CC BY
88
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ, ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
УДК 621.314.26 + 637.116
А.А. Герасенков, доктор техн. наук Д.Н. Зайцев
Н.Е. Кабдин, канд. техн. наук
Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина
ОЦЕНКА ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА МОЛОЧНОГО НАСОСА НМУ-6
Возрастающие технологические требования к качеству производственных процессов, необходимость внедрения высоких технологий и повсеместная тенденция энергосбережения обусловливают устойчивую тенденцию внедрения в различные отрасли промышленного и сельскохозяйственного производства регулируемых электроприводов.
Развитие математической теории машин переменного тока, создание усовершенствованных силовых полупроводниковых приборов и преобразователей на их основе, использование современных средств управления, включая микропроцессорные, позволили создать высококачественные и надежные системы регулируемых асинхронных электроприводов, которые становятся основным видом регулируемого электропривода [1].
В связи с возрастанием цен на энергоносители, в частности на электроэнергию и ограниченными возможностями увеличения мощности энергогенерирующих установок проблема снижения электро-
В связи с тем, что среди регулируемых электроприводов доминирующее положение занимают частотно-регулируемые асинхронные электроприводы, их массовое применение в сельском хозяйстве позволяет решить не только технологические задачи, но и проблему энергосбережения.
Применительно к доильным установкам несомненный интерес представляет применение частотно-регулируемого электропривода для молочных насосов, например, типа НМУ-6.
Так как величина потока молока, поступающего из молокопровода в молокоприемник, зависит от множества факторов, в частности, от типа и производительности доильной установки, числа одновременно работающих доильных аппаратов, места их подключения, конструктивных размеров и особенностей молочных коммуникаций, продуктивности и индивидуальных характеристик молокоотдачи коров, организации труда на доильной установке и т. д. [2]. По этим причинам принято считать поток молока в молокопроводе случайным [3].
7
потребления в сельскохозяйственном производстве приобретает особую актуальность.
Поток молока на входе молокоприемника может меняться в широких пределах, что существенно влияет на выбор мощности молочного насоса и электродвигателя.
При режиме промывки расход моющего раствора в 2...3 раза больше, чем при режиме доения, поэтому номинальная производительность молочного насоса выбирается из условий обеспечения промывки молокопровода. С позиций энергосбережения перспективным является использование регулируемого электропривода для молочного насоса. На рис. 1 представлена технологическая схема линии первичной обработки молока с частотнорегулируемым электроприводом молочного насоса.
По паспортным данным молочного насоса НМУ-6 [4] были проведены расчеты и получены соотношения требуемых мощностей электродвигателя при дойке и промывке. Было установлено, что при дойке частота питающей сети электродвигателя от преобразователя частоты должна лежать в пределах 25.35 Гц. Но величина потока молока, поступающего из молокопровода в молокоприем-ник, зависит от множества независимых факторов, поэтому диапазон изменения частоты требуется выбирать индивидуально для конкретного режима работы доильной установки на ферме.
На основании расчетных и экспериментальных данных (ФГБОУ ВПО МГАУ имени В.П. Горячкина и ООО НПП «Фемакс») была произведена оценка потребления активной мощности частотнорегулируемым электроприводом молочного насоса НМУ-6.
Рис. 1. Технологическая схема линии первичной обработки молока с применением частотно-регулируемого электропривода молочного насоса:
1 — вакуумный насос; 2 — релизер (накопительно-регулирующая емкость); 3 — датчики уровня;
4 — универсальный молочный насос;
5 — электродвигатель; ПЧ — преобразователь частоты; БУ — блок управления; ЗУ — задающее устройство
Регулирование величины подачи насосного агрегата изменением частоты его вращения позволяет сохранить подобие характеристик насоса и снизить потребление электрической энергии. При этом выполняются следующее соотношения:
Ч2 л / ч3
О.
Є2
_1
«2
’д
_1
«2
(1)
где п1, п2 — частота вращения рабочего колеса, об/мин; 01, 0.2 — подача насоса, м3/с; Нь H2 — напор насоса, м; P1, Р2 — мощности насоса, Вт [5].
Для оценки энергетических показателей требуется задаться и определить параметры потока молока на входе в молокоприемник. Так как подача молока бк, л/мин, в молокоприемнике меняется в широких пределах, то для оценки авторы задались диапазоном (1; 0,8; 0,6; 0,4; 0,2) от среднего значения подачи молока.
Рабочий объем молокоприемника Краб взяли стандартный для многих ферм — 20 л, при его номинальном объеме — 36.40 л.
По принятым данным рассчитывается время заполнения молокоприемника:
4ап ^раб / бк’ мин.
(2)
По паспортным данным молочного насоса [4] определяется подача насоса С)ь при частотном регулировании пользуясь соотношениями (1) и задавая частоту вращения вала молочного насоса от номинальной в диапазоне (1; 0,9; 0,8; 0,7; 0,6; 0,5; 0,4).
^опр
Рраб + '
раб
О
О
+ ^пускпч + ^тормпч
(3)
где ?пускпч, ?тормпч — время пуска и торможения молочного насоса при работе от преобразователя частоты.
По полученным данным определяется время цикла работы молочного насоса:
^цк 4ап + ^опр (4)
и число включений молочного насоса за 1 ч работы: к = 60 / ^К, (5).
Потребляемая двигателем молочного насоса электроэнергия за 1 год работы такова:
№ = РрабХпр / 60, кВт-ч, (6).
где ?рабг — время работы молочного насоса за год, ч; P — потребляемая мощность из сети электродвигателем молочного насоса, кВт (определяем из соотношения (1)).
По полученным расчетным данным была построена зависимость потребляемой электроэнергии двигателя молочного насоса при частотном регулировании и изменении потока молока на входе в молокоприемник (рис. 2).
0,0025
к
о
а
Ё
о
*
о
сз
0,002
Н
0,0015
0,001
0,0005
0
<
4
\5
^6
1,6 2,6 3,6 4,6 5,6 6,6 7,6 8,6 9,6 10,6 11,6
Подача молока от коров (2к, л/мин
Рис. 2. Зависимость потребляемой электроэнергии от подачи молока на вход молокоприемника:
1 — работа от сети 50 Гц; 2 — работа от ПЧ 50 Гц; 3 — работа от ПЧ 45 Гц;
4 — работа от ПЧ 40 Гц; 5 — работа от ПЧ 35 Гц; 6 — работа от ПЧ 30 Гц;
7 — работа от ПЧ 25 Гц; 8 — работа от ПЧ 20 Гц
3
Проанализировав полученные экспериментальные [6—8] и расчетные данные, можно отметить, что при использовании частотнорегулируемого электропривода молочного насоса достигается большой диапазон регулирования, высокая экономичность, сохраняется стабильность характеристик, возможность регулирования скорости как вниз, так и вверх от номинального значения [5]. Экономия электроэнергии при использовании регулируемого электропривода для насосов в диапазоне 20.50 Гц в среднем составляет 50.75 % от мощности при нерегулируемом режиме работы.
Список литературы
1. Браславский, И.Я. Энергосберегающий асинхронный электропривод / И.Я. Браславский, З.Ш. Ишма-тов, В.Н. Поляков. — М.: Академия,
2004. — 256 с.
2. Цой, Ю.А. Процессы и оборудование доильно-молочных отраслей животноводческих ферм / Ю.А. Цой. — М.: ГНУ ВИЭСХ, 2010. — 424 с.
3. Марьяхин, Ф.Г. Исследование и разработка автоматизированного электропривода поточной линии первичной обработки молока на фермах и комплексах: авто-реф. дис. ... канд. техн. наук / Ф.Г. Марьяхин. — М.: ГНУ ВИЭСХ, 1979.
4. Насос молочный универсальный НМУ-6: руководство по эксплуатации. — Курган: Кургансельмаш, 1971. — 24 с.
5. Герасенков, А.А. Электропривод. Низковольтные преобразователи частоты: учебное пособие / А.А. Герасенков, Н.Е. Кабдин, Д.Н. Зайцев. — М.: ФГБОУ ВПО МГАУ, 2011. — 104 с.
6. Зайцев, Д.Н. Частотно-регулируемый энергосберегающий электропривод молочных насосов / Д.Н. Зай-
цев // Тр. 7-й Международной научно-технической конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве». (18—19 мая 2010 года Москва, ГНУ ВИЭСХ): в 5-ти частях. — Ч. 3 . Энергосберегающие технологии в животноводстве и стационарной энергетике. — М.: ГНУ ВИЭСХ, 2010. — С. 175-180.
7. Зайцев Д.Н. Частотно-регулируемый электропривод молочного насоса НМУ-6 / Д.Н. Зайцев // Труды Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы развития аграрного образования и науки» (21 октября 2010 года Балашиха, ФГОУ ВПО РГАЗУ). Секция 2. Инженерное обеспечение инновационного развития агросферы. — Балашиха: ФГОУ ВПО РГАЗУ. — С. 133-138.
8. Зайцев, Д.Н. Исследование энергосберегающего частотно-регулируемого электропривода молочного насоса / Д.Н. Зайцев // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. Агроинженерия. — 2011. — № 2(47). — С. 15-17.
УДК 620:631.365.22
А.Н. Васильев, доктор техн. наук Д.А. Будников, канд. техн. наук
Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Россельхозакадемии
ПРИМЕНЕНИЕ КРИТЕРИЯ ЭЛЕКТРОАКТИВАЦИИ ПРИ ОПИСАНИИ ПРОЦЕССА СУШКИ ЗЕРНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЙ
С
нижение энергоемкости и увеличение произ- технологий. Достаточно хорошо отработана тех-
водительности сушки зерна является важной нология сушки зерна с использованием озона [1].
производственной проблемой. Одним из вариан- В данной технологии концентрация озона, как пра-
тов ее решения является использование электро- вило, выходит за нормы ПДК, что накладывает со--------------------------------------------------- Вестник ФГОУ ВПО МГАУ № 3'2012 ----------- 9
