CC BY
14
Литература
1. Левин Е.В. Оценка воздействия помётохранилища бывшей птицефабрики «Снежная» в Мурманской области на атмосферный воздух и почву / Е.В. Левин, Р.Ф. Сагитов, Т.А. Гамм [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 2 (64). С. 193—196.
2. Левин Е.В. Воздействие помётохранилища бывшей птицефабрики «Снежная» Мурманской области на поверхностные воды // Е.В. Левин, Р.Ф. Сагитов, Т.А. Гамм [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 3 (65). С. 210-212.
3. Левин Е.В. Экологическое обоснование ликвидации помётохранилища на основе результатов инженерно-экологических изысканий / Е.В. Левин, Т.А. Гамм, Р.Ф. Са-гитов, С.В. Шабанова [и др.]. М., 2016. 128 с.
4. Егоров А.А. Анализ проблемы технических этажей в жилых зданиях / А.А. Егоров, В.Д. Баширов, Р.Ф. Сагитов [и др.] // Актуальные направления научных исследований: от теории к практике: сб. матер. III Междунар. науч.-практ. конф. Чебоксары, 2015. С. 29-30.
5. Егоров А.А. Обоснование применения крышных котельных установок в зданиях жилищно-коммунального назначения / А.А. Егоров, В.Д. Баширов, Р.Ф. Сагитов [и др.] // Акту-
альные направления научных исследований: от теории к практике: сб. матер. III Междунар. науч.-практич. конф. Чебоксары, 2015. С. 232-233.
6. Захаревич В.В. Анализ проблемы технических этажей в жилых зданиях / В.В. Захаревич, В.Д. Баширов, Р.Ф. Сагитов [и др.] // Актуальные направления научных исследований: от теории к практике: сб. матер. III Междунар. науч.-практич. конф. Чебоксары, 2015. С. 29-30.
7. Захаревич В.В. Обоснование применения крышных котельных установок в зданиях жилищно-коммунального назначения / В.В. Захаревич, В.Д. Баширов, Р.Ф. Сагитов [и др.] // Актуальные направления научных исследований: от теории к практике: сб. матер. III Междунар. науч.-практич. конф. Чебоксары, 2015. С. 232-233.
8. Шабанова С.В., Сагитов Р.Ф., Перехода Д.П. Воздействие выбросов предприятий энергетики на прилегающую территорию // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. № 6 (56). С. 205-208.
9. Митрофанов С.В. Исследования процесса сгорания топлива в котельной при утилизации помёта птицефабрик / С.В. Митрофанов, В.Ю. Соколов, С.А. Наумов [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 2 (70). С. 139-142.
Алгоритм работы системы частичной рециркуляции вентиляционного воздуха производственных помещений АПК
Л.Н. Андреев, к.т.н, В.В. Юркин, ст. преподаватель, ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья
В формировании микроклимата животноводческих ферм и комплексов ведущая роль отводится системам вентиляции, которые имеют следующие функции: удаление излишней влаги, вредных газов и углекислого газа, пылевых и аэрозольных частиц, а также обогащение кислородом. Вентиляционные системы подразделяются на приточные, вытяжные, приточно-вытяжные, вентиляция с рециркуляцией воздуха. Основными являются вытяжная и приточно-вытяжная системы вентиляции, но эти системы вентиляции имеют существенный недостаток - большие теплопотери ввиду того, что энергозатраты на создание микроклимата, а именно подогрев приточного воздуха, могут достигать 60% от всех энергозатрат предприятия [1]. Эта тепловая энергия выбрасывается вместе с вытяжным загрязнённым вентиляционным воздухом в окружающую среду, что приводит не только к снижению энергоэффективности предприятия, но и повышает экологическую нагрузку на близлежащие территории [2, 3].
Материал и методы исследования. Одним из перспективных вариантов снижения теплопо-терь животноводческих помещений является использование различных режимов работы систем вентиляции, связанных с перераспределением воздушных потоков в режимах прямой циркуляции, рециркуляции, частичной рециркуляции [4, 5]. Однако в таких системах необходимо с высокой эффективностью очищать рециркуляционный воздух. Наиболее эффективным способом решения данной задачи является частичная рециркуляция
вентиляционного воздуха (рис. 1) с одновременной высокоэффективной очисткой и обеззараживанием. Сравнение технических характеристик фильтров, предназначенных для очистки рециркуляционного воздуха, показало, что наиболее полно зоотехническим требованиям отвечает двухступенчатый мокрый электрофильтр (ДМЭФ) [6]. В режиме частичной рециркуляции воздуха к рециркуляционному воздуху подмешивается часть приточного наружного воздуха для обогащения воздушной среды кислородом, с одновременным удалением части вентиляционного воздуха в атмосферу с целью снижения концентрации углекислого газа [7].
Для управления воздушными потоками и обеспечения нормируемых параметров воздушной среды животноводческого помещения может быть применена автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП) [8, 9]. Данная система будет поддерживать оптимальные значения концентрации пыли и вредных газов, не превышающие предельно допустимые концентрации (ПДК).
Основой системы автоматизации является контроллер, который в рабочем режиме получает данные о состоянии среды в животноводческом помещении с помощью различных датчиков и управляет исполнительными механизмами в соответствии с написанной программой, поддерживая заданные параметры воздушной среды.
Для решения вышеуказанной задачи разработана система автоматизированного регулирования параметров воздушной среды в животноводческом помещении на основе программно-аппаратной платформы АМшпо. Она включает в себя блок контроллера, на который поступают сигналы от
Приточный
воздух
Очищенный рециркуляционный
воздух
Вытяжной
воздух
Спыль - концентрация пыли, СNHз - концентрация аммиака, СН28 - концентрация сероводорода Рис. 1 - Схема частичной рециркуляции воздуха
Рис. 2 - Алгоритм работы системы автоматизированного регулирования параметров воздушной среды
датчиков загазованности и запыленности, а также датчиков температуры и влажности внутреннего и наружного воздуха, электроприводы воздушных заслонок, электропривод вентилятора, систему управления параметрами короноразрядной системы электрофильтра [10—12].
Исследование проводили с использованием известных законов автоматического регулирования,
языков программирования, теории планирования эксперимента.
Результаты исследования. Для разработки системы составлен алгоритм работы, который представлен на рисунках 2 и 3.
Рассмотрим алгоритм работы системы автоматизированного регулирования параметров воздушной среды. Система с помощью датчиков
Рис. 3 - Границы режимов работы по концентрации вредностей
(запылённости и загазованности) совершает замер текущей концентрации вредностей Q в животноводческом помещении. Затем полученные данные сравниваются с установленными значениями ПДК X3. В случае превышения ПДК система включается в режим работы «Режим MAX» и будет работать в этом режиме до тех пор, пока концентрация вредностей Q не станет ниже нижней границы оптимальных значений Хь Далее система перейдёт в режим работы «Режим MIN», при этом «Режим 1» и «Режим 2» заблокированы. В случае если ПДК не превышено, система сравнивает С с верхней границей оптимальных значений Х2. Если граница Х2 превышена, т.е. значение текущей концентрации Q находится в диапазоне от Х2 до Х3, система переходит в режим работы «Режим 2», система будет работать в этом режиме до тех пор, пока концентрация вредностей Q не станет ниже нижней границы оптимальных значений Х1. За-
тем система перейдёт в следящий режим работы «Режим MIN», при этом «Режим 1» будет заблокирован. Если значение текущей концентрации С находится ниже границы оптимальных значений X2, то система сравнивает Q со значением нижней границы X1 оптимальных значений. В случае если X1 превышена, т.е. значение текущей концентрации Q находится в диапазоне от X1 до X2, система переходит в режим работы «Режим 1» и будет работать в этом режиме до тех пор, пока концентрация вредностей Q не станет ниже нижней границы оптимальных значений X1, и система не перейдёт в режим работы «Режим MIN». Если значение текущей концентрации С находится ниже границы оптимальных значений X1, т.е. в диапазоне от 0 до X1, то система будет работать в режиме «Режим MIN».
Была создана и запатентована система автоматизированного регулирования параметров воздушной среды в животноводческом помещении, позволяющая в режиме реального времени отслеживать значения конкретных параметров микроклимата и управлять режимными характеристиками системы очистки рециркуляционного воздуха с целью поддержания параметров воздушной среды в диапазоне оптимальных значений (рис. 4).
Выводы. Разработан алгоритм работы системы автоматизированного регулирования параметров воздушной среды, обеспечивающий нормируемые параметры воздушной среды животноводческих помещений путём поддержания текущей концентрации вредностей в диапазоне оптимальных значений, не превышающих предельно допустимые значения.
Создана и запатентована система автоматизированного регулирования параметров воздушной
Рис. 4 - Система автоматизированного регулирования параметров воздушной среды:
1 - электрофильтр; 2 - привод воздушной заслонки; 3 - животноводческое помещение; 4 - электродвигатель вентилятора; 5 - блок контроллера; 6 - подсистема датчиков микроклимата (датчик запылённости, датчик загазованности); 7 - датчики состояния окружающей среды
среды, позволяющая отслеживать и регулировать параметры воздушной среды в режиме реального времени с целью повышения энергоэффективности системы вентиляции.
Литература
1. Уаддн Р.А., Шефф П.А. Загрязнение воздуха в жилых и общественных зданиях. М.: Стройиздат, 1987. 158 с.
2. Карпов В.Н. Введение в энергосбережение на предприятиях в АПК // СПб., 1999. С. 6-50.
3. Os'kin S.V., Didych V.A., Vozmilov A.G. Key Ways of Energy Saving in Pump Units for Melioration and Irrigation Systems // International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). 2017.
4. Возмилов А. Г. Электроочистка и электрообеззараживание воздуха в промышленном животноводстве и птицеводстве: дисс. ... докт. техн. наук. Челябинск, 1993. 337 с.
5. Возмилов А.Г., Звездакова О.В. Электроочистка и электрообеззараживание воздуха в технологических процессах АПК России // Вестник ЧГАА. 2013. Т. 66. С. 14-24.
6. Bologa A.M., Makalsky L.M. Electrostatic pneumatic sprayer of water solutions // Journal of Electrostatics. 1989. Т. 23. № C. С. 227-233.
7. Изаков Ф.Я., Файн В.Б. К расчёту системы очистки воздуха от пыли в вентилируемых животноводческих помещениях // Труды ЧИМЭСХ. 1974; Вып. 81.
8. Иванов С.И., Самарин Г.Н. Энергосберегающаяя система формирования микроклимата // Сельский механизатор. 2013. № 3 (49). С. 28-29.
9. Андреев Л.Н. Повышение продуктивности и энергоэффективности животноводческих предприятий за счёт использования систем рециркуляции вентиляционного воздуха с его очисткой и обеззараживанием / Л.Н. Андреев, Б.В. Жеребцов, В.В. Юркин [и др.] // Вестник государственного аграрного университета Северного Зауралья. 2013. № 2 (21). С. 87-91.
10. Возмилов А. Г. Очистка вентиляционного воздуха свиноферм / А.Г. Возмилов, Л.Н. Андреев, А.А. Дмитриев [и др.] // Свиноводство. 2015. № 2. С. 38-39.
11. Пат. на полезную модель РФ №142385. Ресурсосберегающая система автоматического регулирования параметров микроклимата в животноводческих помещениях / А.Г. Возмилов, Н.И. Смолин, Л.Н. Андреев, В.В. Юркин: заявл. ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья; опубл. 04.03.14;. Бюл. № 18. 5 с.
12. Андреев Л.Н., Юркин В.В., Агапов В.Н. Автоматизация процессов очистки воздуха электрофильтрами // Современная техника и технологии. 2013. № 12. С. 130-133.
Методика определения установленной мощности генератора и передаточного отношения редуктора для ветроагрегата
В.Г. Петько, д.т.н., профессор, И.А. Рахимжанова, д.с.-
х.н., профессор, М.Б. Фомин, к.т.н, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ
Увеличение установленной мощности генератора для той или иной ветротурбины определённых технических характеристик приводит к увеличению выработки электроэнергии, но одновременно и к увеличению стоимости генератора. В этой связи при комплектовании системы «ветротурбина - редуктор - генератор» возникает задача: так рассчитать максимальную установленную мощность генератора для ветротурбины и передаточное отношение редуктора, чтобы дополнительные расходы на прирост мощности генератора не превышали доход за счёт дополнительной выработки электроэнергии. В то же время прирост выработки электроэнергии за счёт увеличения установленной мощности генератора зависит от того, в каком ветровом районе по средней скорости ветра будет эксплуатироваться ветроагрегат. Разработка методики определения оптимальной установленной мощности генератора и оптимального передаточного отношения редуктора для ветроэнергетической установки (ВЭУ), предназначенной для работы в определённом по средней скорости ветра климатическом районе, является целью настоящей работы.
Материал и методы исследования. В электрическую энергию на выходе генератора преобразуется далеко не вся энергия воздушного потока. Большая часть этой энергии теряется при преобразовании её ветротурбиной в механическую энергию и затем механической энергии генератором в электрическую. Существенные потери наблюдаются также
из-за ограничения диапазона рабочих (используемых) скоростей ветра, как со стороны малых, так и со стороны высоких её значений. Так как диапазон используемых скоростей ограничивается в основном номинальной мощностью генератора, оптимальное её значение должно быть определено по экономическому критерию.
На практике наибольшее распространение получили ветроагрегаты, вал ветротурбин которых через редуктор соединён с валом асинхронного генератора, работающего на централизованную сеть переменного тока. При такой компоновке с увеличением скорости ветра, когда угловая скорость вала турбины (ют) и соответствующая ей угловая скорость вала генератора (юг) не достигли значений, соответствующих синхронной угловой скорости генератора (югс), генератор отключён от сети. Турбина работает вхолостую с угловой скоростью, равной её синхронной угловой скорости (ютс), увеличивающейся пропорционально скорости ветра. В момент, когда угловая скорость генератора станет равной его синхронной угловой скорости,:
юг=гют=юre=2fp [1], где f — частота тока в электрической сети, Гц; p — число пар полюсов генератора; i — передаточное отношение между валами генератора и турбины, генератор автоматически подключается к электрической сети.
За счёт этого дальнейшее увеличение угловой скорости генератора практически прекращается. Она будет оставаться на уровне, соответствующем синхронной угловой скорости генератора, а соответствующая ей угловая скорость турбины — на уровне её рабочей скорости:
