Научная статья на тему 'Оптимизация энергетических ресурсов при реализации агротехнологий в складывающихся условиях производства'

Оптимизация энергетических ресурсов при реализации агротехнологий в складывающихся условиях производства Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
242
39
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ / ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЗАТРАТЫ / УСЛОВИЯ СЕЗОНА / УРОВНИ ЭКСПЛУАТАЦИИ / САХАРНАЯ СВЕКЛА / ОПТИМИЗАЦИЯ / OPTIMIZATION / SUGAR BEET / MECHANIZATION / LEVELS OF EXPLOITATION / CONDITIONS OF THE SEASON / ENERGY COSTS

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Горбунов Борис Иванович, Денцов Михаил Николаевич, Тюльнев Александр Владимирович

Представлены элементы оптимизации технологических линий по энергетическим критериям, направленные на интенсификацию ресурсосберегающих технологий, адаптированных к складывающимся условиям сезона, с целью сокращения энергетических затрат и повышения экономического эффекта. При возделывании энергоёмких культур, таких как сахарная свекла, кукуруза, картофель и др., использование энергоресурсосберегающих технологий обязательно, но в последние годы эффективность их использования стала заметно падать. Основанием этому послужило неправильное формирование энергосредств, а также то, что дополнительное насыщение техногенной энергией стало не рационально без учёта особенностей складывающихся условий сезона для каждой конкретной культуры и зоны возделывания. Эффективное использование техники напрямую зависит от степени использования времени смены, при проектировании в расчёты закладывали коэффициент использования времени смены. Использовались общие элементы методики энергетической и эксплуатационно-технологической оценки агротехнологий. В качестве объекта оптимизации были выбраны агротехнологии возделывания сахарной свеклы, технологическая линия посева. По результатам расчетов сформированы агрегаты, являющиеся наименее энергоёмкими для проведения посевных механизированных работ. Установлены пределы варьирования посевных агрегатов в зависимости от складывающихся условий весеннего периода и уровней эксплуатации техники, составляющие от 21 до 59 единиц. Получены зависимости изменения удельных прямых и косвенных энергозатрат от необходимой продолжительности посевных работ и уровней эксплуатации техники. Доказано, что с увеличением продолжительности работ требуемый расход удельных прямых и косвенных энергозатрат снижается. Материалы, изложенные в статье, позволяют варьировать параметры технологических линий при поиске оптимального решения производственных задач по сокращению энергетических затрат в складывающихся условиях сезона.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Горбунов Борис Иванович, Денцов Михаил Николаевич, Тюльнев Александр Владимирович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

OPTIMIZATION OF ENERGY RESOURCES IN THE IMPLEMENTATION OF AGRICULTURAL TECHNOLOGIES IN THE PREVAILING CONDITIONS OF PRODUCTION

The elements of optimization of technological lines for energy criteria aimed at intensification of resource-saving technologies adapted to the prevailing conditions of the season, with the aim of reducing energy costs and improving economic benefit. The cultivation of energy crops such as sugar beets, corn, potatoes, etc., the use of energy-saving technologies necessarily, but in recent years the efficiency of their use started to fall. The reason for this was not the correct formation of energy funds, as well as additional saturation of man-made energy was not rational without considering the peculiarities of the prevailing conditions of the season for each specific crop and area of cultivation. Effective use of technology depends on the degree of use of time shift in the design calculations laid the utilization time of the shift. It is used common elements of a methodology for energy-and operational-technological evaluation of agro technologies. As the object of optimization was chosen agro technology of cultivation of sugar beet processing line planting. The calculations formed the units that are least energy intensive for sowing mechanized works. Set the limits of variation of the sowing aggregates depending on the prevailing conditions of the spring period and levels of operation ranging from 21 to 59 units. The dependences of the changes in specific direct and indirect energy cost of the required duration of sowing and levels of the equipment. It is proved that with increase in work duration, flow required, and the specific direct and indirect energy costs is reduced. The materials presented in this article allow you to vary parameters of the production lines when finding the optimal solution of production tasks to reduce energy costs in the prevailing conditions of the season.

Текст научной работы на тему «Оптимизация энергетических ресурсов при реализации агротехнологий в складывающихся условиях производства»

prakt. konf., posvyash. 95-letiyu Gorskogo GAU, 26-27 noyabrya 2013 g. Vladikavkaz, 2013. S. 140-144.

14. Preimushestva primeneniya biozakvaski «BIOKONT» [Elektronniy resurs]. Regim dostupa: /agroserver.ru/b/biokont- (data obrasheniya 03.11.2015).

15. Popkov N. A., Sheyko I. P., Radchikov V. F. i dr. Rekomendatsii po zagotovke plyushenogo zerna povishennoy vlagnosti. Minsk, 2007. 16 s.

16. Dlya zagotovki vlagnogo plyushyonogo zerna zlakovih i zernobobovih kul'tur, kukuruzi i kornaga [Elektronniy resurs]. Regim dostupa: http://lallemand.su/ index.php?Itemid=25&id=16&option=com_content&task =view (data obrasheniya: 06.01.2014).

17. Konservirovanie zerna s primeneniem biokonservanta Laktis. [Elektronniy resurs]. Regim dostupa: http://www.biolaktis.com/article3.php (data obrasheniya: 05.01.2014).

18. Konservirovannoe zerno // Nauchno-proizvodstvennoe predpriyatie «Agrobiopreparati». [Elektronniy resurs]. Regim dostupa: http: agrobio. com. ua/corn.html (data obrasheniya: 05.01.2014).

19. Konservanti dlya kormov: stoit li tratit' na nih den'gi? [Elektronniy resurs]. Regim dostupa: http:lalle-mand.ru/news/126- (data obrasheniya: 22.10.2014).

20. Nizin [Elektronniy resurs]. Regim dostupa: http:newchemistry.ru/glossary/ (data obrasheniya: 03.11.2015).

21. Silosnaya zakvaska «Probaktil» [Elektronniy resurs]. Regim dostupa: expert-agro.com/index.php? catid= (data obrasheniya: 03.11.2015).

Дaтa nocTyraeH^ статьи в рeдaкцию 27.06.2016

05.20.00 УДК 631.371

ОПТИМИЗАЦИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ АГРОТЕХНОЛОГИЙ В СКЛАДЫВАЮЩИХСЯ УСЛОВИЯХ ПРОИЗВОДСТВА

© 2016

Горбунов Борис Иванович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Механизация животноводства и электрификация сельского хозяйства» Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, Нижний Новгород, (Россия) Денцов Михаил Николаевич, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры «Механизация животноводства и электрификация сельского хозяйства» Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, Нижний Новгород, (Россия) Тюльнев Александр Владимирович, аспирант кафедры «Механизация животноводства

и электрификация сельского хозяйства» Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, Нижний Новгород, (Россия)

Аннотация. Представлены элементы оптимизации технологических линий по энергетическим критериям, направленные на интенсификацию ресурсосберегающих технологий, адаптированных к складывающимся условиям сезона, с целью сокращения энергетических затрат и повышения экономического эффекта. При возделывании энергоёмких культур, таких как сахарная свекла, кукуруза, картофель и др., использование энергоресурсосберегающих технологий обязательно, но в последние годы эффективность их использования стала заметно падать. Основанием этому послужило неправильное формирование энергосредств, а также то, что дополнительное насыщение техногенной энергией стало не рационально без учёта особенностей складывающихся условий сезона для каждой конкретной культуры и зоны возделывания. Эффективное использование техники напрямую зависит от степени использования времени смены, при проектировании в расчёты закладывали коэффициент использования времени смены. Использовались общие элементы методики энергетической и эксплуатационно -технологической оценки агротехнологий. В качестве объекта оптимизации были выбраны агротехнологии возделывания сахарной свеклы, технологическая линия посева. По результатам расчетов сформированы агрегаты, являющиеся наименее энергоёмкими для проведения посевных механизированных работ. Установлены пределы варьирования посевных агрегатов в зависимости от складывающихся условий весеннего периода и уровней эксплуатации техники, составляющие от 21 до 59 единиц. Получены зависимости изменения удельных прямых и косвенных энергозатрат от необходимой продолжительности посевных работ и уровней эксплуатации техники. Доказано, что с увеличением продолжительности работ требуемый расход удельных прямых и косвенных энергозатрат снижается. Материалы, изложенные в статье, позволяют варьировать параметры технологических линий при поиске оптимального решения производственных задач по сокращению энергетических затрат в складывающихся условиях сезона.

Ключевые слова: средства механизации, энергетические затраты, условия сезона, уровни эксплуатации, сахарная свекла, оптимизация.

OPTIMIZATION OF ENERGY RESOURCES IN THE IMPLEMENTATION OF AGRICULTURAL TECHNOLOGIES IN THE PREVAILING CONDITIONS OF PRODUCTION

© 2016

Gorbunov Boris Ivanovich, doctor of technical sciences, professor, head of the chair «Mechanization of livestock and Electrification of Agriculture» Nizhny Novgorod State Agricultural Academy, Nizhny Novgorod (Russia) Dentsov Mikhael Nikolaevich, candidate of technical sciences, assistant professor of the chair «Mechanization of livestock and Electrification of Agriculture» Nizhny Novgorod State Agricultural Academy, Nizhny Novgorod (Russia) Tyulnev Alexander Vladimirovich, postgraduate student of the chair «Mechanization of livestock and Electrification of Agriculture» Nizhny Novgorod State Agricultural Academy, Nizhny Novgorod (Russia)

Annotation. The elements of optimization of technological lines for energy criteria aimed at intensification of resource-saving technologies adapted to the prevailing conditions of the season, with the aim of reducing energy costs and improving economic benefit. The cultivation of energy crops such as sugar beets, corn, potatoes, etc., the use of energy-saving technologies necessarily, but in recent years the efficiency of their use started to fall. The reason for this was not the correct formation of energy funds, as well as additional saturation of man-made energy was not rational without considering the peculiarities of the prevailing conditions of the season for each specific crop and area of cultivation. Effective use of technology depends on the degree of use of time shift in the design calculations laid the utilization time of the shift. It is used common elements of a methodology for energy-and operational-technological evaluation of agro technologies. As the object of optimization was chosen agro technology of cultivation of sugar beet processing line planting. The calculations formed the units that are least energy intensive for sowing mechanized works. Set the limits of variation of the sowing aggregates depending on the prevailing conditions of the spring period and levels of operation ranging from 21 to 59 units. The dependences of the changes in specific direct and indirect energy cost of the required duration of sowing and levels of the equipment. It is proved that with increase in work duration, flow required, and the specific direct and indirect energy costs is reduced. The materials presented in this article allow you to vary parameters of the production lines when finding the optimal solution of production tasks to reduce energy costs in the prevailing conditions of the season.

Keywords: optimization, sugar beet, mechanization, levels of exploitation, conditions of the season, energy costs.

Введение

При возделывании энергоёмких культур, таких как сахарная свекла, кукуруза, картофель и другие, использование энергоресурсосберегающих технологий обязательно, но в последние годы эффективность их использования стала заметно падать [1]. Основанием этому послужило не правильное формирование энергосредств, а также то, что дополнительное насыщение техногенной энергией стало не рационально без учёта особенностей складывающихся условий сезона для каждой конкретной культуры и зоны возделывания.

Технологии возделывания сахарной свеклы относятся к одним из самых энергоресурсоёмких, поэтому главной целью развития свеклосахарного производства является снижение общих затрат на возделывание корнеплодов [2, 13]. При исполь-зовании высоких технологий производства корнеплодов учет особенностей складывающихся метеорологических условий сезона, уровней эксплуатации технических средств приобретают важное значение, так как их не до учёт приводит к росту энергоемкости продукции и увеличению потерь урожая.

В условиях рыночной экономики при значительных колебаниях цен и влиянии ценового фактора при расчёте производственного процесса рациональнее использовать менее подверженные конъюнктуре рынка и рыночной экономики натуральные энергетические показатели [3, 11, 12]. Наряду с общими вопросами энергосбережения и повышения энергетической эффективности в сельском хозяйстве [8, 9, 10], повышение эффективности энергоресурсосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур, путём выбора оптимального состава и рационального использования технологических линий в складывающихся условиях сезона, имеет актуальное значение.

Цель работы заключалась в оптимальном распределении энергетических ресурсов на технологической линии посева сахарной свеклы в зависимости от складывающихся условий.

Материалы и методы

Экспериментальные исследования проводились в ООО «Агрофирме «Золотой Колос», расположенной в Сергачском районе Нижегородской области, на весенних работах при внесении удобрений, предпосевной культивации, посеве в 2011-2015 годах. Во время экспериментальных исследований на механизирован-

ных работах регистрировались природные, технические, технологические, энергетические и временные параметры.

Эффективное использование техники напрямую зависит от степени использования времени смены, при проектировании в расчёты закладывали коэффициент использования времени смены.

В условиях агрофирмы ООО «Золотой колос» на основе ГОСТ Р 52778-2007 «Методы эксплуатационно-технологической оценки: испытания сельскохозяйственной техники» [4, 14] были проведены хро-нометражные наблюдения за работой машинно-тракторных агрегатов в составе технологических звеньев механизированных линий посева сахарной свеклы. В качестве основных методов изучения были выбраны: хронометраж и самофотография рабочего дня [5].

Баланс времени смены машинно-тракторных агрегатов содержит следующие затраты времени [5]:

Т = Т + Т + Т + Т + Т + Т

см р х тех то пз пр

(1)

где Тсм - время смены МТА; Тр - время чистой работы; Тх - время на холостые повороты; Ттех - время необходимое для проведения технологического обслуживания; Тто - время необходимое для проведения технического обслуживания; Тпз - время на подготовительно-заключительные операции; Тпр - время возможных простоев машинотракторного агрегата.

В балансе времени смены наряду с общим анализом структуры затрат времени, особое внимание уделялось учёту непроизводственных простоев. При этом фиксировались технические, технологические, организационные и метеорологические причины простоев.

Расчёт основных параметров, характеризующих затраты времени в течение смены, проводили по следующим выражениям [5]:

коэффициент использования времени смены:

Км = Тр / Тсм, (2)

коэффициент готовности машинно-тракторных агрегатов:

К = Тн /(Ти + Тв), (3)

коэффициент организации выполнения технологических процессов:

К = (Т — Т ) / Т

орг V см орг / см

(4)

где Тн - время наработки на отказ; Тв - время на устранение неисправностей; Торг - время простоев ма-шинотракторных агрегатов по организационным причинам.

С помощью данных коэффициентов производился учёт влияния технических и организационных условий на параметры использования техногенных ресурсов при посеве сахарной свеклы.

Учёт влияния метеорологических условий на параметры использования техногенных ресурсов при посеве сахарной свеклы проводили с помощью коэффициента учёта влияния метеорологических условий за период выполнения механизированной работы.

При расчёте использовалась методика, предлагаемая Всероссийским Институтом Механизации [1, 6]:

Вк(О >0д VСи <С<Св)

К.. =■

д.

(5)

где Dк - количество календарных дней; О, Од - фактическое и допустимое количество осадков; в, вд - фактическая и допустимая продуктивная влажность почвы; С - фактическая среднесуточная температура; Сн, Св - нижняя и верхняя допустимая температурная граница; V - знак логического сложения, означающий вычет из календарных дней неблагоприятных, когда рассматриваемые параметры выходят за пределы допустимых.

Комплексным показателем, характеризующим природно-климатический комплекс и неопределенность внутренней структуры производственной системы, может служить коэффициент природно-производственных условий:

Кпу = Кг • К орг • Км , (6)

Величину коэффициента природно-производ-ственных условий примем за параметр характеризующий уровни эксплуатации технических средств. Низкому уровню эксплуатации техники будет соответствовать произведение коэффициентов готовности МТА, организации выполнения технологических процессов, влияния метеорологических условий на минимальном уровне варьирования, высокому - соответственно их произведение на максимальном уровне варьирования.

За энергетические параметры принимали общие затраты энергии на средства механизации за период выполнения работы, которые рассчитывали по выражению (7), МДж:

Ео6щ = 1 (Е' • щ' -А X, • ТСм • Ксм • Кпу ), (7)

где ЕЧ - энергозатраты машинно-тракторного агрегата /-го вида; п/ 2 - количество МТА /-го вида необходимых для поддержания темпа работ на 2-й механизированной работе, диктуемого складывающимися условиями сезона; - оптимальная продолжительность выполнения 2-й механизированной работы, диктуемая складывающимися условиями сезона.

Количество МТА /-го вида необходимых для поддержания темпа работ на 2-й механизированной работе, диктуемого складывающимися условиями сезона:

< =©, /(С-Кем • Кпу), (8)

где ©2 - темп работ, диктуемый складывающимися условиями сезона; Жсм' - сменная производительность /-го МТА.

Энергозатраты МТА разделены на прямые и косвенные. К прямым затратам относили расход топливо-смазочных материалов МТА и энергозатраты живого труда, к косвенным - энергозатраты на изготовление средств механизации, задействованных в производстве [7]. Для расчёта энергетических затрат МТА разработали выражение (9), где в качестве кри-

фективности косвенной энергии, вложенной в производство технического средства [7]; Жч' - часовая производительность МТА /-го вида; Оу - расход ]-го вида энергоносителя; Ыа, Ыв - число основных и вспомогательных рабочих; Мт' - масса МТА /-го вида.

Согласно выражению 9 производили выбор агрегатов, являющихся наименее энергоёмкими для проведения механизированных работ. Общий список агрегатов, сформированных для расчёта по энергетическим параметрам, представлен в таблице 1.

Таблица 1 - Состав машинно-тракторных агрегатов выбранных для расчёта

Операция Энергосредство (марка) ^л-во Сельскохозяйственная машина (марка) ^л-во

Внесение удобрений МТЗ-1221 1 Amazone ZG-B 8200 1

МТЗ-82 1 Amazone ZG-B 5500 1

John Deere 7810 1 МВУ-8Б 1

ХТЗ-17021 1 МВУ-8Б 1

T-150K 1 МВУ-8Б 1

ХТЗ-17021 1 МВУ-12 1

John Deere 8420 1 МВУ-16 1

ЮМЗ-6А^Л 1 МВУ-5А 1

МТЗ-82 1 МВУ-5А 1

Предпосевная культивация МТЗ-1523 1 2КПС-4 + 8БЗСС -1,0 + 1СП-11А 11

МТЗ-1523 1 АКШ-6 1

John Deere 8420 1 Lemken Kompaktor 8000 1

^150K 1 2КПС-4 + 8БЗСС -1,0 + 1СП-11А 11

^150K 1 КПК-8А+8БЗСС-1,0 9

John Deere 7930 1 КПК-8А+8БЗСС-1,0 9

МТЗ-1221 1 АКШ-6 1

John Deere 8420 1 культиватор John Deere 980 1

МТЗ-1523 1 КППШ-6 1

Посев МТЗ-82 1 Monopil SE-12p. 1

МТЗ-1523 1 Monopil S-24 р. 1

МТЗ-1523 1 Optima 18 1

МТЗ-1221 1 ТС-М 8000 1

ЮМЗ-6А^Л 1 ССТ-12Б 1

МТЗ-82 1 СМН-12 1

терия оптимизации выступает минимум энергозатрат, МДж/ч:

Еч1 = Епрям + Екос = (G ^j ■ W4 ' +

+ (N ■ ^о + N ■ ee)) + (Mj ■ ^ • Я) ^ min , (9)

где а}- - энергосодержание j-го вида энергоносителя; eo, ев - энергетические эквиваленты затрат живого труда, соответственно основных и вспомогательных рабочих; ет - энергетический эквивалент технического средства [3]; Я - нормативный коэффициент эф-

Во время проведения экспериментальных исследований и расчетов были приняты следующие исходные данные: Н = 0,15; ц = 42,7 МДж/кг; е0 = ев = 1,26 МДж/чел.-час; ет = 120 МДж/кг - для энергосредства, ет =104 МДж/кг - для сельскохозяйственной машины; расчётная площадь посева 8 = 8 000 га.

Результаты и их обсуждение

Полученные экспериментальные данные позволили установить параметры, характеризующие уровень эксплуатации техники на посевных работах в условиях свекловозделываемой зоны Нижегородской области (табл. 1). Объективная оценка уровней экс-

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

плуатации техники дает возможность при проектировании полнее учесть специфику её использования в р аз л ичных производственных условиях.

В результате математической обработки многолетних данных (1990-2014 гг.) по влиянию метеор о логических условий на ход весенних полевых механизированных работ были получены пределы варьирования коэффициента учёта влияния метеорологических условий, составляющие Км = 0,75-0,99 (табл. 2). Среднее значение коэффициента составило 0,90±0,03, что является одним из необходимых условий для организации возделывания сахарной свеклы на юго-востоке Нижегородской области.

Таблица 2 - Эксплуатационно-технологическая оценка функционирования технических средств

Операция Ксм Коэффициент готовности Коэффициент организации Коэффициент учёта метеорологических условий Уровень эксплуатации техники

min среднее max min среднее max min среднее max низкий высокий

Внесение удобрений 0,56±0,06 0,82 0,88±0,02 0,93 0,80 0,86±0,02 0,91 0,75 0,90±0,03 0,99 0,49 0,84

Предпосевная обработка почвы 0,69±0,08 0,79 0,86±0,02 0,93 0,83 0,87±0,02 0,91 0,75 0,90±0,03 0,99 0,49 0,84

Посев 0,69±0,04 0,81 0,87±0,02 0,93 0,79 0,86±0,04 0,92 0,75 0,90±0,03 0,99 0,48 0,85

Хронометражные наблюдения на внесении удобрений позволили установить уровень использования времени смены, равный Ксм = 0,56±0,06. При этом установлено, что время загрузки комплексных удобрений в бункер разбрасывателя Amazone ZG-B 8200 является случайной величиной. При среднем времени загрузки Тз = 16,7 мин, его значение изменяется от 12,7 до 28 мин. (рис. 1 а). Разброс данного показателя, обосновывается периодическими простоями агрегатов в очереди на загрузку разбрасывателей, а также простоями, связанными с нарушением поточности транспортировки удобрений на место погрузки. При работе разбрасывателей удобрений основные потери рабочего времени связаны с забиванием дозирующего окна, плохо размельчёнными кусками минеральных удобрений. Это приводит к временным остановкам рабочего процесса, а также к периодическим неполадкам разбрасывающего диска. В среднем за одну смену у каждого агрегата наблюдается 3-4 засорения дозирующего окна. Основные технические простои на внесении удобрений связаны с периодическими отказами энергетических средств. По результатам хронометражных наблюдений на внесении удобрений средние значения коэффициентов готовности и организации составили Кг = 0,88±0,02; Корг = 0,86±0,02 (табл. 2).

Проведённые хронометражные наблюдения за работой посевных агрегатов позволили установить

коэффициент использования времени смены равный Ксм = 0,69±0,04. Технологическая линия посева включала в себя три-четыре следом идущих друг за другом посевных агрегатов. Поэтому при отказе в поле хотя бы одного из них, происходило вынужденное торможение всей посевной линии. Остановки в работе агрегатов были связаны с отказом энергетических средств, поломкой маркёра, неполадками высевающих секций (нарушение работоспособности высевающего диска).

Большие простои по времени наблюдались в технологической линии на холостых поворотах, где имеются неопытные трактористы-механизаторы. Гистограмма распределения частот фактических затрат времени на холостые повороты с одновременными простоями агрегатов в ожидании окончательного звена посевной линии представлена на рисунке 1 б. При отсутствии остановок холостые повороты проводятся в среднем за 0,83 мин, при наличии простоев в ожидании конечного агрегата они могут изменяться от 1,5 до 7 мин. Из гистограммы видно, что всего в 30 % случаев наблюдается отсутствие простоев, в 33 % случаев не значительные простои и в 22 % случаев простои свыше 3,5 мин. На основе вышеизложенного можно сделать рекомендацию о необходимости специальной подготовке механизаторов, что позволит повысить технологическую дисциплину и качество выполнения механизированных работ.

а б

Рисунок 1 - Гистограммы распределения частот фактических затрат времени (мин) на: а) технологическое обслуживание разбрасывателей удобрений при загрузке бункера; б) холостые повороты посевных агрегатов с одновременными простоями в ожидании окончательного звена посевной линии

На посевных работах средние значения коэффициентов готовности и организации составили Кг = 0,87±0,02; Корг = 0,86±0,04 (табл. 2). В 60 % случаях Кг изменяется в пределах 0,87...0,91 и только в 10 % случаев Кг ниже 0,85 (рис. 2 а). В 14 % случаев Корг

ниже 0,83, высокому уровню организации (выше 0,89) соответствует только 10 % случаев (рис. 2 б). Данные показатели свидетельствуют о необходимом повышении уровня организации выполнения механизированных работ.

Рисунок 2 - Распределение частот коэффициентов готовности (а) и организации (б) МТА в посевном звене

Обсуждение

По выражению 9 провели расчёт энергетических затрат для каждого скомплектованного агрегата и среди них выбрали энергосредства, являющиеся наименее энергоёмкими для проведения механизированных работ.

Проведённая эксплуатационно-технологическая оценка функционирования технических средств позволила рассчитать необходимое количество оптимальных по энергетическим критериям технических средств под складывающиеся условия сезона и темпы работ (табл. 3).

Теоретические расчёты показали высокую степень варьирования требуемого количества МТА в зависимости от складывающихся условий сезона. Так для внесения минеральных удобрений в агротехнические сроки при низком уровне эксплуатации техники в теплый сезон необходимо 17 агрегатов, а в холод-

ный их количество сокращается до 11 агрегатов. Для выполнения посева свеклы в агротехнические сроки при высоком уровне эксплуатации техники в теплый сезон необходимо 33 агрегата, а в холодный их количество сокращается до 21 агрегата (табл. 3).

Отметим зависимость требуемого количества МТА от фактических уровней эксплуатации технических средств. Так в период проведения предпосевной культивации при высоком уровне эксплуатации в средний по теплообеспеченности сезон необходимое количество агрегатов 5 единиц, а при низком уровне эксплуатации требуемое их количество повышается до 9 единиц. В период проведения посева в теплый по теплообеспеченности сезон при высоком уровне эксплуатации для поддержания требуемого темпа работ необходимое количество МТА 33 единицы, а при низком уровне эксплуатации их количество повышается до 59 единиц (табл. 3).

Таблица 3 - Состав машинно-тракторных агрегатов при различных условиях

Количество машинно-тракторных агрегатов, ед.

Продолжительность выполнения

механизированных работ, дни

Технологическая операция Состав технологического звена Теплый умеренно-влажный Средний умеренно-влажный Холодный умеренно-влажный

сезон сезон сезон

9 дней 12 дней 14 дней

Уровни эксплуатации М [ТА

Низ. Выс. Низ. Выс. Низ. Выс.

Внесение минеральных удобрений МТЗ-1221 + Amazone ZG-B 8200 17 10 13 8 11 7

Предпосевная культивация John Deere 8420 + Lemken Kompaktor-800 12 7 9 5 8 5

Посев МТЗ-82 + Monopil SE-12 59 33 44 24 38 21

В итоге получаем, что пределы варьирования машинно-тракторных агрегатов в зависимости от складывающихся условий весеннего периода и уровней эксплуатации техники составляют на внесении удобрений от 7 до 17 единиц, предпосевной культивации от 5 до 12 единиц, посеве от 21 до 59 единиц.

Для оптимального состава технологических линий рассчитаны графики изменения удельных прямых и косвенных энергетических затрат в зависимости от необходимой продолжительности посевных работ и уровней эксплуатации техники (рис. 3 и 4). Из графиков видно, что с увеличением продолжительности работ, требуемый расход удельных прямых и косвенных энергозатрат снижается. К примеру, при низком уровне эксплуатации техники (0,48), при продолжительности выполнения работ 8 дней требуется 23 420 МДж/га прямых энергозатрат и 14 070 МДж/га - косвенных, а при продолжительности работ 16 дней их требуемое количество сокращается до 11 850 и 7 120 МДж/га соответственно. В тоже время отмечается зависимость изменения удельных энергозатрат от уровней эксплуатации техники. К примеру, при продолжительности выполнения посевных работ 10 дней в зависимости от уровней эксплуатации техники прямые удельные энергозатраты варьируют от 6 060 до 18 790 МДж/га (рис. 3), косвенные удельные энергозатраты от 3 640 до 11 290 МДж/га (рис. 4).

ки; а = 69811 - коэффициент уравнения; х = -2 - степень уравнения.

Продолжительность выполнения посевных ] Рисунок 3 - Графики изменения удельных прямых энергозатрат в зависимости от необходимой продолжительности посевных работ и уровней эксплуатации техники (обозначены курсивом)

Согласно расчетам из общих энергозатрат на прямые затраты приходится 62,5 %, на косвенные -37,5 %. На основе полученных графических зависимостей было разработано уравнение нахождения общих энергетических затрат на посевных работах в зависимости от необходимой продолжительности и уровней эксплуатации техники (п = 30; средняя ошибка аппроксимации 0,46 %):

Е,. = а

У.

- х

э.т.

А I

(10)

где ^ - оптимальная продолжительность выполнения посевной работы, диктуемая складывающимися условиями сезона; Уэ.т - уровень эксплуатации техни-

Рисунок 4 - Графики изменения удельных косвенных энергозатрат в зависимости от необходимой продолжительности посевных работ и уровней эксплуатации техники (обозначены курсивом)

Заключение

Проведенная эксплуатационно технологическая оценка позволила установить уровни эксплуатации технических средств, используемые при проектировании производства. Разработанная модель оптимизации энергетических затрат на средства механизации позволяет выбирать наименее энергоёмкие МТА для проведения механизированных работ. Проведенные расчёты позволили установить динамику изменений энергетических затрат на весенних механизированных работах в складывающихся условиях производства. Всё выше изложенное позволяет варьировать параметрами технологических линий при поиске оптимального решения производственных задач по сокращению энергетических затрат в складывающихся условиях сезона.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Важенин А. Н. и др. Методы повышения эффективности механизированных процессов по условиям их функционирования в растениеводстве. М. : Академия Естествознания, 2010. 365 с.

2. Шпаар Д., Дрегер Д., Захаренко А. Сахарная свекла : Учебно-практическое руководство по выращиванию сахарной свеклы. Мн. : «ФУА информ», 2004. 256 с.

3. Методология и методика энергетической оценки агротехнологий в агроландшафтах. Москва : МСХА им. К. А. Тимирязева, 2007. 21 с.

4. ГОСТ 52778 - 2007 Методы эксплуатационно-технологической оценки: испытания сельскохозяйственной техники. М. : Изд-во стандартов, 2008. 25 с.

5. Иофинов С. А. Эксплуатация машинно-тракторного парка. М. : Колос, 1984. 351 с.

6. Кардаш В. А. Экономика оптимального погодного риска в АПК (теория и методы). М. : Агро-промиздат, 1989. 167 с.

7. ГОСТ Р 51750-2001 Энергосбережение. Методика определения энергоёмкости при производстве продукции и оказании услуг в технических энергетических системах. М. : Изд-во стандартов, 2002. 24 с.

8. Осокин В. Л., Папков Б. В., Горохов В. А. Методические вопросы объективной оценки потенциала энергосбережения // Вестник НГИЭИ. 2016. № 4 (59). С. 98-105.

9. Осокин В. Л., Сбитнев Е. А. Энергосбережение в АПК на примере сельскохозяйственных предприятий Нижегородской области // Труды международной научно-технической конференции Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. 2014. Т. 1. С. 65-70.

10. Александрова А. А., Осокин В. Л. Разработка энергосберегающих мероприятий в сельскохозяйственном производстве Нижегородской области // Вестник НГИЭИ. 2014. № 2 (33). С. 9-17.

11. Максимов И. И., Максимов В. И. Энергетическая концепция эрозионной устойчивости антропогенных агроландшафтов. Чебоксары : Чувашская ГСХА, 2006. 304 с.

12. Осокин В. Л. Сбитнев Е. А., Макарова Ю. М., Александрова А. А. Сокращение расходов на энергоресурсы в сельскохозяйственном производстве Нижегородской области // Отчет по НИР инв. № 02201454705. Княгинино, ГБОУ ВПО НГИЭИ, 2014 г. 74 с.

13. Денцов М. Н., Горбунов Б. И. Энергетическая оценка технологического процесса уборки сахарной свеклы // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2014. № 4. С. 62-65.

14. Важенин А. Н., Арютов Б. А., Новожилов А. И., Пасин А. В., Горбунов Б. И. Многокритериальная оптимизация структуры производственных процессов растениеводства // Вестник Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии. 2013. Т. 3. С. 14-26.

REFERENCES

1. Vаzgenin А. N. i dr. Metodi роу18Иешуа е£Текйупо8й mehаnizirоvаnnih рго18е88оу ро uslоviyam ih funktsiоnirоvаniya v rаstenievоdstve. M. : Аkаdemiya Estestvоznаniya, 2010. 365 s.

2. Shpааr D., Dreger D., Zаhаrenkо А. Sаhаrnаya svekta : Uchebnо-prаkticheskоe rukоvоdstvо ро virаschivаniyu sаhаrnоy svekli. Mn. : <^иА inform», 2004. 256 s.

3. Metоdоlоgiya i metоdikа energetichestoy оtsenki аgrоtehnоlоgiy v аgrоlаndshаftаh. Mоskvа : MSH\ im. K. А. Timiryazevа, 2007. 21 s.

4. GОST 52778-2007 Metodi ekspluаtаtsiоnnо-tehnоlоgicheskоy оtsenki: ispitаniya seГskоhоzyayst-ven^y tehniki. M. : Ы^о stаndаrtоv, 2008. 25 s.

5. Iоfinоv S. А. Ekspluаtаtsiya mаshinnо-trаktоrnоgо pаrkа. M. : Kоlоs, 1984. 351 s.

6. Kаrdаsh V. А. Ekоnоmikа оptimаl'nоgо pоgоdnоgо riskа v АРК (teоriya i metodi). M. : Аgrоprоmizdаt, 1989. 167 s.

7. GОST R 51750-2001 Energоsberezgenie. Metоdikа оpredeleniya energоyomkоsti pri prоizvоdstve prоduktsii i оkаzаnii uslug v tehnicheskih energeticheskih sistemаh. M. : Ы^о stаndаrtоv, 2002. 24 s.

8. Оsоkin V. L., Pаpkоv B. V., Gоrоhоv V. А. Metodicheskie vоprоsi оb''ektivnоy оtsenki pоtentsiаlа energоsberezgeniya // Vestnik NGIEI. 2016. № 4 (59). S.98-105.

9. Оsоkin V. L., Sbitnev E. А. Energоsberezgenie v АРК ш primere sel'skоhоzyaystvennih predpriyatiy Nizgegоrоdskоy оЬ^й // Trudi mezgdunаrоdnоy nаuchnо-tehnicheskоy to^erants^ Energооbespechenie i energоsberezgenie v sel'stom hоzyaystve. 2014. T. 1. S . 6 5 -70.

10. Аleksаndrоvа А. А., Оsоkin V. L. Rаzrаbоtkа energоsberegаyuschih merоpriyatiy v sel'sto^-zyaystvennоm prоizvоdstve Nizgegоrоdskоy оЬ^й // Vestnik NGIEI. 2014. № 2 (33). S. 9-17.

11. Mаksimоv I. I., Mаksimоv V. I. Energeticheskаya kоntseptsiya erоziоnnоy ustоychivоsti аntrоpоgennih аgrоlаndshаftоv. CHebоksаri : Chuvаshskаya GSHА, 2006. 304 s.

12. Оsоkin V. L. Sbitnev E. А., Mаkаrоvа YU. M., Аleksаndrоvа А. А. Sоkrаschenie rаshоdоv ш energоresursi v sel'skоhоzyaystvennоm prоizvоdstve Nizgegоrоdskоy оblаsti // Оtchet ро NIR inv. № 02201454705. K^agin^, GBОU VPО NGIEI, 2014 g. 74 s.

13. Dentsоv M. N., Gоrbunоv B. I. Energeticheskаya оtsenkа tehnоlоgicheskоgо prоtsessа ubоrki sаhаrnоy svekli // Аgrаrnаya nаukа Evro-Severo-Vоstоkа. 2014. № 4. S. 62-65.

14. Vаzgenin А. N., Аryutоv B. А., Nоvоzgilоv А. I., Pаsin А. V., Gоrbunоv B. I. Mnоgоkriteriаl'nаya оptimizаtsiya strukturi prоizvоdstvennih prоtsessоv rаstenievоdstvа // Vestnik Nizgegоrоdskоy gоsudаrstvennоy sel'skоhоzyaystvennоy аkаdemii. 2013. T. 3. S. 14-26.

Дата поступления статьи в редакцию 10.06.2016

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.