CC BY
10
ственных, так и ремонтных предприятиях. На основании изложенного ВНИИМЖ рекомендует для раздачи кормов применять ручные рельсовые тележки типа ТКР.
Литература:
1. Ведомственные нормы технологического проектирования свиноводческих предприятий ВНТП 2-96. - М., 1996.
2. Ведомственные нормы технологического проектирования свиноводческих ферм крестьянских хозяйств ВНТП 2 КХ-93.- М.,2010.
3.ГОСТ 26735-85. Раздатчики кормов. Общие технические требования. - М.: Госстан-дарт,1985.
Уткин Анатолий Александрович, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник ГНУ Всеросийский научно-исследовательский институт механизации животноводства Тел. (84967)67-99-67 E-mail: vniimzh@mail.ru
The experimental model of hand-rail cart for food distribution have been development, manufactured and tested. The hand-rail cart provides a normalized distribution of wet feed for pigs. It has been recommended for use on small farms. Keywords: hand-rail cart for food distribution; wet feed; small pigfarms.
УДК 681.5:636.5
ВЫСОКОТОЧНОЕ УПРАВЛЕНИЕ УРОВНЕМ И ОБЪЕМНЫМ ДОЗИРОВАНИЕМ ЖИДКИХ И ПОЛУЖИДКИХ СМЕСЕЙ С ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ ВО ВРЕМЕНИ КАЧЕСТВЕННЫМ СОСТАВОМ
А.В.Дубровин
В этой статье автор обсуждает автоматизацию технологий в птицеводстве. Производство осуществляется в автоматизированном режиме по технико-экономическому критерию.
Ключевые слова: эффективность производства, автоматизация технологических процессов, технико-экономический параметр.
В сельском хозяйстве распространены процессы дозирования жидких и полужидких смесей с изменяющимся и неконтролируемым качественным составом при поении и кормлении сельскохозяйственных животных и птицы, поскольку многие витаминные добавки и лекарства доставляются к поголовью не только в составе кормов, но и в составе жидких и полужидких смесей.
Существуют многочисленные способы контроля уровня жидкости и ее дозирования [1, 2, 3, 4 и др.]. Недостатками их часто являются невозможность непрерывного измерения уровня жидкости с высокой точностью, соответственно, низкая точность дозирования произвольных по заданному значению порций жидких и полужидких смесей.
Известно, что общая погрешность измерения состоит из суммы методической и аппаратурной погрешностей. Первая зависит от метода формирования результата измерения, вторая связана со свойствами собственно электронно-механического оборудования по люфтам, по шумам, по нестабильности рабочих режимов и т.п. Например, в [2] высокая точность регулирования уровня жидкости в башенном водоснабжении или в системе поения и кормления поголовья по суммарному динамическому и статическому давлению жидкости связана с созданием и оригинальным использованием достаточно известного алгоритма постепенного уточнения задания регулятора (рис. 1).
Рис. 1. Временная диаграмма работы адаптивного регулятора уровня жидкости: Рдинам. + статиЧ. - суммарное динамическое и статическое давление жидкости; Рмакс и Рмин - заданные значения уровней жидкости; Р1 - суммарное динамическое и статическое давление при ещё включённой подаче жидкости в первом периоде её подачи А; Рстат 1 - статическое давление при ещё включённой подаче жидкости в первом периоде её подачи А; ЛР1 - ошибка регулирования уровня жидкости в первом периоде её подачи А; Р2 - заданное суммарное динамическое и статическое давление жидкости, при котором надо прекратить её подачу во втором периоде подачи жидкости В; С - третий период подачи жидкости
Произвольное изменение свойств сопротивления потока контролируемой жидкой среды приведет к неконтролируемому изменению значений сигналов составляющих давлений и к появлению заметной и автоматически не устраняемой методической погрешности измерения и регулирования уровня. Эту погрешность традиционно корректируют при юстировках вручную. Аналогичный результат получается в [3, 4 и др.], при произвольном изменении электрических свойств контролируемой с помощью индукционного расходомера движущейся полужидкой среды, например, полужидкого корма в свиноводстве (рис. 2).
Рис. 2. Временная диаграмма работы устройства раздачи жидкого корма: А - сигнал ошибки на выходе расходомера (аппаратурная погрешность) при отсутствии кормосмеси; В - сигнал рассогласования при нулевом расходе находящейся в расходомере в состоянии покоя кормосмеси (статическая ошибка); С - сигнал расхода, содержащий статическую ошибку В; (С - В) - сигнал мгновенного
расхода кормосмеси; Д - доза кормосмеси в первой по ходу кормораздатчика кормушке; Е - ошибка дозирования во вторую кормушку при изменении состава корма во время дозирования; М - значение выходного сигнала расходомера при
установившейся электропроводности кормосмеси; К - автоматически устраняемая методическая погрешность дозирования
Актуальной научно-технической задачей являются повышение точности контроля уровня и управления дозированием жидких и полужидких смесей в сельском хозяйстве, преимущественно в птицеводстве и животноводстве. В результате с высокой точностью автоматически определяется контролируемое значение уровня и осуществляется управление объемным дозированием жидких и полужидких смесей с изменяющимся и неконтролируемым качественным составом в сельском хозяйстве.
Устанавливаются и с высокой точностью автоматически обеспечиваются такие значения дозы кормовой или питьевой смеси, при которых в соответствии с зоотехническими нормативами достигается наивысший на данный момент времени прирост сельскохозяйственной продукции от действия кормления и поения животных или птицы жидкими и полужидкими смесями.
Для достижения наивысшей продуктивности птицы и животных необходимо практически непрерывно во время прохождения технологии выращивания поголовья изменять суточные дозы кормовых смесей и питьевых лекарственных растворов с различными составами.
При использовании индукционных расходомеров и аналогичных поточных дозаторов коррекция их выходных измерительных сигналов для текучих сред с различающимися друг от друга физико-химическими и соответственно электромагнитными свойствами чрезвычайно затруднена.
При применении обычных объемных дозирующих устройств возникающие в отсутствие автоматической коррекции сигнала требуемой дозы для разных жидкостей и смесей проблемы сопряжены либо с большими ошибками дозирования, либо со значительными трудозатратами при перенастройке оборудования. Поэтому в предлагаемом решении [5] в каждом цикле заполнения резервуара со смесью определяются ее электропроводные свойства, и уровень смеси сопоставляется с измерительным сигналом в соответствии с определенными свойствами смеси, заполнившей резервуар в начале данного цикла дозирования смеси птице и животным.
Заполнение резервуара смесью осуществляется посредством насоса, подающего смесь в заливной трубопровод резервуара (рис. 3).
= -О ^ЬПЕ
-1
— — J Нщи! -^Еерк! 1 Низ/
— — г 1
— 1 л 1 1 ТТ ' -^-доп
Рис. 3. Схема резервуара с емкостным датчиком уровня: Црых - напряжение электрического сигнала с емкостного датчика уровня; Низм - наибольший диапазон возможных значений измеряемых уровней смеси; Нверх1 = Низм1 - заданное и измеренное значение верхнего уровня смеси; Низм - текущее во времени измеряемое и контролируемое значение уровня смеси; Ндоп - неконтролируемый диапазон уровней смеси в конкретной конструкции резервуара
Дозирование производится посредством открывания и закрывания заслонки, размещенной в сливном трубопроводе резервуара. Функционально насос и заслонка объединены в блоке насоса и заслонки. Включенное или выключенное состояние насоса, открытое или закрытое состояние сливной заслонки определяется режимом работы блока управления насосом и заслонкой. Значение высоты верхнего уровня по отношению к принятому нижнему краю емкостного датчика уровня известно. В момент достижения смесью датчика верхнего уровня устройства определяется и запоминается на все время предстоящего цикла опорожнения резервуара значение (рис. 4) соответствующего электрического сигнала иизм1, В, и произведения его на значение высоты верхнего уровня Нверх1, м, т.е. произведение (Нверх1хишм1)-
Рис. 4. Графическая интерпретация зависимостей выходного сигнала емкостного датчика уровня от уровня жидких и полужидких смесей с различающимися
электропроводными свойствами: -ЛН1 и +ЛН2 - ошибки измерения и контроля уровней различных по составу смесей Нсмеси при настройке только на режим дозирования смеси с нормальной концентрацией примесей; явное различие по величине доз при нормальной концентрации примесей Ндозынорм и при высокой концентрации примесей Ндозывысок в процессе дозирования по сигналам иизм и идозы без коррекции по измерительных сигналов при различных по составу смесях в соответствии с различающимися электропроводными свойствами этих смесей; точные значения уровней смесей с высокой концентрации примесей Нвькок, с нормальной концентрацией примесей Ннорм, дистиллированной жидкости
Н
дистил
при одном и том же значении измерительного сигнала ии
Для сигнала переменного электрического тока большее заполнение измерительной емкости смесью приводит к снижению диэлектрической проницаемости измерительного емкостного промежутка и к соответствующему уменьшению амплитуды электрических колебаний иизм- Измеряемый уровень Низм:
Низм (Нверх1хиизм1)/иизм- (1)
При задании объемной дозы Д, м3, приходится определять верхний (начальный) и нижний (конечный) расчетные уровни смеси, когда эта доза покинет резервуар с внутренней площадью горизонтального сечения Срез, м2:
Кзад НначхСрез — НконxСрез, (2)
НконхСрез (НначхСрез) — Кзад? (3)
Нкон Ннач — (Кзад/Срез)- (4)
Когда скорректированный в зависимости от состава смеси измеряемый при расходовании смеси сигнал уровня Низм станет равным Нкон, дозирование прекращается.
Устройство (рис. 5) работает следующим образом.
Рис. 5. Устройство контроля уровня жидких и полужидких смесей и управления их объемным дозированием в сельском хозяйстве, преимущественно в птицеводстве и животноводстве: 1 - резервуар; 2 - жидкая или полужидкая смесь; 3 - емкостный датчик уровня; 4 - датчик верхнего уровня; 5 - датчик нижнего уровня; 6 - генератор электрических колебаний. На его выходе последовательно включен разделительный конденсатор для емкостной развязки; 7 - преобразователь сигнала. На его входе последовательно включен разделительный конденсатор для емкостной развязки; 8 - блок управления насосом и заслонкой; 9 - блок насоса и заслонки; 10 - индикатор измеренного уровня смеси; 11 - селектор; 12 - блок задатчиков сигналов верхнего измеряемого уровня смеси, дозы смеси и момента времени начала очередного дозирования; 13 - вычислительный блок; 14 - компаратор
При изменении уровня смеси изменяется емкостная нагрузка генератора электрических колебаний 6 и соответственно изменяется входной сигнал преобразователя сигнала 7. Амплитуда этого сигнала обратно пропорциональна уровню смеси, поскольку с увеличением объема смеси в измерительном конденсаторе (на измерительной емкости) падает диэлектрическая проницаемость и уменьшается емкостное сопротивление емкостной датчик уровня смеси 3. Преобразователь сигнала 7, например, аналого-цифровой преобразователь формирует принимаемый вычислительным блоком 13 на его первом входе измерительный сигнал уровня смеси.
Резервуар 1 наполняется смесью посредством насоса, включаемого с помощью блока управления насосом и заслонкой 8, когда на его второй вход поступает сигнал частичного и существенного опорожнения резервуара 1 и почти полного освобождения от смеси внутреннего пространства емкостного датчика уровня смеси 3 от датчика нижнего уровня смеси 5. Состояние заполнения резервуара 1 и внутреннего пространства емкостного датчика уровня смеси 3 определяется выбором положения по высоте установки датчика нижнего уровня смеси 5.
Сигнал датчика верхнего уровня смеси 4 разрешает прохождение через селектор 11 измерительного нормирующего сигнала уровня смеси на высоте размещения датчика верхнего уровня смеси 4 и обеспечивает выключение насоса, функционально входящего в блок насоса и заслонки 9 и подающего смесь в резервуар 1, посредством блока управления насосом и заслонкой 8. При появлении сигналов начала дозирования от датчика верхнего уровня смеси 4 или от компаратора 14 происходит прохождение на второй вход вычислительного блока 13 нормирующего измерительного сигнала уровня смеси в момент времени начала очередного дозирования смеси.
В блоке насоса и заслонки 9 в этот момент времени открывается заслонка. Вычислительный блок 6 по данным измерений формирует сигналы величин измеряемого уровня Низм и расчетного нижнего (конечного) уровня смеси. Первый сигнал на первом выходе вычислительного блока 6 индицируется для персонала сельскохозяйственного предприятия в индикаторе измеренного уровня смеси 10 и используется для сравнения в компараторе 14. Второй сигнал на втором выходе вычислительного блока 6 также используется при его сравнении в компараторе 14 для выработки сигнала прекращения дозирования посредством блока управления насосом и заслонкой 8 и блока насоса и заслонки 9. Этот сигнал в момент времени его формирования в компараторе 14 может также производить нормирование измерительного сигнала путем разрешения прохождения его через селектор 11 при произвольном положении уровня смеси в процессе дозирования. В блоке насоса и заслонки 9 в этот момент времени закрывается заслонка. Управление процессом объемного дозирования жидких и полужидких смесей происходит с высокой точностью независимо от электропроводных свойств смесей и, соответственно, от их качественного состава.
Таким образом, расширяются также и функциональные возможности предложенного решения автоматизации, поскольку при этом обеспечивается автоматическая адаптация к качественному составу жидких и полужидких смесей, в результате чего значительно повышается точность контроля уровня жидких и полужидких смесей и управления их объемным дозированием в сельском хозяйстве, преимущественно в птицеводстве и животноводстве. Поэтому появляется практическая возможность дополнительного управления продуктивностью птицы и животных за счет высокоточного управляемого по установленным зоотехническим нормативам дозирования жидких и полужидких питьевых и кормовых смесей в сельском хозяйстве, преимущественно в птицеводстве и животноводстве, в том числе в автоматизированных производственных комплексах [6].
Литература:
1. Справочник радиолюбителя-конструктора. - М.: Энергия, 1978. - 752 с.
2. А.с. 1647526 СССР. Способ регулирования уровня в резервуаре и устройство для его осуществления / Р.М. Славин, А.В. Дубровин. - Бюл. №17.
3. А.с. 1655406 СССР. Устройство для раздачи жидкого корма / А.В. Дубровин, В.И. Жижин, Ю.В. Лаврешин и др. - Бюл. №22.
4. А.с. 1655407 СССР. Устройство для раздачи жидкого корма / А.В. Дубровин, В.И. Жижин, Ю.В. Лаврешин и др. - Бюл. №22.
5. Патент 2423826 РФ. Комплекс безотходного птицеводства и свиноводства с собственным производством кормов и энергии / А.В. Дубровин и др. - Бюл. №20.
6. Патент 2414396 РФ. Способ и устройство контроля уровня жидких и полужидких смесей и управления их объемным дозированием в сельском хозяйстве, преимущественно в птицеводстве и животноводстве / А.В. Дубровин. - Бюл. №8.
Дубровин Александр Владимирович, доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией
ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства
Тел. (8499)171-19-20 E-mail: viesh@dol.ru
In this article the autor say about automatisation technologies in poultry houses. Manufacturing is carried out in the automated mode by tehnical and economic criterion.
Keywords: efficacy of production, automation of technological processes, technical and economic parameter.
