CC BY
7
4. Juha Pyrhonen, Tapani Jokinen, Valeria Hrabovcova. Design of Rotating Electrical Machines. - John Wiley and Sons, 2009. - P. 232. - ISBN 0-470-69516-1.
5. Bezzubceva M.M., Volkov V.S. Issledovanie selektivnosti processa izmel'cheniya v ehlektromagnitnyh mekhanoaktivatorah: monografiya. - SPb.: SPbGAU, 2017. - 248 s.
6. Patent Rossii № 1457881. 1989. EHlektromekhanicheskoe ustrojstvo dlya obrabotki shokoladnyh mass / Pugovkin P.R., Bezzubceva M.M.; Byul. № 45.
7. Lur'e I.S. Tekhnologiya konditerskogo proizvodstva. - M.: Agropromizdat, 1992. - 399 s.
Канд. техн. наук А.Г. ПИРКИН (ФГБОУ ВО СПбГАУ, pirkin.ag@mail.ru)
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПОТОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА В АГРАРНОМ СЕКТОРЕ ЭКОНОМИКИ
В современной аграрной экономике поточное производство можно рассматривать как основу функционирования любого перерабатывающего предприятия. С технологической точки зрения поточное производство представляет собой некоторую взаимосвязанную совокупность машин, механизмов, аппаратов, энерготехнологического оборудования (ЭТО), выполняющих единый технологический процесс [ 1].
В связи с тем, что поточное производство в аграрном секторе экономики является мощным потребителем энергоресурсов, актуальность настоящей статьи не вызывает сомнений.
Цель исследования - разработка и апробация универсальной методики оценки эффективности функционирования ЭТО поточного производства по переработке сельскохозяйственной продукции. Разработка данной методики базируется на общей методологии оценки эффективности функционирования поточных линий, изложенной в работе [2]. Вышеназванная методология основана на использовании системно-процессного подхода к оценке эффективности сложных энерготехнологических систем [3].
Поскольку все процессы поточного производства протекают в условиях воздействия многочисленных случайных факторов, предлагаемая методика будет базироваться на использовании метода вероятностного моделирования [4]. Результаты моделирования будем представлять в виде математических ожиданий объемов выпущенной продукции с использованием поточного производства МО[П\.
Материалы, методы и объекты исследования. В рамках предлагаемой методики будем различать производственную (технологическую) и экономическую эффективность поточного производства.
Методика оценки эффективности ЭТО предполагает выполнение следующих этапов:
- формирование структурной схемы поточного производства;
- выбор производственного и экономического критерия оценки эффективности;
- разработка графа состояний энерготехнологических поточных линий (ЭТЛ);
- решение системы алгебраических уравнений для определения финальных вероятностей состояний исследуемой системы (поточного производства);
оценка производственной и экономической эффективности поточного производства.
Методику будем рассматривать с привязкой к конкретной структурной схеме поточного производства (рис. 1).
Представленная структура описывает параллельную работу двух ЭТЛ, выпускающих одинаковую продукцию. Параллельно работающие линии существенно повышают надежность поточного производства, а следовательно, и увеличивают объем выпускаемой продукции [4].
Совокупность параллельно работающих поточных линий будем исследовать методом вероятностного (статистического) моделирования [5, 6]. Особенностью решения поставленной задачи является то, что моделируются случайным образом дискретно меняющиеся состояния поточных линий.
ЭТЛ1 П1
С1 ЭТП11 С1,1 > ЭТП12 С1,2 ^ С1, 1-^ ЭТПЦ С1, 1 ^ С1, п-1 ^ ЭТПщ
ЭТЛ2 П2
С2 ЭТП21 С2,1 ЭТП22 С2,2 С2, 1-1^ ЭТП21 С2, 1 С2, п-1 ЭТП2п
-
Рис. 1. Структурная схема поточного производства: С1, С2, П1, П2 - объемы сырья и готовой продукции для первой и второй ЭТЛ соответственно; Си С2,1 - некоторое промежуточное состояние сырья, находящегося в стадии переработки (полуфабриката)
для первой и второй ЭТЛ
Рис. 2. Граф состояний процесса функционирования системы, состоящей из двух параллельно
работающих ЭТЛ
Как уже было сказано ранее, в качестве критерия производственной (технологической) эффективности следует выбрать математическое ожидание объема выпущенной продукции МО[П] в течение определенного промежутка времени Т (в частном случае Т может быть временем мониторинга ЭТО поточных линий). В нашем случае величина МО[П] может быть вычислена следующим образом:
МО[п] = р • мо[по ]+р • МО[П ]+р • МО[П2 ]+р • МО[пз ], (1)
где МО[По], МО[П]], МО[П2], МО[Пз] - математические ожидания объемов производства при нахождении поточных линий в состояниях 80, 81, 82 и соответственно;
Ро, Р1, Р2, Рз - вероятности нахождения поточных линий в состояниях 8о, 81, 82 и 8з соответственно.
Прокомментируем состояния 8о, 81, 82 и 8з с помощью графа состояний системы, включающей две параллельно работающие поточные линии [4].
Состояния, представленные на рис. 2, соответствуют следующим ситуациям:
80 - обе ЭТЛ исправны;
81 - первая линия ремонтируется, вторая исправна;
82 - вторая линия ремонтируется, первая исправна;
83 - обе линии находятся в ремонте.
Интенсивности потоков событий Х1 и Х2 означают безотказную работу первой или второй линии, /1 и ¡Л2 - их ремонт. Математические выражения для расчета этих интенсивностей представлены в работе [4]. В этой работе также получена система алгебраических уравнений для определения финальных вероятностей состояний нашей системы (под финальными вероятностями следует понимать вероятности состояний системы в установившемся режиме).
\\ +Я2) = М Р1 + М Р2
(А2 +Мх ) р =А Ро + М2 Р3
(2)
(Л+^2) Р2 = ¿2 Р0 + М Р3 Хм +М2) Р3 =¿2 Р1 +Л р2
Для решения системы уравнений воспользуемся нормировочным условием (3):
Ро + Р + Р2 + Рз = 1 . (3)
Выражение (3) означает, что нахождение системы в совокупности возможных состояний 8о, 81, 82 и 8з является достоверным событием.
Результаты исследования. Задав для двух параллельно работающих ЭТЛ конкретные значения интенсивностей потоков случайных событий Х1 =1, Х2 =2, /1 =2, /2 =3 и заменив четвертое уравнение в системе на нормировочное условие (3), получим:
3Ро = 2 Р + ЗР2
4Р = Ро + ЗР3
103 (4)
4Р2 = 2Р0 + 2 Р
Ро + Р1 + Р2 + Р3 = 1
Решив систему уравнений (4), получим численные значения финальных вероятностей состояний системы: Ро = 0,4; Р1 = 0,2; Р2 = 0,27; Рз = 0,13.
Полученные результаты говорят о следующем: в предельном стационарном режиме система, состоящая из двух параллельно работающих поточных линий, будет находиться 40% времени в состоянии 80, 20% - в состоянии 81, 27% - в состоянии 82 и 13% - в состоянии 8з.
Перейдем к завершающему этапу предлагаемой методики: проведем оценку производственной и экономической эффективности ЭТО поточных линий на примере производства пастеризованного молока.
Предположим, что суммарная производительность обеих поточных линий - 10 т молока в сутки.
Оценку производственной эффективности будем производить на основе мониторинга работы обеих линий в течение 15 суток (табл.).
Таблица. Результаты оценки производственной эффективности ЭТЛ
Номер суток (/) Ро МО [По], т Рг МО[П]], т Р2 МО[П2], т МО[П], т
1 0,46 10,2 0,23 7,7 0,27 8,4 8,73
2 0,47 10 0,21 7,5 0,28 8,9 8,54
3 0,49 9,7 0,19 8,1 0,26 7,9 8,344
4 0,50 10,1 0,22 8,3 0,26 7,6 8,852
5 0,51 9,9 0,2 7,8 0,24 8,3 8,6
6 0,52 9,6 0,19 8,3 0,25 8,5 8,63
7 0,53 10 0,21 8,5 0,24 7,5 8,88
8 0,53 9,7 0,22 8,2 0,23 7,8 8,73
9 0,54 9,5 0,19 8,6 0,22 8,5 8,64
10 0,55 9,8 0,2 7,4 0,21 8,7 8,7
11 0,56 10,3 0,19 8,4 0,22 7,8 9,08
12 0,57 9,3 0,18 7,6 0,22 8,3 8,49
13 0,58 10,2 0,17 7,7 0,21 8,8 9,06
14 0,58 10,4 0,18 8,6 0,2 9,1 9,4
15 0,59 9,9 0,17 8,2 0,21 8,7 9,07
В правой графе таблицы представлены математические ожидания ежесуточных объемов выпуска пастеризованного молока.
Математическое ожидание объема произведенного молока за все время мониторинга Т можно определить следующим образом:
п
мо[пт ] = £ мог [П ], (5)
1=1
где п - количество суток проведения мониторинга;
МОг[П] - математическое ожидание объема произведённого молока за г - тые сутки.
Поскольку в нашем случае мониторинг длится 15 суток, формула (5) приобретает следующий вид:
мо[Пт ] = Х мог [П ]. (6)
г=1
Подставив конкретные значения ежесуточных объемов выпуска продукции из таблицы, получим:
МО[Пт ] = 131,7 т.
Графическая интерпретация результатов мониторинга представлена на рис.3.
В качестве критерия экономической эффективности следует принять математическое ожидание дохода от реализации произведенного молока за время мониторинга Т:
п
мо[Дт ]=£ Ц • МО, [П ], (7)
1=1
где Ц - отпускная цена на молоко за /-тые сутки.
Предположив, что отпускная цена предприятия на пастеризованное молоко Ц не меняется за время проведения мониторинга и составляет 20 тыс. руб./т, получим:
МО[Дт ] = 20 -131,7 = 2634 тыс. руб.
Рис. 3. Результаты мониторинга двух параллельно работающих ЭТЛ
Выводы. Предложенная в статье методика позволяет решить следующие задачи:
- для конкретных интенсивностей случайных событий, означающих безотказную работу (Х1 и Х2) и ремонт (р1 и ц2) поточных линий, методика позволяет получить финальные вероятности нахождения их в одном из четырех возможных состояний (80, 81, 52, &);
- на основе результатов мониторинга процесса совместной работы ЭТЛ методика дает возможность оценить производственную и экономическую эффективность поточного производства.
Решение указанных задач позволит в дальнейшем провести оптимизацию режимов работы ЭТО поточных линий.
Литература
1. Туровцев О.Г. Организация производства и управление предприятием: учебное пособие. -М.: Инфра-М, 2002. - 350 с.
2. Гулин С.В., Пиркин А.Г. Методологические основы оценки эффективности функционирования энерготехнологических поточных линий на предприятиях АПК // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2018. -№1(50). - С.189-194.
3. Богданович В.Л., Шевченко Н.В. Концепция системы энергообеспечения многоотраслевого сельхозпредприятия // Инновации в сельском хозяйстве. - 2015. - С.19-23.
4. Исаенко Д.А., Пиркин А.Г. Вероятностный подход к оценке энергетической эффективности функционирования поточных линий на предприятиях АПК // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2011. - №23. - С.434-441.
5. Гордеев А.С. Моделирование в агроинженерии: учебник. - СПб: Лань, 2014. - 384с.
6. Лисин П.А. Компьютерное моделирование производственных процессов в пищевой промышленности: учебное пособие. - СПб.: Лань, 2016. - 256 с.
Literatur а
1. Turovcev O.G. Organizaciya proizvodstva i upravlenie predpriyatiem: uchebnoe posobie. - M.: Infra-M, 2002. - 350 s.
2. Gulin S.V., Pirkin A.G. Metodologicheskie osnovy ocenki ehffektivnosti funkcionirovaniya ehnergotekhnologicheskih potochnyh linij na predpriyatiyah APK // Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2018. - №1(50). - S.189-194.
3. Bogdanovich V.L., SHevchenko N.V. Koncepciya sistemy ehnergoobespecheniya mnogootraslevogo sel'hozpredpriyatiya // Innovacii v sel'skom hozyajstve. - 2015. - S.19-23.
4. Isaenko D.A., Pirkin A.G. Veroyatnostnyj podhod k ocenke ehnergeticheskoj ehffektivnosti funkcionirovaniya potochnyh linij na predpriyatiyah APK // Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2011. - №23. - S.434-441.
5. Gordeev A.S. Modelirovanie v agroinzhenerii: uchebnik. - SPb: Lan', 2014. - 384s.
6. Lisin P.A. Komp'yuternoe modelirovanie proizvodstvennyh processov v pishchevoj promyshlennosti: uchebnoe posobie. - SPb.: Lan', 2016. - 256 s.
УДК 621.355.2
Канд. техн. наук В.В. КОЛОСОВСКИЙ (ФГБОУ ВО СПбГАУ, professor-elfak@rambler.ru) Аспирант В.В. ПОЛИКАРПОВА
(ФГБОУ ВО СПбГАУ, viktoriya_polika@mail.ru)
ВЛИЯНИЕ АМПЛИТУД И ЧАСТОТЫ ТОКОВ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ АККУМУЛЯТОРОВ
В условиях нынешней России прокладка линий электропередач, обеспечивающих централизованное энергоснабжение локальных объектов, часто оказывается экономически нецелесообразной и труднореализуемой. С другой стороны, использование традиционных дизельных генераторов в качестве автономных источников электроэнергии также бывает неоправданным: по причине высокой стоимости топлива, расходов на его транспортировку и хранение. Между тем возможным решением задачи энергоснабжения таких объектов нередко оказывается применение установок, действующих на базе возобновляемых источников энергии, в первую очередь - энергии ветра и солнца.
Для индивидуальных пользователей в настоящее время все большее значение приобретает так называемый «интеллектуальный быт», немыслимый без освещения, телевидения, бытовых электроприборов и электроинструмента, компьютера, мобильных телефонов. Для удовлетворения подобных потребностей среднестатистическая семья сегодня расходует 100-200 кВт/ч электроэнергии в месяц.
Задачу выработки такого количества энергии может решить небольшая автономная ветроэлектрическая установка малой мощности (ВЭУММ) с номиналом до 1,5 кВт, работающая совместно с накопителем энергии - электрическим аккумулятором. Применение последнего позволяет стабилизировать напряжение в системе и достигать высоких пиковых значений потребляемой мощности, легко суммировать энергию, получаемую от нескольких источников.
Цель исследования. Улучшение эксплуатационных характеристик свинцовых аккумуляторов, как правило, ранее осуществляется исключительно путем совершенствования их конструкции, а также структуры и состава применяемых активных веществ. Практика, однако, показала, что подобный путь не является единственным.
Возможен путь улучшения эксплуатационных характеристик аккумуляторов за счет применения для их заряда асимметричного переменного тока, т. е. переменного тока с различными амплитудами и длительностями импульсов обоих направлений.
Материалы, методы и объекты исследования. Заряд рекомендуется проводить при соотношении значений прямого и обратного токов 1з/1р= 10/1, а продолжительность этих токов должна выдерживаться в соотношении 1/2 [1].
Из публикаций по теории электрокристаллизации известно, что периодическое изменение направления тока при заряде свинцовых аккумуляторных батарей
