CC BY
43
автоматическое снятие запрета на включение и временную блокировку включения электродвигателя после восстановления симметричного трехфазного питания;
отключение электродвигателя при возникновении токовых перегрузок в любой из фаз выше тока уставки защиты с запретом на автоматическое включение; при понижении уровня воды в скважине ниже датчика «сухого хода» с блокировкой включения; при обрыве провода к датчику нижнего уровня с блокировкой включения; при коротких замыканиях в цепи «автоматический выключатель - электронасос»;
создание временного запрета на отключение электродвигателя после его включения и на включение электродвигателя после его отключения (управление по давлению);
контроль величины тока электродвигателя в одной из фаз;
светодиодную сигнализацию наличия напряжения питания и действия любой из защит
Разработанная станция управления и защиты применима для электронасосов водоподачи с мощностью электродвигателя от 4,5 до 130 кВт. Она имеет следующие технические характеристики:
напряжение питающей сети, В - 3ф 220/380 напряжение на контактах ЭКМ и датчиках уровней, В - 12
напряжение в одной из фаз, вызывающее срабатывание защиты от несимметрии, В - 160 несимметрия фазных напряжений,
вызывающая срабатывание защиты, В время срабатывания токовой защиты при 1=1,251н и симметричной перегрузке,
- 60
не более, сек
1,35 I - 60
1,5 I - 20
н
5 I - 3
н
длительность блокировки состояния выходного реле после переключения, сек. после включения - 15...20
после отключения - 30....40
габаритные размеры (до 16 кВт), мм - 400x180x560 масса, кг - 9,5.12
Разработанные опытные образцы станций управления электронасосами водоподачи эксплуатируются в хозяйствах Смоленской области в течение 2-х лет и надежно защищают погружные электродвигатели. Их аварийный выход сократился на 35.40 % в год.
Выводы. Разработанная система автоматического управления насосами водоподачи с набором эффективных защит от наиболее опасных аварийных режимов электропитания, управления и работы, обеспечивает более высокий уровень защиты погружного электродвигателя, что улучшает качество водоснабжения сельхозпотребителей.
Годовой экономический эффект отиспользования предлагаемой станции управления и защиты на одной артезианской скважине составляет в среднем 15.20 тыс. руб.
Литература.
1. Уссаковский В.М. Водоснабжение и водоотведение в сельском хозяйстве. - М.: Колос, 2000.
2. Станция управления и защиты для погружных и дренажных насосов «Высота». Каталог электрооборудования для насосных станций и компрессоров. - ООО «Агротехэлектро, 2006.
3. Устройство комплектное «Каскад», Техническое описание, инструкция по эксплуатации, паспорт, 2003.
4. Мусин А.М. Аварийные режимы асинхронных электродвигателей и способы их защиты. - М.: Колос, 1979.
5. Грундулис, А.О. Защита электродвигателей в сельском хозяйстве. - М.: Агропромиздат, 1988.
UNIVERSAL OPERATE SYSTEM OF ELECTRICAL WATER PUMP N.N. Supronenko, B.N. Muhanov, O.V. Kritchencova, A.B. Schogoleva
Summary. We developed universal operate system of electrical water pump with effective defenses of electrical motor from the most dangerous damage regimes. There are block-scheme of automatic operate and control system of working regimes electrical water pump, structure and working method of separate blocks, also list of functions and technical characteristics of operate and defense system of electrical water pump in this article. This system decreases damage of electrical motors to 35-40 %.
Key words: water, pump, electrical motor, control, damage, defense.
УДК 631.371:621.311
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭВМ ДЛЯ РАСЧЕТА ЗАТРАТ ЭНЕРГИИ
НА ТЕПЛОВЫЕ ЦЕЛИ
П.А. НИКИТЕНКОВ, кандидат технических наук, зав. отделом
Т.Н. ПЛАТОХИНА, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник
Е.А.ПЛАТОХИН, инженер Смоленский НИИСХ E-mail: smniish@yandex.ru
Резюме. Разработано программное обеспечение для расчёта за-тратэнергии вживотноводческихпомещениях на тепловые процессы с учетом затрат на подогрев приточного воздуха, нагрев воды для технологических и санитарно-гигиенических нужд, получение технологического пара, мощности тепловой установки, продолжительности отопительного периода, а также температуры его начала и конца. Указанные показатели, характеризующие систему те-
плоснабжения, можно рассчитывать как для помещений с животными, так и для вспомогательных помещений. Программное обеспечение можно использовать для оптимизационных расчётов параметров систем теплоснабжения.
Ключевые слова: энергоресурсы, уравнение тепловлажностного баланса, ЭВМ.
Животноводство - энергозатратная отрасль, в которой на производственные цели расходуется более 60 % электрической энергии и до 25 % всех энергетических ресурсов, потребляемых в сельском хозяйстве. Отмечаются высокие затраты энергии на получение единицы продукции [1].
Снижению общего и удельного расхода энергетических ресурсов могут способствовать разумная их экономия и
рост продуктивности животных. Вместе с тем для увеличения продуктивности потребуется повышение расхода кормов, улучшение их качества, изменения в обслуживании и содержании животных что, в свою очередь, вызовет дополнительные затраты энергии.
Наибольшей энергоёмкостью на фермах характеризуются тепловые процессы - обеспечение микроклимата и отопление вспомогательных помещений, получение горячей воды и пара.
Опыт эксплуатации молочных ферм показывает, что снижение энергопотребления на создание микроклимата осуществляют путем использования теплоты животных, исключения принудительной вентиляции и др. Однако в этом случае в стойловых помещениях не обеспечиваются нормируемые (оптимальные) для животных параметры. Кроме того, мнение о том, что корова греет сама себя не совсем верно, так как свободного тепла, которое можно использовать для покрытия те-плопотерь в коровниках достаточно лишь до так называемой граничной температуры. Компенсировать суммарные потери тепла, складывающиеся из тепло-потерь через ограждающие конструкции, а также на удаление влаги (вентиляция), в помещении для животных в течение отопительного периода не представляется возможным [2].
Снижение расхода энергии на приготовление горячей воды и пара приводит к ухудшению санитарного состояния молочного оборудования, животных и качества приготовляемого корма [3].
Цель наших исследований - разработать на основе апробированных методических подходов программное обеспечение, позволяющее рассчитывать энергетические и временные параметры систем теплоснабжения животноводческих помещений (основных и вспомогательных) с учётом технологического процесса.
<м Ввод данных по помещениям
Условия, материалы и методы. Затраты энергии на тепловые цели (отопление, вентиляция) в животноводческих помещениях определяют на основе решения уравнения тепловлажностного баланса, которое можно записать в виде:
(1)
где Рр - расчетная тепловая нагрузка на подогрев воздуха в животноводческом помещении, кВт; ^ - температура наружного воздуха, °С; - граничное значение
температуры наружного воздуха, при которой возникает необходимость в подогреве внутреннего воздуха, °С;
- температура наружного воздуха, при которой тепловая установка, работая с полной мощностью, поддерживает в помещении номинальные значения параметров воздуха, °С; Р(у - мощность, необходимая при данной ^ для поддержания в помещении номинальных значений параметров микроклимата, кВт; ф(у - дифференциальная функция распределения времени стояния температуры наружного воздуха для данной местности (показывает, сколько часов в год наблюдается в среднем температура ^), ч; Т(?нр) - интегральная функция распределения времени стояния температуры наружного воздуха (показывает, сколько часов в год температура наружного воздуха ниже 1цп), ч.
Т(^ = [ф(ОсНи
Дифференциальная и интегральная функции распределения времени стояния температуры наружного воздуха ф^^ и Т(1нр) приведены в виде таблиц для разных районов страны в [4].
Полный расчёт по формуле (1) возможен с использованием ЭВМ.
Начальные данные Отопление помещения с животными ] Технолог. пар | Горячая вша |
ш
Выбор животных Г руппа
Количество
Вес 500 кг.Удой 15л в сутки.Коровы лактирующие 70
| Вес 400 кг.Удой 5л в сутки.Коровы лактирующие
Добавить
Г
Воздухообмен в помещении:
Г Воздухообмен постоянен ?
Р Воздухообмен известен ?
ГПРИ(
(• Оптимальную влажность
Оптимальное содержание углекислого газа Оба параметра
т/ч
Т емпература наружного воздуха, при |-------
которой включают отопление, (гр I |-3.34
Результат Е =
граа
64.2577738105807 МВт.ч.
(гр = Тот =
•3.33000000000001 граа.
2214 часов
Расчётная мощность отопления, кВт Ррасч =
Включаемая мощность отопления, кВт Р =
65.5606459914978
11.4755600314735
Рассчитать
Рис. 1. Вкладка «Отопление помещений с животными» окна «Ввод данных по помещениям» Достижения науки и техники АПК, №03-2011 _______________________________
$амл Помошь
ТАБЛИЦА ЗАТРАТ ЭНЕРГИИ НА ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ. МВт н /гсл Чтобы добавить помещение и произвести расчет в нем необходимо щелкнуть по кнопке "Добавить"
В этом случае появится следуошая вклаока с выбором ппа помешегмя. ввода его параметров и расчета энергопотребяе»*«я в н
Добавить новое помешение
Удалить выбрано© помешение
Помеше»*« Отопление с животными Отопле»*« без животных Горячая вода Технологически пар Всего по помеше»**о Мощность на атолле»*«. кВт Мощность на подогрев воздуха. кВт
Помеше**«е для m 16 64031S 0 0 16 640316 7 018 0
Молодая 64 09918179 24 960306 Л 779878 89 77728657 15 78951 10936381
Коровник 64 2577738105807 0 0 0 64 2577738105807 0 65 5606459914978
Всего по процесса 64 2577738105807 80 73949779 24 960306 Л 779878 170 675376380581 2280751 764970269914978
Рис. 2. Пример результирующей таблицы.
Результаты и обсуждение. Анализ уравнения показывает, что для решения поставленной задачи нужны обширная информационная база и время. Поэтому с целью снижения трудоёмкости, повышения быстродействия, возможности расчета различных вариантов мы разработали программу для ПЭВМ. Необходимую исходную информацию можно получить из типовых проектных решений ферм, а также на основе анализа реальных технологий.
Программа позволяет:
вычислить затраты энергии на отопление, получение горячей воды и технологического пара;
определить мощность систем отопления; рассчитать тепловую характеристику помещения; изучить зависимость энергозатрат от поддерживаемых параметров внутреннего воздуха, тепловой характеристики помещения, вида и количества животных;
определить значение граничной температуры, с которой необходимо включать отопление для поддержания расчётных параметров воздуха внутри помещения, а также длительность отопительного периода.
Оператор через управляющий модуль («интерфейс») обращается к программным модулям и к списку помещений, в который занесены массивы данных. Управляющий модуль выбирает нужные массивы данных, создаёт новые или дополняет уже имеющиеся.
Программа выполнена на основе языка программирования «VISUAL BASIC 6» и имеет три окна: «Расчёт», «Ввод данных по помещениям» и «Расчёт К». Окно «Расчёт» представлено в двух видах: «Стартовые данные» и «Результирующая таблица». Окно «Ввод данных по помещениям» имеет пять вкладок: «Начальные данные», «Отопление помещений без животных», «Отопление помещений с животными», «Технологический пар» и «Горячая вода».
Программа содержит массивы данных с параметрами наружного воздуха регионов страны, к которым относятся длительность стояния температур, расчётное значение температуры, продолжительность и среднее значение температуры отопительного периода, а также сведения о тепло- и влаговыделении животными с различной массой и суточным удоем, выделении углекислого газа. Все остальные данные пользователь будет вводить самостоятельно в соответствующие окна в процессе работы с программой
Процедура вычисления заключается в следующем: выбирается климатический район и вид животных (программа вводит соответствующие данные);
открывается окно «Ввод данных по помещениям» и вносятся расчётные данные 1-го помещения;
вводится или рассчитывается тепловая характеристика помещения;
в помещениях для животных указывается их количество (у каждого вида разные тепло- и влаговыделения) и проводится расчёт. Наряду со значением затрат энергии выводятся величины граничной температуры и длительности отопительного периода (рис. 1).
Для помещений с периодической приточной вентиляцией дополнительно вводится величина воздухообмена и коэффициент включения вентилятора.
С целью определения затрат энергии на подогрев воды необходимо указать ее суточный расход, разницутемпера-тур, на которую следует нагреть воду, и число суток работы оборудования для подогрева в году.
При расчёте затрат энергии на получение пара вводится его расход и число часов работы установки, которая производит пар, а также энтальпия пара и питающей воды.
В итоге получаем таблицу с результатами расчёта затрат энергии на отопление и подогрев приточного воздуха в заданном ранее помещении, в которой также отображается величина расчётной мощности тепловой установки, необходимой для отопления и вентиляции помещения.
Затем перечисленные действия повторяются для следующих помещений.
Результаты расчётов сводятся в одну таблицу и суммируются.
Полученные значения отражают полные затраты энергии на тепловые процессы. Отдельно выводится величина необходимой мощности системы отопления (рис. 2).
Выводы. Таким образом, разработанное программное обеспечение позволяет рассчитывать необходимое количество теплоты в зависимости от исходных данных, что определяет возможность решения оптимизационных задач, связанных с построением рациональных систем теплоснабжения.
Литература.
1. Морозов Н.М. Энергосбережение и производительность труда в животноводстве. // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 6-й международной научно-технической конференции Ч.1. - М.: ВИЭСХ, 2008, С.66-73.
2. Методические рекомендации по расчёту и применению систем электротеплоснабжения молочных ферм и комплексов. - М.: ВИЭСХ, 1982. - 68 с.
3. Плященко С.И., Хохлова И.И. Микроклимат и продуктивность животных. Ленинград, «Колос», Ленинградское отделение, 1976. - 207 с.
4. Строительные нормы и правила, часть II, раздел А, глава 6: Строительная климатология и геофизика: СНиП 11-А, 6-72. - М.:Стройиздат, 1973. - 320 с.
USING A COMPUTER TO CALCULATE THE ENERGY CONSUMPTION FOR HEATING PURPOSES P.A. Nikitenkov, T.N. Platohina, E.A. Platohin
Summary. The software for calculation using the PC in the premises where animals are kept and for ancillary facilities of energy consumption for thermal processes, including the cost of heating supply air to heat water for process and sanitation needs for process steam and power thermal plant, the duration of the heating period, temperature beginning and end of the heating season. The indicators characterizing the heating system can be designed for the premises where animals are kept and for ancillary facilities. The software can be used for optimization calculations of the heating systems.
Key words: consumption of energy, heat balance equation, the computer.
