Строительство и эксплуатация в республике крупных ферм с бесподстилочным содержанием животных и гидравлической уборкой навоза привело к резкому обострению экологической обстановки в районах их расположения. Это обусловило необходимость проведения контроля качества воды, потребляемой на фермах на хозяйственно-питьевые нужды. В системе охраны здоровья животных проблема контроля качества питьевой воды наряду с контролем качества кормов должна занимать особое место. Официальная статистика, публикуемая органами государственного контроля, показывает, что 25% всех проб питьевой воды по химическим показателям и около 10% по микробиологическим не соответствует гигиеническим нормам.
Увеличение производства продукции животноводства в стране предусматривается главным образом за счёт внедрения интенсивных технологий и новой техники, повышения продуктивности скота, а также широкого использования различных форм хозяйствования.
Создание новых машин и оборудования должно основываться на строго научном подходе, для комплексной механизации сельскохозяйственного производства.
Внедрение в производство новой системы машин позволит уменьшить эксплуатационные издержки на получение продукции животноводства на 20.25% снизить прямые затраты труда в 1,5.1,9 раза по сравнению с уровнем достигнутым в хозяйствах страны.
В водоснабжении широкое распространение получают автоматизированые установки с пневморегуляторами и применением современного регулируемого электропривода насосных агрегатов, обеспечивающих высокое качество и надёжность подачи воды на фермы при минимальных затратах на техническое обслуживание.
Цель исследования – установление особенностей водообеспечения фермы крупного рогатого скота, качества воды и источников водоснабжения.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕМЕ И ЕЕ ОБОСНОВАНИЕ

Животноводство является наиболее крупным потребителем воды в сельской местности, на его долю в республике приходится около 30% от общего забора питьевой воды в сельском хозяйстве. На производство 1 т молока расходуется не менее 3 м3 свежей воды, 1 т говядины – 30 м3, свинины – 88 м3, общее потребление воды зависит от специализации ферм, их мощности и уровня механизации производственных процессов, системы и способа содержания животных, технологии производства.
Водный баланс фермы или комплекса зависит от глубины скважины и производительности водоподъемного оборудования. При глубине скважины от 40 до 80 м для подъема 1 м3 воды необходимо затратить от 0,9 до 1,0 кВт электроэнергии.
Правильная организация водоснабжения имеет исключительное значение для эффективной работы фермы, т.к. обеспечивает нормальное выполнение производственно-зоотехнических процессов и противопожарную безопасность, улучшает условия содержания животных, повышает производительность и культуру труда обслуживающего персонала, увеличивает продуктивность животных, улучшает качество продукции и снижает ее себестоимость.
Качество воды в зависимости от назначения должно удовлетворять определенным требованиям.
Система водоснабжения – это комплекс взаимосвязанных машин, оборудования и инженерных сооружений, предназначенных для забора воды из источников, подъема ее на высоту, очистки, хранения и подачи к местам потребления.
В зависимости от особенностей каждой водопроводной сети можно рекомендовать соответствующий тип аппаратуры автоматического управления насосной станции.
Отечественная промышленность производит полностью укомплектованные автоматические водоподъемные установки, не требующие постоянного наблюдения. Полностью решены принципиальные вопросы, связанные с созданием автоматизированных систем управления крупными объектами сельскохозяйственного водоснабжения с использованием ЭВМ.
В настоящее время для подъема воды из шахтных колодцев и открытых водоемов применяется различное оборудование: консольные насосы типа К и КМ, водоструйные, ленточные, шнуровые и пневматические установки.
Это оборудование имеет большую металлоемкость и не всегда удовлетворяет эксплуатационным требованиям. Для забора воды из открытых источников необходимо устанавливать водоподъемные сооружения.
Для шахтных колодцев разработаны конструкции плавающих насосов: ПН-25 и ППН-25. Однако многоступенчатость расположения нагнетательного патрубка ограничивает применение таких насосов в шахтных колодцах с небольшим слоем воды.
Использование электродвигателей нормальной серии АОП, в колодцах ввиду повышенной влажности значительно снижает надежность этих установок. Перечисленных недостатков лишены малоблочные насосы с водозаполненными электродвигателями и нормальной или повышенной частотой вращения. Преимущество таких насосов: небольшая масса и размеры, более интенсивное охлаждение двигателя перекачиваемой водой: работа подшипников в чистой воде, заливаемой в полость электродвигателя, что увеличивает срок их службы, возможность избежать строительства водозаборных сооружений и зданий насосных станций.
Животные должны получать воду хорошего качества, в достаточном количестве и в любое время суток. Общий расход воды определяется видом и числом животных, суточными нормами поения и характером производственных процессов.
В разное время года и разное время суток расход воды разный, он зависит от способа содержания животных, погодных условий, рациона кормления. При использовании системы водоснабжения, на животноводческих объектах устанавливаются расходы воды за сутки, часы, секунды и в отдельные периоды за год.
По величине суточного расхода воды определяется годовое потребление и себестоимость 1 кубического метра воды, по максимальному расходу, требуемые емкости резервуаров, мощности насосных установок, размеры очистных сооружений.
Суточная потребность ферм и комплексов в воде (без учета расхода на пожарные нужды, часовой и суточной равномерности) обычно велика, поэтому необходимо обеспечить постоянную работоспособность системы водоснабжения. Для поения взрослых животных используется вода с температурой 12-14°С, молодняка – 15-16°С, в холодный период требуется подогрев воды. Качество питьевой воды предоставлено в таблице:
Таблица 1

Таким образом, разработка механизированной и автоматизированной поточно-технологической линии водоснабжения и автопоения животноводческих предприятий является одним из основных условий получения высококачественной продукции животноводства.

ХАРАКТЕРИСТИКА ЖИВОТНОВОДЧЕСКОЙ ФЕРМЫ

Животноводческая ферма - это специальное сельскохозяйственное предприятие, предназначенное для производства продукции животноводства.
Комплексы по откорму свиней необходимо размещать на ровной с небольшим уклоном территории, имеющей склон для дождевых и талых вод.
Участок должен размещаться с подветренной стороны относительно к господствующим ветрам и находящийся на расстоянии не менее 300м от населенного пункта.
Ферма располагается по рельефу, ниже жилого сектора, а в пределах ее территории производственные постройки возводятся ниже вспомогательных. Предусмотрены зеленые насаждения по границе фермы, между отдельными зданиями, а также вдоль дорог, которые подходят к ферме.
В данном курсовом проекте рассматривается свиноводческая ферма для содержания в нем единовременно 6000 голов откормочного молодняка - поросята – 2100 гол., 1 период откорма – 1950 гол., 2 период откорма – 1700 гол.
Технологическим процессом предусматривается через 10 дней (ритм производства) поступление группы поросят из станков или свинарника для поросят-отъемышей в возрасте 100 дней со средней живой массой 28 кг. Среднесуточный привес на откорме предусмотрен 450 грамм. Общий привес за период откорма 84 кг за 186 дней. При достижении живой массы 112 кг в возрасте 9-10 месяцев откормленные свиньи забиваются.
Содержание свиней безвыгульное в групповых станках размером 3900х5000 мм. Станки расположены в 2 ряда с 1-м совмещенными кормослужебными проходом. Станковая площадь на 1 голову 0,9-1,19м, фронт кормления 29 и 30,6 см. Освещение в свинарнике в дневное время естественное (1:10), в ночное – электрическое. В станках свиньи содержатся на подстилке из измельченной соломы. Пол имеет уклон к зоне дефекации 5%. Ограждение групповых станков из панелей высотой 1000 мм. Ограждение станков в зоне дефекации решетчатое и сплошное в зоне логова. Кормушки в станках железобетонные, групповые. В свинарнике предусмотрены помещения производственного и обслуживающего назначения.
Кормление откормочного молодняка осуществляется 27,3% концентрированными кормами, 60,6% корнеплодами и 12,1% комбисилосом.
Питательная ценность 1 кг корма принята усредненная:
Концентрированных кормов – 1,1 к.ед.;
Корнеклубнеплодов – 0,16 к. ед.;
Комбесилоса – 0,2 к. ед.
Кормление свиней 2-х разовое. Раздача кормов – мобильным электрифицированным кормораздатчиком КС-1,5.
Примерный рацион концентратно– картофельного типа для откорма свиней (на одну голову в сутки) представлен в таблице 2:
Таблица 2 – Примерный рацион концентратно–картофельного типа для откорма свиней (на одну голову в сутки)

Корм	Живая масса свиней, кг
	15-30	30-40	40-60	60-80	80-100
Зерновая смесь, кг	1,2	1,3	1,5	2,0	2,8
Обрат, кг	0,5	1,0	1,0	–	–
Картофель, кг	1,0	2,0	3,0	3,0	4,0
Мел, г	12	13	15	30	30
Соль поваренная, г	12	13	15	30	30

Автопоение свиней обеспечивается с помощью серийных бесчашечных (сосковых) автопоилок в расчете одна автопоилка в станке вместимостью до 25 поросят.
Навозные каналы расположены в станках и перекрыты железобетонными решетками, через которые навоз, протаптываемый животными, попадает в продольный самотечный канал и перемещается в навозонакопитель
Свинарник обслуживают 8 свинарей-операторовя.
Суточный режим труда и отдыха – односменный, двухцикличный, уплотненный; недельный – пятидневная рабочая неделя с 2-мя выходными днями. В обязанности операторов входит: кормление животных, уборка в станках и в помещении, перегон животных, участие в проведении ветработ и взвешивании, соблюдение санитарного порядка в производственном помещении.

ОПИСАНИЕ РАЗРАБАТЫВАЕМОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА С ОБОСНОВАНИЕМ ВНОСИМЫХ ИЗМЕНЕНИЙ

При организации водоснабжения важно правильно выбрать источник воды.
Источниками водоснабжения могут служить поверхностные (открытые) и подземные (закрытые) водоемы.
Использование открытых водоемов допускается как исключение. Их делят на естественные (реки, озера, ручьи) и искусственные (пруды, каналы и др.). Поверхностные источники более доступны для водоснабжения. Однако вода этих источников часто требует очистки или обеззараживания, что значительно увеличивает ее стоимость. Особенно загрязнена вода у берегов. Поэтому место забора воды должно быть удалено от берега и по возможности расположено на большой глубине.
Как источники водоснабжения подземные воды имеют большое распространение. Как правило, они лучше поверхностных вод по качеству. Подземные (закрытые) источники могут быть двух видов: грунтовые и межпластовые. Воды, залегающие на глубине 40...50 м от поверхности земли (над первым водонепроницаемым слоем), называют грунтовыми. К грунтовым водам относят также подземные воды, залегающие на небольшой глубине (3...5 м от поверхности земли), которые часто называют "верховодками". Эти воды могут загрязняться просачивающимися с поверхности нечистотами. Воды, залегающие между двумя водонепроницаемыми слоями (пластами), называются межпластовыми. Межпластовые воды разделяют на безнапорные и напорные (артезианские). Напорные (артезианские) воды заполняют всю толщу водоносной породы и под давлением поднимаются в колодцах на большую высоту, а иногда и фонтанируют. Безнапорные воды залегают между двумя водонепроницаемыми слоями (пластами) породы, не полностью заполняют слой и имеют свободную поверхность.
Межпластовые воды (напорные и безнапорные) хорошо защищены от поверхностного загрязнения и обладают высокими вкусовыми качествами. Запасы межпластовых вод велики; температура их в течение года изменяется незначительно. Эти источники считаются наилучшими для водоснабжения в сельском хозяйстве.
В данном конкретном случае используется подземный грунтовый источник водозабора с глубиной скважины 39м и очистка воды.
Водозаборные сооружения служат для забора воды из источника. Для забора воды из поверхностных (открытых источников устраивают береговые колодцы или простейшие водозаборы, а для забора воды из подземных (закрытых) источников – шахтные, буровые (трубчатые) и мелко трубчатые колодцы.
Шахтные колодцы обычно сооружают при залегании подземных вод на глубине не более 40 м. Такой колодец представляет собой вертикальную выработку в грунте, врезающуюся в водоносный пласт, и состоит из шахты, водоприемной части и оголовка. Шахту делают квадратного сечения со стороной 1…3 м или круглой диаметром 1…3 м. Для крепления стен шахты применяют дерево, камень, бетон, железобетон, кирпич. Для вентиляции колодца служит труба. Дебит шахтных колодцев часто определяют способом откачки.
В сельскохозяйственном водоснабжении широкое распространение получили центробежные насосы. Они просты по конструкции, надежны и удобны в эксплуатации. Центробежные насосы применяют для подачи воды из открытых источников, шахтных и трубчатых колодцев. Центробежный насос состоит из всасывающего и напорного патрубков и лопастного рабочего колеса, жестко насаженного на вал, который вращается в спиралеобразном корпусе. При вращении рабочего колеса вода, увлекаясь лопастями, начинает вращаться вместе с колесом и под действием центробежной силы отбрасывается от центра колеса к периферии и далее через напорный патрубок в трубопровод водопроводной сети.
Для очистки воды применяют фильтры, контактные осветители. Для УФ-облучения воды применяют установки с органо-ртутными лампами типа БУВ. Эти установки выпускаются закрытого типа с погружением в воду источников облучения и открытого типа. Погружаемые в воду лампы размещают в кварцевых чехлах. Установки можно подключать в любом месте сети водоснабжения.
Сосковые автопоилки ПБП-1А (для поросят-сосунов и поросят-отъемышей) предназначены для поения животных водопроводной водой при индивидуальном и групповом содержании.
Чтобы напиться, животное берет в рот носок корпуса вместе с соском и нажимает на последний до упора в носок. При этом срабатывает надетый на резиновый амортизатор клапан и вода поступает в полость рта животного. При отпускании соска подача воды автоматически прекращается. Резиновые уплотнения и предотвращают подтекание воды при нейтральном положении соска.
Автопоилка устанавливается под углом 60°. Конец соска должен находиться на высоте от пола: для поросят-сосунов и поросят-отъемышей - 220-250 мм; для взрослого поголовья при содержании в групповых станках - 420-450 мм. Для предотвращения попадания в поилку грязи и других включений общая горизонтальная труба для подачи воды к поилкам должна располагаться ниже поилок. Тогда она выполняет и роль отстойника. Для спуска из этой трубы воды с осевшими загрязнениями на конце трубы устанавливают вентиль.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ И ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ

При выборе источника водоснабжения необходимо учитывать технико- экономические показатели: стоимость сооружений и оборудования для подъема, обработки и транспортировки воды, затраты на эксплуатацию и ремонт и др.
Например, стоимость 1м.куб. воды из источника поверхностного водоснабжения с устройством очистки примерно в 3-5 раз выше, чем стоимость воды из межпластовых источников, которую можно использовать без очистки. Источники водоснабжения выбирают с соответствии с требованиями ГОСТа и согласовывают с органами государственного санитарного надзора.
Определение потребности фермы в воде.
Автопоение.
Потребность фермы в воде на поение животных определяется наличием половозрастных групп животных. Среднесуточный расход воды определяется для отдельных потребителей по формуле:
Q сут.ср = ? qі mі (1)
qі - суточная норма расхода воды одним потребителем,
mі - число потребителей, имеющих одинаковую норму потребления.
Q сут.ср = 2100 * 15 + 1950 * 20 + 1700 * 20 = 104500л

Максимальный расход воды Q сут.max ., с учётом того, животные воду в течение суток потребляют неравномерно, определяется по формуле:
Q сут.max = Q сут.ср. * ? сут, (2)
где? сут – коэффициент суточной неравномерности водопотребления, ? сут = 1,3.
Q сут.max = 104500 * 1,3 = 135850л

Максимальный часовой расход воды Qч max определяется с учётом коэффициента часовой неравномерности? ч =2,5 по формуле:
Qч. max = ?ч * Q сут.max / 24 (3)
Qч. max = 2,5 * 135850 / 24 =14151л

Максимальный секундный расход равен:
Qc max = Q ч max / 3600 (4)
Qc max = 14151 / 3600= 3,93 л

Использование воды на технологические цели
Мойка корнеклубнеплодов
Q м.к. = ?mіkiqі (5)
Q м.к. = 5750 * 5 * 1,2 = 34500 л
Бытовые нужды
Q б.н. = np * kр (6)
Q б.н. = 8 * 50 = 400 л
где np – количество работников фермы
kр – норма расхода воды на одного работника в сутки, л
Неприкосновенный противопожарный запас
Неприкосновенный противопожарный запас Qп.з. определяется исходя из длительности тушения пожара в течение 10 минут из пожарных гидрантов с интенсивностью 10л/с:
Qп.з. = 10мин.*60с*10л = 6000л
Сложив все показатели получаем:
Qсут. = Q сут.max + Q м.к. + Q б.н. + Q п.з. (7)
Qсут. = 135850+ 34500 + 400 + 6000 = 176750л

Гидравлический расчет водопроводной сети
Для подачи воды на производственные и хозяйственно-питьевые нужды животноводческие хозяйства должны быть оборудованы водопроводной сетью. Различают внешнюю и внутреннюю водопроводную сеть.
Внешняя водопроводная сеть - это та часть распределительной сети, которая расположена на территории комплекса или фермы за пределами помещений. Она может быть разветвленной или кольцевой.
Разветвленная, или тупиковая сеть, состоит из отдельных линий. Вода из водонапорной башни проходит по главной магистрали с ответвлениями, которые заканчиваются тупиками. Таким образом, вода поступает к потребителю только с одной стороны. Тупиковая сеть применяется лишь на небольших фермах.
Кольцевая сеть обеспечивает движение воды по замкнутому кругу (кольцу) и подводит ее к потребителю с двух сторон. Кольцевая водопроводная сеть длиннее, чем соответствующая тупиковая, однако у нее имеется немало преимуществ: не застаивается вода, увеличивается пропускная способность сети и другие. Поэтому кольцевую сеть применяют чаще.
Внутренняя водопроводная сеть предназначена для непосредственного распределения воды между потребителями внутри зданий. Для бесперебойной подачи воды на производственные нужды эта сеть выполняется только кольцевой. В производственных зданиях крупных комплексов эту сеть присоединяют к кольцевой сети наружного водопровода двумя вводами раздельно.

Рис.1. Схема наружного водопровода
Расход воды в животноводческих хозяйствах в течение суток неравномерный, и приспособить работу насосных станций к изменениям потребления воды без дополнительных промежуточных резервуаров воды очень трудно. Поэтому при устройстве водопроводных сетей необходимо предусмотреть специальные сооружения для запаса воды на непрерывное питание потребителей.
По способу получения воды из этих сооружений они бывают напорно-регулирующие и безнапорные.
Напорно-регулирующие сооружения создают в водопроводной сети напор, необходимый для распределения нужного количества воды потребителям. К ним относят водонапорные башни и пневматические котлы. Водонапорные башни создают необходимый напор за счет поднятия водонапорного бака на необходимую высоту, а в пневматических котлах - за счет давления сжатого воздуха в пространстве, свободном от воды в герметически закрытом сосуде.
Безнапорные сооружения выполняют в виде подземных резервуаров, вода из которых подается насосами в водонапорную сеть, а затем потребителю.
Основываясь на исходных данных: водоснабжение комплекса по откорму свиней на 6 тыс. голов в год, шахтный колодец и башенная водокачка выбираем схему водоснабжения, включающую в себя также насосную станцию и водопроводную сеть.

Источник имеет дебит Д = 280 м3/ч

Напорно-регулирующее сооружение - башенная водокачка или резервуар с Нб = 4,0 м

Геометрическая разность нивелирных отметок Нг = 0,3.

Время работы насосной станции Т = 13 часов (работает с 6 до 19 часов).

Линии водопровода,

L1 = Hвс = 5,5 м; L2 = 68 м; L3 = 73 м; Ll4 = Нн.

L5 = 150 м; L6 = 135 м; L7 = 100 м; L8 = 110 м; L9 = 125 м.

Величина свободного напора в конечной точке водоразбора Нсвн = 4,8 м.

Насос центробежный (привод ременный).

Таблица 3 - Расход воды по часам суток в процентах от суточного
14-15 15-16 3,0 6,0 6,0 11,5 5,0 5,5 5,5 5,5 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24 5,5 4,5 4,0 7,0 2,0 1,0 1,5 1,5
Расчетный расход воды на участках водопроводной сети определяют, начиная о самого отдаленного потребителя до напорно-регулирующего устройства по формуле:
Qр = Qт.р +0,5Qп, (8)
где Qт.р. – транзитный расход воды на участие, м.куб./с
Qп – путевой расход воды на участие, м.куб./с
Qр = 5 + (0,5*0) = 5 м.куб./с
а) Диаметр труб на выходе из башни определяется по формуле:
Д = 2 /?*V (9)
где V – скорость движения воды в трубопроводе,
Д = 2 / 3,14 * 0,5 = 5,6 см
Диаметр подводящих труб принимается 56мм.
б) Высота водонапорного бака, м
H=H C + ?h + (Z Н - Z Б) (10)
где Нс – свободный напор с самого отдаленного и имеющего самую высокую отметку потребителя (для одноэтажных построек Нс=8м);
?h – наибольшая сумма линейных и местных потерь напора.
Н = 8+ 0,025 + 0,3 = 8,325м
Линейные потери напора или давления определяют:
hл = k * (L*V2) / 2dn (11)
где k – коэффициент
L – длина трубы, см
hл = 0,2* (1000 * 0,25) / 2 * 3,5 = 7,14м
Более точно местные потери напора определяют по формуле:
hм =? * V2/2 (12)
где? – коэффициент местного сопротивления;
hм = 0,2*0,25/2 = 0,025м
Потери напора в нагнетательном водопроводе:
L1 + L2 = 10 + 15 = 25м
Линейные потери напора:
hл = 0,02*(25*4) / (2*5,6) = 0,18м
Местные потери напора:
hм = 4 / 2 = 2м
Определяем сумму линейных и местных потерь:
?h = hл + hм (13)
?h = 0,18 + 2 = 2,18м
Определяем величину регулирующей вместимости водонапорной башни (бака):
Vp=Qcyт.max * (dп+dн) / 100 (14)
Vр=121,29 * 20 / 100 = 24,26 м.куб.
Неприкосновенность пожарной вместимости бака:
Vn=0,6(Qc.max+Qп.з.) (15)
Vn=0,6 * (3,51+ 10) = 8,11 м.куб.
Вместимость водонапорных башен (баков) наружных водопроводов:
Vб=Vр+Vn (16)
Уб = 24,26 + 8,11= 32,37 м.куб.

Далее по формуле определяем напор, который должен создать насос
Н насоса = 7,14 + 8,325 + 2,18 + 0,025 = 17,67 м.
Имея расчетные данные: Н насоса = 17,67 м; Qч насоса = 8,31 м3/ч; Qс насоса= 2,3 л/с производим энергетический расчет.
Расчетная мощность приводного двигателя к насосу определяется по формуле
Ррасч. = (17)
где Ррасч. - расчетная мощность приводного двигателя, кВт;
? - плотность воды, кг/м3;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
Q с насоса - подача насоса, м3/с;
Н насоса - полный напор насоса, м;
- коэффициент полезного действия насоса;
- коэффициент полезного действия передачи.
? = 1000 кг/м3; = 0,4…0,64; = 1.
и т.д.................

Втиповых проектах ферм и комплексов в соответствии с производственным заданием и нормами водопотребления разработаны системы водоснабжения и на основе гидравлических расчетов определены суточный, часовой и секундный расходы по каждому объекту водоснабжения. В связи с концентрацией производства суточный расход на комплексах может составлять несколько тысяч кубометров. Система водоснабжения должна обеспечивать бесперебойную подачу воды для поения животных, так как недостаток питьевой воды незамедлительно вызывает снижение продуктивности.

Для коров и телят в указанные количества должно входить горячей воды (315...320 К) 5 и 2 л соответственно.

Рассмотрим основные параметры системы водоснабжения молочного комплекса на 1200 коров. Комплекс имеет три коровника на 400 голов каждый (с суточной потребностью воды. 167,7 м 3 , доильно-молочный блок на три установки типа «елочка» (19,25 м 3 /сут), ветеринарно-санитарные пропускники (513 м 3 /сут) и котельную с расходом 205 м 3 /сут.. Общий расход воды на комплексе превышает 1440 м 3 /сут. В состав комплекса входит кормоцех, сблокированный с овощехранилищем на 1000 т корнеплодов, для подготовки которых требуется до 7 м 3 /сут воды. Кроме того, вода требуется для полива зеленых насаждений и газонов комплекса (расход 3 л на 1 м 2 насаждений) с учетом того, что в сутки производится полив 25 % площади всех насаждений.

Согласно технологическому процессу максимальный часовой расход на молочных комплексах составляет: с поголовьем 1200 коров – 50,64 м 3 /ч; 800 коров – 36,78 м 3 /ч; в коровнике на 400 голов – 10,8 м 3 /ч. При определении количества воды, необходимого для приготовления кормов, следует принимать на одну голову крупного рогатого скота 20 л/сут; на одну подсосную свиноматку с приплодом – 40 л/сут и на одну свинью на откорме – 6 л/сут. Для водоснабжения обслуживающего фермы персонала норма потребления воды на одного человека составляет для работающих на ферме 60 л/сут, для приходящих – 25 л/сут.

Таблица 2.2

Расчетные нормы водопотребления для различных

видов животных на голов

Крупный рогатый скот:	Кол-во воды, л/сут.
Коровы
быки и нетели
молодняк до 2 лет
телята до 6 мес
Свиньи:
хряки-производители, взрослые матки
матки с приплодом
молодняк старше 4 мес. и свиньи
на откорме
поросята-отъемыши
Овцы и козы:
Взрослые
молодняк до одного года
Лошади (рабочие, верховые, племенные, кормящие матки, жеребята до 1,5 лет)
Птица
Куры
Индейки
Утки	1,25
Гуси	1,25
Молодняк	0,5–0,6

На откормочных комплексах промышленного типа расход воды значительно больший, Так, на комплексе по выращиванию и откорму 10 тыс. голов крупного рогатого скота в год суточный расход воды составляет 2,5 тыс. м 3 ; на свиноводческом комплексе замкнутого цикла на 108 тыс. свиней в год этот показатель превышает 4 тыс. м 3 .

Для обеспечения нормальной работы систем водоснабжения на животноводческих комплексах строят резервные сооружения. Проектами предусматривается следующее число резервных буровых скважин: при наличии одной рабочей скважины – одна резервная, при 2–10 рабочих скважинах – две резервные. На насосных станциях устанавливают резервные насосы и резервные источники электропитания.

Системы водоснабжения

Системой водоснабжения называется совокупность объединенных в поточные линии машин, оборудования и инженерных сооружений, предназначенных для добывания, перекачки, улучшения качества, хранения и подачи воды от водоисточников к местам ее потребления.

Различают групповые и локальные системы водоснабжения. Первые предназначены для централизованного водоснабжения нескольких крупных объектов, связанных общностью территории (город, район и т. п.), а вторые – для обслуживания одного индивидуального объекта водоснабжения (хозяйство, животноводческий комплекс и т. п.). Локальная система имеет свой автономный источник воды, насосную станцию и водопроводную сеть.

В зависимости от расположения водоисточника относительно потребителей воды применяют напорные или самотечные системы водоснабжения. При напорной системе уровень воды в источнике расположен ниже уровня объекта водоснабжения, и воду приходится подавать к потребителям насосами, создавая некоторый напор.

В самотечной системе водоисточник расположен выше уровня потребителей, к которым она поступает самотеком. В зависимости от типа водонапорного оборудования системы бывают башенными – с водонапорной башней и безбашенными – с пневматической водоподъемной (пневмогидравлической) установкой. В водоснабжении животноводческих ферм и комплексов получили распространение локальные и реже централизованные (от одного водоприемника) системы водоснабжения с подземными водоисточниками и резервными противопожарными резервуарами, оборудованными мотопомпами или автонасосами.

В зависимости от конкретных условий (рельеф местности, мощность водоисточника, надежность электроснабжения) применяемое оборудование системы водоснабжения объединяется в различные поточные технологические линии.

Схема напорной башенной системы водоснабжения с забором воды из поверхностного источника (реки, пруда) представлена на рис. 2.4. Вода из источника 1 через водоприемник и трубу 2 самотеком поступает в водозаборное сооружение 3 (колодец), откуда насосной станцией 4 первого подъема подается на очистные сооружения 5 , где осуществляется улучшение ее качества. После очистки и обеззараживания вода сливается в резервуар 6 чистой воды, из которого насосной станцией второго подъема она перекачивается по водоводу в напорно-регулирующее сооружение – водонапорную башню 8. Далее вода поступает в водопроводную сеть 9, подводящую ее к объекту водоснабжения 10 (ферме, комплексу, населенному пункту).

Рис. 2.4. Схема водоснабжения из поверхностного источника: 1 – источник;

2 – самотечная труба; 3 – водозаборное сооружение; 4 – насосная станция первого

подъема; 5 – очистное сооружение; 6 – резервуар чистой воды; 7 – насосная

станция второго подъема; 8 – водонапорная башня; 9 – водопроводная сеть;

10 – объект водоснабжения

В отличие от системы с забором воды из поверхностного источника вода в показанной на рис. 2.5 системе водоснабжения из подземного источника при помощи буровых скважин 1 не требует очистки, вследствие чего схема не содержит очистных сооружений, резервуара чистой воды и насосной станции второго подъема. В результате вся система оказывается более простой и надежной.

Рис. 2.5. Схема водоснабжения из подземного источника: 1 – скважина;

2 – насосная станция; 3 – водопроводная сеть; 4 – объект водоснабжения;

5 – напорная башня

В рассмотренной ранее системе водоснабжения (рис. 2.4) водопроводная сеть питается от водонапорной башни. Вода подается от насосной станции и напорно-регулирующего бака башни только в одном направлении. Поэтому такая система называется системой с проходным резервуаром. Аналогичные схемы применяются в тех случаях, когда рельеф местности имеет уклон в сторону конца водопроводной сети. При наличии подъема в направлении к концу водопроводной сети (рис. 2.5) напорно-регулирующее сооружение (башню) устанавливают в ее конце. Эта система называется системой с контррезервуаром. В часы наибольшего потребления вода поступает в водопроводную сеть с двух сторон: от насосной станции и из водонапорной башни. При плоском рельефе башню сооружают в центре территории, занимаемой объектом водопотребления.

ФГОУ ВПО Вятская Государственная Сельскохозяйственная Академия

Биологический факультет

Кафедра Технологического и энергетического оборудования

Курсовая работа

Тема: Механизация водоснабжения комплекса крупного рогатого скота

Киров 2011

1. Обоснование темы

2. Существующие способы снабжения водой ферм

3. Технологический расчет и выбор оборудования

4. Графики потребления воды

5. Расчет водопроводимости. Энергетический расчет

6. Экономический расчет

7. Ветеринарные требования и техника безопасности

Список литературы

1. Обоснование темы

Вода, являясь главным источником жизни, играет большую роль в сельском хозяйстве и, в частности, в животноводстве. Потребности животноводства в воде в десятки раз превышают потребности населения.

Механизация водоснабжения сокращает затраты труда, способствует повышению продуктивности и созданию необходимых санитарно-гигиенических условий в животноводческих помещениях и соблюдению правил пожарной безопасности.

Для животноводческих предприятий требуется значительное количество доброкачественной воды: на поение скота, для приготовления кормов, очистки емкостей, оборудования и помещений и на другие цели. Животноводческие предприятия и населенные пункты, как правило, стремятся снабжать водой из одного источника. В соответствии с этим качество воды должно удовлетворять всем требованиям, которые предъявляются к воде, предназначенной для хозяйственно-питьевых нужд. Качество воды оценивают по ее физическим свойствам, а также по химическому и бактериологическому составу. Оно должно отвечать требованиям ГОСТ "Вода питьевая". Она должна быть чистой, прозрачной, иметь приятный вкус, температуру 280…285К, оптимальный химический состав примесей, не содержать патогенные микроорганизмы и яйца гельминтов. Общее число бактерий в 1 мл неразбавленной воды допускается не более 100, а бактерий группы кишечной палочки в 1 л - не более 3. Кроме того, вода не должна содержать извести, магния, железистых соединений и органических веществ. Если вода жесткая, то на стенках труб водогрейных установок образуются отложения, которые уменьшают пропускную способность труб и их теплопередачу. Для смягчения воду пропускают через фильтр, хорошо поглощающий кальций и магний, или нагревают до 70…80 0 С, в результате чего кальций и магний выпадают в осадок. Для обеззараживания воды в нее добавляют чистый хлор или хлорную известь. Воду обрабатывают хлором в специальных аппаратах-хлораторах.

Заключение о пригодности воды дают органы санитарной инспекции. Если содержание вредных примесей и бактерий превышает допустимые нормы, воду подвергают обработке.

2. Существующие способы снабжения водой ферм

При организации водоснабжения важно правильно выбрать источник воды.

Общая схема механизированного водоснабжения состоит из источника, водозаборного сооружения, насосной станции, напорно-регулирующего устройства, внешнего и внутреннего водопроводов. В ряде случаев схему механизированного водоснабжения дополняют фильтрами или сооружениями для очистки воды, приборами для ее хлорирования и умягчения, резервуаром воды. Вода подается животным из открытых и закрытых источников посредством водопроводов. Водопроводы подразделяются на напорные и самотечные.

Водопроводом или системой водоснабжения называется комплекс инженерных сооружения предназначенных для получения воды из источников, очистки ее и передачи к местам потребления. В состав водопровода (системы водоснабжения) могут входить такие элементы: водозаборное сооружение, при помощи которого осуществляют захват воды из источника: водоподъемники (насосные станции), подающие воду к местам ее очистки и потребления; очистное сооружение для улучшения качества воды; водонапорная башня и резервуары, играющие роль регулирующих и запасных емкостей; водопровод и водопроводная сеть, служащие для транспортирования воды к местам потребления и ее распределения; водозаборные устройства и оборудование для поения животных.

Взаимное расположение основных элементов водопровода видно из общей схемы водоснабжения, показанной на рисунке 1. Вода из поверхностного водоисточника через водоприемник 1 и самотечную трубу 2 поступает самотеком в приемный колодец 3, откуда подается насосами насосной станции первого подъема 4 на очистные сооружения 5. После очистки и обеззараживания вода собирается в резервуаре чистой воды 6. Затем насосами насосной станции второго подъема 7 вода подается по водоводу 8 в водонапорную башню 9. Далее вода поступает в водонапорную сеть 10, разводящую воду потребителям. Такая схема водоснабжения является одним из возможных вариантов. В зависимости от местных природных условий и характера потребления воды, рельефа местности и прочих условий она может меняться. В животноводстве наибольшее распространение нашли напорные водопроводы (рисунок 2а) с водонапорной башней или с безбашенной водоподъемной установки (рисунок 2б).

Рисунок 1 - система водоснабжения из поверхностного водоисточника: 1-водоприемник; 2 - самотечная труба; 3 - приемный колодец; 4 - насосная станция первого подъема; 5 - очистное сооружение; 6 - резервуар; 7 - насосная станция второго подъема; 8 - водовод; 9 - водонапорная башня; 10 - водопроводная сеть.

Рисунок 2 - Схема механизированного водоснабжения с нарпорно-регулирующими устройствами: а - башенного; б - безбашенного: 1 - Колодец; 2 - насос; 3 - насосная станция; 4 - наружный водопровод; 5 - водонапорная башня; 6 - животноводческое помещение; 7 - безбашенная водоподъемная установка.

Русловые водозаборы применяют в тех случаях, когда воду берут из средней части реки, имеющей пологие берега и небольшую глубину. Береговые водозаборы применяют при достаточной глубине у берега реки и устойчивом грунте (рис.3а и 3б).

Рисунок 3а - Схема руслового водозабора: 1 - водоприемник; 2 - самотечная линия; 3 - береговой колодец; 4 - насосная станция; z k - отметка воды в приемном отделении; h - гидравлические потери в тракте самотечных линий при минимальном уровне воды.

Рисунок 3б - Схема берегового водозабора с насосной станцией первого подъема: 1 - входные окна; 2 - береговой колодец; 3 - служебный павильон; 4 - всасывающие трубы; 5 - галерея; 6 - насосы; 7 - насосная станция первого подъема; 8 - перегородка берегового колодца; 9 - сетка; А - приемное отделение; Б - всасывающее отделение.

Схемы водоснабжения ферм и комплексов из подземных источников:

Применение индивидуальных насосных установок на скважинах (рисунок 4 а). Они подают воду в напорные башни, из которых она самотеком поступает в водопроводную сеть.

2. Использование безбашенной системы с пневмобаком (рисунок 4 б).

Применение безбашенной системы с резервуаром чистой воды (рисунок 4 в).

Использование очистных сооружений и установок по улучшению качества воды (рисунок 4 г).

Рисунок 4 - Схемы водоснабжения с использованием подземных вод: а) - индивидуальная насосная установка на скважине; б) - безбашенная система водоснабжения с пневмобаком; в) - безбашенная система водоснабжения из скважин с РЧВ, насосными станциями первого и второго подъема; г) - система водоснабжения из подземных источников с очистными сооружениями: 1 - скважина с насосной установкой первого подъема; 2 - напорный трубопровод первого подъема; 3 - водонапорная башня; 4 - разводящая сеть водопровода; 5 - струйный регулятор воздуха; 6 - реле давления; 7 - воздушный бак; 8 - резервуары чистой воды; 9 - всасывающие трубопроводы станции второго подъема; 10 - насосная станция второго подъема; 11 - напорные трубопроводы второго подъема; 12 - самотечные трубопроводы; 13 - сборный колодец; 14 - очистные сооружения; 15 - всасывающие трубопроводы третьего подъема; 16 - насосная станция третьего подъема; 17 - напорные трубопроводы третьего подъема.

Для забора воды из подземных источников применяют шахтные и трубчатые колодцы.

Шахтные колодцы обычно сооружают при залегании подземных вод на глубине не более 40 м. Такой колодец (рисунок 5) представляет собой вертикальную выработку в грунте, врезающуюся в водоносный пласт, и состоит из шахты 4, водоприемной части 5 и оголовка 2. Шахту делают квадратного сечения со стороной 1…3 м или круглой диаметром 1…3 м. Для крепления стен шахты применяют дерево, камень, бетон, железобетон, кирпич. Для вентиляции колодца служит труба 1. Дебит шахтных колодцев часто определяют способом откачки.

Рисунок 5 - Схема шахтного колодца.

Вентиляционная труба; 2 - оголовок; 3 - глиняный замок; 4 - шахта; 5 - водоприемная часть; 6 - донный фильтр.

Трубчатые колодцы применяют для забора подземных вод, залегающих на глубине до 150 м, а иногда и глубже. Такой колодец представляет собой глубокую пробуренную скважину диаметром до 350 мм. Стенки скважины закрепляют обсадными трубами, которые предохраняют колодец от обвала и перекрывают водоносные слои, расположенные выше эксплуатируемого водоносного горизонта. Внутри колонны труб размещают водоподъемное оборудование.

Трубчатый колодец (рисунок 6) включает в себя водоприемную часть, ствол и оголовок. Водоприемную часть (фильтр) заглубляют в водоносный пласт. Она состоит из надфильтровой трубы 4, фильтрующей части 5 и отстойника 6. Труба 4 соединяет фильтр с нижней обсадной трубой 2. Место соединения уплотняют сальником 3.

Трубчатые колодцы оборудуют щелевыми, сетчатыми, гравийными или блочными фильтрами. Тип фильтра выбирают в зависимости от гранулометрического состава водоносных пород. В устойчивых каменных породах с трещинами устраивают бесфильтровые трубчатые колодцы, в которых вода из водоносного слоя поступает непосредственно в нижнюю часть ствола колодца.

Рисунок 6 - Схема трубчатого колодца: 1 - кондуктор; 2 - обсадные трубы; 3 - сальники; 4 - надфильтровая труба; 5 - фильтрующая часть; 6 - отстойник фильтра.

Комплекс машин и оборудования для механизации водоснабжения и водопоения ферм крупного рогатого скота и свиноферм показан на общей схеме механизированного водоснабжения (рисунок 7). На рисунке 8 а, б показаны схемы систем водопоения в животноводческом помещении. На рисунке 10 показана возможная схема водоснабжения для животноводческой фермы из открытого источника.

Рисунок 7 - Общая схема водоснабжения

Источник воды; 2 - водозаборное сооружении; 3 - насосная станция; 4 - наружный водопровод; 5 - напорно-регулировочное сооружение; 6 - внутренний водопровод; 7 - водозаборное сооружение (поилка).

Рисунок 9 - Схема механизированного водоснабжения: 1 - источник воды; 2 - водозаборное сооружение; 3 - насосная станция первого подъема; 4 - очистное сооружение; 5 - резервуар для чистой воды; - 6 насосная станция второго подъема; 7 - напорное сооружение; 8 - внутренний водопровод; 9 - водораздаточные устройства; 10 - внешний водопровод.

Насосные станции предназначены для подъема воды из водозаборного сооружения, передачи ее напорным устройствам и через них - потребителям. Насосные станции разделяются на станции первого и второго подъема. Станции первого подъема применяют в тех случаях, когда воду источника необходимо очистить.

Основные рабочие органы насосных станций - насосы и водоподъемники.

Насосами называют гидравлические машины, предназначенные для подъема, нагнетания и перемещения жидкости.

По принципу действия насосы подразделяют на следующие основные группы:

лопастные (центробежные, диагональные и осевые), в которых жидкость перемещается под действием вращающегося рабочего колеса, снабженного лопастями;

объемные (насосы вытеснения), к которым относят поршневые и роторные (винтовые, шестеренчатые, шиберные и др.);

струйные (эжекторы), в которых для подачи жидкости используется энергия другого потока жидкости.

Водоподъемники применяют следующих типов:

воздушные (эрлифты и пневматические насосы замещения), в которых для подъема воды используется сжатый воздух;

гидроударные (гидравлические тараны), в которых вода нагнетается давлением, появляющимся при гидравлическом ударе;

ленточные и шнуровые, основанные на смачивании водой непрерывно движущейся ленты (шнура).

В сельскохозяйственном водоснабжении широкое распространение получили центробежные насосы. Они просты по конструкции, надежны и удобны в эксплуатации. Центробежные насосы применяют для подачи воды из открытых источников, шахтных и трубчатых колодцев. Центробежный насос (рисунок 10) состоит из всасывающего 4 и напорного 1 патрубков и лопастного рабочего колеса 2, жестко насаженного на вал, который вращается в спиралеобразном корпусе 3. При вращении рабочего колеса вода, увлекаясь лопастями, начинает вращаться вместе с колесом и под действием центробежной силы отбрасывается от центра колеса к периферии и далее через напорный патрубок в трубопровод водопроводной сети.

Рисунок 10 - Центробежный насос: 1 - напорный патрубок; 2 - рабочее колесо; 3 - корпус; 4 - всасывающий патрубок.

Более совершенны комбинированные центробежно-вихревые насосы. Они состоят из двух рабочих колес, одно из которых такое же, как и у центробежного насоса, другое - вихревое. Колеса соединяют последовательно в одном корпусе. Центробежно-вихревые насосы - самовсасывающие, коэффициент полезного действия их выше, чем вихревых насосов. Они широко применяются на автоматизированных насосных станциях для подъема воды из открытых источников и шахтных колодцев.

Осевые (пропеллерные) насосы предназначены для подачи больших расходов при сравнительно низких напорах. Рабочее колесо имеет 2.3 лопастей (чаще 4 лопасти). Жидкость в насосе движется в осевом направлении и при сходе с лопаток приобретает вращательное движение. Выравнивание потока жидкости обеспечивается направляющим аппаратом. Лопасти могут поворачиваться относительно оси, что изменяет угол атаки.

Объемные насосы преобразуют энергию двигателя в энергию перемещаемой воды при помощи вытеснительного устройства - поршня, плунжера, винта, воздуха, зубьев шестерен и так далее, то есть принцип их действия основан на периодическом изменении объема рабочей камеры. В зависимости от вида основного рабочего органа объемные насосы называют поршневыми, плунжерными, винтовыми, диафрагменными, шестеренчатыми и так далее. Основное их назначение - подача воды из шахтных колодцев и буровых скважин.

Водоструйные установки используют для забора воды из трубчатых и шахтных колодцев. Схема водоструйной установки приведена на рисунке 5, центробежный насос 5 подает часть воды (рабочую воду) по напорной трубе 3 к соплу 9 водоструйного насоса 2. Из него с большой скоростью она попадает в смесительную камеру 8, в которой создается разрежение и вода из источника подсасывается и перемешивается с рабочей водой. Далее смешанный поток проходит через диффузор 7, где давление увеличивается (за счет уменьшения скорости потока) до величины, необходимой для подъема воды по трубе 4 на уровень, с которого может работать центробежный насос.

Совместная работа водоструйного и центробежного насосов позволяет поднимать воду из глубоких колодцев при размещении центробежного насоса на поверхности земли. Конец всасывающей трубы устанавливают ниже динамического уровня воды в колодце. Центробежный насос подбирают с такой подачей, чтобы он обеспечивал водой потребителя и питание водоструйного насоса. Водоструйные установки просты по устройству и надежны в эксплуатации, однако их коэффициент полезного действия не превышает 30…32%.

Рисунок 11 - Водоструйная установка (слева) и водоструйный насос.

Всасывающая труба; 2 - водоструйный насос; 3 - напорная труба; 4 - подъемная труба; 5 - центробежный насос; 6 - бак; 7 - диффузор; 8 - смесительная камера диффузора; 9 - коническая насадка (сопло); 10 - всасывающий патрубок насоса.

Воздушный водоподъемник (эрлифт) представляет собой опущенную в скважину 3 (рисунок 12) водоподъемную трубу 2, в которую с помощью форсунки 1 по трубе 6 подается сжатый воздух от компрессора. Образовавшаяся в трубе 2 воловоздушная смесь (эмульсия) поднимается к приемному баку 5 с водоотделителем 4, где воздух отделяется и уходит в атмосферу, а вода сливается по трубе в сборный резервуар, из которого насосами подается в сеть или водонапорную башню.

Относительная простота устройства, надежность в работе (так как нет движущихся деталей в скважине), возможность подъема воды из наклонных, а также глубоких скважин малого диаметра, содержащих воду с песком, - эти преимущества эрлифтов определили их применение для целей пастбищного водоснабжения из трубчатых колодцев диаметром 100.150 мм и глубиной 55.90 м.

Необходимость большого заглубления водоподъемной трубы под динамический уровень, а также низкий КПД (0,2.0,25) - основные недостатки эрлифтов.

Рисунок 12 - Схема воздушного водоподъемника (эрлифта).

Форсунка; 2 - водоподъемная труба; 3 - обсадная труба; 4 - водоотделитель; 5 - приемный бак; 6 - воздушная труба.

Ленточные (шнуровые) водоподъемники (рисунок 13) используют для сельскохозяйственного водоснабжения при подъеме воды из шахтных колодцев на пастбищах. Эти установки имеют привод от электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания и ветродвигателей. Действие водоподъемников основано на смачивании ленты или шнура (32 x 12 мм) из эластичного материала. Лента (шнур) охватывает ведущий и ведомый шкивы и опущена в колодец с водой. При работе вода захватывается ведущей ветвью, движущейся со скоростью 2,5.5 м/с, поднимается на поверхность, где под действием центробежных сил отрывается от ленты (шнура) и отбрасывается в накопитель. Высота подъема воды 30…50 м, подача 4.5 м 3 /ч; КПД 0,25.0,6, мощность привода 3.4 кВт. Водоподъемники просты по конструкции и надежны в работе. Могут быть использованы также для подъема воды из дренажных колодцев.

Рисунок 13 - Схема ленточного водоподъемника.

Рама; 2 - крыша; 3 - ведущий шкив; 4 - ремень; 5 - двигатель; 6 - лента; 7 - натяжной шкив; 8 - груз.

Для подачи воды на производственные и хозяйственно-питьевые нужды животноводческие хозяйства должны быть оборудованы водопроводной сетью. Различают внешнюю и внутреннюю водопроводную сеть.

Внешняя водопроводная сеть - это та часть распределительной сети, которая расположена на территории комплекса или фермы за пределами помещений. Она может быть разветвленной или кольцевой.

Разветвленная, или тупиковая сеть (рисунок 14 а), состоит из отдельных линий. Вода из водонапорной башни проходит по главной магистрали с ответвлениями, которые заканчиваются тупиками. Таким образом, вода поступает к потребителю только с одной стороны. Тупиковая сеть применяется лишь на небольших фермах.

Кольцевая сеть (рисунок 14 б) обеспечивает движение воды по замкнутому кругу (кольцу) и подводит ее к потребителю с двух сторон. Кольцевая водопроводная сеть длиннее, чем соответствующая тупиковая, однако у нее имеется немало преимуществ: не застаивается вода, увеличивается пропускная способность сети и другие. Поэтому кольцевую сеть применяют чаще.

Внутренняя водопроводная сеть предназначена для непосредственного распределения воды между потребителями внутри зданий. Для бесперебойной подачи воды на производственные нужды эта сеть выполняется только кольцевой. В производственных зданиях крупных комплексов эту сеть присоединяют к кольцевой сети наружного водопровода двумя вводами раздельно.

Рисунок 14 - Схема водопроводных сетей.

а - тупиковый; б - кольцевой.

Расход воды в животноводческих хозяйствах в течение суток неравномерный, и приспособить работу насосных станций к изменениям потребления воды без дополнительных промежуточных резервуаров воды очень трудно. Поэтому при устройстве водопроводных сетей необходимо предусмотреть специальные сооружения для запаса воды на непрерывное питание потребителей.

По способу получения воды из этих сооружений они бывают напорно-регулирующие и безнапорные.

Напорно-регулирующие сооружения создают в водопроводной сети напор, необходимый для распределения нужного количества воды потребителям. К ним относят водонапорные башни и пневматические котлы. Водонапорные башни создают необходимый напор за счет поднятия водонапорного бака на необходимую высоту, а в пневматических котлах - за счет давления сжатого воздуха в пространстве, свободном от воды в герметически закрытом сосуде.

Безнапорные сооружения выполняют в виде подземных резервуаров, вода из которых подается насосами в водонапорную сеть, а затем потребителю.

3. Технологический расчет и выбор оборудования

Из выше изложенного мною предлагается следующая схема поточно-технологической линии водоснабжения и поения (рис.1).

Рис.1. Конструктивно-технологическая схема ПТЛ водоснабжения и автопоения: 1 - насосная станция; 2 - центробежный насос; 3 - водонапорная башня; 4 - водопроводная сеть; 5 - место потребления воды.

Имеем следующие исходные данные:

Схема водопровода

Рис.2. Расчетная схема водопровода:

К - колодец (источник воды); НС - насосная станция (водоприемник); НР - напорно-регулирующее сооружение; П 1 , П 2 , П 3 , П 4 , П 5, П6 - потребители, l 1 ,l 2 - линии всасывающего трубопровода; l 3 , l 4 - линия напорного трубопровода; l 5 ,l 6 ,l 7 ,l 8 ,l 9, l 10 - линия разводящего трубопровода; Н вс - высота всасывания геометрическая (расстояние по вертикали между уровнем воды в источнике и осью насоса); Н н - высота нагнетания геометрическая (расстояние по вертикали от центра насоса до уровня воды в напорном резервуаре); Н б - высота бока; Н г - геометрическая разность нивелирных отметок земли у башни и наиболее высоко расположенной точки водопотребления.

Источник имеет дебит Д = 100 м3/ч.

Напорно - регулирующее сооружение - башенная водокачка или резервуар с Нб=4м.

Геометрическая разность нивелирных отметок Нr=0.

Время работы насосной станции Т=12 часов (работает с 7 до 19).

Потребители:

а) П1 - коровник №1 (200 голов);

б) П2 - коровник №2 (200 голов);

в) П3 - коровник №3 (200 голов);

г) П4 - коровник №4 (200 голов);

д) П5 - коровник №5 (100 голов);

е) П6 - парк автомашин, тракторов; душевой павильон, столовая (автомашин m 2 =240 единиц; тракторов m 3 = 90 единиц; душевой павильон m 4 = 350 посетителей; столовая m 5 = 400 посетителей).

Линии водопровода,

а) l 1 = Нвс = 7,0 м; l 2 = 68 м.

б) l 3 = 30 м; l 4 = Н н.

в) l 5 = 400 м; l 6 = 100 м; l 7 = 70 м; l 8 = 110 м; l 9 = 125 м, l 10 = 180; l 11 = 135.

Величина свободного напора в конечной точке водозабора Нсвн = 10 м.

Насос центробежный (привод ременный).

Процент от суточного,0,750,751,01,03,05,55,55,53,5

Под системой водоснабжения понимают весь комплекс сооружений и устройств на территории хозяйства, обеспечивающих все пункты потребления доброкачественной водой в требуемых количествах.

На животноводческих фермах вода расходуется на поение животных, а также на технологические, гигиенические, хозяйственные и противопожарные нужды. Расход воды на ферме зависит от вида животных, от выполняемых работ в течение суток и от времени года.

Согласно существующим нормам потребления воды различными группами животных и удовлетворения технологических нужд различных объектов фермы, рассчитывается средний суточный расход воды на ферме (комплексе) по формуле:

сут. ср. = m 1 * q 1 + m 2 * q 2 +…+ q n * m n , (1)

где Q сут. ср. - средний суточный расход воды на ферме, м 3/ сут.; 1, q 2, … , q n - среднесуточная норма потребления воды одним потребителем, м 3 /сут.; 1, m 2, … , m n - число потребителей, имеющих одинаковую норму потребления (голов, единиц и далее);

2,…,n - число групп потребителей.

Согласно норме водопотребления (приложение А, таблица А.1 и таблица А.2) принимаем:

для крупного рогатого скота q = 120 л/сут.

для автомашины q 2 = 20 л/сут;

для трактора q 3 = 150 л/сут;

для душевого павильона q 4 = 80 л/сут;

для столовой q 5 = 20 л/сут;

Тогда, имея число потребителей:

коровник № 1 m 1 = 200 голов;

коровник № 2 m 2 = 200 голов;

коровник № 3 m 3 = 200 голов;

коровник № 4 m 4 = 200 голов;

коровник №5 m 5 = 100 голов;

для автомашины m 2 = 240 единиц;

для трактора m 3 = 90 единиц;

для душевого павильона m 4 = 350 посетителей;

для столовой m 5 = 400 посетителей.

Определяем по формуле (1) средний суточный расход воды:

сут. ср . = 200 * 120 + 200 * 120 + 200 * 120 + 200 * 120 + 100 * 120 + 240 * 20 + 90 * 150 + 350 * 80 + 400 * 20 = 166 300л/сут = 166,3 м 3 /сут

Среднесуточный расход воды летом выше, чем зимой. Неравномерность суточного водопотребления выражают коэффициентом суточной неравномерности. Тогда максимальный суточный расход воды на ферме или комплексе определяется по формуле:

сут. max = Q сут. ср. х k 1, (2)

где Q сут. max - максимальный суточный расход, м 3 /сут.; 1 - коэффициент суточной неравномерности, k 1 = 1,3…1,5, принимаем k 1 = 1,5

сут. max = 166,3 х 1,5 = 249,35 м 3 /сут.

Для определения часовой потребности в воде необходимо учитывать, что в течение суток расход воды колеблется: в дневные часы он достигает максимума, а в ночное - минимума. При расчете максимального часового расхода воды принимается коэффициент k 2 = 2,5 и формула:

ч max = Q сут max х k 2/ 24 (3)

Тогда получим

ч max = 249,35 х 2,5/24 = 55,4 м 3 /ч.

(Число 24 - количество часов в сутках)

Максимальный секундный расход рассчитывается по формуле

с max = Q ч max / 3600, (4)

где Q с max - максимальный секундный расход воды, м 3 /с.

(Число 3600 - количество секунд в одном часе).

с max = 55,4/3600 = 0,0153 м 3 /с = 15,3 л/с.

Расход воды на тушение пожара на ферме зависит от степени огнестойкости зданий и их объема. При расчетах его можно принять на фермах равным 2,5 л. Запас воды должен обеспечить тушение пожара в течение 2.3 часов.

П 1), (П 2), (П 3), (П 4):

сут. ср = 200 * 120 = 24000л/сут = 24 м 3 /сут.

36 м 3 /сут.

=м 3 /ч.

0,0010 м 3 /с = 1 л/с.

Расчет потребности в воде для первого потребителя (П 5 ):

сут. ср = 100 * 120 = 12000л/сут = 12м 3 /сут.

18 м 3 /сут.

=м 3 /ч.

0,0005 м 3 /с = 0,5 л/с.

Расчет потребности в воде для первого потребителя (П 6 ):

сут. ср = 240 * 20 + 90 * 150 + 350 * 80 + 400 * 20 = 4800 + 13500 +28000 + 8000 = 54300 л/сут = 54,3 м 3 /сут.

81,45 м 3 /сут.

=м 3 /ч.

0,0023 м 3 /с = 2,3 л/с.

Таблица 1 - Расчетные данные потребности в воде для исходной схемы водопотребления

Наименование одинако вых потреби телей Коли чество потреби телей, m i Суточная норма потребле ния воды q i , м 3 Суточный расход воды Q сут. ср., м 3 Максимальный суточный расход воды , м 3 Макси

мальный часовой расход воды

М 3 Максимальный секундный расход воды
П1 Коровник №1
П2 Коровник №2
П3 Коровник №3
П4 Коровник №4
П5 Коровник №5
П6 автомашины, тракторы, душевой павильон, столовая		0, 190 0,150 0,080 0,020

Для найденных Q ч max и Q с max рассчитывают диаметры трубопроводов разводящей сети по формуле:

где - площадь круга, м 2 ;

3,14;- диаметр трубы, м.

Тогда d = 1,13 х , (5)

где U - скорость движения воды в трубе; м/с;= 0,5…1,25 м/с (приложение Б).

Принимаем U = 0,95 м/с.

Расчет диаметра труб для различных участков определяется по формуле (5) и округляется до стандартных величин.

a) для участка (труба l5 ) определяется диаметр d 5 ;

d 5 = 1,13 х = 0,096 м. Принимаем d 5 = 100 мм.

b) для участка (труба l6,l7,l8,l9 ) определяется диаметр d 6,7,8,9 ;

d 6,7,8,9 = 1,13 х = 0,036 м. Принимаем d 6,7,8,9 = 50 мм.

c) для участка (труба l 10) определяется диаметр d 10 ;

d 10 = 1,13 х = 0,026 м. Принимаем d 10 = 50 мм.

d) для участка (труба l 11 ) определяем диаметр d 11 ;

d 11 = 1,13 х = 0,056 м. Принимаем d 11 = 75 мм.

Выбор водоподъемника

При выборе водоподъемника должно быть известно:

1. Источник воды с определенным дебитом Д, м 3 /ч.

2. Напорно-регулирующее устройство.

Максимальный часовой расход воды Q ч max, м 3 /ч.

Величина свободного напора в конечной точке водоразбора Н свн, м

Длина трассы всех участков водопроводной сети l j , м.

Условия для выбора насоса (водоподъемника)

Суточная производительность насоса должно быть равна или больше

максимального суточного расхода

сут. насоса Q сут. max .

Часовая производительность насоса должна быть выбрана в зависимости от продолжительности работы водоподъемника и определяется по формуле

ч. насоса = ,

где Т - продолжительность работы насосной станции, ч

(по исходным данным Т = 12 часов).

Q ч. насоса = = 20,7 м 3 /ч.

Секундная производительность насоса определяется по формуле

с. насоса = Q ч насоса / 3600.

с насоса = = 0,0057 м 3 /с = 5,7 л/с

Диаметр трубопровода для всасывающей (l 1 и l 2 ) и нагнетательной (l 3 и l 4 ) линии (условно, ввиду малого расстояния, принимаем их равными по диаметру) определяется как

насоса = 1,13 х .

насоса = 1,13 х = 0,087 м.

Принимаем диаметр трубопровода всасывающей (l 1 и l 2 ) и нагнетательной (l 3 и l 4 ) линии d насоса = 87 мм.

После определения часовой производительности насоса должно соблюдаться условие

Д Q ч. насоса

Напор, создаваемый насосом, определяется по формуле

Н насоса Н вс + Н н + Н б +∑h, (6)

где Н насоса - напор, создаваемый насосом, м;

Н вс - высота всасывания, м;

Н н - высота нагнетания, м;

Н б - высота бака, м;

∑h - сумма потерь напора на всасывающей и нагнетательной линиях, м;

∑h = ∑h′+∑h″,

где ∑h′ - сумма потерь напора по длине всасывающего и нагнетательного трубопровода, м,

∑h″ - местные потери напора во всасывающем и нагнетательном трубопроводах, м.

5. Высота нагнетания водонапорного бака (резервуара) выбирается из расчета

Н н Н свн +Sh 1 ± Н г, (7)

где Н свн - величина свободного напора, м:

Н г - геометрическая разность нивелирных отметок, м;

∑h 1 - сумма потерь напора в разводящем трубопроводе, м;

∑h 1 =∑h′ 1 +∑h″ 1, где ∑h′ 1 - сумма потерь напора по длине разводящего трубопровода, м;

∑h″ 1 - сумма местных потерь напора в разводящем трубопровода, м.

Местные потери напора в сети составляют 5…10% от величины потерь на трение по длине (эти данные используются в практических расчетах), а потери напора по длине определяются по формуле

j = i ∙ l j, (8)

l j - длина конкретного участка, м;- гидравлический уклон в метрах (потери напора на 1 м длины трубопровода).

Данные по i выбираем из таблицы (приложение Г, таблица Г.1)

Выбранные данные вместе с рассчитанным (принятым) диаметром трубопроводов и секундным расходом заносим в таблицу 2.

Таблица 2 - Значения диаметров, секундного расхода, 100 j и j для трубопроводов

Трубопроводы	Диаметр трубопровода d мм	Секундный расход Q c max л/с
l 1, 1 2, l 3, l 4

Тогда величина потерь напора по длине определяется по формуле (8), а местные потери напора в данном расчете принимаются 10% от потерь по длине.

5 = 0,0155 х 400 = 6,2 м и 10% равно 0,62 м. 6 = 0,0127 х 100 = 1,27 м и 10% равно 0,127 м. 7 = 0,0127 х 70 = 0,889 м и 10% равно 0,0889 м. 8 = 0,0127 х 110 = 1,397 м и 10% равно 0,1397м. 9 = 0,0127 х 125 = 1,58 м и 10% равно 0,158 м. 10 = 0,032 х 180 = 5,76 м и 10% равно 0,576м. 11 = 0,092 х 135 = 12,42 м и 10% равно 1,242 м.

Тогда сумма потерь напора в трубопроводах для:

5 будет равна h 5 = 6,2 + 0,62 = 6,82 м;

l 6 будет равна h 6 = 1,27+ 0,127 = 0,0352 м;

l 7 будет равна h 7 = 0,889 + 0,0889 = 0,02464 м;

l 8 будет равна h 8 = 1,397 + 0,1397 = 0,03872 м;

l 9 будет равна h 9 = 1,58 + 0,158 = 1,738 м;

l 10 будет равна h 10 = 5,76+ 0,576= 6,336 м;

l 11 будет равна h 11 = 12,42+ 1,242 = 13,66 м;

В данном примере потери в разветвленной сети на шестом участке (l 11 ), где первый потребитель (П 6).

Тогда сумма потерь напора в разводящем трубопроводе определяется из выражения:

∑h 1 = h 5 + h 11 = 6,82 + 13,66= 20,48 м.

Н н = 10+ 20,5 + 0 = 30,5 м.

Это значит, что дно резервуара должно быть на высоте 30,5 м.

общ = l 1 + l 2 + l 3 + l 4 .

общ = 7 + 3 + 30 + 30,5 = 70,5 м.

Тогда величина потерь напора на всасывающем и нагнетательном трубопроводах по длине и местные потери определяются как:

l общ = 0,00957 х 70,5 = 0,67 м и 10% равно 0,067 м.

Н насоса = 7 +30,5 + 4 + 0,737 = 42,2 м.

Имея расчетные данные:

Н насоса = 42,2 м; Q ч насоса = 20,7 м 3 /ч;

с насоса = 5,7 л/с производим энергетический расчет.

Расчетная мощность приводного двигателя к насосу определяется по формуле

Р расч. = ,

где Р расч. - расчетная мощность приводного двигателя, кВт;

Плотность воды, кг/м 3 ;- ускорение свободного падения, м/с 2 ; с насоса - подача насоса, м 3 /с; Н насоса - полный напор насоса, м;

Насоса - коэффициент полезного действия насоса;

Передачи - коэффициент полезного действия передачи.

1000 кг/м 3 ; насоса = 0,4…0,64; передачи = 1 (приложение Д)

Используя расчетные значения Q с насоса, Н насоса и принимая насоса = 0,4 определяем расчетную мощность

Р расч. = = 5,8 кВт.

(Число 1000 в знаменателе - переводной коэффициент для получения результата в кВт). С учетом коэффициента запаса, мощность двигателя определяется по формуле:

Р дв. = Р расч. * α,

где α - коэффициент запаса мощности; α = 1,1…2,0 (приложение Д).

Принимаем α = 1,3

Р дв - мощность двигателя с учетом всевозможных перегрузок, кВт.

Р дв. = 5,8 * 1,3 = 7,54 кВт.

. Графики потребления воды

Водонапорные башни служат для создания напора в разводящей сети и для хранения запаса воды, необходимого для уравнивания разности между подачей воды насосной станцией и расходом ее потребителями. (Иногда в резервуаре хранится пожарный запас воды).

Необходимая минимальная емкость напорного бака зависит от величины суточного расхода воды хозяйством, характера расходования ее по часам суток и времени работы насосной станции.

Расход воды по часам суток может быть установлен достаточно точно с учетом коэффициентов неравномерности и с учетом распорядка дня на ферме и выражаться в виде графика, представленного на рисунке 2. (график построен по исходным данным)

По известным данным Q сут. max графика расходования воды в течение суток и режиме работы насосной станции, необходимая емкость бака определяется:

Методом составления расчетной таблицы

Методом построения интегрального графика.

Метод. Метод составления расчетной таблицы.

Известные исходные данные:

Q сут. max = 249,35 м 3 /сут. (максимальный суточный расход считаем за 100%)

2. График расходов по часам суток представлен на рисунке 2. (Расход по часам суток имеется в исходных данных).

Время насосной станции Т=12 часов в период с 7 до 19 часов. (Имеется в исходных данных).

Q ч. насоса = 20,7 м 3 /ч.

Данные часового расхода и подачи воды насосом в процентах от максимального суточного расхода (Q сут. max) заносим в табл.2 и определяем алгебраическую сумму подачи и расхода за каждый час в процентах от Q сут. max .

Табл.3 - Данные к определению емкости бака (резервуара)

Часы суток Т суток	Часовой расход в процентах от Q сут. max	Подача воды насосной станцией в процентах от Q сут. max	Алгебраическая сумма подачи и расхода воды в процентах от Q сут. max	Остаток воды в баке к концу каждого часа в процентах от Q сут. max
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	0,75 0,75 1,0 1,0 3,0 5,5 5,5 5,5 3,5 3,5 6,0 8,0 8,0 7,0 5,0 5,0 3,5 3,5 6,0 6,0 6,0 3,0 2,0 1,0	8,35 8,35 8,35 8,35 8,35 8,35 8,35 8,36 8,35 8,35 8,35 8,35	0,75 0,75 1,0 1,0 3,0 5,5 5,5 +2,85 +4,85 +4,85 +2,35 +0,35 +0,35 +1,35 +3,35 +3,35 +4,85 +4,85 +2,35 6,0 6,0 3,0 2,0 1,0	17,5-0,75=16,75 16,75-0,75=16,0 16,0-1,0=15,0 15,0-1,0=14,0 14,0-3,0=11,0 11,0-5,5=5,5 5,5-5,5=0 0+2,85 =2,85 2,85+4,85=7,7 7,7+4,84=12,55 12,55 +2,35=14,90 14,9+0,35=15,25 15,25+0,35=15,60 15,60+1,35=16,95 16,95+3,35=20,3 20,3+3,35=23,65 23,65+4,85=28,5 28,5+4,85=33,35 33,35+2,35 =35,7 * 35,7-6,0=29,7 29,7-6,0=23,7 23,7-3,0=20,7 20,7-2,0=18,7 18,7-1,0=17,7

* - максимальная величина остатка воды в баке.

Максимальная величина остатка воды в баке определяет необходимую емкос

W б = = = 89м 3 .

Метод. Метод построения интегрального графика.

W б =,

где W б - объем бака, м 3 ;

Сумма двух отрезков - наибольших (определяющих расстояние по вертикали между общими кривыми), взятых по разные стороны кривой расхода воды, %.

б ==

5. Расчет водопроводимости. Энергетический расчет

Исходные данные:

Таблица 1 - Техническая характеристика оборудования, установленного в технологической линии водоснабжения свинарников

Таблица 2 - Время работы основного оборудования

Оборудование, марка	Время работы оборудования (часы, минуты)
Центробежный насос 3К-6А Освещение коровника №1 Освещение коровника №2 Освещение коровника №3 Освещение коровника №4 Освещение коровника №5	7ч…19ч 5ч30мин…9ч; 15ч…21ч 5ч30мин…9ч; 15ч…21ч 5ч30мин…9ч; 15ч…21ч 5ч30мин…9ч; 15ч…21ч 5ч30мин…9ч; 15ч…21ч

Построение графика работы оборудования

Порядок построения графика следующий:

Строят оси координат

По оси абсцисс обозначаем время суток Т суток в часах или минутах (от 0 до 24).

Слева оси ординат в четырех столбцах обозначаем:

а) Технологические операции в примерной последовательности одна за другой.

б) Марка машины, выполняющей ту или другую технологическую операцию.

в) Время работы t машины в течение суток в часах или минутах.

г) Установленная мощность Р электродвигателей на машинах и освещение в кВт.

Обозначение позиций	Технологические операции	Марка машины	Общее время работы t, ч. и мин.	Мощность Р, кВт
	Центробежный насос
	Освещение коровника №5 Освещение коровника №4 Освещение коровника №3 Освещение коровника №2 Освещение коровника №1	лампы лампы лампы лампы	9 часов 30 минут 9 часов 30 минут 9 часов 30 минут 9 часов 30 минут

Рисунок 1 - График работы оборудования

Теперь строго в масштабе параллельно осе абсцисс наносим против технологически операций линии, длина которых (в масштабе) соответствует времени работы машины, а положение их (линий) относительно оси абсцисс показывает: в какое время суток выполняется данная технологическая операция.

По графику сразу видно технологию производства, время работы машин, в какое время и последовательность их включения и выключения, сколько одновременно работает машин, какие машины и далее.

Построение графика установленных мощностей

Руководствуясь графиком работы оборудования (рис.1) и исходными данными строится график установленных мощностей оборудования (рис.2). Порядок построения графика следующий:

Строят оси координат.

По оси абсцисс обозначаем время суток Т суток в часах или минутах (от 0 до 24).

З. По оси ординат обозначаем в мощность Р в кВт.

Смотрим на график оборудования (рис.11) и на исходные данные.

В 5 часа 30 минут включают освещение. Установленная мощность освещения Р осв = 8 кВт.

Тогда Р сумм (5ч30мин) = Р осв. х 5 коровников = 8 х 5 = 40 кВт

В 7 часов включают насос 3К-6А. Мощность 3К-6А - Р = 10 кВт.

Тогда Р сумм (7ч) = Р осв. + Р = 40 кВт + 10 кВт = 50 кВт.

В 9 часов освещение выключают.

Тогда Р сумм (9ч) = Р = 10 кВт.

С 15 часов до 19 часов работает освещение и насос 3К-6А.

Тогда Р сумм (15ч) = Р осв. + Р = 40 кВт + 10 кВт = 50 кВт.

В 19 насос прекращает работу.

Тогда Р сумм (19ч) = Р осв. = 40 кВт

Освещение отключают в 21 час.

Энергетический расчет

Энергетический расчет проводим при условии, что все машины работают при оптимальной загрузке в указанное расчетное время.

Р общ = Р осв + Р 3К-6А, где

Р общ - установленная мощность освещения и водоснабжения, кВт;

Р осв - установленная мощность освещения, кВт;

Р 3К-6А - установленная мощность насоса 3К-6А, кВт.

Получаем Р общ = 5 х 8 кВт + 10 кВт = 50 кВт.

Расход энергии определяется по формуле

i = P i х t i , где

i - расход электроэнергии i-ой машиной, кВт ·ч; i - мощность двигателя i-ой машины, кВт; i - время работы i-ой машины, ч.

Получаем: W осв = Р осв х t осв; W 3К-6А = Р 3К-6А х t 3К-6А, где

осв., W 3К-6А - расход электроэнергии на освещение и водоснабжение, кВт∙ч; осв., t 3К-6А - общее время работы освещения и насоса 3К-6А, ч.

Получаем: W осв. = 40 кВт · 9,5 ч = 380 кВт∙ч 3К-6А = 10 · 12 ч = 120 кВт∙ ч.

Тогда W общ. = W осв. + W 3К-6А

Получаем W общ. = 380 кВт∙ ч + 120 кВт∙ ч = 500 кВт∙ ч.

6. Экономический расчет

Основой всех расчетов определения экономической эффективности являются технические карты, представляющие собой основной документ для определения потребности хозяйства в машинах, обеспечивающие комплексную механизацию всех производственных процессов.

По технической карте определяют технико-экономические обоснования выбранной системы машин. В карте должны быть приведены технические показатели и экономические показатели.

Показатели использования техники:

Количественные - характеризуются уровнем оснащения производственных процессов техники:) объем механических кормов

b) уровень механизации производственных процессов) уровень механизации фермы.

Уровень механизации находим по формуле

Где У - уровень механизации, %; 1 - поголовье, обслуживается машинами, гол.; 2 - общее количество животных, гол.

Тогда:

У= * 100 = 100%

Качественные показатели использования техники характеризуют экономическую эффективность ее использования, по ним выбирают варианты.

Показатели экономической эффективности:

a) затраты труда на обслуживание поголовья (голов),

b) затраты труда на единицу произведенной продукции (тонны),) прямые эксплуатационные издержки,) окупаемость капитальных вложений в механизацию производственных процессов.

Затраты труда находим по формуле

Где Т - затраты труда, чел·ч/т;

Л - количество людей, работающих на данном процессе, чел;- время работы этих людей на данном процессе, ч; общ - общее количество продукции произведенной на данном процессе, т.

Э т =В прод - В прод (нов. технологии);

где Э - экономический эффект;

В прод - затраты на старой машине;

В прод (новые технологии) - затраты по новой технологии.

7. Ветеринарные требования и техника безопасности

Ветеринарно-санитарные требования по содержанию помещений, территории ферм и уходу за животными

Для обеспечения и поддержания должного санитарного состояния животноводческих помещений и территории молочных ферм необходимо постоянно следить за их чистотой и благоустройством.

Не реже 1 раза в месяц проводить санитарный день на ферме. В этот день подвергают тщательной очистке стены, кормушки, автопоилки и другое оборудование, а также окна в производственных, бытовых и вспомогательных помещениях, санпропускнике. После механической очистки осуществляют дезинфекцию; кормушки, загрязненные места стен, перегородок и столбов белят взвесью свежегашеной извести. В этот день ветеринарный персонал осматривает всех дойных животных, обращая особое внимание на состояние вымени, сосков, и проверяет качество санитарной очистки помещения и территории. Результаты осмотра и проверки записывают в журнал, паспорт фермы, которые хранятся у заведующего фермой.

Вход на внутреннюю территорию фермы разрешают только через санпропускники обслуживающему персоналу с предъявлением постоянных пропусков, а другим лицам по разовым пропускам, выдаваемым по согласованию с ветеринарной службой. Посещение фермы посторонними лицами регистрируется в журнале, хранящемся вместе с пропусками в контрольном пункте санпропускника.

Вход на территорию фермы разрешают только после смены собственной одежды и обуви в санпропускнике на спецодежду.

Въезд транспорта на территорию фермы допускается только через дезбарьеры.

На всей территории, в производственных и подсобных помещениях молочных ферм проводят профилактическую дезинфекцию и мероприятия по борьбе с мухами и грызунами в соответствии с действующими инструкциями по проведению дезинфекции, дезинсекции, дератизации и дезакаризации.

В молочной и доильном зале стены систематически (по мере загрязнения) очищают и белят взвесью свежегашеной извести. Полы моют ежедневно. Дезинфицируют помещения 2 раза в месяц раствором гипохлорита кальция (натрия) с содержанием 3 % -ного активного хлора. Расход раствора составляет 0,5 л на 1 м 2 площади. Экспозиция 1 ч.

В летний период применяют пастбищную, стойлово-лагерную и стойлово-выгульную систему содержания животных, а в зимне-стойловый - привязную и беспривязную. Наиболее целесообразную из них специалисты выбирают с учетом конкретных условий хозяйства (обеспеченность кормами, качество стада, ветеринарное благополучие, квалификация кадров и др.).

Дойных коров при беспривязном содержании ежедневно следует обеспечивать чистой соломенной или другой подстилкой из расчета 5 кг на корову. При стойловом содержании коров подстилку (солома, опилки и т.п.) заменяют ежедневно. Для дойных коров торфяную пушенку в качестве подстилки использовать запрещается.

Чистку кожного покрова и обмывание задних конечностей коров осуществляют доярки по мере загрязнения.

Запрещается ввод животных на территорию фермы из других хозяйств или ферм без разрешения ветеринарного врача и соблюдения настоящих Правил.

Техника безопасности.

водоснабжение ферма ветеринарный механизированный

Животноводческая ферма должна иметь воду для поения скота, обработки и приготовления жидких и полужидких кормовых смесей, мойки посуды. Для подачи воды необходимы насосные станции, водонапорные башни, колодцы и скважины, водопровод и поилки.

Особую осторожность нужно соблюдать при установке и монтаже цельнометаллических водонапорных башен. Устанавливают башни на фундаменте с анкерными болтами; водоподводящая часть от насосной станции должна быть смонтирована заранее.

Внутренний водопровод следует не сваривать, а монтировать при помощи соединительных муфт. Это облегчает ремонт водопровода в дальнейшем.

Прежде чем установить индивидуальные чашечные поилки, надо проверить действие запорного клапанного механизма, только после этого их прикрепляют к стойке или кормушке.

Особое внимание надо уделять прокладке водопроводных труб в местах пересечения их с электрическими проводами: они не должны соприкасаться или пересекаться. Если этого избежать нельзя, то места пересечения надо дополнительно изолировать, а между проводами и трубой установить деревянную прокладку, поскольку даже небольшое электрическое напряжение на водопроводной трубе может привести к гибели животных.

Зимой во время сильных морозов вода в недостаточно утепленном водопроводе замерзает. Отогревать водопроводную трубу открытым пламенем (паяльной лампой) нельзя. Для этого пользуются горячей водой: замерзшие места обкладывают тряпками и поливают горячей водой до тех пор, пока водопровод не начнет нормально действовать.

Противопожарная безопасность

Пожары на фермах возникают по различным причинам. В результате сгорают животноводческие помещения, оборудование, гибнет скот. Нередко пожары приводят к человеческим жертвам.

Пожар легче предупредить, чем потушить. Поэтому противопожарные мероприятия имеют важное значение.

На животноводческих фермах и других объектах ответственность за противопожарную безопасность возлагается на руководителей участков, бригад и ферм.

В разработке мероприятий по противопожарной безопасности и контролю за их выполнением должны принимать участие члены добровольной пожарной охраны совхоза и колхоза, а также слесари и электромонтеры.

Для предупреждения и успешной борьбы с пожарами работники животноводства должны знать причины их возникновения, выполнять правила пожарной безопасности и. быть обучены обращению со средствами тушения пожара. На животноводческих фермах надо разработать обязанности каждого работника в случае возникновения пожара.

При механизированном водоснабжении обязательно устройство водоотборных кранов, гидрантов.

На территории фермы, не имеющей пожарных гидрантов, надо оборудовать огороженный пожарный водоем. Вблизи места складирования кормов должны стоять бочки с водой.

В каждом помещении на видном месте вывешивают "Правила пожарной безопасности", которые обязательны для выполнения всеми рабочими фермы, а также таблички с фамилией работника, отвечающего за пожарную безопасность данного объекта.

Для курения надо отводить специальные места или помещения, в них вывешивают специальные таблички с надписями: "Место для курения", "Здесь курить разрешается". Места и помещения для курения желательно оборудовать противопожарным инвентарем (бочки с водой, металлические урны).

Территорию между животноводческими помещениями (противопожарные разрывы) запрещается использовать под складирование материалов, соломы и сена.

Во всех животноводческих помещениях проходы, выходы, коридоры, тамбуры, лестницы, чердачные помещения следует постоянно содержать в исправном состоянии и ничем не загромождать.

Ворота и двери животноводческих помещений должны открываться наружу, закрывать их можно только на крючки и защелки, нельзя применять замки. В зимний период площадки перед воротами и дверями надо очищать от снега, с тем чтобы ворота и двери свободно открывались.

Нельзя пользоваться открытым пламенем (факелом, паяльной лампой) при отогревании замерзших труб водопроводной и отопительной систем. Для этого надо применять горячую воду, пар или нагретый песок.

На фермах и в животноводческих помещениях запрещается применять машины и механизмы, опасные в пожарном отношении, имеющие течь в топливном баке и топливопроводах, выделяющие искры.

Тушат огонь обычно водой, снегом, песком и землей. Однако в ряде случаев применять воду нецелесообразно, а иногда недопустимо. Нельзя тушить, водой горящий бензин, керосин, масла, а также воспламенившиеся двигатели внутреннего сгорания. В этих случаях пламя следует гасить огнетушителем, забрасывать песком, землей, накрывать мокрым брезентом.

При тушении пожара огнетушителями струю пены нужно направлять на основание пламени, то есть непосредственно на горящий предмет или вещество.

В ночное время на животноводческие фермы назначают дежурных, которые в случае возникновения пожара должны поднять тревогу.

При возникновении пожара надо принять срочные меры к ликвидации очага огня и, если потушить не удается, немедленно вызвать пожарную команду, принять меры для спасения животных, оборудования и прекращения дальнейшего распространения огня.

Список литературы

1. Бакшаев П.Д., Богдановский А.В., Ивахно В.К. Справочник по охране труда и технике безопасности в животноводстве. - Киев: Урожай, 1979. - 183с.

Белянчиков Н.Н., Смирнов А.И. Механизация животноводства. - М.: Колос, 1983. - 360 с.

Калюга А.А. Механизация технологических процессов на свиноводческих предприятиях. - М.: Россельхозиздат, 1987. - 208 с.

Костин Г.Н. Основные технологические схемы водоснабжения животноводческих и других объектов, основное оборудование и пример расчета по теме "Механизация водоснабжения". - Киров, 2005. - 216с.

Мжельский Н.И., Смирнов А.И. Справочник по механизации животноводческих ферм и комплексов. - М.: Колос, 1984. - 336с.

Носов М.С. Механизация работ на животноводческих фермах. - М.: ВО Агропромиздат, 1987. - 415 с.

Фильтрационное оборудование на животноводческих фермах используется не только в качестве источника питьевой воды, но и для поддержания требуемого уровня противопожарной подготовки и для очистки сточных вод, загрязненных продуктами жизнедеятельности крупнорогатого скота или птиц.

На фото: установка водоподготовки “Jalshuddhi” – Animal Husbandry.

В развитии животноводческих и рыбных хозяйств очень важное место занимает организация системы водоснабжения и водоотведения. Как правило, фермы располагаются на значительном расстоянии от города, поэтому возможность использования центрального водопровода в качестве источника питьевой воды сведена к минимуму. Как осуществляется водоподготовка животноводческих комплексов? И в чем отличие фильтров для сточных вод, поступающих с мясоперерабатывающих предприятий и птицефабрик?

Виды систем очистки воды в животноводстве

Системы водоснабжения животноводческих ферм и комплексов обязаны обеспечивать подачу воды в необходимых количествах и соответствующего нормам и стандартам качества. Расчетные размеры водопотребления определяются в соответствии с общим расходом воды, определяемом как сумма трех показателей (рис1)

Рис. 1. Система водоподготовки для животноводческих комплексов

Расчетный расход воды на противопожарные нужды в зависимости от количества голов скота колеблется от 5 до 20 литров в секунду (при возникновении необходимости трехчасового тушения пожара). Стотысячный комплекс по производству свинины требует от 3000 кубометров воды в сутки. Суточная норма десятитысячной фермы достигает 600 куб. метров жидкости в сутки. Объем сточных вод с учетом воды, используемой для чистки и уборки помещений, условно можно приравнять к ежедневному расходу питьевых ресурсов.

Таблица 1. Среднегодовой расход свежей воды (в куб. метрах) на 1 т. Перерабатываемого сырья

Мощность мясокомбината (тонн в смену)	Среднегодовой расход свежей воды (на 1 тонну перерабатываемого сырья)

Источники водоснабжения

В качестве источника водоснабжения для животноводческих ферм могут выступать колодцы, артезианские скважины и поверхностные воды. Для небольших комплексов с расходом воды до 40 кубометров в сутки рациональнее всего использовать расположенные близко к поверхности земли подземные воды, перекачиваемые насосными установками через шахтные колодцы.

Артезианская скважина подходит для организации водоснабжения крупных животноводческих ферм. В этом случае расход на организацию водозабора компенсируется выгодой от использования менее мощных фильтров для питьевой воды (исключение составляет обезжелезиватели ).

Фильтрация (аэрация) поверхностных вод – главный этап организации водоподготовки рыбхозов.

Выбор очистных сооружений для животноводческих комплексов зависит от специализации предприятия. Фермы, занимающиеся птице- и мясопереработкой вынуждены дополнительно устанавливать обезжириватели, а также системы очистки от аммиака, взвешенных веществ, условно патогенных и патогенных микроорганизмов. (3, 4)

Используемые источники:

1. Кириллов Н.K. (Чувашская гос. с.-х. акад.). Ветеринарно-санитарный контроль состояния животноводческих объектов Состояние и проблемы ветеринарной санитарии, гигиены и экологии в животноводстве

2. Костенко Ю.Г. Ветеринарно-санитарный контроль при переработке мясного сырья.

3. Санитарные правила и нормы СанПиН 2.1.5.980-00 "Гигиенические требования к охране поверхностных вод"

4. Санитарные правила и нормы [Для предприятий пищевой и перерабатывающей промышленности]. -2 изд., с изм., и доп.

Под техническим обслуживанием оборудования (ТО) следует понимать совокупность мероприятий, обеспечивающих необходимую надежность и требуемую работоспособность машин и оборудования в период их использования.

В качестве системы ТО выбираем планово - предупредительную систему, так как она обеспечивает работоспособность машин и оборудования в течении всего периода их эксплуатации.

В качестве вида ТО принимаем комбинированный вид ТО, который выполняется силами хозяйства с участием районных ремонтных организаций. Обслуживающий персонал при этом6 операторы, слесари, мастера - наладчики. Работы выполняются на СТО или в хозяйствах на постах и пунктах ТО непосредственно на животноводческих объектах или ЦРМ.

Организация ТО на ферме

Основная задача технического обслуживания машин и оборудования животноводческих ферм и комплексов - обеспечение высокоэффективного использования средств электрификации и механизации за счет качественного и своевременного проведения технических обслуживаний, рационального использования запасных частей, материалов, обменного фонда узлов и агрегатов. Контроль состояния оборудования и выполнение всех операций технического обслуживания осуществляется службой технического обслуживания.

Техническое обслуживание машины и оборудования животноводческих комплексов и ферм организуется с учетом особенностей хозяйств, которые можно разделить на три группы:

1) хозяйства, обеспеченные необходимой материально-технической базой, а также хорошо отлаженной инженерно-технической службой и выполняющие все работы по техническому обслуживанию машин в животноводстве своими силами и средствами;

2) хозяйства, выполняющие операции ежедневного технического обслуживания всего оборудования и периодического обслуживания только простого оборудования своими силами и средствами, а периодического обслуживания только простого оборудования своими силами и средствами, а периодического обслуживания сложного оборудования (холодильных установок, молокопроводов и др.) силами подразделений районного производственного объединения;

3) хозяйства со слабой материально-технической базой, низкой обеспеченностью специалистами и механизаторскими кадрами, выполняющие работы по техническому обслуживанию и ремонту всех машин и оборудования на комплексах и фермах силами специализированных организаций или соответствующих межхозяйственных объединений с учетом специалистов самих хозяйств.

Передовой опыт показывает, что основной объем работ по ежедневному техническому обслуживанию машин и оборудования может выполнять работающий на них персонал: операторы, скотники и др.

Операторы ферм и комплексов должны нести полную ответственность за правильную эксплуатацию, комплексность, техническое состояние и сохранность закрепленных за ними машин и механизмов.

Основные работы по периодическому техническому обслуживанию на фермах и комплексах выполняют специализированные звенья во главе с мастером-наладчиком. В состав звена, как правило, входят слесари, электрик и сварщик. Ремонтом несложного оборудования занимается бригада по монтажу и детали ремонтируют в центральной мастерской или на пункте технического обслуживания, а сложные узлы и агрегаты направляют в специализированные мастерские.