Технологическая надёжность блока производственных помещений шампиньонницы Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ НАДЕЖНОСТЬ БЛОКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ ШАМПИНЬОННИЦЫ

А.А. Блажнов

Аннотация. Установлены основы формирования состава основных производственных помещений шампиньонницы, обусловливающие надёжность и ритмичность технологического процесса в шампиньоннице и на грибоводческом комплексе.

Ключевые слова: шампиньонница, состав производственных помещений, технологическая надёжность.

В соответствии с нормами технологического проектирования шампиньонных комплексов ВНТП 28 - 87 в зданиях для выращивания шампиньонов на промышленной основе следует предусматривать три вида функционально связанных помещений основного производственного назначения: для пастеризации субстрата в массе, проращивания грибницы в массе субстрата, выращивания грибов на стационарных стеллажах (рисунок 1). Как показала проектная практика, при определении количества и соотношения помещений различных видов допускаются ошибки, влияющие на безотказность и ритмичность технологического процесса не только в шампиньоннице, но и на грибоводческом комплексе в целом.

В связи с этим цель исследования состояла в разработке основ рационального формирования блока производственных помещений шампиньонницы, позволяющего обеспечить надёжность производственного процесса.

ШИ

1ШИ7.

14

цлт

л

для проращивания грибницы:

[0при1т<9 [1 при ^=14

для выращивания грибов:

О при 1;а < 56

рад =

1 при 56 < < 63)

Минимально требуемое количество помещений основного производственного назначения в шампиньоннице можно определить, используя элементы теории массового обслуживания [2] и рассматривая блок этих помещений (рисунок 2) как стационарную (с установившимся режимом обслуживания) многоканальную систему.

Рисунок 2 - Функциональная схема блока помещений основного производства шампиньонницы: 1 - помещения пастеризации субстрата; 2 - помещения проращивания грибницы; 3 - помещения выращивания грибов.

Функционирование системы будет обеспечено в том случае, если плотности потоков обрабатываемого сырья в различных видах помещений будут одинаковыми:

Хп = Х = Х ( 1/сут. )

(1)

Рисунок 1 - Планировочное решение шампиньонницы площадью выращивания 1 га: 1 - помещения выращивания грибов; 2 - помещения пастеризации субстрата и проращивания грибницы; 3 - коридор для загрузки и разгрузки помещений; 4 - коридор; 5 - венто-борудование; 6 - холодильное оборудование; 7 - центральный кондиционер; 8-18 - помещения вспомогательного назначения.

Длительности процессов в производственных помещениях шампиньонницы являются случайными величинами, зависящими от ряда факторов: качества сырья, отклонения параметров микроклимата от оптимальных значений и др. Как установлено, при пастеризации субстрата помещение используется от 6 до 10 сут., проращивании грибницы в субстрате - от 9 до 14 сут., выращивании грибов - от 56 до 63 сут [1].

Функции распределения этих непрерывных случайных величин можно представить следующими выражениями:

для пастеризации субстрата:

Х^п/и Х^Л; Х^А, где Хп , Хр, Хв- плотность потока сырья ( среднее число событий, приходящееся на единицу времени), последовательно проходящего через помещения пастеризации субстрата (Хп), проращивания грибницы (Хг), выращивания грибов (Хв); N , N , N - соответственно количество помещений пастеризации субстрата, проращивания грибницы, выращивания грибов; {п , 1г , 1в -соответственно длительность процесса пастеризации субстрата, проращивания грибницы, выращивания грибов.

Из (1) следует:

^адв = 1п:1г:1в (2)

На основании выражения (2) можно сформулировать принцип определения минимально необходимого количества производственных помещений различных видов по назначению:

- для обеспечения пропускной способности блока производственных помещений соотношение помещений различных видов по назначению (для пастеризации субстрата, проращивания грибницы, выращивания гриб о в ) должно соответствовать соотношению длительностей проводимых в них процессов.

Например, если соотношение длительностей процессов ^ : 1г : 1в = 1:2:8, то и соотношение помещений пастеризации субстрата, проращивания грибницы и выращивания грибов также должно быть равно 1:2:8. То есть, на одно помещение пастеризации субстрата

1

1

1

1

1

1

1

6

4

4

11

9.

1

1

1

1

1

1

1

1

1

должно приходиться два помещения проращивания грибницы и восемь помещений выращивания грибов.

При эксплуатации шампиньонницы возможен «отказ» производственных помещений вследствие поломки инженерного или технологического оборудования и необходимости проведения текущих ремонтов. Вывод из эксплуатации одного из помещений нарушит производственный процесс не только в шампиньоннице, но и на грибоводческом комплексе в целом. В связи с этим возможность временного «отказа» должна учитываться при определении состава помещений для обеспечения их функциональной надёжности.

Установлено, что базовым элементом для обеспечения функциональной надёжности помещений основного производства является блок помещений пастеризации субстрата, так как процесс в них является начальным, наименее длительным и «отказ» одного из помещений (вследствие неисправности оборудования или необходимости проведения текущего ремонта) невозможно будет устранить, не повлияв при этом на выход продукции и ритмичность производства в шампиньоннице и на грибоводческом комплексе. При сокращении длительности использования помещений проращивания грибницы на 2-3 сут. процесс может быть продолжен в помещениях выращивания грибов, занятых в течение 8-9 недель, что практически не отразится на показателях производства.

Рассмотрим блок помещений пастеризации субстрата как п - канальную систему с возможными отказами и параметрами:

- число каналов (помещений пастеризации субстрата) - Мп,

- плотность потока поступающего на обработку сырья (среднее число событий, приходящееся на единицу времени):

(3)

- плотность потока обрабатываемого сырья одним непрерывно занятым помещением (величина, обратная среднему времени обслуживания одной партии сырья):

При отказе одного из пастеризационных помещений (вероятность двух и более отказов на малом отрезке времени ничтожно мала по сравнению с вероятностью одного события) для обеспечения пропускной способности системы должны измениться её параметры (что технологически недопустимо):

Х = Хп N / (Мп -1); ц = ц Мп / (Мп -1) (5) При этом вероятность функционирования системы составит:

Р(Мп-1)=^1 (6)

Для обеспечения безотказного функционирования помещений пастеризации субстрата целесообразно предусмотреть временное резервирование, то есть создание резерва времени, необходимого для предотвращения отказа помещения в процессе эксплуатации. Длительность процесса в помещении при этом составит:

(7)

П-Р-

= £п + £р

где - технологически требуемая длительность

процесса пастеризации; - резервное время.

Необходимое резервное время, зависящее от производительности шампиньонницы, можно определить из выражения:

г.

. 1 - ± . г, (1 - )

(8)

Установлено, что для приведенной в нормах технологического проектирования номенклатуры шампиньонниц необходимое резервное время изменяется примерно от 2,5 до 1,5 сут. и в среднем может быть принято равным 2 сут. Необходимое резервное время должно учитываться при определении состава производственных помещений на основании выражения (2).

Как следует из рисунка 2, функциональный процесс при производстве грибов последовательно осуществляется в трёх помещениях: пастеризации субстрата (П), проращивания грибницы (Г) и выращивания грибов (В). При последовательном использовании помещений условие работоспособности всей системы можно сформулировать следующим образом: система работоспособна, если работоспособны её элементы (П), (Г), (В). Вероятность работоспособного состояния этой системы должна быть равна единице:

Такая вероятность может обеспечиваться только при вероятности работоспособности каждого из элементов равной единице. В связи с этим, для обеспечения безотказной работы системы при определении соотношения производственных помещений по вышеприведенным выражениям длительности процессов в помещениях следует принимать максимально возможными.

При запроектированном на основании выражения (2) составе производственных помещений проведение операций технологического цикла (загрузка и разгрузка производственных помещений, укладка на стеллажи с субстратом покровного материала и др.) в зависимости от принятой длительности процессов в производственных помещениях может совпадать с выходными днями и выполняться не в определённые дни недели, что неудобно для персонала и осложняет производственный процесс.

Установлено, что длительности процессов в производственных помещениях целесообразно принимать кратными неделе, так как при этом обеспечиваются ритмичность производства и «комфортные условия» для персонала: все процессы выполняются в определённые дни, не совпадающие с выходными. В связи с этим и с учётом выражений (2) и (8) предлагается принцип оптимальности состава производственных помещений шампиньонницы:

соотношение помещений различных видов по назначению должно соответствовать соотношению длительностей проводимых в них процессов, принимаемых кратными одной неделе:

Мп:МГ:МВ = ТД:ТГ:ТВ, (9)

где МП , N , N - соответственно количество помещений пастеризации субстрата, проращивания грибницы, выращивания грибов; ТП,ТГ, Те- длительности процессов в соответствующих помещениях, принимаемые кратными одной неделе.

Формирование блока производственных помещений в соответствии с предложенным принципом позволяет обеспечить его функциональную надёжность, а также ритмичность и «комфортность производства» на грибоводческом комплексе.

Выводы:

1.Установлены основы формирования состава производственных помещений шампиньонницы, обусловливающие надёжность и ритмичность функционального процесса в шампиньоннице и на грибоводческом комплексе:

М А

Мп

- предложены принципы определения минимально необходимого и оптимального состава производственных помещений различных видов по назначению;

- показана необходимость временного резервирования производственных помещений и с использованием элементов теории массового обслуживания выведены зависимости для определения времени резервирования.

2. Разработанные положения по формированию блока производственных помещений предназначены для использования при проектировании шампиньонниц для производства грибов на промышленной основе.

Список использованных источников

1 Блажнов А.А. Сооружения для культивирования грибов на промышленной основе, в фермерских и личных хозяйствах. - Орёл: ОрелГАУ, 2011. - 124 с.

2 Вентцель Е.С. Теория вероятностей. - М.: Высшая школа. - 2001. - 575 с.

Информация об авторе

Блажнов Александр Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры агропромышленного и гражданского строительства Орловского государственного аграрного университета, тел. (4862)75 14 97; e-mail: blazhnov47@mail.ru

TECHNOLOGICAL RELIABILITY OF THE BLOCK PRODUCTION ROOMS FOR CHAMPIGNONS

A.A. Blazhnov

Abstract. The bases of formation of structure of the main production rooms for champignon causing reliability and rhythm of technological process in a room for champignons and on a mushroom produce complex are established. Keywords: champignon rooms, structure of production rooms, technological reliability.