодезических отметок от оси установки насоса до отметки фундамента водонапорной башни, H_Z = 0, м.

По найденному значению Q и H выбираем марку насоса ЭЦВ-10-110.

Определение потребного количества автопоилок

Требуемое количество автопоилок определяется по формуле:

животное ферма корм водопровод

, (18)

где m - количество животных данной группы, голов;

m₁ - количество животных обслуживаемых одной поилкой.

N=400/60=7 автопоилок

Для поения животных используют групповые поилки из нержавеющей стали АГК-4А с подогревом.

Поилки обеспечивают обслуживаемое поголовье необходимым количеством чистой воды, температура которой должна быть близка к температуре воздуха в помещении животных.

.3 Уборка навоза

Уборка, утилизация и переработка навоза является трудоемким процессом на ферме, что составляет 30-35% трудовых затрат по уходу за животными. Своевременная уборка способствует снижению уровня влажности, метана, аммиака внутри помещения и соответственно улучшает внутренний микроклимат, что способствует повышению комфортности для животных и человека, предотвращает преждевременный износ оборудования и строительных конструкций.

Навоз в животноводческих помещениях собирается в навозоприемные каналы, по которым транспортируется за пределы животноводческих помещений в промежуточные емкости для последующей перекачки на сооружения обработки и хранения. При этом применяются гидравлические способы, к которым относятся самотечные и гидросмывные системы непрерывного и периодического действия, механические способы с применением разного рода механических средств, а также комбинированные.

На ферме используется следующая технологическая схема уборки, обработки и транспортировки навоза:

очистка боксов → очистка навозных проходов скрепером ТСГ-170→ транспортирование в навозохранилище → обработка и карантинизация → транспортирование в поле.

.4 Обеспечение микроклимата

К параметрам микроклимата животноводческих помещений относятся: температура, влажность и скорость движения воздуха, его пылевая и бактериальная загрязненность, содержание вредных газовых примесей, уровень освещенности, уровень шума.

Все животноводческие здания оборудованы вентиляцией. Необходимость отопления (охлаждения) этих зданий, а также производительность систем отопления (охлаждения) и вентиляции определяется расчетом в зависимости от заданных параметров внутреннего и наружного воздуха, тепло-, влаго- и газовыделений животными (с учетом изменений в процессе их роста) в помещениях, тепла от работающего оборудования, тепла солнечной радиации, теплопотерь через ограждающие конструкции, теплопотерь с инфильтрацией воздуха через неплотности в ограждениях. Кондиционирование воздуха в помещениях для содержания животных и птицы допускается предусматривать по требованиям технологии при экономической целесообразности, если заданные параметры микроклимата помещений не могут быть обеспечены вентиляцией, в том числе и вентиляцией с испарительным охлаждением воздуха.

Теплоснабжение животноводческих зданий для отопления и вентиляции, горячего водоснабжения и технологических нужд следует предусматривать централизованным - от тепловых сетей ТЭЦ и котельных. При технической возможности и экономической целесообразности допускается использование других источников тепла (электронагревательных устройств, теплогенераторов, тепловых пушек и т.п.).

На фермах крупного рогатого скота используется схема с использованием светового конька. Его популярность обусловлена следующим:

. Высока эффективность. Очень часто одного светового конька достаточно, что бы решить проблему плохой вентиляции коровника.

. Простота эксплуатации. Не требует квалификационного персонала на обслуживание и настройку.

. Не требует затрат ресурсов (электроэнергии и топлива) на функционирование. Работает благодаря возникающей при ветре разнице давления.

. Продолжительный срок эксплуатации. Материалы, используемые в световом коньке, благодаря его конструкции практически не подвергаются износу.

. Функция освещения. Благодаря своей конструкции позволяет дополнительно экономить электроэнергию, поскольку в дневное время суток обеспечивает необходимую освещенность.

.5 Доение и первичная обработка молока

Технические требования содержатся в международном стандарте ISO 5707 «Установки доильные, конструкции и технические характеристики», при этом должно обеспечиваться:

постоянство вакуумметрического давления в линии (отклонения в любой точке молочно-вакуумной линии не должны превышать ±2 кПа);

отклонение частоты пульсаций и соотношения тактов от номинальных значений не должно превышать 3 %;

доильные аппараты и установки должны обеспечивать по возможности автоматическое выполнение операций индивидуального и группового учета молока, машинного додаивания и снятия доильных стаканов, кратчайший путь отвода и транспортировки молока от животного до молокосборника;

- молокопроводящие пути доильных аппаратов и установок должны хорошо очищаться при циркуляционной промывке и соответствовать надлежащим санитарно-гигиеническим требованиям;

составные части доильных аппаратов и установок должны выдерживать воздействие агрессивных сред (воздушная среда коровника, моющие растворы) и быть изготовленными из соответствующих материалов.

Современные схемы и технологии доения

В зависимости от производственного процесса, формирования последовательности технологических операций при машинном доении, размера животноводческой фермы, продуктивности коров и способа содержания животных используют различные схемы технологического процесса доения коров на животноводческой ферме.

Наиболее характерными из них являются следующие:

. Доение в коровниках с привязным содержанием животных на молочных фермах и крестьянских фермерских хозяйствах с использованием малогабаритных доильных установок УДИ - 4, УДИ - 5 и агрегатов индивидуального машинного доения АИД - 1, Еlmas - 1 и др., установленных на специальных тележках.

. Доение в коровниках с привязным содержанием животных со сбором молока в переносные ведра на установках АД -100А, ДАС - 2Б и со сбором молока в молокопровод на установках АДМ - 8А- 1-2, УДМ - 200 и др.

. Доение при беспривязном содержании животных в специализированных доильных залах с использованием отечественных установок УДА - 8А, Тандем - автомат, УДА - 16 А «Елочка - автомат», а также доильных установок типа «Тандем», «Елочка», «Карусель» производства фирм Delaval (Швеция) и Westfalia (Германия).

. Доение с использованием доильных роботов (система добровольного доения).

При выборе технологической схемы необходимо учитывать взаимосвязь оборудования и последовательности выполнения технологических операций доения и первичной обработки молока.

При доении коров на малых фермах и крестьянских фермерских хозяйствах выдоенное молоко переносится ведрами в молочное отделение, собирается в промежуточную емкость, откуда насосом перекачивается в молочный танк с предварительной его фильтрацией. В танке молоко охлаждается до +4⁰С и хранится до его вывоза на перерабатывающее предприятие.

По этой схеме молоко, поступающее от доильных аппаратов в молокопровод, транспортируется в молочное отделение, где происходит его учет групповыми счетчиками молока (50 голов в группе обслуживает одна доярка) и сбор в молокосборнике - воздухоразделителе. Затем молоконасосом перекачивается через трубчатый молочный фильтр и пластинчатый охладитель в молочный танк.

При беспривязном и беспривязно - боксовом содержании коров доят в специализированных доильных залах с применением станочных доильных установок .

При этом способе коровы поочередно из каждого коровника, по специальным галереям переходят в накопитель, выдаиваются в доильном зале и по возвратным галереям переходят снова в коровник .

В доильном зале молоко поступает от доильных аппаратов в молокопровод расположенный ниже уровня вымени коровы, затем собирается в молокосборнике - воздухоразделителе, из которого перекачивается молочным насосом через молочный фильтр и пластинчатый охладитель в молочный танк.

Основы расчета первичной обработки молока

Молоко, поступающее в торговую сеть, должно соответствовать требованиям ГОСТа или технологическому регламенту по ФЗ №88 от 12 .07.2008 г. Согласно ГОСТ Р 52054 - 2003 «Молоко натуральное коровье - сырое» молоко, в зависимости от микробиологических, органолептических и физико-механических показателей, подразделяют на сорта: высший, первый, второй и не сортовое.

Молоко после дойки должно быть профильтровано (очищено). Охлаждение молока проводят в хозяйствах не позднее 2 ч после дойки до температуры(4±2)⁰С.

Технология первичной обработки молока на фермах включает в себя очистку парного молока от механических примесей, охлаждение его до температуры 4⁰C и хранение при этой температуре в резервуарах-охладителях. При возникновении эпизоотии на ферме молоко должно подвергаться термической обработке - пастеризации.

Танки-охладители - наиболее совершенное технологическое оборудование молочных ферм, обеспечивающее глубокое охлаждение молока и его хранение в охлажденном виде в условиях ферм. Танки подразделяются на танки с автономной системой охлаждения и непосредственным охлаждением. Танки-термосы в отличие от танков-охладителей не имеют водяных рубашек, обеспечивающих циркуляцию охлаждающей жидкости. Они имеют только термоизоляцию, обеспечивающую хранение в них охлажденного продукта.

Резервуар непосредственного охлаждения DXOB фирмы DeLaval предназначен для сбора, охлаждения и хранения суточного надоя молока на фермах. Он состоит из молочной ванны, компрессорно-конденсатного агрегата, электронасоса и распределительного шкафа.

Танки для охлаждения и хранения молока фирмы DeLaval предназначены для охлаждения молока на ферме. Изготавливаются нескольких типов DXOB, DXOС, DXСR и DXСE.

Танк работает по принципу охлаждения молока за счет оттаивания льда, образовавшегося на трубопроводах, которые смонтированы под резервуаром в пространстве, заполненном холодной водой.

Молоко в емкостях танка охлаждается хладагентом, который циркулирует в канале под резервуаром. Наклон днища емкостей обеспечивает быстрый слив молока. Мешалка расположена таким образом, что позволяет перемешивать его с момента поступления.

. Экологические мероприятия

Человек, вытесняя естественные биогеоценозы и закладывая агробиогеоценозы, своими прямыми и косвенными воздействиями нарушает устойчивость всей биосферы. Стремясь получить как можно больше продукции, человек оказывает влияние на все компоненты экологической системы: на почву - путем применения комплекса агротехнических мероприятий с включением химизации, механизации и мелиорации, на атмосферный воздух - при химизации и индустриализации сельскохозяйственного производства, на водоемы - за счет резкого увеличения количества сельскохозяйственных стоков.

Установлено, что животноводческие комплексы и фермы являются самыми крупными источниками загрязнения атмосферного воздуха, почвы, водоисточников в сельской местности, по мощности и масштабам загрязнения они вполне сопоставимы с крупнейшими промышленными объектами - заводами, комбинатами.

При проектировании ферм и комплексов необходимо своевременно предусмотреть все меры по защите окружающей среды в сельской местности от нарастающего загрязнения, что следует считать одной из важнейших задач специалистов сельскохозяйственного и других профилей, занимающихся данной проблемой.

Основными компонентами природной среды, испытывающими на себе влияние загрязнений от животноводческих комплексов и ферм, является атмосферный воздух, почва и водоисточники. Именно эти три основных, тесно связанных друг с другом раздела и составляют в совокупности ядро мероприятий по охране окружающей среды.

Выводы по проекту

В данной курсовой работе выполнено описание механизации производственных процессов, выполнен расчёт сетей водоснабжения и видов оборудования.

В ходе описания производственных процессов на ферме установлено, что наиболее приемлемой поилкой для данной фермы является «АГК-4А с подогревом» из нержавеющей стали. Выполнив расчёты определили, что для данной фермы подходит водонапорная башня ВБР-50У-18 и центробежный насос марки ЭЦВ-10-110,на ферме используется тупиковая водопроводная сеть из стальных труб.

Список литературы

1. Генеральные планы сельскохозяйственных предприятий. СП 19.13330.2011 - Министерство регионального развития РФ. - М.: 2011. - 44 с.

. Курсовое и дипломное проектирование по механизации животноводства/ Д.Н. Мурусидзе, В.В. Кирсанов, А.И. Чугунов и др. - М.: КолосС, 2006. - 296 с.

. Механизация и технология животноводства: учебник /В.В. Кирсанов, Д.Н. Мурусидзе, В.Ф. Некрашевич, В.В. Шевцов, Р.Р. Филонов - М.: ИНФРА, 2013. - 585 с.

. Методические рекомендации по технологическому проектированию ферм и комплексов крупного рогатого скота: РД-АПК 1.10.01.02-10. - М.: Минсельхоз России, 2011. - 108 с

. Мурусидзе, Д. Н. Курсовое и дипломное проектирование по механизации животноводства: учеб. пособие / Д.Н. Мурусидзе, В.В. Кирсанов, А.И. Чугунов и др. - М.: КолосС, 2006.- 296 с.