CC BY
21
УДК 631.223.6:628.8+631.16:658.155
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ НИЗКОНАПОРНОГО ВЕНТИЛЯЦИОННОГО МОДУЛЯ
ДЛЯ СВИНАРНИКОВ
Н.Н. Новиков, кандидат технических наук, доцент, заведующий отделом Б.И. Назаров, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства E-mail: vniimzh@mail.ru
Излагаются результаты исследования распределенной системы воздухообмена в свинарнике на основе применения вентиляцион-но-отопительного модуля. Приведен расчет технико-экономической эффективности. Ключевые слова: свинарник, воздухообмен, вентиляционный модуль, экономическое обоснование.
Преобладающим техническим решением приточной вентиляции в типовых проектах свиноводческих помещений в настоящее время являются централизованные системы раздачи воздуха посредством распределительных воздуховодов длиной до 40 м. Для работы в этих системах предназначены высоконапорные центробежные вентиляторы до 100 кВт.
Недостатками этих систем являются относительно высокий уровень затрат энергии привода на компенсацию потерь давления в воздухораспределительных сетях, высокая металло- и капиталоемкость, а также необходимость в приточных камерах для размещения вентиляционных установок. Строительные затраты на приточные камеры ложатся значительными сопутствующими капиталовложениями при применении центробежных вентиляторов. Не реализованы в этих условиях и требования плавного регулирования воздухоподачи, позволяющего поддерживать необходимый тепловлажно-стный режим в помещениях при рациональном расходе энергии на подогрев воздуха при регулировании воздухопроизводитель-ности [1, 2]. Недостатки, существующие в
типовых проектах механических систем воздухообмена, подтверждены производственными исследованиями. Например, специалисты фирмы «Микроклимат Дифура» сообщают следующее: «Мы обследовали ряд помещений для содержания животных, которые отличались друг от друга размерами, расчетным поголовьем, наружной и внутренней архитектурой. Были специально построенные, но были и из приспособленных зданий. У всех обследованных помещений было одно общее свойство - ни в одном из них мы не нашли параметров микроклимата, соответствующих требованиям Технологических Норм».
Группа ведущих ученых института НИИ-МЭСХ СЗ, проведя исследование, пришла к заключению: «В животноводческих помещениях, построенных по типовым проектам, были смонтированы приточно-вытяжные системы вентиляции с подогревом приточного воздуха. В большинстве помещений эти системы не работали из-за высоких энергозатрат и низкой надежности оборудования». Нами установлено, что для технических решений, заложенных в типовые проекты, характерны такие недостатки: высокие энергозатраты на привод и подогрев приточного воздуха; низкий КПД; большая металлоемкость; малый ресурс работы; мягкие характеристики Q-H вентиляторов; низкое качество и несовершенство применяемых средств автоматического регулирования параметров.
Факторы, вызывающие отказы в работе оборудования микроклимата, обусловлены следующим: рабочие колеса центробежных
вентиляторов (ВР-80, ВНЦ и др.) имеют значительный эксцентриситет, приводящий к вибрации и выходу из строя опорных подшипников, валов и т.д.; более 70% оборудования изготавливается из черных металлов, имеющих низкую устойчивость против коррозии; постоянным присутствием оборудования в агрессивной воздушной среде, содержащей одновременно пары углекислоты, аммиака, сероводорода, влаги, пыли.
С целью обоснования перспективных направлений модернизации приточно-вы-тяжной вентиляции нами проведены сравнительные исследования вентиляционных агрегатов. Рассматривались и сравнивались: конструкция рабочего колеса, лопаток и привода; КПД, ресурс работы и надежность; рабочее давление: низкое, среднее, высокое; масса, габариты, металлоемкость, энергоемкость; энергоносители: пароводяные кало-
риферы, электрокалориферы; метод автоматизации: тиристорное или трансформаторное регулирование скорости; управление: дискретное апериодическое или с дифференцирующим звеном 1/(1+рТ), ПИД-регулирова-ние; экономические критерии (табл.1, 2). На основании проведенных исследований с целью устранения перечисленных недостатков типовых проектов централизованных систем воздухообмена, основанных на применении высоконапорных энергозатратных металлоемких вентиляционных агрегатов камерного типа, и для повышения эффективности работы вентиляторов в свинарниках нами разработан технический проект распределенной, энергосберегающей, бескамерной, металлоэкономной системы вентиляции на основе применения низконапорного вен-тиляционно-отопительного модуля канального типа.
Обо- Численные значения показателей
Показатель зна- Централизованная система Распределенная
чение вентиляции с механическим побуждением (существующая) система вентиляции с модулем (новая)
Марка приточных вентиляторов ВЦ6-28-8-5 ВК5-4-9
Мощность вентиляторов, кВт: привод Рп 5,5 2,2х2
подогрев Р т 30 15х2
Количество приточных вентиляторов в свинарнике (фрагмент на 500 гол.), шт. Пп 1 2
3 Производительность приточных вентиляторов, м /ч 0 пв 15000 7500х2
Масса, кг т 249 82х2
Напор приточных вентиляторов, Па Н пв 3380 1435
Цена приточных вентиляторов, руб. Цпв 62675 38600х2
Отчисления на реновацию и текущий ремонт, о.е. Ро 0,14 0,14
Нормативный коэффициент эффективности Е 0,2 0,2
капитальных вложений, о.е.
Стоимость монтажных работ, % С 30 30
Коэффициент перевода оптовой цены в цену балансовую, о.е. Кб 1.2 1,2
Тариф на электроэнергию, руб/кВт-ч Цэ 4,3 4,3
Количество обслуживающего персонала, ч-см/сутки Ч 0,2 0,1
Тарифная ставка в месяц, тыс.руб. 3 10 10
Норматив амортизационных отчислений, % А 10 10
Годовая продолжительность работы
вентиляторов, дней - привода; - подогрева Дпв Дт 365 210 365 210
Электронагреватель: мощность, кВт цена, руб. Р Цн 30 22000 15х2 15000х2
Венткамера, цена, руб. Цв 90000 -
Капитальные затраты, руб. К 200100 139360
Таблица 2. Оценка эффективности системы распределенной вентиляции (с модулем)
Показатели Расчетная формула ЦентрализованНая система вентиляции (существующая) Распределенная система вентиляции с модулем (новая)
Расход электроэнергии в год, кВт- ч Р=(Рп -Дв + Рт-Дт )24 216900 203760
Стоимость электроэнергии, руб. Сэ =Р-Цэ 932670 792769
Оплата труда, тыс. руб. Зт =Л-З-Кз- Ч 25,8 13
Амортизация оборудования и монтажных работ, руб. А = К -10%+ К -4,9% р т с 16408 13936
Отчисления на инновацию и текущий ремонт, руб. З= К -14%+ К -2,3% т с 21080 19511
Балансовая стоимость оборудования, руб. Б =(Ц +Ц ) 1,2+(С +С ) с ч^в1 ^пК ' 4 мв1 мнК ■1,2 240092 167232
Эксплуатационные издержки, руб. И = С + З + А+З э т р 996030 789510
Приведенные затраты, тыс. руб. П=И+ЕК 1036045 880638
Модуль включает в себя: круглый канальный вентилятор, канальный обогреватель (охладитель), панель управления, приемник и распределители воздуха, фильтр, диффузор, адаптер и остальные элементы воздухораспределительной и электрической сети (рис. 1).
Хомут
Канальный вентилятор
р, па Рис. 2. Канальный вентилятор типа ВК
воздуховод
1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
в кь-6 ■—
тери-
вентиляторов
8000 8500 Q, м'/ч
Рис. 3. Харак-стики Q-H
Достоинствами конструкции таких вентиляторов являются: совмещение рабочего колеса вентилятора с ротором приводного двигателя; сам двигатель изготавливается с внешним ротором. Такая конструкция позволяет добиться больше точности при балансировке агрегата, улучшить характеристики
<3-Н и устранить главный недостаток вентиляторов типа ВР, ВЦ и т.д. (рис. 2, 3) - эксцентриситет.
Техническая характеристика вентиляционного модуля: подача - 7000 м3/ч; напор -16000 Па; привод - 2,2 кВт; нагреватель - 15 кВт; напряжение - 380/220 В; диапазон регулирования подачи воздуха - 1:3; число ступеней регулирования тепловой мощности - 3 о.е.; зона активного вентилирования: по высоте - 2,5 м, по продольной оси - 15-18 м, по поперечной оси - 10-12 м; минимальная температура воздуха на входе -240С; температура воздуха на выходе +50С; тип вентиля-ционно-отопительного агрегата - канальный.
Ка-наль-ные вентиляторы уста-навли-ваются воздухо-
Всздуховод
водов или в их разрывах (рис. 4).
Рис. 4.
Канальный вентилятор.
Схема соединения с воздуховодом В канальных вентиляторах, как сказано выше, используются двигатели с внешним ротором. При работе ротор вращается вокруг статора, что делает двигатель компактным и экономичным. Достоинство такой конструкции состоит в обеспечении более эффективного охлаждения электропривода во время работы, что увеличивает срок его эксплуатации. Особое внимание в двигателях выбранного вентилятора уделено вопросам защиты обмоток. Вентиляторы оснащены термоконтактными реле, обеспечивающими защиту от перегрева и самозапуск двигателя. Терми-сторы тепловой защиты встроены в обмотку статора, что обеспечивает быстродействие и безотказность срабатывания защиты. Колесо вентилятора оснащено лопатками, загнутыми назад. Лопатки и колеса вентилятора изготавливаются из специальной пластмассы.
Вентиляторы с электродвигателем, размещенным внутри рабочего колеса, позволяют регулировать скорость от 0 до 100%; при этом, находясь в потоке воздуха, электродвигатель не нуждается в дополнительных охлаждающих элементах. Это обуславливает компактные размеры вентилятора.
Скорость вращения вентилятора в нашем модуле регулируется плавно при помощи тиристорных регуляторов. Тиристорные регуляторы обеспечивают изменение скорости вращения рабочего колеса канального вентилятора с асинхронным трехфазным электродвигателем как вручную, так и автоматически. Регулирование скорости вращения электродвигателя канального вентилятора при помощи тиристора отличается высокой точностью и эффективностью. Влагостойкий корпус вентилятора и степень защиты ТР54
позволяют устанавливать канальные вентиляторы в помещениях с повышенной влажностью (рис. 5). ЩШШЛ
Рис. 5. Фрагмент монтажа модуля в животноводческом помещении
Имея компактную конструкцию, канальные вентиляционные модули монтируются как непосредственно в воздуховод, так и в его разрыв, при этом устанавливать этот тип оборудования можно как с вертикальной, так и с горизонтальной ориентацией оси электродвигателя (рис. 1). Круглые канальные нагреватели-охладители применяются как основные подогреватели (охладители) воздуха в системах приточной вентиляции. Основными достоинствами канального вентиляцион-но-отопительного модуля являются: точность балансировки; совмещение рабочего колеса вентилятора с ротором электродвигателя; улучшенные пусковые и регулировочные характеристики Q-H; малые габариты и масса; большой срок службы; повышенная надежность; удобство монтажа и регулировки.
Конструкции канальных вентиляторов и электронагревателей позволяют создавать вентиляционно-отопительные модули для подачи подогретого вентиляционного воздуха в животноводческое помещение без строительства вентиляционных камер. За счет точного поддержания параметров микроклимата и снижения аэродинамических потерь в воздуховодах достигается экономия энергии на 6-10% по сравнению с традиционными (на базе центробежных вентиляторов и воздуховодов) системами микроклимата. Приведенные затраты уменьшаются на 15%.
Литература:
1. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники / Морозов Н.М. и др. М., 1998. Ч. 2
2. Растимешин С.А. Применение канальных электрокалориферов в энергосберегающих системах обеспечения микроклимата // Сб. тр. / ГНУ ВИЭСХ. 2010.
3. Новиков Н.Н. Моделирование и расчет систем микроклимата животноводческих помещений. М., 2013.
4. Технологические требования к новым техническим средствам в животноводстве. М., 2010.
Results of research of a distributed system of ventilation in the barn on the basis of applica-УДК 631.223.6.014.18+631.15:636.4
tion of ventilation and heating of the module. The calculation of technical and economic efficiency.
Keywords: pigsty, ventilation, ventilation module, the economic rationale.
РАЦИОНАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ РЕСУРСОЕМКОСТИ НА СВИНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМАХ МОЩНОСТЬЮ
6 ТЫС. ГОЛОВ В ГОД
Л.М. Цой, доктор экономических наук, профессор
В.П. Степанов, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник ФГБНУ ВНИИМЖ E-mail: vniimzh@mail.ru
В статье рассмотрены вопросы влияния различных затрат ресурсов на себестоимость производства свинины, прибыль и рентабельность. Обоснованы рациональные параметры ресурсоемкости при производстве свинины в условиях сложившейся конь-юнктуры цен на ресурсы. Ключевые слова: эффективность, технологические процессы, себестоимость, прибыль, рентабельность, ресурсоемкость, ресурсы, корма, топлива, электроэнергия, затраты труда.
В себестоимости производства свинины на долю стоимости кормов приходится до 60 - 65% от общих затрат. Расход кормов на 1 кг прироста в производстве продукции свиноводства России выше по сравнению с зарубежными странами в 1,5-2,0 раза и достигает 5,0-6,5 корм. ед. Для обеспечения конкурентоспособности производства свиноводческой продукции России необходимо довести расход кормов на 1 кг прироста живой массы до 3,5-4,0 корм. ед. [2]
На рисунке 1 показана зависимость издержек на производство свинины от удельных затрат кормов на 1 кг привеса и его стоимости.
Для анализа зависимости издержек на производство свинины от удельных затрат
кормов на 1 кг привеса свиней и его стоимости применен линейный тренд, который используется для прогнозирования рядов, данные которых увеличиваются или уменьшаются с постоянной скоростью.
Построив график в Excel, видим, что рост издержек пропорционален росту цены на корма. Добавив линию тренда, получим линейное уравнение у=ах+Ь, где у - это последовательность значений, которые мы анализируем (в данном случае - издержки на оплату кормов, руб.); х - стоимость корма, руб/кг; b - точка пересечения с осью у на графике (минимальный уровень издержек); а - значение, на которое увеличивается следующее значение ряда. В данном графике а>0, т.е. динамика роста положительная.
