CC BY
14
в загон для купаных овец. К концу купкн механизм 3 подачи устанавливают в положение I, разделяют расколы и перекрывают их, тем самым создают благоприятные условия для подачи наиболее строптивых овец, стремящихся выйти из полукольцевого раскола 5 обратно в загон 1.
В случае если в отаре большое количество овец, ее как бы делят на несколько групп, т.е. механизм 3 подачи передвигают из положения I в положение II, отсекая часть овец щитами 19, установив их в рабочее положение. Отделив группу овец от отары, механизм 3 подачи передвигают в положение I. Проведя купку этой группы, механизм 3 совершает при необходимости такой же ход или полный цикл, пройдят до входа 2 и обратно. Овец после отстоя выгоняют из загона 6 для купаных овец через выход 13. Купанием овец управляют два оператора.
Отличие предлагаемого конструкции от аналогов.
1. Устройство для купания овец, включающее предкупочный загон с впускными воротами, полукольцевые направляющие расколы, в месте смыкания которых расположена купочная ванна и загон для купаных овец, отличается тем, что с целью повышения удобства пользования путем обеспечения равномерной подачи овец в ванну и адаптации их при прохожении направляющих расколов, предкупочный загон выполнен в плане трапециевидным и снабжен механизмом подачи овец в расколы, при этом на большем основании трапециевидного загона расположены впускные ворота, а на меньшем - вход в полукольцевые расколы, а механизм подачи овец в расколы выполнен в виде толкателя, имеющего в плане форму ромба, большая диагональ которого параллельна основаниям трапециевидного загона и равна меньшему из них, с удлиняющими щитами, одна боковая кромка каждого из которых шарнирно закреплена на острых углах толкателя, а противоположная ей боковая кромка выполнена с роликами, причем толкатель установлен в предкупочном загоне с возможностью возвратно-поступательного перемещения, перпендикулярного основаниям трапеции, а ролики удлиняющих щитов - с возможностью скольжения вдоль боковых стенок загона,
2. Устройство отличается тем, что направляющие расколы снабжены установленными в них дугообразными адаптационными ваннами и выходными воротами.
3. Устройство отличается тем, что предкупочный загон снабжен установленными перпендикулярно основаниям трапеции рельсами с тележкой, на которой закреплен ромбовидный толкатель.
4. Устройство отличается тем, что загон для купаных овец выполнен в плане в виде круга, по периметру которого расположены полукольцевые направляющие расколы.
Для повышения эффективности существующих небольших ферм коллективных и крестьянских (фермерских) хозяйств разработано устройство для купания овец. Конструкция устройства для купания овец позволяет повысить удобство пользования путем обеспечения равномерной подачи овец в ванну и адаптации их при прохождении направляющих расколов.
Литература
1. http://www.fadr.msu.ru/rin/sheep/moroz.html
2. http://veterinarua.ru/demodekozy/2444-psoroptoz-ovets.html
3. http://sheep-clipper.narod.ru/kopitka.htm
4. Пат. 1604366 СССР. Устройство для купания овец/И.И. Воронцов, Ш.Я. Юсупов, A.M. Худобин. № 1604366; заявл. 31.10.88; опубл. 07.11.90", Бюл. №41 . 1-Зс.
УДК 621.311 Аспирант А.А. НЕМЦЕВ
(СПбГАУ, айет_петсеу(й!таП.ги)
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО ПОДХОДА К ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
Энергосбережение, потребительская энергетическая система, относительная энергоемкость результата, показатели энергоэффективности, универсальная энергетическая диаграмма
В существующей практике создания энергетических установок ни на одном из этапов их жизненного цикла (проектирование, монтаж и наладка, эксплуатация) не реализуется комплексный подход, не контролируются показатели энергоэффективности, следовательно, не выявляются
причины, приводящие к их снижению. Не определяется необходимый минимальный уровень потребления энергии для получения технологического результата, поэтому проводимые в рамках энергосбережения мероприятия лишь косвенно ориентированы на снижение энергоёмкости продукции.
Проведённый анализ литературных источников с целью определения требований к методическому обеспечению энергосбережения, оценке методов повышения эффективности и обоснованию на их основе мер по совершенствованию практического энергосбережения на предприятиях АПК позволил выявить метод, отвечающий требованиям комплексности рассматриваемой проблемы.
В рамках проводимого исследования для определения показателей эффективности был выбран метод конечных отношений (МКО) [1,2], разработанный научной школой «Эффективное использование энергии» СПбГАУ (рук., - д.т.н. проф. Карпов В.Н.). Результаты практического использования метода конечных отношений для определении энергоемкости производства молока на действующих предприятиях Ленинградской области в 2005 году доказали применимость описанного метода в производственных условиях [3].
Целью данной статьи является анализ теоретических положений и демонстрация практической реализации выбранного метода повышения эффективности использования энергии путём применения универсальной энергетической диаграммы.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
1. Раскрыть основные положения метода конечных отношений (МКО) и доказать целесообразность его использования в целях определения комплексных показателей энергоэффективности.
2. Обосновать возможности применения диаграммной техники, использующей показатели метода конечных отношений (МКО) для анализа отдельного энерготехнологического процесса.
Нагрев воды является энерготехнологическим процессом, использующим энергию с целью повышения температуры воды до заданного технологией значения. В промышленности и сельском хозяйстве основные продукты нагревания воды - собственно горячая вода и пар - имеют множество применений.
Согласно классификации принятой в рамках потребительской энергетической системы (ПЭС) [1, 4], процесс нагрева воды может быть отнесён к вспомогательным энерготехнологическим процессам (ЭТП 2). Энерготехнологический процесс - конечный элемент энергетической линии, который предназначен для реализации цели потребления энергии - получение необходимого свойства, параметра состояния технической среды как следствия энергетического воздействия на неё [1].
Опишем выбранный ЭТП при помощи понятий, используемых в методе конечных отношений. В выбранном процессе результатом (Я) является изменение температуры воды (АТ) от начального (Тн) до конечного, заданного технологией, значения (Тк). Каждый энергетический элемент согласно методу может оцениваться по показателю эффективности - относительной энергоемкости, для этого необходимы синхронные измерения и регистрация движения энергии в двух его сечениях (в начале элемента 0Н и в конце 0К):
<}э = ■ . (1)
В рассматриваемом процессе потребляемая электрическая энергия (0Н) при помощи нагревательного элемента (ТЭН) преобразуется в тепловую и накапливается в воде (0К) Повышение температуры - интегральный результат воздействия энергии на объём жидкости. Минимальное количество тепловой энергии (0К), необходимое для нагрева заданного объема жидкости до конечной температуры определяется научно обоснованной величиной удельной энергоёмкости нагрева (0УД):
<^=<^■11. (2)
Следует отметить, что реальный процесс передачи энергии в объёмном энергетическом элементе всегда сопровождается потерями (Д(£), которые могут быть определены из выражения:
щ = (3)
Если левую и правую части выражения (3) разделить на величину то получим выражение, связывающее показатели эффективности процесса передачи энергии через элемент:
о.-1+а <4,
Описанный переход к относительным показателям энергетической эффективности является примером использования метода конечных отношений для анализа отдельного технологического процесса. Подобный переход для каждого процесса, реализующего выпуск продукции, позволит оценивать комплексные показатели эффективности действующих технических систем предприятий, а также выявить структуру энергоёмкости продукции[5].
Общие положения построения энергетических диаграмм описаны в монографии [1], однако для отдельных ЭТП методика построения может отличаться, поэтому рассмотрим особенности построения диаграммы для энерготехнологического процесса нагрева воды в накопительном нагревателе.
Общее число исходных для анализа параметров процесса - три: потреблённая в ходе процесса электрическая энергия (0,,). результат процесса (АТ) и время (Чф). Параметры ЭТП могут быть отображены в виде точек в плоской системе координат с четырьмя квадрантами. На рис. 1 показана построенная таким образом диаграмма.
Анализ эффективности процессов следует начинать с построения теоретического контура диаграммы по расчётным значениям параметров , (2удтеор, ^еоР)-
Количество энергии, гарантирующее получение заданного результата процесса, исходя из научно обоснованного значения теплоёмкости, определяется по формуле:
= с-ш-ДТ, (5)
где т - масса воды, кг;
с - удельная теплоёмкость воды, кДж/кг °С [3].
Согласно выражению (2) теоретическая удельная энергоёмкость нагрева №удтеор) составит:
аУ\еор = с ■ т . (6)
На заключительном этапе расчёта показателей для теоретического контура определяются значения номинальной мощности нагревательного элемента (Рн) и теоретическое время процесса:
^•геор — ТГ
гн
Основные построения диаграммы проводятся в квадрантах 1-Ш, а IV служит для отображения времени. Построение фактического контура осуществляется апостериорно, по измеренным в ходе реального процесса значениям основных параметров , ДТ, 1ф).
В первом квадранте показана связь между подводимой мощностью и энергией. В качестве временного промежутка О..^) должен быть принят промежуток времени - от начала процесса до его окончания. Среднее значение подводимой энергетической мощности (Рн) принято постоянной величиной для теоретического контура, равной номинальной мощности нагревателя. В этом случае:
ан(теор)=Рн/0'ГеОР^. (8)
Фактическое количество энергии, потреблённое в ходе процесса, определяется по формуле:
<}н(ф) = /оФрф(9^
(9)
Отметим, что фактическое значение средней мощности для реального процесса может быть определено из построения согласно зависимости:
Рср(0 = tga(i) . (10)
Второй квадрант образован осями 0 и АТ. Его наличие дает возможность отобразить параметр, связывающий результат осуществления процесса и его энергетические затраты (на приведенной диаграмме - линейный). Положение этой линии относительно оси АТ определяется тангенсом угла у, равного фактической удельной энергоемкости результата и отражающего затраты энергии на единицу результата, достигаемого в ЭТП за счёт потребления энергии:
^УДФ(0 = Щ» • <П>
Относительная энергоёмкость для реального процесса определяется отношением:
(12)
^ теор
Третий квадрант образован осями времени 1 и требуемого технологического результата АТ. Значение АТ' определяет скорость роста температуры, численно равное тангенсу угла В:
ДТ(0 = ^Р0). (13)
Порядок нанесения точек на диаграмму. Масштаб диаграммы выбирается произвольно. По расчётным значениям первым наносится теоретический контур (точки 1-7) (рис. 1).
О-кДж
Рис. 1. Универсальная энергетическая диаграмма с двумя контурами
Следует учитывать, что относительная энергоёмкость теоретического контура всегда равна О, теор =1,0 (ут = 45°). Ход реального технологического процесса графически описывается вторым контуром (точки 8-13) (рис. 1). Возникающее смещение основных точек относительно теоретического положения объясняется наличием потерь энергии вследствие несовершенства инжиниринга нагревателя. Согласно МКО [1] потери энергии в ЭТП нагрева воды могут быть определены из соотношения:
<}ф(0 - <}к = Д<}(!)• (14)
Положение точки 14 определяется значениями теоретической энергии и фактического времени процесса. Поэтому величина tg(a') отражает значение мощности, которая пошла непосредственно на достижение технологического результата (повышение температуры воды). При этом средняя мощность потерь за процесс определяется из выражения:
ДРср = 1§(а)- (15)
Описанная методика построения энергетической диаграммы является примером графического представления метода конечных отношений для процесса нагрева.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что возможность измерений энергетических показателей в ходе энерготехнологического процесса позволяет отображать их соотношения в виде универсальных энергетических диаграмм. Описанные диаграммы являются универсальными и при этом обладают большим аналитическим потенциалом.
Соотношения, полученные в ходе построения, позволяют оценивать эффективность энергетического элемента (нагреватель) при помощи универсального показателя - относительной энергоёмкости процесса. Этот показатель может быть использован для проведения энергетической оценки любого энерготехнологического процесса (ЭТП) и может выступать в роли комплексного оптимизационного критерия в ходе инжиниринга потребительских энергетических систем.
Литература
1. Карпов В.Н., Юлдашев З.Ш. Энергосбережение. Метод конечных отношений: Монография- СПб.: СПбГАУ, 2010.
2. Карпов В.Н., Юлдашев З.Ш. Энергосбережение. Метод конечных отношений // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. -2013. - № 2. - С.74-75.
3. Котов A.B. Результаты практического использования способа контроля и управления энергопотреблением при определении энергоемкости производства сельскохозяйственной продукции // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве: Труды международной научно-технической конференции. - 2006. - Т. 1. - С. 142-146.
4. Карпов В.Н., Юлдашев З.Ш., Юлдашев Р.З. Задачи и метод энергосбережения в потребительских установках АПК // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - 2010. - № 4. - С. 144-149.
5. Карпов В.Н., Юлдашев З.Ш., Немцев A.A., Немцев H.A. Концепция оценки топливно-энергетической эффективности производства в АПК // Известия международной академии аграрного образования. -2014. -№20. - С. 35-41.
УДК 621.311(075) Канд. техн. наук C.B. ГУЛИН
(СПбГАУ, serg.gulin201OiSiyandex.ra) Канд. техн. наук Д.А. ИСАЕНКО (СПбГАУ, isaenko.da(S)yandex.ra) Канд. техн. наук А.Г. ПИРКИН (СПбГАУ, pirkin.ag(a!mail.ra)
ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ОБЕСПЕЧЕНИЯ РЕСУРСАМИ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ
ЭНЕРГОСИСТЕМ
Потребительская энергосистема (ПЭС), метод динамического программирования, условное оптимальное управление
В условиях рыночной экономики важнейшей задачей является распределение ресурсов (средств), в частности финансовых, между энергетическими подразделениями различных предприятий. Энергетические подразделения и совокупность производственных потребительских энергоустановок любого предприятия можно рассматривать как потребительскую энергосистему (ПЭС) [1,2].
Вопросам оценки эффективности функционирования таких важнейших разновидностей ПЭС, как энерготехнологические линии, посвящен ряд работ [3, 4, 5].
Впервые в работе [4] была сделана попытка оценки влияния такого важного фактора внешней среды перерабатывающего предприятия АПК, как поставка сырья, на его экономическую эффективность. В данной работе для решения поставленной задачи был привлечен математический аппарат теории массового обслуживания, на основании которого были построены математические модели, позволяющие оценить экономическую эффективность предприятия.
Целью настоящей работы является разработка методики, позволяющей оптимальным образом распределить денежные или материальные ресурсы между потребительскими энергосистемами различных предприятий.
Методика будет базироваться на использовании метода динамического программирования. Динамическое программирование было создано в значительной мере американским ученым
