авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ ЦЕНТР РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ ЕВРО-АЗИАТСКАЯ АССОЦИАЦИЯ ИНЖЕНЕРОВ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА ...»

-- [ Страница 8 ] --

кунду. Полученные данные передаются второй подпрограммой на различные кон трольно-измерительные приборы, основанные на существующих переменных (калиб ровочных постоянных и коэффициентах). Пользователь может изменить величины этих переменных на специальном экране. Преобразованные данные обрабатываются в мас штабе реального времени путем расчета основных эксплуатационных характеристик, которые влияют на работу трактора. Эксплуатационные характеристики включают бук сование колеса, скорость, тяговую способность, вертикальные и горизонтальные силы, действующие на трактор и трехточечную навеску.

Производительность системы.

Системы была испытана в полевых условиях. Было отмечено отличное функ ционирование системы в отображении в реальном времени отобранных и обработан ных данных. Система может сканировать и анализировать 10 образцов в секунду.

Получено 29.03.2005.

А.П. Казимир, д-р техн. наук ГНУ Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (СЗНИИМЭСХ), Санкт-Петербург МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ ГОДОВЫХ ГРАФИКОВ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБСЛУЖИВАНИЙ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАМ В приведенной работе изложены основы методики построения годовых графи ков проведения технических обслуживаний электроустановкам, но она может быть ши роко применима и для других эксплуатируемых технических средств. Графики прове дения технических обслуживаний техническим средством играет большую роль в по вышении их эксплуатационной надежности. Поскольку до настоящего времени методика являлась очень трудоемкой работой, то ей не уделялась должного внимания.

Поэтому на практике эксплуатационному персоналу приходиться выходить из поло жения, составляя, как правило, не годовые графики, а, скорее всего, сводные ведомости с разбивкой по месяцам трудоемкости выполнения предстоящих работ.

Предлагаемая методика позволяет: стоить годовые графики эксплуатации для любых технических средств, для которых требуется иметь годовые графики проведения только технического обслуживания, при этом выполнять годовые графики, как в гра фическом изображении, так и в табличном виде.

ВВЕДЕНИЕ Вопросы эксплуатации электроустановок в сельскохозяйственном производстве регламентирует [1] “Система планово-предупредительного ремонта и технического об служивания электрооборудования сельскохозяйственных предприятий” (Система ППРЭсх). В ней достаточно хорошо проработаны многие вопросы, а вот построению годовых графиков эксплуатации электроустановок, по нашему мнению, уделено недос таточно внимания. Отсутствие методики построения таких графиков в хозяйствах обу славливает ситуацию преждевременного выхода электроустановок из строя и, как след ствие, к нарушению технологических процессов, а во многих случаях и к ухудшению ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

экологии окружающей среды. Поэтому целью настоящей статьи является попытка до полнить и, по возможности, усовершенствовать эту работу.

Предлагаемые формы графиков. В приведенном выше источнике [1] иллюст рируется в виде примера годовой график проведения технического обслуживания (ТО) и текущего ремонта (ТР) электрооборудования для кормоцеха одного из хозяйств Мос ковской области. Там же говорится: “расчет графика ТО и ТР электрооборудования выполняют по каждому объекту хозяйства, после чего составляют график по хозяйству или отделению в целом”.

С этими рекомендациями трудно согласиться хотя бы потому, что годовые гра фики ТО и ТР являются очень трудоемкой работой и поэтому их целесообразно строить тогда, когда имеется уверенность в их выполнении укомплектованными специалиста ми. Наиболее оптимальным может быть график с годовым объемом ТО и ТР для брига ды электромонтеров, закрепленной за конкретными помещениями с электроустановка ми.

Предлагаемый в [2] годовой план-график ППР (планово-предупредительного ремонта) на очередной год, скорее всего, является не планом–графиком, а сводной ве домостью, разбитой по месяцам трудоемкости выполнения предстоящих работ.

МЕТОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ Известно [2], что среднегодовая нагрузка на одного электромонтера составляет 100 условных единиц электроустановок при численном значении одной условной еди ницы, равной 18,6 чел.-ч. Это соответствует нагрузке 1860 чел.-ч. в год. При успешной работе электромонтера, ему разрешается увеличивать до 130% зону обслуживания электроустановок. Следовательно, годовой объем работы электромонтера может со ставлять от 1860 до 2400 чел.-ч. Эти нормативы действительны для случая, при кото ром все электроустановки сосредоточены в одном месте. Но это бывает очень редко.

Специфика сельскохозяйственного производства заключается в рассредоточенно сти электроустановок по территории хозяйства, а это требует определенных затрат време ни на переходы электромонтеров от одного помещения (объекта) к другому. Система ППРЭсх рекомендует учитывать это время с помощью коэффициентов К, значения кото рых зависят от разбросанности (l, км) электроустановок по территории хозяйства. С уче том изложенного, годовой объем работы одного электромонтера может находиться в пре делах от 1410-1820 до 1860-2400 чел.- ч. (табл. 1).

Среднюю удаленность (l, км) электроустановок от пункта технического обслу живания определяют по выражению:

n l = li N i / N, (1) i = где li – расстояние от пункта технического обслуживания до i-го производствен ного объекта (ферма, зерноток, теплица и т.д.), км;

Ni – количество электроустановок на i-ом производственном объекте, шт.;

N – количество электроустановок, обслуживае мых данным техническим участком, шт.;

n – количество объектов, обслуживаемых дан ным техническим участком, шт.

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

Таблица Годовой объем работы электромонтера, чел.-ч.

Рассредоточенность 0 0–5 5 – 10 10 – (l) электроустановок, км Значение коэффициента К 1 1,14 1,25 1, Годовая нагрузка 1860 – 2400 1630 – 2100 1510 – 1950 1410 – электромонтера, чел.- ч.

Предложения по построению годовых графиков будет рассмотрено на примере проведения ТО.

Техническое обслуживание. Теперь построим простейший годовой график технического обслуживания электроустановок. Перед этим сделаем следующие допу щения: все электроустановки формируемого технического участка пусть будут иден тичны по величине трудозатрат и имеют одинаковую периодичность проведения ТР - 12 мес. (один раз в году), а периодичность технического обслуживания (ТО) у всех их – 3 мес. С позиции проведения ТО каждой электроустановке должно быть про ведено 12 / 3 = 4ТО. В то же время, каждой из них должен быть проведен в течение го да и один ТР. Следовательно, каждой электроустановке в течение года должно быть проведено три ТО и один ТР.

Соответствующее количество групп (m), на которые следует делить наши элек троустановки, для данного вида электроустановок, можно определить по выражению m = 4 K1 = 4 1 = 4, (2) где 4 – количество кварталов в году, шт;

К1 – периодичность в годах проведения ТР этим электроустановкам, лет.

Из имеющихся в хозяйстве (предприятии) перечня объектов и помещений с электроустановками сформируем технический участок (табл. 2) для одного электро монтера, воспользовавшись формулой TТО = 3 ТО12 = 1860...2400 чел. ч., Г (3) Г где Т ТО – годовой объем работы одного электромонтера при проведении им только ТО, чел.-ч;

ТО12 – трудозатраты на проведение по одному ТО электроустанов кам, периодичность ТР для которых составляет 12 мес., чел.-ч.

Для удовлетворения условия (3) достаточно набрать помещений с электроустанов ками с общим объемом трудозатрат, например, 700 чел.-ч. В этом случае 1860 TТО = 3 700 = 2100 2400.

Г (4) ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

Таблица Перечень объектов и помещений хозяйства (предприятия) с данными суммарных трудозатрат на проведение одного ТО всем электроустановкам данного помещения, чел.-ч.

Наименование (пе- Наименование (пе Величина трудоза- Величина трудоза речень) объектов и речень) объектов и трат на ТО12, чел.- трат на ТО12, чел. помещений с элек- помещений с элек ч ч троустановками троустановками Ферма КРС помещение – 1 помещение – 35 помещение – 2 помещение – 35 ая 3 ья группа помещение – 3 1 группа помещение – 35 помещение – 4 помещение – 35 помещение – 5 помещение – 35 помещение – 6 помещение – 35 помещение – 7 помещение – 35 ая 4 ая группа помещение – 8 2 группа помещение – 35 помещение – 9 помещение – 35 помещение – 10 помещение – 35 Суммарные трудозатраты на проведение всем электроустановкам ТО по одному разу, чел.- ч Суммарные трудозатраты всех ТО электроустановкам одной группы, чел.-ч Любой график должен иметь минимум две оси координат – ординату и абсцис су. В нашем графике по оси ординат размещаются помещения, с находящимися в них электроустановками, а по оси абсцисс – единицы времени. В качестве единицы времени могут быть: день, неделя, месяц и квартал. Практика показывает, что наиболее подхо дящей единицей времени является неделя, поэтому она принята в нашем случае.

Выбранных помещений с электроустановками оказалось достаточно для сфор мирования технического участка, чтобы загрузить электромонтера в течение года с не Н дельной загрузкой ( TТО ) TТО = Т ТО 52, Н Г (5) где 52 – количество недель в году, шт.

Подставляя в (5) значение годового объема работ по ТО из (4), получим Т ТО = 40,38 40,4 ч.

Н Разделив годовой объем работы (см. табл. 2) формируемого технического участ ка (под годовой объем работы одного электромонтера или бригады электромонтеров) на четыре группы, и, выполняя ТО только трем группам в квартал, оставляя четвертую ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

группу для выполнения ТР, нам бы удалось выполнить необходимое условие для по строения годового графика ТО (рис. 1).

Из рис.1 следует, что все электроустановки сформированного технического уча стка разделены на четыре группы (они обозначены цифрами 1, 2, 3 и 4). В первом квар тале первого года применения строящегося годового графика проведения ТО, пусть первой группе, будет проводится ТР, а остальным трем (2, 3 и 4 группам) – ТО. В принципе, можно было бы предусмотреть и другой вариант последовательности, так как они равноценны. Во втором квартале этого же года ТР будет проводиться группе 2, а остальным (1, 3, и 4 группам) – ТО и т.д. В четвертом квартале ТР будет проведен в группе 4, а остальным трем (1, 2 и 3 группам) – ТО. Такая же картина повторится и в следующие годы, о чем наглядно иллюстрирует рис. 1.

Сложность задачи построения годового графика проведения ТО заключается в том, чтобы, с одной стороны, различным электроустановкам обеспечить предусмотрен ную нормативами периодичность обслуживания, а с другой – гарантировать равномер ную загрузку электромонтера как в течение недели, квартала и года, так и в течение ря да лет.

Рис.1. Вариант выполнения годового графика Для ускорения построения годового графика проведения ТО и получения воз можности контроля хода его построения составим вспомогательную таблицу 3, предва рительно условившись проводить ТО электроустановкам в последовательности, приве денной в колонке 1 (табл. 3), для определения которой руководствовались рис. 1.

Данные колонки 4 (табл. 3) указывают границы, в пределах которых должно быть проведено ТО конкретной группе электроустановок. Например, третьей группе электроустановок (см. табл. 3) ТО должно быть проведено в пределах с 5-ой недели (точнее с 4, 3 недели) по девятую (точнее до 8, 7 недели).

Построение годового графика проведения ТО электроустановок осуществляется в такой последовательности.

ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

На чистом листе бумаги в качестве заголовка записывается, например, “Годовой график проведения технических обслуживаний электроустановкам технического участка №1 Центрального отделения АОЗТ “Победа” (см. годовой график проведения ТО). Затем, с левой стороны листа, по вертикали (сверху вниз) записываются помеще ния (с 1-го по 20-ое) в последовательности, зафиксированной в колонке 1 (табл.3). По горизонтали (под заголовком) в соответствующем масштабе откладываются недели (с 1-ой по 52-ую включительно). На подготовленном таким образом графике следует на нести “вертикальные” линии, соответствующие данным колонки 4 (табл. 3). Поскольку на этом графике трудно в масштабе откладывать доли недели, то рекомендуется всегда эту линию проводить посредине недели, независимо от того, какое значение (0,1 или 0,5 недели) имеет эта неделя.

Все помещения (с 1-го по 20-ое) с электроустановками необходимо подчеркнуть горизонтальными линиями через весь лист бумаги. В результате пересечения “горизон тальных” и “вертикальных” граничных линий на площади годового графика получен ный прямоугольник показывает, каким электроустановкам, находящимся в соответст вующем помещении, и в какие сроки должен проводится ТО. Соответствующее поме щение “горизонтальные” граничные линии охватывают сверху и снизу, верхняя из которых подчеркивает в колонке 4 (табл. 3) значение начала ТО (4, 3 – пятая неделя), а нижняя (8, 7 – девятая неделя) – его завершение (см. выделенную строку в табл. 3).

Таблица Вспомогательная таблица для облегчения построения годового графика ТО Прини- Нарас- Прини- Нарас Трудо- Трудо маемая тающий маемая тающий Время Время затраты затраты после- итог после- итог на об- обслу- на об- обслу дова- трудоза- дова- трудоза живания живания служи- служи тель- трат об- тель- трат об вание электро- вание электро ность служи- ность служи устано- устано электро- электро обслу- вания обслу- вания устано- вок, не- устано- вок, живания электро- живания электро дель недель вок в вок в электро- устано- электро- устано квартал, квартал, (3) / 40,4 (3) / 40, устано- вок, устано- вок, чел.- ч. чел.- ч.

вок чел.- ч вок чел.- ч 1 2 3 4 1 2 3 2 175 175 4,3 1 175 1225 30, 3 175 350 8,7 2 175 1400 34, 4 175 525 13,0 4 175 1575 39, 1 175 700 17,3 1 175 1750 43, 3 175 875 21,7 2 175 1925 47, 4 175 1050 26,0 3 175 2100 52, Примечание: (3) / 40,4 означает, значение колонки 3 следует разделить на 40,4.

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

ВЫВОДЫ Предлагаемая методика позволяет:

• строить годовые графики эксплуатации любых технических средств, в част ности, электроустановок, для которых требуется, в одних случаях иметь годовые гра фики раздельно для выполнения технических обслуживаний и текущих ремонтов, а в других – совместные;

• годовые графики проведения технических обслуживаний и текущих ремон тов выполнять как в графическом изображении, так и в табличном виде (цифровая тех нология).

ЛИТЕРАТУРА 1. Система планово-предупредительного ремонта и технического обслуживания электрооборудования сельскохозяйственных предприятий /Госагропром СССР. – М.:

ВО Агропромиздат, 1987. – 191 с.

2. Синягин Н.Н., Афанасьев Н.А., Новиков С.А. Система планово предупредительного ремонта оборудования и сетей промышленной энергетики / 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1984.– 448 с.

3. Укрупненные нормативы трудоемкости технического обслуживания и ремон та энергетического оборудования сельскохозяйственных предприятий. 1987.

Получено 01.02.2005.

A. P. Kazimir, DSc (Eng) North-West Research Institute of Agricultural Engineering and Electrification, St-Petersburg, Russia SCHEDULING PROCEDURE OF ANNUAL MAINTENANCE OF ELECTRIC INSTALLATIONS Summary As the scheduling procedure was found a very labour-consuming operation so far, it was not given the attention it deserved. Therefore in practice the operating staff has to find a way out by making, as a rule, not annual schedules, but, most likely, spreadsheets with the monthly breakdown of the working hours for the scheduled tasks.

Out of the plants and premises available on the farm, which are equipped with electri cal installations, we shall designate an engineering area per one electrical engineer with the annual workload of 2100 man-hours.

Having divided the annual work load of the engineering area, assigned to one electri cal engineer or a team of electrical engineers, into four groups, and, providing the mainte nance only in three groups in a quarter, leaving the fourth group for operating repair, we would succeed to meet a necessary requirement for making the annual schedule of mainte nance (Fig. 1).

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

Fig. 1. Annual schedule variant As it follows from Fig. 1, all electrical installations in the designated engineering area are divided into four groups (they are marked by figures 1, 2, 3 and 4). In the first quarter of the first year of introduction of the offered annual maintenance schedule, in the first group the operating repair will be carried out, and in the other three (from 2 to 4) groups – the mainte nance will be performed. In the second quarter of the same year the operating repair will be provided in group 2, and in the other groups (1, 3, and 4) – the maintenance, and so on. In the fourth quarter the operating repair will be held in the group 4, and in the other three groups (1, 2 and 3) – the maintenance service. The same pattern will be repeated in the years to follow, which is clearly illustrated by Fig. 1.

А.С. Костяев ГНУ Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (СЗНИИМЭСХ), Санкт-Петербург ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ СЕЛЬХОЗПРЕДПРИЯТИЯМИ ОВОЩЕМОЛОЧНОГО НАПРАВЛЕНИЯ Для хозяйств важно правильно определить объемы потребления электроэнергии для заданных объемов производства при существующей технологии. В связи с увеличе нием загрузки линий электропередач энергоснабжающие организации вводят ограниче ния мощности потребителей и ежемесячные расходы электроэнергии. В связи с этим воз никает острая необходимость в обоснованных прогнозах и методах прогнозирования элек тропотребления. Существующие методики практически не учитывают изменения экономических условий, поскольку в них рассматривается длительный период времени при устойчивом тренде. Проблема усугубляется, когда производство является много профильным.

ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

Применяемая в ГНУ СЗНИИМЭСХ методика прогнозирования наиболее опти мальна для прогноза электропотребления в сельском хозяйстве и дает достаточно точ ный прогноз.

ВВЕДЕНИЕ В настоящее время в Ленинградской области наиболее интенсивно проходит процесс становления и развития сельхозпредприятий овощемолочного направления.

Большинство сельхозпредприятий проводят реконструкцию ферм, вводят в эксплуата цию новое оборудование, применяют новые технологические решения и, естественно, потребление электроэнергии у них из года в год увеличивается.

Стоимость электроэнергии изменяется в зависимости от условий рынка, соответствен но меняются и затраты на производство продукции. Поэтому, энергосбережение сегодня - одна из важнейших проблем для сельхозпредприятий, стремящихся к прибыльной и эффек тивной работе, а также к производству экологически чистого, и как следствие, конкурент но способного продукта. Для хозяйств важно правильно определить объемы потребле ния электроэнергии для заданных объемов производства при существующей технологии.

В связи с увеличением загрузки линий электропередач энергоснабжающие организации вводят ограничения мощности потребителей и ежемесячные расходы электроэнергии.

По выше указанным причинам, возникает острая необходимость в обоснованных про гнозах и методах прогнозирования электропотребления.

Существующие методики практически не учитывают изменения экономических условий, поскольку в них рассматривается длительный период времени при устойчивом тренде. Проблема усугубляется, когда производство является многопрофильным.

Систематизация и анализ существующих методик применительно к условиям рыночных отношений и создание обоснованных приемов расчета, обеспечивающих те кущее нормирование и прогнозирование электропотребления, позволят предприятиям делать заключение о таких важных показателях, как удельный расход электроэнергии, се бестоимость продукции и прибыль. Обоснованные объемы потребления электроэнергии могут обеспечить предприятиям снижение штрафных санкций благодаря уточнению за явленного максимума нагрузки, а также помогут определить необходимые организацион ные мероприятия для снижения затрат.

МЕТОДЫ Для обеспечения этих исследований осуществлено множество методов. При этом используются элементы теории вероятности с применением регрессивного анализа, методы краткосрочного прогнозирования, теорий нейронных неопределенностей, основанных на искусственных нейронных сетях. Становятся актуальными прогнозирование и опре деление параметров электропотребления в различные интервалы времени для эф фективного управления расходом электроэнергии.

Для прогнозирования значений потребления электроэнергии в ГНУ СЗНИИМЭСХ был использован блок программ «Прогноз-серия времени» реализован ный в ППП STATISTICA Version 6. Главным преимуществом данного продукта состоит в том, что в нем учитывается фактор сезонности, без которого невозможно спрогнози ровать дальнейшие потребление электроэнергии в сельском хозяйстве.

Эта методика прогнозирования была нужна для того, чтобы показать, как обсто ят дела по энергосбережению на сельскохозяйственных предприятиях за последние года и спрогнозировать потребление электроэнергии на будущий год с целью даль нейшего контроля затрат электроэнергии.

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

Для реализации методики необходим массив помесячных данных о удельных расходах электроэнергии на производство продукции за последние 3-4 года (рис 1).

Потребление электроэнергии, кВт*ч Январь Июль 2000 Январь Июль 2001 Январь Июль 2002 Январь Июль 2000 2001 2002 Месяц, год Потребление за исходный период Потребление электроэнергии среднегодовое Рис. 1. График исходных данных В результате обработки исходных данных с помощью ППП STATISTICA 6 были построены ARIMA-модели и получены их параметры. В качестве примера для одного сельхозпредприятия модель имеет вид ARIMA (1,1,0) (2,0,0) с параметрами указанны ми в табл. 1.

Таблица Преобразования исходного процесса: ln(x),D(1) Модель:(1,1,0)(2,0,0) Сезонный лаг: 12 СКО остатков = 0, Кр.Ст. Уров. зн. Верх.зн. Нижн.зн.r Парам. Стд.ош. t( 40) p 95% Conf 95% Conf p(1) -0,58129 0,134033 -4,33693 9,51E-05 -0,85218 -0, Ps(1) 0,310844 0,138542 2,243671 0,030458 0,030839 0, Ps(2) 0,651827 0,146939 4,436044 7E-05 0,354853 0, РЕЗУЛЬТАТЫ По данным прогноза электропотребления полученным по модели с параметрами указанными в таблице 2 и на рис. 2 показан график потребления электроэнергии с про гнозом на 2004 год.

ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

Потребление электроэнергии, кВт*ч Январь Июль Январь Июль Январь Июль Январь Июль Январь Июль 2000 2000 2001 2001 2002 2002 2003 2003 2004 Месяц, год Потребление за исходный период Потребление электроэнергии в прогнозируемом периоде Потребление электроэнергии среднегодовое Рис. 2. График прогноза электропотребления Данный метод применим и для прогнозирования удельных затрат электроэнер гии на производство отдельных видов продукции, по результатам которого можно оце нить работу предприятия по энергосбережению. На рис. 3 показан прогноз удельных затрат электроэнергии на производство продукции после обработки данных с помощью блока программ «Прогноз-серия времени» реализованный в ППП STATISTICA Version 6.

электроэнергии, кВт*ч/тонну Удельнный расход Январь Сентябрь Май 2001 Январь Сентябрь Май 2003 Январь Сентябрь 2000 2000 2002 2002 2004 Месяц, год УРЭ за исходный период УРЭ за прогнозируемый период УРЭ среднегодовое Рис. 3. График прогноза удельных затрат С помощью данного метода ГНУ СЗНИИМЭСХ выполнена работа по прогнози рованию потребления электроэнергии в 2004 году для 28 сельхозпредприятий. Полу ченные данные потребления электроэнергии этими предприятиями (табл. 2) дают воз можность оценить точность прогноза, сравнив его с фактическим потреблением элек троэнергии в 2004 году.

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

Таблица Прогнозные и фактические данные о потреблении электроэнергии сельхозпредприятиями Фактическое потреб Прогноз на Номер пред- Соотношение прогноза и ление за 2004 год, приятия фактического потребления тыс. кВтч тыс. кВтч 1 1701 1710 0, 2 2898 2909,2 0, 3 1729 1720,6 1, 4 1098 1190,1 0, 5 2048 1907,4 1, 6 2417 2057,7 1, 7 2642 2271,5 1, 8 2750 2750 9 2160 2190,5 0, 10 1051 911,1 1, 11 1174 1202 0, 12 1023 1023 13 898 848 1, 14 2114 1964,2 1, 15 2771,6 2542,4 1, 16 1658,1 1511,7 1, 17 1577,6 1516,8 1, 18 2051 2094,4 0, 19 1813 1596,5 1, 20 1520 1433,7 1, 21 1649 1655,3 0, 22 1642 1502 1, 23 943 1000 0, 24 1788 1813,9 0, 25 2130 1853,7 1, 26 2099 1843,8 1, 27 1200 1261,2 0, 28 3000 2665,4 1, Средняя точность прогнозирования 1,04879346 ± 0, Оценка точности прогнозирования, указанная в таблице 2, выполнена блоком программ «Анализ данных» в ППП Exel, стандартная ошибка равна ± 0,014.

ВЫВОДЫ Данный метод наиболее оптимален для прогноза электропотребления в сельском хозяйстве.

С помощью данного метода можно достаточно точно спрогнозировать электро потребление сельхозпредприятиями.

Получено 04.02. ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

A. S. Kostiaev North-West Research Institute of Agricultural Engineering and Electrification, St-Petersburg, Russia ENERGY CONSUMPTION FORECASTING FOR VEGETABLE GROWING AND DAIRY FARMS Summary The offered forecasting technique of specific electric power inputs to produce agricul tural products in the course of farms development is designed for an unbiased estimation and forecasting of electric power consumption and the costs on the farms in the branches of agri cultural production with due account of climatic conditions. The technique makes use of sta tistical models received on the basis of regression analysis of the data received on the farms during the on-farm power system express-survey.

Specific feature of the offered technique is that the models applied to calculate the power consumption are created in the form of finite-difference equations, which take into ac count farm development dynamics and variation of climatic conditions that is especially im portant at the beginning of farm’s activity and for un unbiased comparison of farms.

Dynamic models for estimating the energy indices of farm activity should reflect the processes over a calendar time span (month, quarter, year), that is why it is expedient to pre sent them in the form of finite-difference equations, for which the methods of parametrical identification are well enough developed. To identify the unknown parameters a multiregres sion method is used as the most developed and realized in common packages of applied pro grams (STATISTICA ®, STATGRAF ®, MALAB ®, etc.).

A regional averaged dynamic model of power resources use by specialized enterprises is required for an unbiased estimation of each particular specialized enterprise activity in the region and for calculation on this basis the quota of current consumption depending on cli matic conditions. Such a model is created similarly as the above models.

It seems more expedient to estimate the farm production efficiency by comparing the specific power consumption of the farm with the average specific power consumption of the group of farms located in the same agro-climatic area or district, instead of average specific electric power consumption in the region, since the production takes place under various cli matic conditions.

The offered technique allows:

- To estimate the efficiency of farm power resources use in respect to the prevailing by the estimation time average level of efficiency for the region with due account for climatic conditions;

- To predict specific electric power costs to produce agricultural products and the quota on power consumption with due account for the forecast climatic conditions.

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

Т.Ю. Салова, д-р техн. наук, проф.;

С.К. Корабельников, канд. техн. наук Санкт-Петербургский государственный аграрный университет (СПбГАУ), Санкт-Петербург МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ Разработанные методика и модель процессов сгорания топлива, образования и нейтрализации веществ – продуктов сгорания, позволяют при исследовании реальной физико-химической кинетики образования и нейтрализации конечных продуктов сго рания объединить методы термодинамического анализа и математического программи рования. Для проведения расчетов с необходимой точностью необходимо иметь наибо лее полный перечень компонентов исходной системы.

Созданная термодинамическая модель и методики расчета образования токсич ных компонентов, в частности оксидов азота, позволили разработать и создать устрой ство нейтрализации, эксплуатация которого не требует дополнительных устройств и регулировок, нейтрализатор монтируется к выхлопной трубе энергоустановки.

Конструкция нейтрализатора прошла ряд испытаний и была рекомендована к внедрению. Эффективность процесса восстановления оксидов азота авторегулируется за счет изменений параметров потока и составляет 90 % по концентрации оксидов азо та, при этом концентрация канцерогенных веществ уменьшается в 4 раза.

ВВЕДЕНИЕ В настоящее время 65 – 70 % электрических мощностей ТЭЦ отработали назна ченный ресурс, поэтому в новых условиях хозяйствования должны стать приоритетны ми проблемы, связанные с созданием материальной основы для совершенствования ма лой энергетики на органическом топливе, а также нетрадиционные источники энергии.

Можно также отметить, что в сравнении с традиционными паротурбинными электро станциями, ТЭЦ и котельными более эффективно применение газовой микроэнергети ки. Малые установки позволяют вырабатывать необходимое количество энергии в со ответствии с текущими потребностями в непосредственной близости от потребителя.

Они обладают высокой надежностью и малоинерционные. Важное преимущество газо вой микроэнергетики – маневренность. Изменить электрический режим можно за се кунды, тепловой режим – за минуты, вместо многих часов изменения режима в обыч ных тепловых сетях. В то время как, практически нерегулируемость сегодняшних теп ловых источников с длинными сетями приводит к перерасходу энергии.

С другой стороны, тепловые электростанции сжигают топливо и выбрасывают с отработавшими газами вредные вещества, которые взаимодействуют между собой и компонентами воздуха, образуя новые соединения иногда еще более токсичные, чем исходные вещества.

Широкое применение малой энергетики сдерживается недостаточной изученно стью некоторых практических и теоретических аспектов, а также отсутствием единых обоснованных представлений о физико-химических процессах образования и нейтрали зации вредных веществ, продуктов сгорания.

ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

МЕТОДЫ С целью создания экологически чистой энегоустановки разработаны методика и модель процессов сгорания топлива, образования и нейтрализации веществ – продуктов сгорания.

Для исследования реальной физико-химической кинетики образования и ней трализации конечных продуктов сгорания объединены методы термодинамического анализа и математического программирования. Такая концепция дает более полную физическую интерпретацию рассматриваемых задач, описываемую универсальными математическими соотношениями, по сравнению с другими подходами, определяемы ми законами кинетики, теплообмена, газодинамики. Предлагаемый подход позволяет моделировать реальный процесс как множество возможных состояний - условных рав новесий, на пути системы к конечному равновесию, таким образом, определяются экс тремальные концентрации веществ, которые могут образовываться в ходе этого про цесса.

Традиционные задачи поиска конечного состояния исследуемых процессов – со стояния равновесия, решаются на основе уравнения равновесия механической системы – уравнения Лагранжа:

с ( х j )dx j + i i = 0, (1) j i где с, х,, – действующие силы, координаты, множители и деформации свя зей соответственно;

j, i – индексы сил связей.

Если левая часть уравнения 1 представляет полный дифференциал какой-либо функции, то решению задачи поиска равновесия отвечает решение некоторой экстре мальной задачи. Когда с (х) является однородной функцией и сj обладают свойствами потенциалов, экстремальная задача представляется в виде:

extr L = c( x j ) x j + i i, (2) j i где L – функция Лагранжа.

Используя уравнения 1, 2, а также, первый и второй законы термодинамики, можно записать дифференциальное уравнение Гиббса, которое позволяет получить все необходимые зависимости для исследования процессов.

Согласно первого закона термодинамики, взаимодействие частей изолированной или открытой системы с окружающей средой учитывается с помощью функции – эн тальпии dН, которая включает в себя внутреннюю dU и потенциальную энергии P dV.

Для определения способности энергии превращаться из одной формы в другую, используется понятие функции Гельмгольца dF:

dF = dU – T dS (3) Второе слагаемое правой части уравнения 3 показывает, что при одной и той же несогласованности отдельных частей системы, определяемых величиной энтропии S, последствия хаоса должны усугубляться с ростом температуры и с энергией этих час тей. При изучении процессов, в ходе которых поддерживаются одновременно постоян ными температура Т и давление Р, удобнее использовать функцию Гиббса dG – макси мальную полезную работа при изотермическом процессе:

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

dG = dF + P dV = dH – T dS (4) Определение термодинамических величин системы связано с необходимостью дифференциального анализа качественно различных типов работ, которые могут про изводиться термодинамическими системами над окружающей средой, и осуществляет ся с помощью понятий потенциала. Потенциалы являются производными от энергии, расходуемой на совершение соответствующего вида работы, по изменяющейся в про цессе этой работы величине – координате, например:

n dU = TdS PdV + µ j dx j, (5) j = и при независимых переменных Т, Р и х:

n dG = SdT + VdP + µ j dx j. (6) j = Необходимо отметить, что только производная от суммарной функции Гиббса системы по числу молей j-компонента однозначно определяется состоянием системы, так как находится при фиксировании интенсивных величин Р и Т и не зависит от харак тера процесса его изменения, то есть, уравнение 6 позволяет определить условия рав новесия для различных случаев взаимодействия термодинамической системы с окру жающей средой.

Неравновесность перехода от одного состояния к другому можно учесть введе нием некомпенсированной теплоты, которая возникает вследствие необратимых про цессов, химическую работу - заменить равным количеством механической.

Для решения уравнения 6, необходимо использовать зависимости между пере менными и правила вычисления значений этих переменных, например, для систем, компонентом которых является идеальный газ, используется уравнение Менделеева-Клайперона, для реальных систем используется уравнение Ван-дер Ваальса. Уравнение Ван-дер-Ваальса позволяет достаточно точно вычислять свойства реальной системы при высоких температурах и низких давлениях, качественно пра вильно описывает поведение жидкости и газа во всей области возможных состояний, в том числе и при фазовых переходах.

В общем случае, функция Гиббса многокомпонентной реальной газовой фазы – решение уравнения 6, может быть представлена в виде суммы идеальной энер гий отдельных компонентов и поправки на неидеальность для смеси в целом:

Pm 0 x = Gl + RT ln P j xcm + Vm dP cm, Gcm (7) cm P j 0 где см – суммарное количество молей в газовой фазе;

Рм, Vм – давление сме си и объем моля смеси.

Интеграл в правой части выражения 7 определяется с использованием уравнения Анциферова и равен:

V b a (V V ) + ( P V P0 V0 ), G = RT ln 0 v v 0 (8) V bv V0 V где константы аv и bv находятся по правилам смешения:

ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

xi x j aij = (ai a j ), xi aV = bv = bi 0, aij, (9) cm i j i cm Таким образом, приведенный анализ принципов равновесия и экстремальности состояния систем, показывает:

модель реального процесса можно представить, как множество возможных состояний реального неравновесного процесса на пути к конечному равновесному со стоянию;

математическое описание термодинамического равновесия системы можно представить уравнением 1;

модель конечного равновесия строится для условий Т, P = const, при этом определяется минимальное значение функции Гиббса, min G ( x) = G j ( x) x j, (10) j xj 0, при условии Gj = fj (x), Ах = b, (11) где А = [aij ] – матрица m x n содержаний элементов в компонентах системы;

х = (х1, … хn) – вектор мольных содержаний компонентов;

b = (b1, … bm)т – вектор ко т личеств молей элементов.

Используя разработанную модель, можно определить возможные концентрации продуктов сгорания в различных условиях сгорания топлива. Для проведения расчетов с необходимой точностью необходимо иметь наиболее полный перечень компонентов исходной системы.

Для определения полей скоростей, давлений и плотностей в сжимаемых жидко стях, т.е. газах, используется система уравнений, основанная на применении для дви жущейся сплошных сред законов сохранения массы, количества движения и энергии.

Моделируя рассматриваемый процесс, представим движение жидкости как ус тановившиеся движение на плоскости, тогда закон сохранения масс или уравнение не разрывности с учетом сжимаемости жидкости можно записать в виде:

( ) U x + ( U y ) = 0. (12) При отсутствии процессов теплопроводности и вязкости, то есть рассматривая движение идеальной сжимаемой жидкости, изменение количества движения запишется известным уравнением Эйлера:

U x U x 1 P u x x + uY y = X x. (13) u U y + u U y = Y 1 P x x y y Y Для установившегося движения в поле сил тяжести идеальной баротропной P жидкости ( k = const ) совместным решением уравнений 12 и 13 является уравнение:

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

k P U2 k P + = 0. (14) k 1 k 1 Тогда, используя второй закон термодинамики для определения энтропии:

T P k S 2 S1 = R ln 02 R ln 02, (15) k 1 T01 P можно определить изменение полного давления:

S S1 T P02 k = exp 2 ln 01.

+ (16) k 1 T R P РЕЗУЛЬТАТЫ Созданная термодинамическая модель и методики расчета образования токсич ных компонентов, в частности оксидов азота, позволили разработать и создать устрой ство нейтрализации, которое состоит из узла отбора динамического напора, контейнера для раствора - нейтрализатора и калибровочного жиклера.

Предлагаемая конструкция нейтрализатора оксидов азота представляет собой короткий трубопровод переменного поперечного сечения, в котором эффективность тепло- и газообмена повышается за счет изменения условий входа потока и создания искусственной турбулизации потока, подача газа-восстановителя осуществляется за счет эжекции отработавших газов.

Эксплуатация нейтрализатора не требует дополнительных устройств и регули ровок, нейтрализатор монтируется к выхлопной трубе энергоустановки.

ВВВОДЫ Конструкция нейтрализатора прошла ряд испытаний и была рекомендована к внедрению. Эффективность процесса восстановления оксидов азота авторегулируется за счет изменений параметров потока и составляет 90 % по концентрации оксидов азо та, при этом концентрация канцерогенных веществ уменьшается в 4 раза.

Получено 02.03.2005.

T.J. Salova, DSc, S.К. Korabelnikov, Сand. Sc. (Eng) St-Petersburg State Agrarian University, Saint-Petersburg, Russia SIMULATION AND DESIGN OF SUPPORT TOOLS FOR ENVIRONMENTALLY SAFE POWER UNIT OPERATION Summary With the aim to design non-polluting engines, the simulation technique and the model of fuel combustion processes, generation and neutralization of combustion materials have been created. To study the real physical and chemical kinetics of generation and neutralization of combustion end-products the methods of thermodynamic analysis and mathematical pro gramming have been integrated. Such a concept provides the fuller physical interpretation of ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

the problems under consideration, which is described by universal mathematical equations, against other approaches, which are determined by the laws of kinetics, heat exchange, and gas dynamics.

The offered approach allows simulating the real process as a set of possible conditions – constrained equilibrium values, on the path of the system to the final equilibrium.

In this way extreme concentration of substances, which may be generated during this process, are determined. Using the created model, the possible concentrations of combustion materials under various fuel combustion conditions are determined. The most complete list of initial system components is required to make calculations with the needed accuracy.

On the basis of the above thermodynamic model and design procedure of toxic com ponents generation, particularly nitrogen oxides, a neutralizing device has been developed and manufactured, operation of which does not require additional tools and adjustments. The neu tralizer is installed on the engine exhaust pipe.

The neutralizer has passed a number of tests and has been recommended to be used in practice. Efficiency of de-oxidation process is self-controlled by varying the flow parameters, and amounts to 90% by nitrogen oxides concentration, with the concentration of carcinogenic substances being four-fold lower.

С.И. Коструба, д-р техн. наук Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ), Москва К РАСЧЕТУ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ КРУПНЫХ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ВВЕДЕНИЕ Сооружение заземляющих устройств (ЗУ) для крупных животноводческих ком плексов (КЖК), с подстанциями глубокого ввода, занимающих большие территории, как и для других объектов энергетики, занимающих подобные площади, требует значи тельного расхода металла и средств. Поэтому большое значение имеет повышение экономичности заземляющих устройств. В силу всех этих причин в ведущих электро технических журналах нашей страны, а также за рубежом систематически публикуют большое число статей, докладов и сообщений по теории, методам расчета, проектиро ванию, сооружению и эксплуатационному контролю заземляющих устройств, надеж ность работы которых позволяет избежать экологических катастроф.

МЕТОДЫ РАСЧЕТА ЗУ Широкое применение современных высокопроизводительных компьютеров для расчета заземляющих устройств привело к заметному повышению точности определе ния их конструктивных параметров и электрических характеристик. Полностью дока зано, что высокая надежность и экономичность ЗУ могут быть достигнуты лишь при правильном количественном учете неоднородности удельного электрического сопро тивления верхних слоев земли, а также сезонных изменений этой неоднородности в первую очередь под влиянием промерзания и просыхания поверхности земли.

Учет неоднородности грунта и сопротивления элементов ЗУ. В России, а в последние годы и за рубежом разработана и получила полное признание теория ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

ЗУ, учитывающая неоднородное удельное сопротивление грунтов. В ней развиты ме тоды расчета ЗУ очень больших размеров, характерных, в частности, для КЖК. Осо бенностью этих методов является учет собственного продольного сопротивления го ризонтальных протяженных электродов ЗУ. Обоснованы методы предпроектных изы сканий на площадках, предназначенных для сооружений ЗУ, например в [1], и методы эксплуатационного контроля электрических характеристик ЗУ (там же).

Нормирование. В большинстве развитых стран, мира с целью повышения экономичности и надежности электрозащитного действия ЗУ введены новые нормы на их электрические характеристики. Основой этих норм стали допустимые значения тока, проходящего по телу человека, или напряжения прикосновения в зависимости от дли тельности воздействия. В России новые требования к ЗУ (нормы), основанные на до пустимом напряжении прикосновения, установлены еще в 1976 г. применительно к электроустановкам напряжением выше 1 кВ в сетях с эффективно заземленной ней тралью. Расчет ЗУ по новым нормам практически осуществим лишь с помощью со временных компьютеров.

Развитие теории. Исследования электрического поля и характеристик ЗУ с самого начала развития их теории относились к категории сложных задач электро техники. В монографии автора [1] было показано, что трудности усугублялись тем, что электрическая структура верхних слоев земли, в которой располагаются заземлители, имеет существенно неоднородное и изменяющееся во времени, (по сезонам) удельное электрическое сопротивление. Степень его неоднородности зависит от многих факто ров: вида почв, почвообразующих и геологических пород, колебаний уровней грунтовых вод, количества выпадающих осадков, температуры и влажности воздуха, характера рас тительности, хозяйственной деятельности людей и др.

Модель системы ЗЗ. В основе всех разделов теории ЗУ (математического описания их рабочего процесса, методов предпроектных изысканий, расчета, эксплуатационного контроля) лежит модель системы заземлитель - земля (ЗЗ). Модель, как известно, долж на наиболее полно отражать влияние факторов, определяющих рассматриваемое явле ние, однако их принятие возможно лишь путем изучения явления. В свою очередь боль шое влияние на изучение явления оказывает развитие и совершенствование моделей системы. Автором предложено стохастическое моделирование систем обеспечения электро безопасности, в которые входят и ЗУ КЖК [4] и [5].

Применительно к ЗУ до последнего времени в основном использовали два вида моделей: математические, т.е. описания изучаемых явлений с помощью строго опреде ленных математических символов и операций над ними (при некоторых допущениях), и физические, т.е. такие материальные системы, в которых изучаемые свойства явления имеют такую же физическую сущность, что и в оригинале.

Абстракция. Важной абстракцией, сильно упростившей аналитическое исследо вание электрического поля заземлителей и его физическое моделирование, явилось представление земли в виде проводящего однородного полупространства (однородная земля). Использование подобной модели и хорошо известных методов теории поля позво лило к концу 20-х годов глубоко проанализировать установившиеся (квазистационар ные) электрические поля простых одиночных заземлителей и наметить методы исследова ния и расчета электрических полей сложных заземлителей, состоящих из нескольких электродов, в частности метод определения взаимного потенциального влияния их элек тродов. Обобщение всех основных работ в области теории и практического использования ЗУ было сделано в середине 20-х годов Ф. Оллендорфом в известной монографии «Токи в земле» [2].

ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

Коэффициенты использования. К середине 30-х годов в бывшем СССР и за рубе жом были выполнены многочисленные, преимущественно экспериментальные, исследования взаимного потенциального влияния электродов сложных заземлителей, завершившиеся разработкой справочных таблиц так называемых коэффициентов использования (Коэф фициент использования - величина, численно равная отношению проводимости реаль ного сложного заземлителя, в котором на растекание токов оказывают взаимное влияние все электроды, к сумме проводим остей тех же электродов при полном отсут ствии их взаимодействия, т.е. когда каждый электрод работает как одиночный), а также коэффициентов напряжения прикосновения и шага (коэффициенты напряжения прикосновения и шага - величины, численно равные отношению напряжения соот ветственно прикосновения и шага к напряжению на заземляющем устройстве).

Аналитические методы расчета ЗУ. Метод расчета сопротивления сложных за землителей с применением коэффициентов использования, изложенный в книгах А. П. Белякова и А. Л. Вайнера (1938 г.), быстро получил широкое распространение, главным образом в проектной практике. Однако вскоре стали ясны и существенные не достатки этого метода: невозможность учитывать при пользовании таблицами основные конструктивные параметры ЗУ (размеры и взаимное расположение вертикальных и гори зонтальных элементов и т. п.), несомненный субъективизм при выборе того или иного ко эффициента использования, непригодность для анализа электрического поля сложных за землителей. Эти недостатки стимулировали разработку аналитических методов расчета сложных заземлителей, основанных на применении математического аппарата теории по ля. Особенно плодотворным оказалось использование аналогии между электростатиче ским полем и квазистационарным электрическим полем токов (так называемая электроста тическая аналогия) в сочетании с методом средних потенциалов.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ. Работы Г. Дуайта (1930-1936 гг.), В. И. Воробьева (1934 г.), Р. Рюденберга (1945 г.), а впоследствии А. Б.Ослона (1959-1966 гг.), как это показано в [3], привели к созданию достаточно стройной теории электрического поля заземлителей. В соответствии с этой теорией элек трическое поле сложного заземлителя находят аналитически как результирующее поле токов, выходящих в землю с его электродов. При этом потенциал в любой точке простран ства, окружающего заземлитель, получают наложением потенциалов, создаваемых тока ми электродов. В последнее время эти вопросы подробно рассмотрены в [6].


Токораспределение между электродами сложного заземлителя определяют решени ем системы уравнений собственными и взаимными сопротивлениями, аналогичными соб ственным и взаимным потенциальным коэффициентам в системе заряженных тел. Такой подход к анализу электрического поля сложных заземлителей давал возможность опреде лять наряду с сопротивлением заземлителя и распределение потенциала на поверхности земли, а следовательно, и напряжение прикосновения и шага.

Приближенные методы расчета. Параллельно с общей теорией заземляющих устройств развивались и приближенные инженерные методы их расчета. В этой области, как правильно отмечается в [3], особенно плодотворными были идеи французского инже нера П. Лорана. Исследуя связь между различными конструктивными параметрами слож ного заземлителя и его сопротивлением (при однородном удельном электрическом со противлении земли), П. Лоран установил, что основное влияние на значение сопротивле ния оказывают размер площади, ограниченной контуром заземлителя, и суммарная протяженность горизонтальных элементов, Опубликованная П. Лораном в 1951 г. эмпи рическая формула привлекает своей простотой, и вплоть до настоящего времени ее ши роко используют за рубежом.

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

В середине 40-х годов в ряде областей техники наметилась общая тенденция к максимальному упрощению расчетов, требуемую степень точности которых ставили в зависимость от возможной точности исходных данных. Одновременно пересматривали ранее действовавшие правила и нормы. Эта тенденция захватила и область электробезо пасности.

Анализ опыта эксплуатации. В бывшем СССР был проанализирован многолет ний опыт эксплуатации различных электроустановок, показавший, что действовавшие более 15 лет «Руководящие указания расчета и устройства заземлений», основанные на нормировании напряжения прикосновения и шага, явно устарели. Разработанный в про шлом метод расчета заземлителей с помощью эмпирических коэффициентов использова ния, прикосновения и шага был сложен и не отражал действительных условий. Вместе с тем из-за больших токов замыкания на землю для обеспечения допустимых значений на пряжения на заземлителе, его сопротивление должно было быть ничтожно малым. Уст ройство требуемых при этом заземлителей в большинстве случаев оказывалось технически неосуществимым.

Отсутствие несчастных случаев. К тому же было известно, что ЗУ многих элек трических станций и трансформаторных подстанций, эксплуатировавшиеся десятки лет, имели более высокие сопротивления, чем требуемые по нормам, однако связанных с этим несчастных случаев зарегистрировано не было. Это ставило под сомнение обоснован ность требований действовавших нормативов.

В 1946 г. с учетом зарубежной, в частности американской, практики были приня ты новые «Правила устройства заземлений в установках сильного тока», которые с неко торыми изменениями действовали почти 30 лет. В них не требовалось сооружать зазем ляющие устройства исходя из норм напряжения прикосновения и шага.

Пол Ома. Все электроустановки напряжением выше I кВ были разделены на две категории: с большими (более 500 А) и малыми (до 500 А) токами замыкания на зем лю. Для первой требовалось сооружать заземлители в виде замкнутых контуров с сопро тивлением, не превышающим 0,5 Ом. Длительность возможных при замыканиях на землю высоких напряжений на заземлителях ограничивалась быстродействующей защитой.

Вместе с тем «Правила» рекомендовали размещать элементы искусственного заземли теля так, чтобы достигалось снижение напряжения прикосновения и шага без допол нительной затраты металла.

У второй категории электроустановок (с изолированной или компенсированной нейтралью) однофазные замыкания на землю могли оказываться весьма продолжительны ми. Поэтому в таких установках «Правила» предписывали ограничивать напряжение на заземлителях значением 250 В. Для электроустановок напряжением до 1 кВ было установлено предельное значение сопротивления заземляющих устройств, равное 4 Ома.

В 50-х годах дальнейшее развитие получили исследования количественных харак теристик поражающего тока. Новым в этих исследованиях были оценка поражающего тока как случайной величины и применение вероятностно-статистических методов для об работки результатов наблюдений. Таким способом, на основе данных обширных исследо ваний над животными, а также над добровольцами, К. Дальзиелю с группой сотруд ников удалось установить зависимость силы тока, не вызывающего фибрилляцию сердеч ной мышцы с вероятностью 0,995, от продолжительности его воздействия на человека в пределах 3 с. В нашей стране аналогичные результаты были независимо получены А. П. Киселевым.

ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

Работы в области допустимых токов через тело человека оказали большое влия ние на формирование нового подхода к нормированию параметров заземлителей, а в дальнейшем и на постановку новых задач в области их расчета.

Выполненные в 1956 - 1960 гг. в США и ФРГ исследования показали техническую возможность и экономическую целесообразность ограничения напряжения прикосно вения и шага до безопасных величин (в рамках представлений Дальзиеля) путем уст ройства в пределах территорий подстанций заземляющих сеток, состоящих преимущест венно из горизонтальных элементов. При этом сопротивления и напряжения заземлите лей, как правило, оказывались значительно выше нормированных значений. Требования к параметрам заземлителей в ГДР, ФРГ, а затем и в США были пересмотрены. В основу нового нормирования были положены допустимые значения тока, проходящего через тело человека. При этом авторы новых норм учитывали весьма малую вероятность совпадения ряда неблагоприятных обстоятельств, обусловливающих возможность пора жения человека электрическим током.

Значения допустимых токов, зависящие от возможной длительности их воздейст вия на человека, однозначно определяли допустимые напряжения прикосновения и шага.

Расчеты напряжения прикосновения и шага на территориях электроустановок в США и ФРГ стали выполнять по сравнительно простым эмпирическим формулам, полученным в результате обработки данных физического моделирования электрического поля сложных заземлителей в электролитических ваннах. Большая гальваническая ванна была смонти рована и в ВИЭСХ.

Учет допустимых для человека токов. Следует подчеркнуть, что переход к нор мированию допустимых токов для человека при расчете напряжения прикосновения и ша га не был простым возвратом к старому. Изменились качественно как сами критерии элек тробезопасности, так и возможности расчета. Кроме физического моделирования, тех ника которого достигла значительного совершенства, широкое применение получили современные компьютеры, и трудности, связанные с большими объемами расчетов, прак тически отпали. Новая система нормирования способствовала значительному повыше нию экономичности ЗУ. В этом заключалось ее прогрессивное значение.

К этому времени в нашей стране и за рубежом сложился определенный порядок проектирования, сооружения и эксплуатационного контроля заземляющих устройств.

Перед началом проектирования на территории будущей электроустановки эксперимен тально определяли удельное сопротивление земли (предпроектные изыскания) и с учетом возможного сезонного увеличения устанавливали расчетное значение. На его основе вели проектирование и сооружали заземляющее устройство. Соответствие электрических ха рактеристик выполненного заземляющего устройства требованиям норм проверяли экспе риментально и, если сопротивление оказывалось завышенным, заземлитель усиливали с помощью дополнительных электродов. В процессе эксплуатации ЗУ его характеристики периодически контролировали: проверяли выборочно целостность заземляющих провод ников и электродов, соответствие нормам электрических характеристик и т.п.

ВЫВОДЫ Для расчета заземляющих устройств КЖК в ВИЭСХе разработан алгоритм, суть которого изложена в [7], в основе которого лежит двухслойная расчетная модель земли, и на основе этого алгоритма разработана программа для компьютера, позволяющая рассчитывать заземлители практически неограниченных размеров. Помимо заземлите лей КЖК по этой программе по просьбе института ЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ были рас считаны ЗУ для Ленинградской атомной электростанции и для подстанции ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

ВИНИЦКАЯ на 750 кВ. Экспериментальные проверки и измерения параметров этих ЗУ, в которых автор принимал непосредственное участие, показали высокую точность выполненных в ВИЭСХе расчетов.

ЛИТЕРАТУРА 1. Коструба С.И. Измерение электрических параметров земли и заземляющих устройств.– М.: Энергия, 1972.

2. Оллендорф Ф. Токи в земле.– М.–Л. Гостехиздат, 1932.

3. Бургсдорф В.В., Якобс А.И. Заземляющие устройства электроустановок.– М.:

Энергоатом издат, 1987.

4. Коструба С.И. Стохастическое моделировании е систем обеспечения электро безопасности.– Электричество, 2003, № 6.

5. Коструба С.И. Моделирование систем обеспечения электробезопасности ме тодом Монте-Карло.– Электричество, 2004, № 7.

6. Ослон А.Б. Некоторые вопросы теории заземлений.– М.: КМК, 2003.

7. Якобс А.И., Коструба С.И., Жеваго В.Т. Расчет сложных заземляющих уст ройств с помощью ЭЦВМ.- Электричество, 1967, №5, С. 21-26.

Получено 03.03.2005.

S.I. Kostruba, DSc (Eng) All-Russia Research Institute for Electrification of Agriculture (VIESH), Moscow, Russia SOME ASPECTS OF CALCULATION OF GROUNDING GRIDS ON LARGE LIVESTOCK COMPLEXES Summary Construction of grounding grids for large livestock complexes requires substantial fund and metal inputs. So research and engineering efforts both in Russia and abroad are fo cused on raising the economic efficiency of these installations by improving the theory and calculation methods, as well as their design, construction and performance.

At All-Russia Research Institute for Electrification of Agriculture (VIESH), the calcu lation algorithm for the grounding grids was developed, based on the two-level ground ana lyzer, and corresponding software was designed, which allows calculating the grounding grids of practically unlimited dimensions.


The paper deals with some aspects of the problem solution such as calculation meth ods, considerations for ground specific electric resistance and resistance of grounding grid elements, the rates of electrical parameters, further development of the theory, a grounding grid model, operation ratios, analytical calculation methods, the electric field of grounding girds, approximated calculation methods, the history of grounding grids operation, admissible for people current voltage, etc.

ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

И.И. Иванова;

Т.В. Колянова;

А.П. Мишанов ГНУ Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (СЗНИИМЭСХ), Санкт-Петербург ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОАКТИВАЦИОННОЙ ВОДЫ В СИСТЕМАХ ПОЛИВА ЗАЩИЩЕННОГО ГРУНТА Использование экологически безопасных технологий и технологических прие мов выращивания культур в открытом и защищенном грунте необходимо для получе ния высококачественной и высокоурожайной продукции.

Опасность загрязнения поливной воды становится все более очевидной. Полив ная вода используется растением как реакционная среда для множества постоянно про исходящих биохимических реакций, поэтому возникают повышенные требования к ка чественному составу исходной поливной воды.

В СЗНИИМЭСХ использован метод электрохимической активации воды, позво ляющий снизить ее минерализацию, изменить химический и ионный состав, и, таким образом, повысить биологическую активность воды, результатом которой является сни жение потерь в грунте основных элементов минерального питания растений.

Технологический эффект снижения потерь элементов минерального питания в почве и выноса их в дренажные воды достигается за счет использования электроакти вированных вод, обладающих биологически активными свойствами в течение опреде ленного отрезка времени.

ВВЕДЕНИЕ Сельское хозяйство во всем мире стремится перейти к использованию экологи чески безопасных технологий и технологических приемов выращивания культур в от крытом и защищенном грунте. Целью предлагаемого метода является обеспечение оп тимального питания растений и получение высоких урожаев плодов при сохранении почвы и ее микроорганизмов в их естественном состоянии.

По мере того, как опасность загрязнения поливной воды становится все более очевидной, и в связи с тем, что поливная вода используется растением как реакционная среда для множества постоянно происходящих биохимических реакций – возникают повышенные требования к качественному составу исходной поливной воды (табл. 1) [1].

Таблица Показатели допустимой концентрации (ПДК) воды Плотный остаток, Удельная электропроводность, Степень минерализации мг/л mS/см Не минерализованная до 150 до 0. Слабая 150-500 0,1-0, Средняя 500-1200 0,3-0, Сильная 1200-1500 0,8-1, Очень сильная 1500 и выше 1,0 и выше Оптимальное значение питательного раствора Кс=3560 мг/л (Кс- концентрация солей в воде).

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

Получение высококачественной и высокоурожайной продукции в определенной степени зависит от режима минерального питания растений и потребности в необходи мом количестве минеральных элементов (табл. 2) [1].

Таблица Количество минеральных элементов, потребляемых растениями в защищенном грунте Потребность в питательных элементах, г/м Культура Урожайность, кг с 1 м2 N K P Ca Mg Огурцы 35 48 76 13 38 30 42 67 11 34 25 36 58 9 30 Томаты 15 49 81 6 55 10 32 52 4 38 8 26 41 3,5 32 4, Перец 5,5 22 26 3 13 2, Цветная 3,5 20 29 3 13 1. капуста Редис 1,5 5 6 1 3 0, Салат ко- 3 7 10 1 2 0, чанный Морковь 4 8 20 1,5 4 0, Петрушка 1,5 8 14 1 3 0, Жидкие минеральные корневые и внекорневые подкормки, как правило, осу ществляются с помощью различных систем полива: дождевание и капельный полив наиболее распространенные виды полива в условиях защищенного грунта.

Не все удобрения обладают идеальной чистотой и растворимостью. Наличие не растворимых осадков приводит к значительному перерасходу минерального сырья, к усложнению установок для переработки этого сырья, а также к затруднению их исполь зования, что, соотвественно, приводит к засорению поливных систем и засолению суб стратов.

Использование удобрений, а особенно физиологически кислых минеральных удобрений (суперфосфат двойной, азофоска и др.), вызывает подкисление грунта, что отрицательно сказывается на физико-химическом состоянии плазмы корней растений и ухудшает использование питательных элементов культурой. При этом наблюдается вынос с дренажными водами не только токсичных концентраций ионов, но и необходи мых элементов питания для растений.

ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

МЕТОДЫ Решение задач по вопросам очистки и подготовки воды для различных сельско хозяйственных направлений возможно следующими методами:

фильтрация (фильтры грубой и тонкой очистки);

ультрофиолетовое излучение;

электромагнитная обработка воды;

температурная пастеризация;

обратный осмос.

В СЗНИИМЭСХ использован метод электрохимической активации воды, позво ляющий снизить ее минерализацию, изменить химический и ионный состав, и таким образом повысить биологическую активность воды, результатом которой является снижение потерь в грунте основных элементов минерального питания растений.

Технологический процесс приготовления и внесения растворов минеральных удобрений в теплицах основан на приготовлении смеси двух активированных вод (ка толита с рН = 9,5 – 10,5 и анолита с рН = 3,0 – 3,5) в заданных соотношениях и на их основе приготовлении растворов минеральных удобрений.

Для получения эффективного результата усиления жизнедеятельности нитрифи цирующих и азотфиксирующих микроорганизмов необходимо стремиться к нейтраль ной или слабощелочной реакции грунта (рис. 1) [2].

Рис. 1. Доступность питательных веществ в зависимости от грунта РЕЗУЛЬТАТЫ Исследования с использованием активированных вод подтверждают наличие усиления процессов нитрификации и аммонофикации в торфогрунте (рис.2 и 3).

Катодная активированная вода и смесь активированных вод оказывают положи тельное влияние на усиление микробиологических процессов и подвижность элементов минерального питания. Например, существенно усилили подвижность фосфорной кис ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

лоты в грунте в течение всей вегетации растений и снизили химическое связывание её почвой. Потери воднорастворимого фосфора составили по вариантам (табл. 3):

водопроводная вода – 38,3%;

катодная вода - 38,7%;

смесь вод - 49,2%.

Рис. 2. Динамика влажности торфогрунта при выращивании культуры томатов Рис. 3. Динамика кислотности торфогрунта при выращивании культуры томатов:

1 – водопроводная вода;

2 – катодная вода;

3 – смесь активированных вод ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

Таблица Изменение кислотности и подвижных форм элементов питания в грунте при выращивании культуры томатов Фазы развития рас- рН Р2 О5. мг/100 г тений ВВ КВ КВ+АВ ВВ КВ КВ+АВ На 12 день после 6,06 6,07 6,17 58,42 51,26 46, посадки Массовое цветение 5,92 5,93 5,95 34,26 36,89 32, Начало созревания 5,97 5,87 5,96 29,54 32,82 37, плодов Уборка 5,90 5,86 5,96 29,68 31,65 29, Таким образом, снизить затраты на применение фосфорных минеральных удоб рений до 20% можно за счет использования в системах полива растворов минеральных удобрений на основе электроактивированных вод.

Аналогично – большие дозы азотных удобрений оказывают отрицательное влияние на качество дренажных вод. При 3-х летнем использовании мочевины в дозе, равной 112 кг/га азота, концентрация нитратов (NO3 - N) в дренажных водах равнялась 23 мг/л азота, а при дозе 224 кг/га – 43 мг/л, при дозе 448 кг/га – 81 мг/л [3]. Помимо этой проблемы возникает ещё одна – осолонцевания тепличных грунтов (табл. 4).

Таблица Химический состав поливных и дренажных вод Ионы, мг/л рН ионов, НСО3 Cl NO Объект Са2+ Mg2+ Na+ К+ SO мг/л Поливные воды 7,2 60 30,7 24 15,7 230,3 127,1 4,3 -“- 492, “Заречье” Дренажные воды 7,0 490 184,6 176,7 235 618,8 843,8 238,7 321 3106, В тепличном комбинате 'Заречье” наблюдается вынос не только токсичных кон центраций ионов, но и необходимых элементов питания растений [4].

По результатам проводимых в СЗНИИМЭСХ исследований коэффициент испо зования растениями общего азота на католите повышается до 26,47%, на смеси католи та с анолитом до 28,39%, в контроле составил 22,07% [5]. При этом потери азота в поч ве (вымывание нитратной формы в дренажные воды и восстановление до газообразной формы – NO, N2, О, N2) – составили:

на водопроводной воде – 30,25%;

на католите в 3 раза меньше – 13,53%;

на смеси активированных вод – 1,68%.

Это свидетельствует о том, что электроактивированные воды провоцируют об разование в почве сложных химических соединений, способных к удержанию от вы мывания в дренажные воды.

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

ВЫВОДЫ Технологический эффект снижения потерь элементов минерального питания в почве и выноса их в дренажные воды достигается за счет использования электроакти вированных вод (особенно смесь активированных вод), обладающих биологически ак тивными свойствами в течение определенного отрезка времени. В это время даже не высокие концентрации растворов приобретают свойства метастабильности.

Способ использования метода электрохимической активации воды в системах полива защищенного грунта является экологически эффективным.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Брызгалов В.А., Советкина В.Е., Савинова Н.И. Овощеводство защищенного грунта, Л.: Колос, 1983.

2. Авдонин Н.С. Почвы, удобрения и качество растениеводческой продукции.

М.: Колос, 1979.

3. Воеводин А.В. Удобрения и гербициды в сельском хозяйстве и охрана приро ды. Л.: 1981. С. 72-77.

4. Афанасик Г.И., Усенко Л.Ф. Некоторые проблемы, связанные с производст вом защищенного грунта. /Природоохранные мероприятия при мелиорации земель.

Красноярск, 1985. С. 82-89.

5. Ващенко С.Ф. Овощеводство защищенного грунта. М.: Колос, 1974.

6. Судаченко В.Н., Маркова А.Е., Иванова И.И. Эффективность использования активированной воды для полива и минеральной подкормки растений в теплицах в условиях защищенного грунта. Сборник науч. тр. СЗНИИМЭСХ. Вып. 74, С-Пб.: 2003.

Получено 08.02.2005.

I.I. Ivanova, T.V. Kolianova, A.P. Mishanov North-West Research Institute of Agricultural Engineering and Electrification, St-Petersburg, Russia APPLICATION OF ELECTRICAL ACTIVATION OF WATER IN GREENHOUSE WATERING SYSTEMS Summary Application of environmentally sound technologies and equipment for outdoor and in door plant growing is a basic requirement to receive high quality and heavy-yielding agricul tural products.

The risk of water pollution applied in the greenhouses is ever growing nowadays. The plants use this water as a medium for numerous on-going biochemical reactions. Hence there are more tight requirements to its quality.

North-West Research Institute of Agricultural Engineering and Electrification offers the technique of electrical and chemical activation of water, which decreases its mineraliza tion and changes its chemical and ion composition, thus increasing biological efficiency of water, which, in its turn, results in lower loss of basic mineral plant nutrients in the ground.

ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

Н.П. Козлова, канд. техн. наук;

Н.В. Максимов, канд. техн. наук ГНУ Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (СЗНИИМЭСХ), Санкт-Петербург К ВОПРОСУ О РАЗРАБОТКЕ СИСТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ МИКРОКЛИМАТА С УЧЕТОМ МЕР ПО СНИЖЕНИЮ ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ГАЗОВ Приведены основные положения существующей в СЗНИИМЭСХ методики при нятия решений при обосновании систем обеспечения микроклимата животноводческих помещений и требования к ее усовершенствованию с точки зрения внедрения мер по снижению выбросов вредных газов.

Внедрение мер по снижению вредных выбросов в атмосферу от животноводче ских объектов актуально в связи с реализацией ряда международных договоров, подпи санных Россией, в частности Женевской конвенцией о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния (LTRAP).

В статье 8, "Исследования, разработки и мониторинг", Гетеборгского протокола 1999 года к Женевской конвенции указывается, что Стороны поощряют исследования, разработки, мониторинг и сотрудничество, связанные с "технологиями борьбы с вы бросами и технологиями и методами повышения энергоэффективности, энергосбере жения и с использованием возобновляемых источников энергии;

результативностью методов ограничения выбросов аммиака для ферм и последствиями для местного и ре гионального осаждения".

При Европейской Экономической Комиссии ООН действуют международные рабочие группы экспертов, которые выполняют исследования в рамках национальных программ своих стран для обоснования и разработки руководящих документов по рас чету и мониторингу загрязнений и мерам по ограничению выбросов в соответствии с положениями LTRAP [1, 2]. В соответствии с этим проблема освоения имеющегося международного опыта и адаптации его к условиям сельскохозяйственного производ ства нашей страны весьма актуальна.

Считая, что одним из путей снижения выбросов является принятие экологически обоснованных решений на стадии разработки и строительства животноводческих фер мы, проведена ревизия методики принятия решений [3] при разработке систем обеспе чения микроклимата животноводческих помещений с точки зрения имеющихся доку ментов по снижению выбросов вредных газов, разработанных в ходе реализации Гете боргского протокола к Конвенции LTRAP.

Системы обеспечения микроклимата (СОМ) животноводческих помещений, яв ляются одним из объектов, оптимизация которых должна производиться с учетом тех нологических, энергетических, экологических требований.

Цель СОМ - обеспечить максимальный технологический эффект за счет оптими зации среды обитания животных при минимальных энергозатратах.

Вместе с тем, вентиляционные выбросы животноводческих помещений можно рассматривать как источник загрязнения, поскольку именно в процессе вентилирования при помощи удаляемого из помещения воздуха механической или естественной систе мой вентиляции производится перенос аммиака и всех других загрязнителей из поме щения в наружную атмосферу. Воздухообмен как один из основных показателей СОМ и концентрация вредных газов в уходящем воздухе животноводческого помещения ха рактеризуют объем выбросов во внешнюю среду.

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

В СЗНИИМЭСХ в ходе экспериментальных исследований свинарника - откор мочника как объекта вентиляции, изучалась интенсивность поступления аммиака в воздушную среду помещения [4]. Определено, что аммиак из навозных масс выделяет ся по закону, близкому к испарительному, с увеличением воздухообмена пропорцио нально увеличивается и количество выделившегося аммиака. На рис. 1 показаны зави симости концентрации аммиака внутри помещения qNH3 и эмиссии аммиака GNH3 в ок ружающую среду от величины воздухообмена. Эти данные показывают, что при одной и той же системе кормления и навозоудаления величина выбросов аммиака в наружную атмосферу может увеличиться до 50% при изменении воздухообмена в 3-4 раза.

Рис. 1. Зависимость концентрации аммиака (qNH3, мг/м3) в воздухе свинарника и выбросов аммиака(GNH3, кг/ч) в наружную атмосферу в зависимости от воздухообмена [4] Многофакторность и взаимозависимость процессов образования аммиака в жи вотноводческом помещении обусловливают то, что конкретные значения выбросов ам миака изменяются с изменением комплекса исходных данных. Проведенные исследо вания дают основание для качественных оценок мер по снижению выбросов аммиака системами вентиляции. Определено, что с целью снижения интенсивности выделения аммиака целесообразно снижать общий воздухообмен и особенно скорость воздуха над поверхностью навозных масс. Одним из методов снижения воздухообмена является осушка и очистка внутреннего воздуха путем применения теплообменников осушителей воздуха для помещений с принудительной и естественной системами вен тиляции. Такие устройства позволяют уловить около 30% аммиака и 15% углекислого газа воздуха и на 25-30% снизить его влагосодержание. Общие выбросы аммиака в хо лодный период года в атмосферу снижаются до 50% [5].

В настоящее время действующие в России Нормы по проектированию опреде ляют допустимые значения выбросов аммиака в наружную атмосферу, которые полно стью соответствуют допустимой концентрации аммиака в помещении и рекомендуе мым объемам вентиляции для теплого, холодного и переходного периода года.

Известно, что значения расходов воздуха в СОМ определяются из условия уда ления тепло и влаговыделений в помещении. Значения воздухообмена, рассчитанные ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

из условия удаления углекислого газа, всегда меньше. Теоретические и эксперимен тальные исследования показали, что при работающей вентиляции, воздухопроизводи тельность которой выбрана из расчета удаления тепло- и влагопродукции животных, концентрация аммиака и углекислого газа в помещении ниже нормируемых значений, соответственно и значения выбросов в наружную атмосферу меньше нормируемых действующими правилами. Таким образом, существующие нормативы не стимулируют применения специальных мер по снижению выбросов в атмосферу вредных газов при содержании животных. Меры по снижению выбросов аммиака, как и других вредно стей, могут внедряться только в случае разработки и принятия нормативов ограничения величины выбросов в расчете на одну голову при содержании животных. Эти величины должны быть даны для всей технологической цепи образования вредностей при произ водстве животноводческой продукции, при этом должна быть разработана методика определения величины выбросов каждым элементом цепи. В настоящее время в России таких надежных исходных данных нет.

В СЗНИИМЭСХ принятие решений по созданию новых и реконструируемых СОМ животноводческих помещений проводится на базе оптимизации режимов работы отопительно-вентиляционных систем и технико-экономического сравнения вариантов для каждого конкретного животноводческого помещения [2];

принятый при этом поря док действий показан на рис. 2.

Рис. 2. Алгоритм принятия решения при обосновании системы обеспечения микроклимата При этом для анализа режимов работы СОМ используется цифровая модель;

па раметры внутреннего воздуха задаются в виде области, ограниченной максимальными и минимально допустимыми значениями температуры и относительной влажности воз духа;

минимально-необходимые расходы теплоты и воздуха определяются для всего диапазона изменения наружного климата и тепловлажностной нагрузки животноводче ского помещения. Режимы работы СОМ с минимально-необходимыми расходами теп лоты и воздуха называем базовыми, идеальными. Эти режимы можно назвать и эколо ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

гически предпочтительными, поскольку они соответствуют наименьшему расходу энергии, кормов и следовательно, снижению загрязнений в общем, глобальном смысле.

Следуя этой логике, можно предположить, что существует для каждого кон кретного животноводческого помещения некая идеальная система, с минимально неиз бежными выбросами вредных газов. Исходя из этой идеальной модели, можно было бы принимать решения по мерам снижения загрязнения окружающей среды, либо оцени вать существующие системы.



Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.