CC BY
90
2. Попов В.Д., Валге А.М. Моделирование и оптимизация процессов и технологий заготовки кормов из трав в условиях Северо-Запада России. - СПб: НИПТИМЭСХНЗ РФ, 2005. - 176 с.
3. Нанаенко А.К. Обоснование методов инженерного проектирования прогрессивных технологий в растениеводстве: дис. ... докт. с.-х. наук в форме научного доклада. - Рамонь, 1998. - 75 с.
APPROACHES TO THE DEVELOPMENT OF MODELS MECHANIZED INOCULATION OF CEREAL
SEEDS AT THE TIME OF THEIR SEEDING
N.N. Nazarov
Summary. Methodical approaches to the justification of the structure of models of systems of soil preparation and seed treatment with bacterial drug-mi, as key elements of the technology of cultivation of crops with artificial inoculation of seed at the time of sowing. Established that as a basic model for the study identified the systems can be adopted multi-tiered, multi-layer having a hierarchical structure which includes: the first level - a model considered subsystems, on the second - a model of individual techniques (methods), the third - a model of technological processes, fourth - the model of separate technological operations and the fifth level - a model of individual events.
Key words: mechanized inoculation of seeds, the structural model of the soil, the structural model of seed treatment with bacterial agents.
УДК 621.313.53
УНИВЕРСАЛЬНАЯ СТАНЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОНАСОСОВ ВОДОПОДАЧИ
Н.Н. СУПРОНЕНКО, заведующий лабораторией Б.Н. МУХАНОВ, старший научный сотрудник О.В. КРИТЧЕНКОВА, научный сотрудник А.Б. ЩЕГОЛЕВА, инженер Смоленский НИИСХ E-mail: smniish@yandex.ru
Резюме. Разработана универсальная станция управления электронасосами водоподачи с набором эффективных устройств защиты электродвигателя от наиболее опасных аварийных режимов. Приведено описание блок-схемы системы автоматического управления и контроля режимов работы электронасоса, устройства и принципа работы отдельных блоков, а также перечень функциональных возможностей и технических характеристик разработанной станции управления и защиты электронасосов. Применение станции позволяет снизить аварийный выход из строя погружных электродвигателей на 35...40 %.
Ключевые слова: вода, насос, электродвигатель, управление, авария, защита.
Водоснабжение сельхозпотребителей - ответственный и трудоемкий процесс, для реализации которого нужна безаварийная работа электронасосных агрегатов определяемая наличием в системе управления эффективной защиты, исключающей аварийные режимы работы.
Погружные асинхронные водозаполненные электродвигатели предназначены для работы с номинальными нагрузками практически без технического обслуживания, что в сочетании с низким качеством электроснабжения и отсутствием достаточной защиты приводит к высокой аварийности. Выход из строя двигателя насосного агрегата влечет за собой большие экономические потери, связанные с необходимостью приобретения нового насоса и выполнения дорогостоящих работ по его замене. Длительные перерывы в водоснабжении, вызванные этими причинами, приводят как к технологическим потерям, так и к социальным издержкам.
Эксплуатируемые сегодня станции управления электронасосами не учитывают некоторых аварийных ситуаций в электроснабжении, губительно действую-
щих на обмотку электродвигателей установок, работающих в автоматическом режиме [1,2,3].
Анализ причин отказа электронасосных агрегатов показывает, что основная из них - выход из строя статорной обмотки электродвигателя, который происходит вследствие пропажи фазы и несимметричного питания, заклинивания ротора, обрыва провода управления к датчику нижнего уровня и др. [4, 5].
Цель нашей работы - улучшение защитных функций станции автоматического управления погружными электронасосами водоподъема для снижения аварийности электродвигателей.
Рис. 1. Монтажная панель станции управления погружными электронасосами: 1 - автоматический выключатель; 2 - трансформаторы тока; 3 - выходное рыле; 4 - электромагнитный пускатель; 5 - трансформатор питания; 6 - электронная плата.
Условия, материалы, методы. Для достижения поставленной цели мы разработали универсальную станцию управления электронасосами водоподачи с защитой электродвигателя от различных аварийных ситуаций (рис.1).
Монтажная панель станции установлена внутри металлического шкафа с передней дверцей навесного типа. Назначение установленных на ней устройств следующее. Автоматический выключатель - 1 подает напряжение в силовую цепь и схему управления и защищает цепь «автоматический выключатель - электродвигатель» от коротких замыканий. Трансформаторы тока 2 включены в каждую фазу и контролируют фазные токи электродвигателя, выходное реле 3 управляет электромагнитным пускателем 4. Трансформатор питания 5 понижает напряжение и питает электронную плату управления 6, которая формирует сигналы управления и защиты, управляет работой выходного реле 3, обеспечивая автоматический режим водоподъема по сигналам от двухпозиционных датчиков уровня или давления и защищает электродвигатель от аварийных режимов работы.
Электронная плата состоит из нескольких блоков управления в зависимости от способа контроля уровней воды в башне, формирователя задержек времени и набора про-тивоаварийных защит (рис. 2). Ее питание осуществляется от понижающего трансформатора стабилизированным напряжением 5 В.
Результаты и обсуждение. Основной узел электронной платы - блок управления выходным реле. Он выполнен с использованием асинхронного 1^-триггера собранного на элементах «И-НЕ» 555 серии и на дискретных полупроводниковых элементах. В зависимости от состояния инверсного выхода триггера этот блок осуществляет подачу или снятие напряжения с катушки выходного реле, которое в дальнейшем своим замыкающим контактом управляет магнитным пускателем, включающим или отключающим электродвигатель погружного насоса.
Блок управления от электроконтактного манометра выполнен на дискретных элементах и подает соответствующие сигналы (на включение или отключение насоса) на входы 1^-триггера. При подаче сигнала на включение, инверсный выход триггера переключается в уровень логического нуля, а при подаче сигнала на отключение электродвигателя - в уровень логической единицы.
Блоки управления от реле давления и от датчиков уровня также выполнены на дискретных полупроводниковых элементах и воздействуют на входы 1^-триггера.
Для устранения ложных переключений, которые возможны при колебаниях стрелки манометра, возникающих
при гидравлических ударах, предусмотрен формирователь задержек времени на обратную коммутацию. Он выполнен на компараторе напряжений 554 серии, логическом элементе «ИЛИ-НЕ» 555 серии и дискретных элементах. Выходные сигналы с компаратора и логического элемента подаются на входы 1^-триггера, разрешая или запрещая его переключение на время, необходимое для успокоения системы, что дает возможность, предотвращать ложные срабатывания.
Электронная плата позволяет эффективно предотвращать различные аварийные режимы работы и содержит защиту от понижения уровня воды в скважине (от «сухого хода»), оттоковыхперегрузок, от аварийныхрежимов питания и от обрыва контрольного провода к датчику нижнего уровня.
Защиты от токовых перегрузок и от аварийных режимов питания выполнены по единому принципу. Основной их элемент - узел сравнения, выполненный на компараторе напряжений 554 серии. Для контроля напряжений в фазах применен фильтр напряжений нулевой последовательности, а для контроля тока используется схема выделения наибольшего тока из 3-х фаз. Выходные сигналы с компараторов этих защит также поступают на входы 1^-триггера. управляя его работой.
Защита от понижения уровня воды в скважине реализована на логических элементах «И-НЕ» 555 серии и дискретных полупроводниковых элементах. В случае достаточного уровня воды в скважине она не влияет на работу электронной платы. При отсутствии воды в скважине выдается сигнал, который блокирует инверсный выход триггера в состоянии логической единицы, и тем самым запрещает включение электродвигателя насоса. Защита от «сухого хода» имеет самоблокировку после срабатывания, иначе при недостаточном дебите воды в скважине установится повторно-кратковременный режим работы насоса, что угрожает перегревом обмотки электродвигателя от пусковых токов. Для снятия блокировки необходимо снять и снова подать напряжение питания на электронную плату.
Защита от обрыва контрольного провода к датчику нижнего уровня реализована на дискретных элементах и также блокирует инверсный выход триггера в состоянии логической единицы, запрещая подачу питания на катушку выходного реле. Она также имеет самоблокировку после срабатывания.
На электронной плате предусмотрена светодиодная сигнализация наличия питания и срабатывания защит. Плата съемная, поэтому в случае отказа ее можно быстро заменить и восстановить работоспособность станции.
Разработанная станция управления обеспечивает следующие эксплуатационно-технологические показатели: работу электронасоса в автоматическом режиме по сигналам от датчиков уровня в башне или скважине, от элек-троконтактного манометра или от реле давления;
отключение электродвигателя насоса и создание запрета на включение при исчезновении напряжения в любой из фаз или в случае уменьшения напряжения в одной из фаз ниже 160 В, а также при несимметрии напряжений в фазах более 60 В;
Блок управления от Блок управления Блок управления
электроконтактного от реле отдатчиков
манометра давления уровня
т
Блок управления Формирователь задержек вре-
выходным реле мени на обратную коммутацию
£
Т
I
І.
Защита от Защита Защита Защита
обрыва контроль- от пониже от от ава-
ного провода к ния уров- токовых рийных
датчику нижнего ня воды в перегру- режимов
уровня скважине зок питания
Электронная плата
Рис. 2. Блок схема электронной платы станции управления.
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
ПЛ. НИКИТЕНКОВ, кандидат технических наук, зав. отделом
Т.Н. ПЛATОXИНA, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник
Е.A.ПЛATОXИН, 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
