close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ
Республиканское унитарное предприятие
«Научно-практический центр
Национальной академии наук Беларуси
по механизации сельского хозяйства»
Научно-технический прогресс
в сельскохозяйственном
производстве
Материалы
Международной научно-технической конференции
(Минск, 22–23 октября 2014 г.)
В 3 томах
Том 3
Минск
НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства
2014
1
ББК 40.7
Н34
Редакционная коллегия:
д-р техн. наук, проф., чл.-кор. НАН Беларуси П.П. Казакевич (главный
редактор), С.Н. Поникарчик
Рецензенты:
д-р техн. наук, проф., чл.-кор. НАН Беларуси П.П. Казакевич,
д-р техн. наук, проф. В.Н. Дашков, д-р техн. наук, проф. В.И. Передня,
д-р техн. наук, проф. Л.Я. Степук, д-р техн. наук, проф. И.Н. Шило,
д-р техн. наук, доц. В.В. Азаренко, д-р техн. наук, доц. И.И. Гируцкий
Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве :
Н34 материалы Междунар. науч.-техн. конф. (Минск, 22–23 октября 2014 г.).
В 3 т. Т. 3. / РУП «Научно-практический центр Национальной академии
наук Беларуси по механизации сельского хозяйства» ; редколлегия:
П. П. Казакевич (гл. ред.), С. Н. Поникарчик. – Минск : НПЦ НАН
Беларуси по механизации сельского хозяйства, 2014. – 274 с.
Сборник составлен из статей, содержащих материалы научных
исследований, результаты опытно-конструкторских и технологических
работ по разработке инновационных технологий и технических средств
для их реализации при производстве продукции растениеводства и
животноводства. Рассмотрены вопросы технического сервиса машин и
оборудования, электрификации и автоматизации, использования топливноэнергетических ресурсов, разработки и применения энергосберегающих
технологий, информационно-управляющих систем.
Материалы сборника могут быть использованы сотрудниками НИИ, КБ,
специалистами хозяйств, студентами вузов и колледжей аграрного
профиля.
УДК [631.171+636]:631.152.2(082)
ББК 40.7
© РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации
сельского хозяйства», 2014
2
УДK 631.223.6:636.084.74
РЕЗУЛЬТАТЫ РАЗРАБОТКИ КОМПЛЕКТА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ
ПРИГОТОВЛЕНИЯ СУХИХ КОРМОСМЕСЕЙ СВИНЬЯМ
В.Н. Гутман, к.т.н., М.В. Навныко, ст.н.сотр., С.П. Рапович, н.сотр.,
С.А. Цалко, рук. группы, А.А. Зубарик, вед. инж.
Республиканское унитарное предприятие
«НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства»
г. Минск, Республика Беларусь
Введение
Свиноводству, как наиболее технологичной отрасли животноводства,
отводится особая роль в реализации задачи значительного увеличения
производства мяса.
В ведущих странах мира свиноводство динамично развивается на основе
интенсивных технологий и технических решений в области содержания и
кормления различных половозрастных групп животных, а также использования
новых и усовершенствованных пород и линий свиней.
В 70–80-х годах прошлого столетия в республике проводилась работа по
переводу отрасли свиноводства на промышленную основу. В результате к
началу 2009 года действовало 107 свиноводческих комплексов мощностью от
12 до 108 тысяч выращивания и откорма голов в год.
На этих предприятиях содержится 78 % свиней и произведено в 2009 году
330 тыс. тонн свинины в живом весе, или 85 % от общего производства ее в
сельскохозяйственных организациях.
Имевшиеся в прошлые годы технологическое оборудование и технологии
содержания, кормления были энергоемки и в настоящее время не могут
обеспечивать конкурентоспособное производство свинины.
Для улучшения состояния дел в производстве свинины в Республике
Беларусь была разработана программа реконструкции, технического
перевооружения и модернизации существующих свиноводческих комплексов.
Согласно мероприятиям по выполнению Республиканской программы
реконструкции, технического переоснащения и нового строительства
комплексов по выращиванию свиней в 2011–2015 годах, предусматривается
внедрение современных технологий, энергосберегающего оборудования при
реконструкции и техническом переоснащении действующих и строительстве
новых комплексов.
Эффективность
выращивания
свиней
на
комплексах
должна
обеспечиваться за счет проведения реконструкции и технического
переоснащения действующих мощностей комплексов с внедрением
современного энергосберегающего оборудования и технологий выращивания
гибридов свиней, обеспечивающих суточную продуктивность на откорме
800–900 граммов и затраты корма 3,0–3,2 кормовой единицы.
За период реализации Государственной программы возрождения и
развития села на 2005–2010 годы на комплексах реконструировано
и
технически переоснащено около 600 тыс. скотомест, или 30 % от их наличия.
Выращивание свинины на комплексах за этот период увеличилось на 35 %.
3
В условиях рыночных отношений на первый план в сельскохозяйственных
предприятиях выходят проблемы организации рентабельного производства
продукции животноводства, где определяющим фактором себестоимости
животноводческой продукции являются условия содержания животных, корма,
занимающие в структуре себестоимости 55–70 % от общих затрат. Вместе с тем
все большую значимость в эффективности производства играет экологический
фактор, необходимость учета которого связана с качеством питания.
Для обеспечения технического перевооружения отрасли свиноводства на
высоком уровне используются апробированные, актуальные для разработки
технические решения.
В свете современных тенденций представляет интерес создание
отечественного комплекта оборудования для автоматизированной раздачи
комбикормов свиньям, так как данный вид оборудования в странах СНГ не
производится.
Обзор оборудования для приготовления кормосмесей
В настоящее время свиней кормят подготовленными, сбалансированными
по питательности кормами: влажными кормосмесями (влажность 60–75 %),
сухими гранулированными или рассыпными комбикормами (с увлажнением
при раздаче или в кормушках) или комбикормами, предварительно
разбавленными водой (при соотношении по весу комбикорма и воды не более
1:3). Доброкачественные концентрированные корма включают в рацион
непосредственно перед раздачей без запаривания.
Кормление животных является главной проблемой в свиноводстве. Кроме
потребности в значительном количестве кормов, также требуются большие
затраты средств и времени на их приготовление и раздачу. Так, по
трудоемкости только раздача корма занимает 30–40 % общих затрат времени на
обслуживание животных. Для кормления свиней необходимо выполнить целый
ряд операций и работ с кормом, проводимых на ферме или комплексе. Все
разнообразие таких работ, как правило, можно свести к нескольким основным
типам: хранение корма, его погрузка и транспортирование, приготовление,
дозирование, выдача и скармливание животным.
Для хранения кормов используется различное оборудование с учетом
физико-механических свойств корма, срока его сохранности и условий
хранения. При этом часть кормов требует дополнительных затрат на
подготовку к скармливанию. При этом выгодно отличаются сухие
полнорационные корма (комбикорма), не требующие дополнительных затрат на
подготовку на ферме и обладающие длительным сроком сохранности. Их
желательно хранить в бункерах-накопителях типа БСК-10, установленных
снаружи свинарника.
По мере необходимости комбикорм из бункера с помощью наклонного
выгрузного и распределительного шнеков загружают в бункеры и раздают в
сухом виде или предварительно смешивают с водой или другими добавками.
Система загрузки может быть как автономной (на одно место загрузки), так и
общей (на несколько пунктов засыпки корма в кормораздатчики),
разветвленной (в виде веера) и неразветвленной (с последовательным
заполнением агрегатов). Использование нескольких систем загрузки в одном
цехе (помещении) свинарника увеличивает материалоемкость и затраты на их
4
работу, поэтому целесообразно при использовании различных марок
комбикорма. Установка систем заполнения кормом сразу нескольких
раздатчиков позволяет снизить количество бункеров и суммарную длину
транспортеров. Недостатком разветвленной (веерной) системы загрузки
является большая длина транспортирующих линий, нежели при
последовательной системе распределения корма.
В большинстве хозяйства республики комплектуются бункерами БСК-10, а
также производства ПКБ «Неофорс» (представитель фирмы «Теспо», Италия),
изготавливаемыми из гофрированного проката оцинкованного листа.
В Республике Беларусь в настоящее время производятся бункеры данного
типа объемом 15,6 м3 из оцинкованного гофрированного проката. Эти бункеры
применяются на различных фермах. Опыт их эксплуатации показал, что
возникает необходимость разработки типоразмерного ряда данного
оборудования с применением пневмозагрузочных систем. Применение бункера
на свинокомплексах малой мощности (до 1000 голов) не позволяет
использовать его в полном объеме (бункер заполнен наполовину). При
применении бункеров на свинокомплексах большой мощности хозяйство
вынуждено закупать и устанавливать на линию два бункера и более. В связи с
этим возникает необходимость разработки типоразмерного ряда бункеров
объемом от 11,6 до 30 м3, что позволит решить вопрос оснащения
отечественных птицеводческих фабрик и свиноферм как с малым, так и с
большим поголовьем свиней.
Структура и схема технологических линий доставки и раздачи кормов во
многом определяется видом и консистенцией используемых кормосмесей.
Сухие корма приготавливают на комбикормовом заводе или в комбикормовом
цеху; влажные – в кормоцехе, а иногда в свинарнике (или на его кормокухне),
выполняя минимальное количество операций (например, только увлажняя
комбикорм).
Наиболее часто используются варианты технологических линий доставки и
подачи кормов. Тем самым для раздачи корма свиньям используются
разнообразные машины и оборудование: стационарные и мобильные раздатчики.
Для снижения потерь качества и количества сухого сыпучего корма наиболее
приемлемы технические средства с герметично закрывающимся внутренним
объемом.
Существующие стационарные кормораздатчики можно подразделить на
полностью стационарные (трубопроводы, шнековые, тросошайбовые,
спирально-винтовые и иные конвейеры) и на имеющие в конструкции
мобильные элементы (раздаточные платформы и тележки). Трубопроводы
используются для выдачи жидких кормов, когда за счет хорошей текучести
кормовой массы заполняется значительная длина кормушки. При сухом и
влажном кормлении стационарные раздатчики такого типа требуют увеличения
количества дозирующих устройств, что значительно повышает их
материалоемкость и стоимость. Наиболее эффективны стационарные
раздатчики при выдаче сухого корма (кормление вволю) в самокормушки. При
этом холодный корм, попадая в дозирующие емкости, к моменту его поедания
успевает нагреться.
5
При наличии в конструкции раздатчиков мобильных элементов (платформ)
отпадает необходимость в большом количестве дозирующих устройств. Однако
требуются направляющие для перемещения указанных подвижных элементов.
Как правило, стационарные раздатчики или совмещены с кормушками, или
располагаются над ними. Это дает возможность более эффективно
использовать площадь помещений. Однако в случае поломки возникает
проблема выдачи корма животным. Так, при обрыве троса у тросошайбового
раздатчика или при поломке раздаточной платформы РКС-3000М до
завершения ремонта кормление свиней проблематично.
Качество кормовой смеси зависит от ее однородности. В связи с тем, что в
комбикорм вводится много концентрированных добавок, которые содержат
быстродействующие химические препараты, последние должны равномерно
размещаться в массе корма, чтобы животным при поедании не попала
увеличенная доза какого-либо элемента и не привела к отравлению. Чем лучше
перемешан корм, тем больше уверенности, что все животные получат
необходимое количество питательных и стимулирующих элементов. Для
приготовления комбикормов используют два вида смесителей –
горизонтальные и вертикальные. Горизонтальные смесители состоят из
открытого желоба, в который вставлена лопаточная мешалка. Недостатком
горизонтальных смесителей является их большая энергоемкость – на привод
затрачивается в три раза больше мощности в сравнении с вертикальными, они
имеют больший вес, менее удобны для использования автоматизированных
схем, занимают больше площади, их стоимость в два раза выше, чем
вертикальных.
Как правило, горизонтальные смесители загружают механическими
транспортерами. К неудобствам использования горизонтальных смесителей
относится и наличие нескольких точек выгрузки готовых кормов. Все это
ограничивает использование этих смесителей в фермерских комбикормовых
заводах и цехах.
В условиях производства комбикормов на фермерских заводах и цехах
лучше применять вертикальные смесители с коническим днищем и
вертикальным шнеком. У всех последних моделей смесителей вертикальный
шнек работает в металлическом кожухе, что способствует снижению
потребляемой мощности и лучшей выгрузке корма. В смесителях малой
емкости технологический процесс протекает быстрее и увеличивается
количество порций, приготовляемых в единицу времени. В смесителях
большой емкости смешивание происходит медленнее, но порции
приготавливаются большие.
Как правило, приводные станции устанавливаются на амортизаторах для
уменьшения расслоения компонентов. Вертикальные смесители конструктивно
просты, однако в связи с тем, что смешивание массы происходит в закрытой
емкости, нет возможности визуально наблюдать и контролировать процесс.
Поэтому заводы-изготовители определяют продолжительность (диапазон
времени от минимального до максимального) смешивания. Например, для
смесителя комбикормов продолжительность смешивания рекомендуется от 7 до
15 минут.
6
Использование в линии выдачи сухих кормов многофункционального
смесителя сухих кормов
позволит приготавливать заданные рационом
кормосмеси для различных технологических групп свиней.
Трехканальная направляющая для кормов позволяет распределять сухой
корм в рамках многофазного кормления на три кормовых кругооборота, до сих
пор были возможны только два кормовых кругооборота. Таким образом, эта
конструкция является существенной инновацией по сравнению с
существовавшей. Это сокращает время прохождения кормовой цепочки и
повышает пропускную способность.
Учитывая вышесказанное, в свете современных тенденций большой
интерес представляет создание отечественного комплекта оборудования
приготовления кормосмесей. При этом исследования по изысканию новых
технологических схем и конструкций рабочих органов отечественного
комплекта оборудования, имеющего стоимость ниже импортных аналогов,
адаптированного к условиям сельхозпроизводства республики, несомненно,
являются актуальными.
Необходимость
обновления
оборудования
для
приготовления
кормосмесей, а также имеющиеся в республике научно-технический потенциал
и производственные возможности машиностроительных предприятий
обусловливают целесообразность разработки и постановки на производство
конкурентоспособного оборудования отечественного производства.
На основании изложенного можно сделать вывод о том, что разработка
отечественного комплекта оборудования нового поколения для приготовления
кормосмесей является актуальной задачей.
Результаты разработки опытного образца оборудования для приготовления
сухих кормосмесей свиньям
Разработанный комплект оборудования предназначен для приготовления
сухих кормосмесей (хранения, смешивания в потоке и выдачи сухих
кормосмесей) на свиноводческих комплексах.
Комплект оборудования состоит из бункеров для хранения комбикормов;
линии подачи комбикорма; линии приготовления и выдачи кормосмеси;
системы контроля и управления.
Бункеры для хранения комбикормов обеспечивают хранение загружаемых
сухих комбикормов и их подачу в линию подачи комбикорма. Бункер для
хранения комбикормов состоит из бака, крышки, выпускной горловины, стоек,
лестницы. Бункер для обслуживания имеет прикрепленную к баку лестницу с
ограждением. Верхняя часть ограждения лестницы находится на уровне люка.
Конструкция бункера исключает россыпь комбикорма и проникновение
атмосферных осадков внутрь через швы и соединения.
Линия подачи комбикормов осуществляет подачу сухих комбикормов из
бункеров в смеситель и состоит из шнека, кормовых труб, тройников, моторредуктора.
Внутри кормовых труб линии поперечной подачи установлен шнек,
обеспечивающий транспортировку сухих комбикормов в перегрузочные
бункеры линии раздачи корма. Привод шнека осуществляется от моторредуктора. Над перегрузочными бункерами линий раздачи корма установлены
7
опуски. Опуски имеют возможность перекрытия подачи корма и регулировки
по высоте.
Кормовые трубы соединены между собой с помощью хомутов и имеют
отверстия для поступления корма в дозаторы. В помещении трубы крепятся на
стойках к станочному оборудованию.
Линия приготовления и выдачи кормосмесей обеспечивает смешивание
подаваемых комбикормов и выдачу сухой кормосмеси в кормовые
транспортеры и включает раму, смеситель, распределитель, шнеки выдачи
готовой кормосмеси и приемники.
Смеситель осуществляет прием сухих комбикормов, их смешивание и
выдачу в распределитель и состоит из крышки, бункера, кронштейнов и шнека.
Шнек смесителя обеспечивает однородное смешивание подаваемых
кормосмесей и их выдачу в канальную направляющую. На крышке
расположены отверстия для подачи комбикормов.
Внизу смесителя находится распределитель. Распределитель осуществляет
распределение сухих кормосмесей в рамках многофазного кормления по
шнекам выдачи готовой кормосмеси в кормовые транспортеры.
Система контроля и управления обеспечивает: автоматизацию процесса
приготовления кормосмесей; автоматическое отключение линии подачи
комбикормов при наполнении смесителя; автоматическое отключение шнеков
выдачи готовой кормосмеси при наполнении распределителей; точное
дозирование компонентов сухих кормосмесей в соответствии с требованиями
норм кормления; защиту электрооборудования от перегрузок.
В приемниках предусмотрены емкостные датчики, отключающие шнеки в
случаях обрыва, остановки и переполнения приемников.
На рисунках 1–4 приведен общий вид комплекта оборудования
приготовления кормосмесей КОПК.
Технологический процесс раздачи кормов происходит следующим
образом. Включается электродвигатель линии подачи комбикорма. При его
включении комбикорм из бункеров поступает в загрузочное устройство. После
загрузки включаются электродвигатели линии приготовления и выдачи
кормосмеси и линии подачи корма. При этом комбикорм из загрузочных
устройств поступает в линию приготовления и выдачи кормосмеси. Корм
поступает в смеситель, где происходит смешивание различных компонентов, и
выдает приготовленный комбикорм в распределитель, который производит
распределение кормосмеси по шнекам выдачи готовой кормосмеси в кормовые
транспортеры.
В случае обрыва транспортирующего рабочего органа или его остановки в
линии подачи комбикорма происходит автоматическая остановка привода
линии. При заполнении последней кормушки происходит срабатывание
емкостного датчика и автоматически отключается привод линии приготовления
и выдачи кормосмеси.
Комплект оборудования установлен в свинарнике-откормочнике на
720 голов свинокомплекса мощностью 54 тыс. голов филиала «Агрокомплекс
«Белая Русь» ОАО «Слуцкий КХП» Узденского района Минской области.
В результате разработки опытного образца комплекта оборудования для
приготовления сухих кормосмесей были проведены исследовательские,
предварительные и приемочные испытания.
8
Рисунок 1 – Бункеры для хранения комбикормов
Рисунок 2 – Смеситель кормов
9
Рисунок 3 – Линия раздачи кормов
10
Рисунок 4 – Система управления
Приемочными
испытаниями
определены
фактические
значения
показателей комплекта оборудования для приготовления сухих кормосмесей,
предусмотренных программой испытаний, и установлено, что комплект
оборудования соответствует техническому заданию по конструктивным,
функциональным показателям, показателям надежности, безопасности и
энергопотребления, экономическим показателям.
11
По данным ГУ «Белорусская МИС», годовой экономический эффект от
применения одного комплекта оборудования составляет 76,4 тыс. руб.; годовая
экономия себестоимости механизированных работ – 28,5 тыс. руб.; срок
окупаемости – 5,6 года.
Заключение
В результате исследования процессов приготовления сухих кормосмесей
проанализированы
и
выбраны
приемлемые
варианты
хранения,
транспортирования, смешивания и выдачи сухих кормосмесей свиньям.
Анализ проведенных исследований позволяет заключить, что в процессе
проведения разработки создан отечественный комплект оборудования нового
поколения, который обеспечивает полную механизацию процесса
приготовления сухих кормосмесей в автоматическом режиме по заданной
программе.
Типоразмерный ряд бункеров позволяет обеспечить потребности
животноводческих зданий в оборудовании для хранения и выдачи сухих
комбикормов в полном объеме. Многофункциональный смеситель сухих
кормов позволяет приготавливать заданные рационом кормосмеси для
различных технологических групп свиней. Канальная направляющая для
кормов позволит распределять сухие кормосмеси в рамках многофазного
кормления.
Таким образом, эта конструкция является существенной инновацией в
системах кормораздачи. Применение комплекта оборудования позволит
сократить время прохождения кормовой цепочки и повысить пропускную
способность аналогичных систем. Компактная конструкция оборудования
позволит экономить производственные площади.
Литература
1. Филиппович, Э.Г.
Рациональное кормление крупного рогатого скота и свиней /
Э.Г. Филиппович. – Москва: Колос, 1982. – 236 с.
2. Механизация технологических процессов на свиноводческих фермах и комплексах:
рекомендации / Ф.Ф. Минько [и др]. – Минск: Минсельхозпрод РБ, 1998.  45 с.
3. Тищенко, А.В. Откорм свиней на механизированных фермах / А.В. Тищенко. – М.:
Колос, 1970. – 88 с.
4. Механизация свиноводческих ферм: рекомендации / В.А. Короткевич [и др.]. – Минск:
ЦНИИМЭСХ, 1977. – 43 с.
5. Славин, Р.М. Автоматизация процессов в животноводстве и птицеводстве / Р.М. Славин. –
М.: ВО «Агропромиздат», 1991. – 397 с.
6. Машины и оборудование для перерабатывающих отраслей АПК, выпускаемые в регионах
России: каталог. – М.: Информагротех, 1999. – Т. 1. – 102 с.
7. Система машин и технологий для комплексной механизации и автоматизации
сельскохозяйственного производства на период до 2020 года. Животноводство. – М.:
ГНУ ВИМ, 2012. – Т. 2. – 210 с.
8. Big Dutchman [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.bigdutchman.de. – Дата
доступа: 12.06.2014.
9. Roxell
[Электронный
ресурс].
–
Режим
доступа:
http://www.roxell.com/ruhttp://www.roxell.com/ru. – Дата доступа: 12.06.2014.
12
УДК 631.17:005.571.1
СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ – ОСНОВА МОДЕРНИЗАЦИИ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
Д.С. Буклагин, д.т.н., зам. директора
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение
«Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических
исследований по инженерно-техническому обеспечению агропромышленного комплекса»
(ФГБНУ «Росинформагротех»)
п. Правдинский, Московская обл., Российская Федерация
e-mail: [email protected]
Выполнение Государственной программы развития сельского хозяйства на
2013–2020 годы будет проходить в экономических условиях, характеризуемых
отставанием российского сельхозмашиноиспытания от мирового уровня,
низким
технико-технологическим
обновлением
сельскохозяйственного
производства прошедшего пятилетия.
Членство России в ВТО также будет характеризоваться возрастающей
конкуренцией российского и зарубежного бизнеса как основой развития
инновационной экономики.
Поэтому в сельском хозяйстве для повышения конкурентоспособности
отечественной продукции необходимо снижать издержки, повышать
производительность труда за счет разработки и освоения ресурсосберегающих
технологий, высокопроизводительных машин, роста энергообеспеченности и
энерговооруженности труда. Среднегодовые темпы роста производительности
труда должны составлять не менее 8–15 %, энергоемкость продукции должна
быть снижена в 1,5 раза, материалоемкость – почти в 2 раза [1]. Достижение
таких показателей может быть реализовано лишь при использовании новой
высокотехнологичной техники или техники со значительно улучшенными
потребительскими свойствами. Это означает, что сельхозтоваропроизводители
должны использовать такие технологические машины, которые превосходят
аналоги или другие машины, имеющиеся в хозяйстве. Замена машины,
выработавшей свой ресурс, такой же новой, как правило, не дает ожидаемого
эффекта. Отсюда вывод – каждая новая машина должна приобретаться
(разрабатываться) с учетом замены устаревших моделей и содержать такие
меры инновационности (повышение производительности, снижение потерь,
затрат и др.), которые дадут эффект сельхозтоваропроизводителю, повысят
конкурентоспособность отечественной сельскохозяйственной продукции.
Решение этих вопросов тесно связано с системой машиноиспытаний
Минсельхоза
России,
развитием
исследований,
направленных
на
совершенствование существующих и разработку новых методов испытаний
сельскохозяйственной техники и машинных агротехнологий.
Сравнение результатов испытаний с показателями нормативной
документации, как это делается сегодня, а не с результатами испытаний
аналогов, взамен которых, как правило, и разрабатывается новая техника, не
всегда дает сельхозтоваропроизводителю четкие рекомендации для выбора и
13
освоения наиболее эффективной техники, не ориентирует потребителей на
работу по ускорению замены устаревшей техники в рамках технической и
технологической модернизации сельскохозяйственного производства [2].
Сегодня сельхозтоваропроизводитель, находясь в конкурентной среде,
предпочтет более совершенную технологию или машину, располагая
обоснованными
доказательствами,
которые
могут
дать
только
машиноиспытательные станции в виде сравнительной оценки потребительских
свойств новой и заменяемой сельскохозяйственной техники.
Поэтому неслучайно на совещании у Председателя Правительства
Российской Федерации Д.А. Медведева в г. Ростове-на-Дону 11 марта 2014 г.
была поставлена задача расширения практики проведения сравнительных
испытаний на машиноиспытательных станциях.
Место машиноиспытаний в реализации инновационной стратегии
представлено на рисунке 1. От уровня достоверности сравнительного анализа
результатов испытаний машин непосредственно зависят экономические риски
сельхозтоваропроизводителя, эффективность его инновационной деятельности.
Современная постановка и трактовка результатов испытаний, основываясь
на сравнительной оценке, должна способствовать ускоренной модернизации
технической базы сельхозтоваропроизводителя, своевременной замене
устаревшей техники новой, получению дополнительной прибыли и повышению
конкурентоспособности сельскохозяйственной продукции.
Рисунок 1 – Место системы машиноиспытаний в реализации инновационной
стратегии и модернизации сельскохозяйственного производства
Ориентируясь на рыночные предложения, МИС должны предоставлять
информацию сельхозтоваропроизводителям, основываясь на сравнительных
испытаниях новой и сравниваемой техники, в качестве которой могут быть
лучшие аналоги либо наиболее представительные машины, которые находятся
14
в эксплуатации в регионе или в хозяйствах. В этом случае МИС могут дать
рекомендации,
способствующие
модернизации
сельскохозяйственного
производства. Помимо этого, сравнительные испытания позволяют наиболее
достоверно определить инновационные преимущества новой техники, именно
они должны стать основой машинно-технологической модернизации
сельскохозяйственного производства.
На основании данных МИС по результатам сравнительных испытаний
могут формироваться ежегодные, среднесрочные и долгосрочные планы
освоения инновационной техники, которые должны быть увязаны с субсидиями
на замену устаревшей техники и технологий.
Поэтому, как отмечается в [3], сельхозтоваропроизводители ждут от МИС
сравнительных испытаний. Необходимо показывать, как машины,
предлагаемые производителями и дилерами, ведут себя в российских условиях,
какие у них эксплуатационные возможности, другие показатели, влияющие на
конкурентоспособность продукции.
Первая попытка проведения сравнительных испытаний была предпринята
в 2011 г. благодаря усилиям Минсельхоза России и Минпромторга России.
Эксперимент был проведен в Ростовской области, где одновременно прошли
сравнительные испытания четырех комбайнов (таблица 1).
Таблица 1 – Сравнительные испытания комбайнов
Техническая
характеристика
Производительность,
т/ч
Мощность двигателя,
кВт
Рабочая скорость, км/ч
Вместимость, л:
зернового бункера
топливного бака
Масса (без жатки), кг
Стоимость с жаткой (с
НДС), тыс. руб.
РСМ-181
«Torum-740»
«John Deere
9670 STS»
«Deutz-Fahr
6095 HTS»
«New Holland
CSX 7080»
28,2
21,2
17,8
20,0
294
9,3
228
6,1
269
6,1
245
6,8
10500
850
15860
8000
945
14815
8500
555
11070
9000
580
12340
7235
10653
10563
9295
Эксперимент показал, что, несмотря на настойчивое навязывание
дилерами зарубежных фирм преимуществ зарубежной техники, сравнительные
испытания показали, что отечественный комбайн Torum вполне может
конкурировать с лучшими зарубежными аналогами.
Вторая волна широкомасштабных сравнительных испытаний реализована
в 2012 году по контракту с Минпромторгом России с целью выработки
основных направлений развития отечественного сельхозмашиностроения и
оценки соответствия технической и технологической политики требованиям
ВТО [4].
Были проведены сравнительные испытания 89 моделей тракторов и
сельскохозяйственных машин, объединенных в десять групп: комбайны
зерноуборочные – 14 ед.; тракторы тягового класса 3 − 8 ед.; тракторы тягового
15
класса 5 − 8 ед.; кормоуборочные комбайны – 4 ед.; почвообрабатывающие
орудия для основной и поверхностной обработки почвы для тракторов тягового
класса 3 – 10 ед.; почвообрабатывающие орудия для основной и поверхностной
обработки почвы для тракторов тягового класса 5 – 10 ед.; посевные комплексы
и сеялки прямого посева – 9 ед.; посевные комплексы и сеялки с высевом в
предварительно подготовленную почву – 9 ед.; широкозахватные культиваторы
для предпосевной обработки почвы – 8 ед.; опрыскиватели и машины для
внесения удобрений – 9 ед.
Все машины были испытаны в почвенных и природно-климатических
зонах России с развитым растениеводством по принятым программам
сравнительных испытаний по каждой группе сельскохозяйственных машин.
Проведенные сравнительные испытания показали, что современные
образцы отечественных тракторов и комбайнов имеют технико-экономические
показатели аналогичных зарубежных марок, а по некоторым позициям
превосходят их [5]. В то же время сравнительные испытания выявили, что
некоторые образцы тракторов зарубежных фирм имеют более высокие
топливную экономичность и коэффициент запаса крутящего момента, более
низкий уровень шума, расширенные функции контроля и автоматизации
технологических процессов.
В результате сравнительных испытаний получена объективная и
достоверная информация об эксплуатационно-технических и экономических
свойствах современных тракторов, комбайнов и сельскохозяйственной техники
для растениеводства, поставляемых на российский рынок. Определены
приоритетные направления разработки и производства отечественных машин,
дана оценка вписываемости серийных отечественных и зарубежных машин в
существующую структуру зональных технологий производства продукции.
Следует отметить, что доведение сравнительной информации до
сельхозтоваропроизводителей связано с возможными потерями фирм на рынках
сбыта, поэтому такая информация является ограниченно распространяемой.
Однако если испытания проводятся за бюджетные средства, то информация по
результатам испытаний должна быть открытой и доведена до всех
сельхозтоваропроизводителей. Вероятно, это одна из причин, по которой
зарубежные фирмы неактивно представляют свою технику на испытания, хотя
рынок зарубежной техники постоянно растет. Например, объем новых
колесных тракторов, импортированных в 2011 году, в 2,46 раза превысил объем
поставок 2010 года, а каждый шестой комбайн в парке России – зарубежный.
В качестве другого примера сравнительных испытаний можно привести
исследования, проведенные кафедрой «Эксплуатации машинно-тракторного
парка» Челябинской ГАА, где под наблюдением находилась группа тракторов
К-744Р2 «Кировец» и тракторов Versatile 2375 сборки завода «Ростсельмаш»,
работавших в идентичных условиях одного крупного хозяйства [6]. Цена
трактора Versatile в два раза выше, чем «Кировца». По данным этих
исследований было установлено, что наработка на отказ тракторов К-744Р2
третьей группы сложности составила 210 м.ч., второй группы – 103 м.ч., а у
16
трактора Versatile 2375 наработка на отказ третьей группы сложности составила
660 м.ч., второй группы – 370 м.ч.
Расчеты показали, что при таком соотношении уровня надежности
тракторов, с учетом затрат на обслуживание, их ремонт, потерь, вызванных
простоями тракторов, в расчете на 10-летний период эксплуатации
экономически выгоднее использовать тракторы Versatile 2375.
Нетрудно заметить, что без сравнительного анализа выводы могли быть
прямо
противоположные,
а
проигравший
в
итоге
–
сельхозтоваропроизводитель.
Сегодня необходимо вернуть в технологию испытаний главный принцип:
сравнивать новые технические средства, новые машинные технологии, которые
поступают на испытания, с лучшими существующими образцами,
комплексами, в том числе зарубежными [7]. При отсутствии сравнения выбор
осуществляется либо на основе собственного анализа, либо рекламы, либо
путем привлечения соответствующих региональных научно-исследовательских
организаций
по
проблемам
механизации
и
автоматизации
сельскохозяйственного производства.
В первых двух случаях – большие риски сельхозтоваропроизводителя, в
третьем – большие затраты, по существу, дублирующие затраты испытателей и,
кроме того, связанные с задержкой освоения новой техники.
Ориентация МИС на проведение сравнительных испытаний на основе
изучения и анализа тенденций развития рынка сельскохозяйственной техники
позволит испытателям дать практические рекомендации и консультации
сельхозтоваропроизводителям
по
технической
модернизации
сельскохозяйственного
производства,
обеспечивающей
повышение
конкурентоспособности выпускаемой продукции.
Необходимо отметить, что ведущие зарубежные фирмы представляют
свою продукцию на российский рынок в высоком ценовом сегменте. Но это не
останавливает отечественных товаропроизводителей в ее приобретении. Это
связано с тем, что зарубежные тракторы и комбайны, как правило, имеют более
высокие технико-экономические показатели и потребительские качества, в том
числе более экономичные двигатели с низким содержанием вредных веществ в
отработавших газах, многоступенчатые с увеличенным числом передач или
бесступенчатые трансмиссии, обеспечивающие максимальную скорость
движения 50 км/ч, уровень шума – до 80 дБ(А), другие узлы и агрегаты,
повышающие конкурентоспособность зарубежной техники.
В условиях вступления в ВТО, возросшего влияния зарубежной техники на
формирование структуры парка сравнительные испытания позволят уйти от
догоняющей стратегии, наращивать конкурентоспособность отечественной
техники за счет роста технического уровня, надежности, улучшения условий
труда, внедрения современных электронных систем и информационных
технологий. Для этого необходимо совершенствовать нормативнометодические материалы для организации сравнительных испытаний, что
позволит обоснованно подходить к формированию и модернизации машинно17
технологического парка, обеспечит повышение конкурентоспособности
отечественной сельскохозяйственной техники.
Усилия МИС, научных организаций должны быть направлены на развитие
методологии испытаний, позволяющей с высокой достоверностью определять
эффективность технологических и конструкционных решений, значительно
улучшающих или создающих новые потребительские свойства машин и
обеспечивающих более высокую экономическую эффективность по сравнению
с аналогами. Такие испытания должны быть положены в основу технической и
технологической модернизации машинно-тракторного парка.
Литература
1. Бейлис, В.М. Концепция разработки инновационного развития и модернизации
комплексной механизации АПК на период до 2025 г. / В.М. Бейлис, Н.М. Антышев //
Тракторы и сельхозмашины. – 2012. – № 11. – С. 7–10.
2. Буклагин, Д.С. Машиноиспытательные станции – инфраструктурные элементы
инновационной системы АПК / Д.С. Буклагин // Задачи МИС Минсельхоза России в
технической и технологической модернизации сельскохозяйственного производства:
материалы Междунар. науч.-практ. конф. – М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2012. –
С. 128–136.
3. Корчевой, Е.А. Организационно-экономические взаимоотношения МИС и заводовизготовителей сельскохозяйственной техники – основа повышения конкурентоспособности
отечественной сельскохозяйственной техники / Е.А. Корчевой // Задачи МИС Минсельхоза
России в технической и технологической модернизации сельскохозяйственного
производства:
материалы
Междунар.
науч.-практ.
конф.
–
М.:
ФГБНУ
«Росинформагротех», 2012. – С. 49–56.
4. Сравнительные испытания сельскохозяйственной техники: науч. издание / П.И. Бурак
[и др.]. – М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2013. – 416 с.
5. Нельзя терять из-за техники 10 ц/га урожая // Информационный бюллетень Минсельхоза
России. − 2014. – № 4 − С. 6–9.
6. Фрибус, В.К. Как выбрать трактор при модернизации парка / В.К. Фрибус //
Сельскохозяйственная техника: обслуживание и ремонт. – 2013. – № 4. – С. 55–57.
7. Липкович, Э.И. Основные направления работы МИС в условиях модернизации АПК /
Э.И. Липкович // Задачи МИС Минсельхоза России в технической и технологической
модернизации сельскохозяйственного производства: материалы Междунар. науч.-практ.
конф. – М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2012. – С. 59–64.
УДК 631.363.2
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ ОПЫТНОГО ОБРАЗЦА КОМПЛЕКТА
ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОРМОВЫХ ДОБАВОК
НА ОСНОВЕ РАПСОВОГО ЖМЫХА КДР-0,8
А.И. Пунько, к.т.н., доц., В.И. Хруцкий, М.В. Иванов, Д.В. Касперович
Республиканское унитарное предприятие
«НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства»
г. Минск, Республика Беларусь
Введение
В настоящее время животноводство Республики Беларусь из-за дефицита
протеина испытывает серьезные трудности в обеспечении полноценности
рационов
и
комбикормов
сельскохозяйственных
животных.
18
Сельскохозяйственные предприятия вынуждены закупать значительное
количество импортных белковых кормов, что приводит к расходу больших
сумм валютных средств. Культуры, способные снизить дефицит кормового
белка, могут с успехом возделываться и в Республике Беларусь. Среди них
следует назвать рапс – ценную масличную и кормовую культуру. В мировом
сельскохозяйственном производстве прогнозируется увеличение спроса на
растительное масло и белок, что повышает значимость рапса как надежного
источника обеспеченности животноводства кормовым белком.
Включение добавок на основе рапсового жмыха и зерна бобовых культур в
рационы крупного рогатого скота, свиней, птицы позволит не только заменять
дорогостоящие белковые компоненты в составе комбикормов (соевый и
подсолнечный шроты), но и повысить продуктивность животных, снизить
затраты кормов и себестоимость продукции [1].
Основная часть
В связи с увеличением валового производства семян рапса стоит задача
максимально эффективно использовать рапс и продукты его переработки в
кормлении сельскохозяйственных животных. Наиболее рационально включать
рапсовые корма в состав комбикормов и белково-витаминно-минеральных
добавок (БВМД), вырабатываемых на государственных комбикормовых
заводах, в комбикормовых цехах хозяйств и комплексов.
Существенным препятствием для использования рапса в комбикормах
является содержание в нем антипитательных веществ, таких как
глюкозинолаты, эруковая кислота, танины, полифенолы, фитиновая кислота,
лигнин и др. В связи с этим в составе линии предусмотрено оборудование для
выполнения
влаготепловой
обработки
кормовых
материалов
–
экструдирования.
РУП «Научно-практический центр НАН Беларуси по механизации
сельского хозяйства» в рамках программы Союзного государства «Комбикорм»
выполнен комплекс работ по созданию и внедрению в производство комплекта
оборудования для приготовления белково-витаминных и минеральных добавок
на основе рапсового жмыха, зерна бобовых культур и обогатительных добавок
(премиксов, фосфатов, соли и т. д.). Общий вид разработанного комплекта
оборудования представлен на рисунке 1.
19
Рисунок 1 – Общий вид комплекта оборудования
Технологический процесс позволяет осуществить прием и накопление
рапсовых жмыхов и зернобобовых культур, обеспечить их измельчение и
весовое
дозирование,
выполнить
экструдирование
компонентов
с
последующим охлаждением и измельчением экструдата.
Согласно технологической схеме, приведенной на рисунке 2, комплект
оборудования обеспечивает выполнение следующих операций:
– приема основных компонентов в бункеры приемные 1, 2;
– приема обогатительных сыпучих компонентов в бункеры питателей 23;
– предварительного измельчения основных компонентов, их автоматического
порционного дозирования в соответствии с заданным рецептом;
– дополнительной обработки основных компонентов в зависимости от их
вида, например экструдирования, охлаждения и измельчения экструдата;
– загрузки необходимых компонентов 23 в смеситель 22 и их смешивания;
– выгрузки готовой продукции из смесителя в бункер готовой продукции 24;
– расфасовки, упаковки и зашивки мешков 26.
20
21
Рисунок 2 – Технологическая схема комплекта оборудования КДР-0,8
1, 2 – бункер приемный; 3, 31 – вентилятор; 4 – дозатор-смеситель с электронными весами; 5, 7, 18 – конвейер винтовой; 6 – сепаратор
магнитный; 12, 19 – пневмоклапан; 9, 10, 20 – пневмопровод; 11 – дробилка; 13 – бункер-накопитель; 14 – экструдер; 15 – охладитель;
16 – фильтр; 21 – бункер-смеситель; 22 – смеситель; 23 – питатель; 24 – бункер готовой продукции; 25 – дозатор весовой; 26 – линия
упаковки; 27 – станция управления; 17, 28, 29, 32 – электрошкаф; 30 – циклон; 33 – ресивер; 34 – компрессор; 35 – датчик вращения;
36 – датчик уровня; 37 – датчик веса
Технологический процесс работы оборудования КДР-0,8 осуществляется
следующим образом. Транспортное средство самосвального типа доставляет
рапсовый жмых и выгружает его в приемный бункер. Оператор при помощи
системы управления вводит данные о рецептуре приготовления необходимого
белково-витаминно-минерального концентрата, и рабочий загружает приемные
бункеры соответствующих транспортеров-питателей нужными компонентами.
Система управления подает заданное количество рапсового жмыха из
приемного бункера в дозатор-смеситель (при использовании 2 видов жмыхов),
и затем предварительная смесь через магнитный сепаратор поступает в
дробилку для измельчения. При использовании зернобобовых исходные
компоненты поступают в экструдер, где обеспечивается их влаготепловая
обработка, затем экструдат проходит через охладитель и молотковую дробилку.
Измельченный компонент накапливается в соответствующем бункере.
Приготовление кормовой добавки необходимого состава завершается
порционным дозированием подготовленных основных компонентов и
обогатительных добавок (премиксов, фосфатов, соли и т. д.) и их смешиванием
между собой. Из весового смесителя готовая смесь БВМД накапливается в
бункере готовой продукции и далее может расфасовываться в мешки для
отгрузки потребителю.
Опытный образец комплекта оборудования КДР-0,8 смонтирован в
СПК «Прогресс-Вертелишки» Гродненского района, где осуществлялась его
проверка в режиме опытно-промышленной эксплуатации.
В 2013 г. совместно со специалистами ИЦ ГУ «Белорусская МИС» были
проведены государственные приемочные испытания на соответствие
разработки техническому заданию по конструктивным, технологическим и
функциональным показателям [2]. Основные результаты приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Основные результаты приемочных испытаний комплекта
оборудования КДР-0,8
Наименование показателей
Источник электропитания
Производительность, т/ч, не менее
Номинальная мощность, кВт, не более
в т.ч. экструдера
Масса, кг, не более
Равномерность смешивания конечного продукта
(БВМД), %, не менее
Количество видов используемых компонентов, шт.
Общая масса одной порции БВМД в смесителе, кг,
не более
Обслуживающий персонал, чел.
22
Значение
По результатам
По ТЗ
испытаний
380/220 В, 50 Гц
0,8
1,1
125,5
125,0
48,0
47,57
10 220
10 100
90
93,2
–
500
7
500
1 оператор
+
1 рабочий
1 оператор +
1 рабочий
Заключение
 Результаты проведенных испытаний показывают, что разработанный
комплект оборудования соответствует требованиям технического задания по
основным конструктивным показателям, эксплуатационно-технологическим и
функциональным показателям надежности.
 Результаты применения произведенной кормовой добавки в
хозяйственных условиях при использовании ее в рационах кормления
животных показали положительное влияние на молочную продуктивность и
качественный состав молока.
Литература
1. Использование
семян
рапса
и
продуктов
их
переработки
в
кормлении
сельскохозяйственных животных: рекомендации / В.М. Голушко [и др.]; Министерство
сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь, Республиканское унитарное
предприятие «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по
животноводству». – Жодино: [б. и.], 2012. – 16 с.
2. Протокол приемочных испытаний опытного образца комплекта оборудования для белкововитаминно-минеральных добавок на основе рапсового жмыха КДР-0,8 № 045 Д 1/4-2014 /
ИЦ ГУ «Белорусская МИС». – Привольный, 2014. – 89 с.
УДК 636.085.55:631.363.2
КОНЦЕПЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕРНИЗАЦИИ
КОМБИКОРМОВОГО ПРОИЗВОДСТВА ЮГА РОССИИ НА ОСНОВЕ
ПРИМЕНЕНИЯ АВТОНОМНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МОДУЛЕЙ
В.И. Пахомов, д.т.н., С.В. Брагинец, к.т.н., О.Н. Бахчевников, инж.
Государственное научное учреждение
«Северо-Кавказский научно-исследовательский институт механизации и электрификации
сельского хозяйства» Россельхозакадемии
(ГНУ СКНИИМЭСХ Россельхозакадемии)
г. Зерноград, Ростовская обл., Российская Федерация
В настоящее время на юге России организация производства комбикормов
непосредственно в хозяйствах является насущной необходимостью в связи с
сокращением количества действующих комбикормовых заводов и предложения
готовых кормов на рынке. Из-за необходимости закупки зерна по рыночным
ценам и отсутствия льгот и преференций отпускная цена выпускаемых этими
заводами комбикормов значительно превышает себестоимость таких же
кормов, производимых внутри хозяйств.
В то же время сельхозпредприятия юга России, производящие
значительные объемы зерна, имеющие склады для его сушки и хранения и
пользующиеся государственной поддержкой, при условии использования
передовых технических и технологических решений могут производить
полноценные комбикорма с себестоимостью на 35–50 % ниже, чем стоимость
покупных. В результате возможно добиться значительного повышения
экономической эффективности производства продукции животноводства.
Кроме того, в условиях существующей на юге России постоянной угрозы
заноса в хозяйство с покупными кормами или автотранспортом африканской
чумы свиней и других инфекций наибольшую безопасность поголовья
обеспечивает кормление комбикормами, произведенными непосредственно в
сельхозпредприятии из собственного сырья в соответствии с потребностями
животных.
23
В связи с этим необходимость организации и совершенствования
внутрихозяйственного производства комбикормов является общепризнанным
фактом.
Ранее в СКНИИМЭСХ была обоснована блочно-модульная структура
внутрихозяйственных комбикормовых предприятий как наиболее оптимальная
[1]. В настоящее время такой подход к проектированию комбикормовых
предприятий стал общепринятым [2] и закреплен в «Системе машин и
машинных технологий для производства продукции животноводства» [3].
Институтом разрабатываются комбикормовые внутрихозяйственные
предприятия блочно-модульной структуры производительностью от 0,5 до
5 т/ч. Такой типоразмерный ряд позволяет полностью обеспечить потребности
в кормах большинства сельхозпредприятий южных регионов. Важно отметить,
что для запуска предприятий производительностью до 1,5 т/ч в России не
требуется получения разрешения государственных органов.
Блочно-модульное формирование структуры комбикормовых производств
обеспечивает возможность ее адаптивной трансформации к индивидуальным
особенностям хозяйства, позволяя увеличивать мощность и включать в состав
дополнительные блоки. Состав основных блоков обоснован ранее в работе [1] и
является стандартным для большинства предприятий. Это блоки измельчения,
смешивания, весового дозирования, хранения и выдачи готового корма,
образующие основной модуль. Дополнительно в состав предприятия могут
включаться блоки ввода жидких добавок и обеззараживания, СВЧ-обработки,
экспандирования и гранулирования, образующие дополнительные модули.
В качестве примера представлена разработанная в СКНИИМЭСХ
внутрихозяйственная технологическая линия производства комбикормов
производительностью 1 т/ч (рисунок 1).
1 – бункер-питатель; 2 – дробилка вертикальная ВД-1; 3 – тройник шнека; 4 – шнек подачи
дробленого компонента; 5 – смеситель кормов СК-15Н; 6 – устройство для ввода жидких добавок;
7 – шнек выдачи кормовой смеси; 8 – бункер для готовой продукции; 9 – шнек выдачи готового
комбикорма; 10 – пресс-экспандер ЭК-75; 11 – измельчитель зеленой массы ИЗК-4
Рисунок 1 – Технологическая линия приготовления комбикормов
с дополнительным блоком экспандирования
24
Важным элементом повышения эффективности комбикормовых
производств является снижение энергозатрат, в частности затрат энергии на
измельчение зерновых компонентов корма. Для этих целей обоснован и
разработан типоразмерный ряд дробилок серии ВД с вертикальным
расположением ротора производительностью 1, 3, 5 и 8 т/ч, применение
которых обеспечивает снижение энергозатрат на 15–20 %. Основным их
отличием от аналогов является применение для привода ротора промежуточной
клиноременной передачи, что позволяет изменять скоростной режим в
зависимости от измельчаемого компонента.
Для смешивания компонентов корма предлагается использовать
горизонтальные смесители СК-15Н и СК-3,0 производительностью 1–2 и
3–4 т/ч.
Однако добиться значительного улучшения качества и питательной
ценности производимых комбикормов можно лишь при использовании
прогрессивных технологий их приготовления, что возможно осуществить
путем включения в состав производственных линий дополнительных блоков. В
частности, в состав технологической линии может включаться блок для ввода
жидких добавок (рисунок 1, поз. 6). С его помощью осуществляется подача
жидких компонентов под давлением в смеситель непрерывного действия, где
они равномерно распределяются в приготовляемой смеси [4]. В комбикорм при
этом вводятся жидкие добавки, витамины и микроэлементы, что позволяет
значительно повысить его качество и питательную ценность.
Новым направлением в производстве комбикормов является их
экспандирование. В 2013 году разработан компактный и простой в
эксплуатации пресс-экспандер кормов ЭК-75, позволяющий эффективно
производить экспандирование кормовых смесей с включением травяной резки
зеленой массы бобовых трав, что повышает питательную ценность комбикорма
и улучшает его качество. Данный пресс-экспандер совместно с измельчителем
зеленой массы образует отдельный блок и может дополнительно включаться в
состав производственной линии (рисунок 1, поз. 10, 11).
Таким образом, создание внутрихозяйственных комбикормовых
предприятий блочно-модульной структуры является наиболее рациональным
решением, позволяющим обеспечить экономически эффективное производство
кормов для животноводства. Такая организация предприятия обеспечивает
гибкость его производственной структуры, размещение в одноэтажных
зданиях, адаптацию к конкретным условиям хозяйства и возможность
поэтапного построения с переходом к более сложным схемам организации
технологического процесса.
Создание комбикормового предприятия обычно предусматривает
предварительную сборку оборудования в виде блоков на предприятииизготовителе, транспортировку и сборку законченных стационарных модулей
непосредственно в предназначенном для них помещении. Недостатком такого
подхода является необходимость выезда сотрудников предприятияизготовителя в хозяйство для монтажа и запуска оборудования. Кроме того,
25
имеющиеся в хозяйствах помещения зачастую не соответствуют санитарным
требованиям и нормам безопасности, а строительство новых зданий требует
времени и значительных финансовых затрат, не обеспечивая при этом
возможности трансформации и переноса блоков и модулей предприятия.
Поэтому рациональной является компоновка модулей в контейнерах,
размеры которых позволяют перевозить их автотранспортом. Это позволит
осуществлять все работы по сборке, комплектованию и наладке оборудования
на предприятии-изготовителе. Внутри контейнера монтируется все
необходимое оборудование, кабели, осветительное и силовое оборудование, а
также оборудуется рабочее место оператора. Таким образом, хозяйство
получает в свое распоряжение готовое к работе комбикормовое производство,
не требующее дополнительных помещений, что позволяет в 2 раза снизить
капиталовложения на его создание. Себестоимость приготовления комбикорма
снижается при этом на 15–20 % по сравнению с традиционным стационарным
производством. Один из вариантов компоновки модуля производительностью
1 т/ч в контейнере (габариты 6,1 х 2,2 х 2,5 м, масса до 2,5 т) показан на
рисунке 2. Обслуживает его один оператор.
1
2
4
3
5
1 – пневморукав для загрузки зерновых компонентов; 2 – затариватель готовой продукции
АЗК-2; 3 – дробилка ДМ-3; 4 – смеситель УСК-1,5; 5 – смеситель премиксов СВ-40
Рисунок 2 – Модуль для производства комбикормов,
смонтированный в контейнере
Контейнерное исполнение модулей позволит при необходимости
расширять производство путем их присоединения к уже существующим
26
комбикормовым предприятиям. В настоящее время ведется разработка
типоразмерного ряда комбикормовых предприятий блочно-модульной
структуры различной производительности, позволяющего удовлетворить
потребности в высококачественных кормах большинства хозяйств юга России.
Контейнерный модуль, установленный на шасси большегрузного
автомобиля, может работать непосредственно «с колес», т. е. использоваться
как мобильный комбикормовый завод. Такой вариант производств с приводом
от двигателя грузовика активно разрабатывается в последние годы в Беларуси
[5]. Однако он не представляется нам оптимальным для условий юга России,
так как требует приобретения хозяйством дорогостоящего грузового
автомобиля, который фактически не будет использоваться по прямому
назначению и не обеспечит при существующем дорожном покрытии (вернее,
его отсутствии) требуемой мобильности.
Для условий хозяйств, начинающих развивать животноводство и
ограниченных в свободных финансовых средствах, наилучшим вариантом
является приобретение мобильного комбикормового агрегата на собственном
шасси, агрегатируемого с трактором, способного не только производить корм,
но и доставлять его к месту кормления. В 2012 году институтом в рамках
инновационного проекта при поддержке Правительства Ростовской области
разработан агрегат комбикормовый мобильный АКМ-3М на одноосном шасси с
приводом от ВОМ трактора [6] (рисунок 3). Агрегат позволяет загружать и
измельчать зерновые компоненты, смешивать их с премиксами и БМВД,
транспортировать и выдавать полученную кормосмесь в кормушки и
транспортные средства. Он имеет производительность на приготовлении
комбикормов до 2,5 т/ч, на смешивании и раздаче кормосмесей – до 8 т/ч,
агрегатируется с тракторами класса 0,9–1,4 ТС. В настоящее время агрегат
эффективно используется в сельхозпредприятии для приготовления и раздачи
кормов молочному поголовью.
10
1
3
2
4
7
5
6
9
8
1 – смеситель; 2 – ходовая часть; 3 – выгрузное окно с заслонкой и скатным лотком;
4 – привод смесителя; 5 – дробилка зерна; 6 – контрпривод; 7 – клиноременная передача;
8 – карданный вал; 9 – всасывающий рукав; 10 – нагнетательный трубопровод
Рисунок 3 – Агрегат комбикормовый мобильный АКМ-3М
27
В агрегате применены одношнековый смеситель с наклонным бункером,
дробилка зерна со всасывающе-нагнетательной системой и тензометрическое
электронное дозирующее устройство. Привод смесителя осуществляется от
гидромотора, приводимого в действие от гидросистемы трактора. На раме
перед смесителем смонтирована зерновая дробилка с приводом от ВОМ
трактора через контрпривод и клиноременную передачу, снабженная гибким
всасывающим рукавом и нагнетательным трубопроводом.
В результате исследований и производственной проверки было выявлено,
что в случае обслуживания небольшого количества потребителей наиболее
целесообразно применять электропривод рабочих органов агрегата. В 2013 году
в
СКНИИМЭСХ
разработан
электрифицированный
мобильный
комбикормовый агрегат АКМ-3МЭ. В нем для привода зерновой дробилки
использован электродвигатель мощностью 22 кВт, что позволяет снизить
себестоимость производимых кормов и повысить производительность агрегата
на приготовлении комбикормов до 4 т/ч, на смешивании и раздаче
кормосмесей – до 10 т/ч.
Применение мобильного комбикормового агрегата позволяет исключить
капиталовложения в стационарный комбикормовый цех, что сокращает затраты
на организацию комбикормового производства в хозяйстве в 3,5–4,0 раза, и
снизить себестоимость производства комбикорма до 1,3 руб./кг.
Целью текущей работы института является формирование научно
обоснованных технологических линий и модулей, синтез на их основе
внутрихозяйственной системы приготовления комбикормов на базе
использования автономных стационарных и мобильных технологических
модулей для максимально эффективного использования местной сырьевой базы
юга России.
Литература
1. Пахомов, В.И. Организационно-технологические основы создания блочно-модульных
внутрихозяйственных комбикормовых предприятий / В.И. Пахомов. – Зерноград:
ВНИПТИМЭСХ, 2001. – 259 с.
2. Самосюк, В.Г. Пути повышения качества комбикормов, производимых в хозяйственных
условиях / В.Г. Самосюк, В.И. Передня, Л.Ф. Минько, В.И. Хруцкий // Вестник ВНИИМЖ. –
2012. – № 3 (7). – С. 112–116.
3. Морозов, Н.М. Система машин и машинных технологий для производства продукции
животноводства на период до 2020 года / Н.М. Морозов. – Вестник ВНИИМЖ. – 2013. –
№ 1 (9). – С. 74–90.
4. Пахомов, В.И. Оборудование для приготовления полнорационных комбикормов в условиях
хозяйств / В.И. Пахомов, А.В. Смоленский, А.С. Алферов // Вестник Донского
государственного технического университета. – 2012. – № 7. – С. 31–34.
5. Хруцкий, В.И. К вопросу рациональности применения мобильных комбикормовых
установок / В.И. Хруцкий, А.А. Кувшинов // Механизация и электрификация сельского
хозяйства: межвед. тематич. сб.: в 2 т. – Минск: РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации
сельского хозяйства», 2013. – Вып. 47. – Т. 2. – С. 61–64.
6. Пахомов, В.И. Агрегат комбикормовый мобильный АКМ-3М / В.И. Пахомов,
М.А. Тищенко, С.В. Брагинец, М.В. Чернуцкий // Техника в сельском хозяйстве. – 2012. –
№ 5. – С. 16–18.
28
УДК 63:(620.95:504.064.34)
КОМПЛЕКС ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ СИСТЕМ
АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ БИОГАЗОВЫМИ
УСТАНОВКАМИ
Н.Ф. Капустин, к.т.н., Е.И. Шаманович,
А.И. Александровский, А.А. Александровский
Республиканское унитарное предприятие
«НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства»
г. Минск, Республика Беларусь
В условиях топливно-энергетического дефицита и роста цен на топливо и
энергию актуальна проблема поиска альтернативных источников энергии и
ресурсосберегающих технологий. Республика Беларусь на государственном
уровне осуществляет активную энергосберегающую политику, которая
рассматривается руководством страны как действенная мера по обеспечению
энергетической безопасности, снижающая нагрузку по объему направляемых
бюджетных средств на приобретение импортных энергоресурсов.
Производство энергии из биогаза, продукта анаэробной переработки
биомассы агропромышленного сектора, – перспективная и активно внедряемая
технология на субъектах хозяйствования Республики Беларусь.
Использование при строительстве биогазовых установок различных
мощностей дорогостоящего импортного оборудования вызвало необходимость
разработки и внедрения типоразмерного ряда конкурентоспособного
отечественного оборудования, вытесняющего импортируемые биогазовые
комплектующие. Это позволит комплексно решать задачи импортозамещения и
повышения энергетической безопасности Республики Беларусь.
Автоматизация является неотъемлемой частью реализации любого
технологического процесса. Анаэробная ферментация органосодержащего
сырья – многостадийный процесс образования биогаза, требующий поэтапного
контроля всех фаз метаногенеза (гидролиза, окисления, ацетогенеза,
метаногенеза).
Задействованное в работе установки высокотехнологичное оборудование
требует управления в режиме реального времени. Система автоматического
управления с соответствующим программным обеспечением среднего уровня
(контроллера управления технологическим процессом) и верхнего уровня
(панели оператора для отображения, архивирования и анализа работы)
отслеживает и контролирует работу всего задействованного оборудования,
снижая влияние человеческого фактора на объект эксплуатации, и повышает
эффективность установки.
Согласно Программе строительства энергоисточников, работающих на
биогазе, и Национальной программе развития местных и возобновляемых
энергоисточников на 2011–2015 годы [1], в рамках ГНТП «Радиоэлектроника-2»
разрабатывается и изготавливается отечественный комплекс программноаппаратных средств систем автоматического управления биогазовыми
установками. Комплекс может быть использован в биогазовых установках
различной мощности с классической схемой производства биогаза в
29
мезофильном режиме (приемная емкость, ферментер, дображиватель,
накопительная емкость, когенерационная установка).
Параметрическое ограничение работы задействованных устройств и
механизмов, согласно составленному алгоритму реализации технологического
процесса, позволяет в процессе эксплуатации оградить объект от ошибочных
действий обслуживающего персонала.
За базовый показатель расчетов работы параметров комплекса принят
объем и вид подаваемого сырья. Для повышения эффективности работы
комплекса предусмотрен мониторинг параметров работы системы, который
позволяет анализировать текущее состояние системы и отслеживать
параметрические изменения в течение длительного времени.
Алгоритм работы, электрическая схема и программное обеспечение
разрабатывались с учетом специфики работы каждой подсистемы в составе
биогазого комплекса: подготовка и подача сырья, подогрев и поддержание
заданной температуры субстрата, перемешивание субстрата, накопление
биогаза, подготовка биогаза к использованию в когенерационной установке.
Комплекс имеет трехуровневую структуру:
– нижний уровень – сбор и первичная обработка информационных
сигналов, поступающих от датчиков (уровня, температуры, давления, расхода,
газоанализаторов);
– средний уровень – обработка информации и выработка управляющих
воздействий в соответствии с разработанным алгоритмом работы биогазовой
установки с последующей передачей управляющих команд на исполнительные
механизмы (насосы, мешалки, терморегуляторы, аварийные устройства и др.);
– верхний уровень – долговременное архивирование данных
технологического процесса, управление и удаленное обслуживание системы по
GPRS-каналу, инструментальная поддержка, настройка прикладных программ
и возможность ручного управления с рабочего места оператора.
Человеко-машинный интерфейс системы разработан в эргономичной
форме и позволяет своевременно и беспрепятственно реагировать на любые
изменения в работе биогазовой установки (рисунок 1) [2].
Рисунок 1 – Примеры рабочих окон системы управления биогазовой установкой
30
При частичном отказе составных частей системы управления, а также при
возникновении нештатных ситуаций (заклинивания шнеков, закупоривания
перепускных труб и т. п.) существует возможность управления в ручном
режиме.
Высокие технические требования, предъявляемые к работе комплекса,
анализ технических решений и алгоритмов работы используемых на практике
систем автоматического управления позволят создать отечественный образец,
не уступающий зарубежным аналогам.
Литература
1. Об утверждении Национальной программы развития местных и возобновляемых
энергоисточников на 2011–2015 годы и признании утратившим силу постановления Совета
Министров Республики Беларусь от 07.12.2009 № 1593: постановление Совета Министров
Республики Беларусь от 10.05.2011. № 586 // Нац. реестр правовых актов Респ. Беларусь. –
2011. – № 56. – 5/33764
2. Шишмарев, В.Ю. Автоматика / В.Ю. Шишмарев. – Москва, Academia, 2005. – 288 с.
УДК 631.35:636.086.1/.085.6
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
ЗАГОТОВКИ ЗЕРНОСЕНАЖА ДЛЯ ФЕРМЕРСКИХ ХОЗЯЙСТВ
Е.И. Резник, д.т.н., С.Г. Карташов, к.т.н., Л.З. Бестаев, аспирант
Государственное научное учреждение
«Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации
сельского хозяйства ФАНО России» (ГНУ ВИЭСХ ФАНО России)
г. Москва, Российская Федерация
Для современного этапа развития кормопроизводства и создания прочной
кормовой базы для фермерских хозяйств необходим поиск новых, более
совершенных,
технологий,
позволяющих
обеспечить
животных
высокобелковыми кормами, снизить потери при хранении и переработке и
утилизировать отходы полеводства для кормления животных. Известно, что
существующая узкоспециализированная техника для многофазной уборки,
заготовки и хранения урожая на крупных фермах находится в крайне изношенном состоянии. Причем период ее работы – всего 1–2 месяца в году, а
коэффициент универсальности косилок и фуражиров, как и сеялок, составляет
0,33...0,39.
При организации оптимальной структуры кормопроизводства и
кормообеспечения
животноводства
применяют
оптимизационные
математические модели разного вида, разработанные А.А. Артюшиным,
В.Д. Поповым, Д.И. Глушенко, В.В. Бледных и др. [1].
При выборе наиболее эффективных мер улучшения кормовой базы малых
ферм проводят анализ и решение на ЭВМ оптимизационных математических
моделей в различных, но взаимосвязанных направлениях: увеличение выхода
кормов с гектара кормовой площади и посева кормовых культур (изменение
структуры и соотношения посевов зернофуражных и кормовых культур);
улучшение протеинового соотношения, расширение посевов многолетних трав,
31
гороха, сои, рапса, подсолнечника и других культур, содержащих больше
протеина на кормовую единицу; оптимизация численности животных
соответственно кормовой базе.
Для расчета производительности поточных технологических линий (ПТЛ)
и организации ритмичной работы уборочных агрегатов фермерских хозяйств
необходимо обосновать: потребность в кормах и потребную площадь для
заданного поголовья животных, степень использования кормов; размещение
кормовых культур на полях и сроки их уборки; состав уборочно-транспортного
комплекса машин.
Расчет производительности ПТЛ кормовой зоны проведен для фермерских
хозяйств с поголовьем 25; 50 и 100 коров.
Потребность в кормах и площадях кормовых культур для молочных ферм
на 25...100 коров с годовой продуктивностью 4500...5500 кг молока определяют
по существующим нормам. Общую потребность в кормах рассчитывают путем
умножения принятых годовых норм кормления на одну голову крупного рогатого скота на среднегодовое поголовье животных. Общую потребность в
кормовых смесях рассчитывают по формуле:
Мзк = GГП · (100 – W1) / Уi (100 – W2) Ку,
где Мзк – необходимая кормовая площадь для производства кормовых смесей;
GГП – годовая потребность в заготовленном корме;
W1, W2
–
влажность исходного сырья и конечного продукта
соответственно;
Уi – урожайность убираемых культур;
Ку – количество укосов.
Общая кормовая площадь Мзк с учетом числа компонентов кормосмеси
равна:
МЗК =
z

GГП / Уi,
i 1
где z – число компонентов кормосмеси.
Важным условием при проектировании кормовой зоны и кормовых
площадей фермерского хозяйства является степень использования кормов,
которая определяет величину выхода продукции животноводства (в данном
случае – молока) на единицу затраченного корма. Удельный расход кормов
является функцией отношения их общего количества, заготовленного в
хозяйстве, к продуктивности животных.
Степень использования кормов, по нормативным данным, характеризуется
коэффициентом продуктивного действия корма. Он позволяет установить
оптимальный суточный удой (рисунок 1 а, б) для коров массой 400...700 кг
соответственно 22...27
и 35...40 кг молока и степень совершенства
технологического процесса – коэффициент использования кормов – 66…86 [2].
32
εyн – удельный расход кормов по нормам; εyф – фактический удельный расход кормов;
ηи – степень использования кормов; εуп – удельный расход протеина;
ηип – степень использования протеина
Рисунок 1 – Зависимость удельного расхода кормов εy (а), протеина εyп (б) и
степени их использования от суточного удоя коровы массой 550...600 кг
Проблема белка на малых фермах решается путем уменьшения потерь
протеина во время уборки и хранения в траншеях. В связи с этим весьма
актуальной становится задача обоснования продолжительности уборки и
хранения силосованных кормов при минимальных потерях переваримого
протеина и затратах на ведение уборочных работ. На основе существующих
правил агротехники возделывания и уборки различных стебельчатых культур
общая продолжительность кормоуборки (ДКУ) соответствует выражению:
ДКУ = ДРК + ДМАX + ДПК,
33
где ДРК – продолжительность ранней кормоуборки (в период до достижения
максимального выхода питательных веществ с 1 га), сут.;
ДМАХ – продолжительность кормоуборки в период максимального выхода
питательных веществ с 1 га, сут.;
ДПК – продолжительность поздней кормоуборки, сут.
На рисунке 2 приведены зависимости выхода протеина и зеленой массы от
продолжительности уборки кормовых культур.
1 – озимая рожь + озимый рапс; 2 – кукуруза 90Т + соя
Рисунок 2 – Зависимость выхода протеина Спп и зеленой массы Узм
от продолжительности уборки Д
Анализ этих графиков показывает, что ежесуточно масса стебельчатых
культур нарастает с разной скоростью.
Для фермерских хозяйств оптимальный уровень продуктивности
смешанных посевов на зеленую массу равен 250...400 ц/га и 6,5...8 ц/га
протеина.
Оптимальная стратегия затрат на кормоуборку должна удовлетворять
условию:
ЗЗТ = УРК + УПК + ЗУ,
(1)
где ЗЗТ – суммарные затраты, сопровождающие уборку, руб.;
УРК – убытки, связанные с недобором переваримого протеина в результате
ранней кормоуборки, руб.;
УПК – убытки, связанные с потерями протеина в результате поздней
кормоуборки и консервирования массы, руб.;
ЗУ – затраты на ведение уборочных работ и консервацию массы, руб.
Зависимости суммарных затрат ЗЗТ от общей продолжительности
кормоуборки представлены на рисунке 3.
34
3зт1 – затраты на чистый посев кукурузы; Ззт2 – затраты при смешанных посевах;
У = Урк + Уnк – потери переваримого протеина за период ранней и поздней кормоуборки;
Зу – затраты на ведение уборочных работ и консервацию массы
Рисунок 3 – Зависимость суммарных затрат от общей продолжительности
уборки Дку
Анализ этих зависимостей показывает, что переход на смешанные посевы
позволяет снизить затраты на производство переваримого протеина на 25...30 %
по сравнению с чистыми посевами и увеличить его выход на 25...45 %.
Потери переваримого протеина за период ранней (ДРК) и поздней (ДПК)
кормоуборки будут равны произведению потерь белка с каждого гектара на
площадь, убранную в этот период:
УРК =
1
μn1 · WКА · Vpn · Д2РК · mkn;
2
(2)
УПК =
1
μn2 · WКА · mkn ·Vpn · Д2ПК ,
2
(3)
где μn1, μn2 – соответственно прибавка и потери от сбора переваримого
протеина за период ранней или поздней кормоуборки, ц/га;
WКА – производительность кормоуборочного агрегата, га/день;
mkn – количество кормоуборочных агрегатов, потребность в которых
зависит от уборочной площади Skn, дневной производительности агрегата WКА,
продолжительности кормоубоки Дку и вероятности рабочей погоды Vpn = 0,3–1,0:
mkn 
WКА
Skn
.
· Д ку · Vpn
Затраты на выполнение уборочных работ и консервацию массы равны:
ЗУ = ЗК · Skn / WКА · ДКУ · УРК,
(4)
35
где Skn – уборочная площадь; ЗК – прямые затраты на агрегат; УРК – убытки,
связанные с недобором переваримого протеина в результате ранней
кормоуборки, руб.
Подставив выражения (2, 3 и 4) в уравнение (1), получим суммарные
затраты на кормоуборку смешанных посевов:
Ззт = 0,5 СПР μn1 WКА mkn Vpn Д2 + 0,5 СПР μn2WКА mkn Vpn Д2РК + ЗК Skn / WКАVpnДКУ,
где СПР – себестоимость 1 ц переваримого протеина, полученного из
многокомпонентной кормовой смеси, руб.
Расчеты показывают, что для фермерских хозяйств экономически
целесообразная продолжительность кормоуборки составляет не 10...15 дней
(как это характерно для крупных животноводческих ферм), а всего 1...2 дня
(оптимальный срок кормоуборки), а для максимального сбора переваримого
протеина этот срок равен всего 10...15 часам.
Разработка новых прогрессивных технологий совместного возделывания
на одном поле и последующей уборки и переработки в оптимальные сроки
многокомпонентных высокопитательных кормов – важная научно-техническая
проблема для фермерских хозяйств, актуальность которой будет возрастать с
каждым годом.
В последние годы все большее применение находит технология
производства высокобелковых кормов в виде их смесей и зерносенажа в фазе
молочно-восковой спелости зерна.
При уборке на зерно прямым комбайнированием потери зернофуражных
культур в целом обычно достигают 55 % (в т. ч. 18...20 % – до уборки при
полном созревании зерна, 10...20 % – полевые, определяемые погодными
условиями и степенью засоренности поля, 15...25 % – за счет разницы между
бункерным и амбарным весом, 6...18 % – при размоле, скармливании и низкой
усвояемости при некачественном дроблении). Потери же стебельчатой массы
при заготовке зерносенажа не превышают 1 %. При этом исключается сушка и
очистка зерна, а скашиваемые сорняки идут на корм скоту. Общие же потери
биологического урожая при заготовке зерносенажа снижаются с 55 % (базовый
вариант) до 6...8 % при новом способе. Вся стебельчатая масса поедается
жвачными животными полностью, тогда как полова, наиболее ценная
незерновая часть урожая, при уборке на зерно безвозвратно теряется, а солома
является малоценным кормом.
Практика показала, что зерносенажный сырьевой конвейер в условиях
Нечерноземья для фермерских хозяйств разрабатывают на 2...3 месяца. Он
эффективно работает с 20–30 июня (начало первого укоса ранне- и
позднеспелых культур) и в течение 1–2 месяцев (август-сентябрь)
–
5–6
сроков уборки зернофуражных культур. При этом на каждый срок
отводится 1...2 дня.
При использовании модульно-энергетических многофункциональных
средств (далее – МЭС) на заготовке и приготовлении к скармливанию
36
зерносенажа затрачивается в 3...4 раза меньше рабочего времени на 1 т к. ед.
(на зерно – 45,8 чел.-ч, сенаж – 8,3, сено – 30,7 и зерносенаж – 9,6).
Себестоимость 1 т к. ед. зерносенажа составила 404 руб., сенажа – 436 руб., а
зерна – 1258 pyб. Если в 1 кг силоса содержится 0,16...0,19 к. ед., сенажа из
горохоовсяной смеси и многолетних трав, убранных в фазе колошения
злаковых и бутонизации бобовых, – 0,22...0,28, то в зерносенаже молочновосковой спелости содержится 0,30...0,45 к. ед. Это позволяет повысить удой с
10...12 кг молока на корову (при использовании сенажа) до 20 кг при
использовании зерносенажа на основе высокобелковых культур и других
добавок.
Состав уборочно-транспортного комплекса машин. При уборке
многополосных посевов кормовых культур важно определить такое
соотношение МЭС и прицепов, при котором обеспечивается ритмичность
процесса уборки и вывозки всего биологического урожая при минимальных его
потерях. Условие ритмичности уборочно-транспортного процесса состоит в
суммарном равенстве часовой производительности МЭС и транспортных
средств.
Одним из главных организационных мероприятий при заготовке
стебельчатых кормов для кормовой зоны фермы является определение
потребного количества МЭС и прицепов. Основанием для этого служат
следующие исходные данные: плановый объем работ, агротехнические сроки
их выполнения, расстояние перевозки и скорость МЭС, вместимость прицепов.
Определяющей
характеристикой
служит
производительность
и
универсальность МЭС, которая зависит от ширины захвата жатки (погрузчика),
урожайности кормовых культур, количества агрегатируемых адаптеров, прицепов.
Выводы
Правильный выбор уборочно-транспортного звена для кормовой зоны в
зависимости от скорости МЭС и расстояния доставки кормов позволяет
уменьшить потребность в технике и добиться существенной экономии, так как
до 60 % всех затрат труда при обслуживании животных приходится на работы,
связанные с кормопроизводством и кормлением. Разработанные предложения
позволяют повысить загрузку машин и оборудования кормовой зоны, снизить
их металлоемкость на 40...50 % за счет совершенствования агротехники и
технологии возделывания и уборки различных культур.
Литература
1. Артюшин, А.А. Системный подход к проектированию кормообеспечения молочных
комплексов / А.А. Артюшин // Повышение эффективности промышленного
животноводства: тр. ВАСХНИЛ. – М., 1985. – С. 29–31.
2. Ковриков, И.Т. Основные параметры технологии многокомпонентного посева /
И.Т. Ковриков, С.Н. Рузаев // Механизация и электрификаця сельского хозяйства. –
1999. – № 9.
37
3. Резник, Е.И. Способы оценки и направления совершенствования кормовой зоны фермы /
Е.И. Резник // Тр. ВИЭСХ. – М., 1983. – Т. 58. – С. 57–66.
4. Романов, Г.А. Зерносенажный конвейер – основа возрождения животноводства
Нечерноземья / Г.А. Романов, И.Д. Лисиенков // Механизация и электрификация сельского
хозяйства. – 2001. – № 3.
УДК 631.363:636.087
СИСТЕМА ИМПУЛЬСНОГО ВВОДА ЖИДКОСТИ
В СМЕСИТЕЛЬ (СИВЖ)
С.Г. Карташов, к.т.н., Е.И. Резник, д.т.н.
Государственное научное учреждение
«Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации
сельского хозяйства ФАНО России» (ГНУ ВИЭСХ ФАНО России)
г. Москва, Российская Федерация
В настоящее время важное место в приготовлении высокопитательных
комбикормов занимают белково-витаминно-минеральные добавки (БВД).
Наряду с производством добавок в сухом виде все большее распространение
находит использование добавок, особенно в лечебных целях, в жидком виде.
С целью изучения процесса ввода препаратов и добавок в жидком виде в
комбикорма нами был разработан экспериментальный образец (рисунок 1)
системы импульсного ввода жидкости в смеситель (СИВЖ) [1, 2].
1 – смеситель-кондиционер; 2 – инжектор; 3 – форсунка рассекатель; 4 – бачок для
жидкости; 5 – перистальтический насос SR-1; 6 – обратный клапан; 7 – электронный таймер
«Веха-Щ»; 8 – щит управления
Рисунок 1 – Экспериментальный образец системы импульсного ввода жидкости
в смеситель (СИВЖ)
38
Основные параметры системы:
производительность, л/ч
расход распыливаемой воды, г/кг
продолжительность распыливания воды, с
масса системы, кг
Техническая характеристика системы на смесителе:
вместимость (камера смешивания), кг
установленная мощность смесителя, кВт
габаритные размеры, мм
масса смесителя, кг
0,1–1,0
50–200
1,0–5,0
2,5
до 25
1,4
410×260×600
28
Исследовался и изучался процесс стабильности и равномерности ввода
премиксов и лечебных препаратов в жидком виде в смеситель.
Задачей экспериментальных исследований являлось определение
работоспособности созданной системы для изучения процесса импульсного
ввода растворимых в воде премиксов, лечебных препаратов в смеситель.
Экспериментальные исследования проводились на растворимом в воде
лечебном препарате (феносал). Ввод воды в смеситель (увлажнение) – через
форсунку. Опыты были проведены с теплой водой (Тв = 45–50 °С).
В смеситель насыпается 15 кг отрубей с первичной влажностью 12,4 %, и
включается его электродвигатель. Через 0,5 мин работы смесителя
перистальтическим насосом подается вода, далее процесс смешивания длится
еще 2,5 мин (общая продолжительность смешивания – до 3 мин).
Ввод дозы воды производится перистальтическим насосом непосредственно из емкости (канистры). Точка ввода воды (форсунка) находится на
расстоянии 20 мм от центра вала смесителя (с левой стороны).
Время смешивания задавали на электронном таймере «Веха». После
выполнения заданного цикла смеситель отключался.
После смешивания специальным пробоотборником отбирались пробы в
четырех точках (рисунок 2) по диаметру и в двух точках по высоте продукта в
смесителе (то есть 8 проб) и высыпались на ровную поверхность, а затем
рассыпались скребком (шпателем) слоем высотой приблизительно 10 мм,
общая площадь разделялась на 15 квадратов, из каждого из них отбиралась
проба весом от 2 до 5 г (всего 30 проб).
Рисунок 2 – Схема отбора проб в смесителе
Для определения возможности работы смесителей при порционном вводе
жидких добавок были поставлены опыты, данные которых приведены в
таблице 1.
39
Таблица 1 – Пропорция смешивания сыпучих и жидких компонентов
(комбинация 1 – ввод воды; 2, 3 – одновременный ввод воды и масла)
№
п/п
1
2
3
Отруби, кг
Вода, кг (%)
ТВ = 60 °С
1,2 (8 %)
1,2 (8 %)
1,2 (8 %)
15
15
15
Масло растительное, кг
ТМ = ТОКР.СРЕДА
–
0,45 (3 %)
1,5 (10 %)
Примечание – Количество проб из каждого опыта – 11–15. Всего проб – 30.
В смеситель засыпается 15 кг отрубей с первичной влажностью 12,4 %,
включается его электродвигатель, через 1 мин работы смесителя было
осуществлено введение одновременно воды (перистальтическим насосом), а
ввод масла осуществлялся из заранее оттарированной тары опрокидыванием ее
вверх дном в смеситель. Точка ввода масла находится на расстоянии 40 мм от
центра вала смесителя (с левой стороны). Отбор образцов производится
специальным пробоотборником описанным ранее способом (см. рисунок 2).
Контроль качества смешивания проводился по известным методикам.
Обработка результатов анализов (таблица 2) нами была произведена с
использованием известных математических методов:
√
∑
̅̅̅̅̅
; Хср =
∑
; v=
̅̅̅̅̅
;
V = 100 – v,
где ̅̅̅̅ – среднее арифметическое значение контрольного компонента, %;
– среднее квадратичное отношение, %;
v – коэффициент вариации контрольного компонента в пробах;
V – однородность смешивания, %.
Таблица 2 – Результаты анализа образцов
№
п/п
Масса
пробы, г
№ пробы
Масса
влаги, г
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Отруби
(исх. сырье)
1,634
1,696
1,549
1,610
1,676
1,478
1,528
1,559
1,558
1,715
1,966
1,810
1,721
2,200
1,824
1,662
1–1
2–1
3–1
4–1
5–1
6–1
7–1
8–1
9–1
10–1
11–1
12–1
13–1
14–1
15–1
–
0,226
0,227
0,249
0,260
0,286
0,242
0,246
0,252
0,255
0,267
0,355
0,306
0,287
0,397
0,266
0,219
40
№ пробы
1–II
2–II
3–II
4–II
5–II
6–II
7–II
8–II
9–II
10–II
11–II
12–II
13–II
14–II
15–II
Масса
сырого
жира, г
0,124
0,130
0,116
0,123
0,131
0,104
0,115
0,117
0,113
0,130
0,149
0,142
0,131
0,175
0,138
0,051
Обработка результатов анализов проб проводилась в Испытательном
центре пищевой продукции продовольственного сырья, кормов, воды и почв
ГЦАС «Московский» (Регистрационный номер испытательной лаборатории в
Госреестре РОСС RU.0001.21.ПТ50).
Определение сырого жира по массе извлеченного жира (основной метод)
производилось по ГОСТ 13496.15–97, влаги высушивания
навески до
постоянной массы при 103 °С – по ГОСТ 13496.3–92 (см. таблицу 2).
Обработка результатов испытаний ввода воды и растительного масла в
комбикорма показала, что при 11 пробах воды ̅̅̅̅ = 3,92 %,
= 0,39 %,
v = 9,9 % и V = 90,1 %, а при 15 пробах ввода растительного масла
̅̅̅̅ = 4,47 %, = 0,18 %, v = 4,0 % и V = 96 %.
Выводы
Предварительные результаты исследований подтвердили гипотезу и
планомерность использования системы импульсного ввода жидкостей в
смеситель.
 Испытания
показали,
что по сравнению с существующими
отечественными и зарубежными аналогами стационарного (прямого) ввода
лечебных препаратов в виде жидких компонентов в предлагаемом способе
используется принципиально новая форма организации процесса – импульсная,
что обеспечивает сокращение продолжительности влагопоглощения при
перемешивании в 1,5–2,0 раза. Ввиду того, что частички корма при смешивании
работают, как насос низкого давления, внутрь их проникает жидкость. В
результате повышается качество полученной смеси.
 Однородность смешивания составила от 98 до 100 %.
 Подобные смесители приемлемы для порционного ввода жидких добавок.
Ввод воды – до 8 %, масла – от 3,0 до 10 %.
 Использование в новых технологиях смесителей с системой импульсного
ввода жидких добавок существенно упрощает технологическую линию ввода
жидких добавок и сокращает количество оборудования.
 Для малых форм хозяйствования такая система и смесители вполне
пригодны для производства в цехах высокопитательных кормов и добавок
для сельскохозяйственных животных.
Литература
1. Система технологий и машин для механизации и автоматизации производства продукции
животноводства и птицеводства на период до 2020 года / Н.М. Морозов [и др.]. – М.:
ФГБНУ «Росинформагротех», 2012. – Подразделы 3.1, 5.5., С. 63–69, 172–181.
2. Устройство для импульсного ввода жидких компонентов в смеситель: пат. 141717 РФ, МПК
A23N17/00 / С.Г. Карташов, Е.И. Резник; заявитель ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии. –
№ 2014111770/13; заявл. 28.03.2014; опубл. 10.06.2014. // Изобретения. Полезные модели /
Официальный бюллетень ФГУ ФИПС. – 2014. – № 16.
41
УДК 621.389
БЕСКОНТАКТНЫЙ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ МЕТОД
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ МОБИЛЬНЫХ СРЕДСТВ
Д.С. Стребков, д.т.н., проф., А.И. Некрасов, д.т.н., ст.н.сотр., В.З. Трубников, инж.
Государственное научное учреждение
«Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства
ФАНО России» (ГНУ ВИЭСХ ФАНО России)
г. Москва, Российская Федерация
Важным вопросом при электроснабжении мобильных средств и агрегатов
сельскохозяйственного назначения – электротракторов, электрокомбайнов,
электромобилей,
электрокормораздатчиков,
электропогрузчиков,
электрифицированных мостовых агрегатов для теплиц и других машин –
является разработка системы подвода электрической энергии к силовому
тяговому
электродвигателю
перемещающейся
машины.
Основными
причинами, препятствующими широкому применению электромобильных
средств, является недостаточная маневренность и большая металлоемкость при
применении питающего кабеля, троллеев и аккумуляторов [1].
В [2, 3] рассмотрена передача электрической энергии от высоковольтного
высокочастотного преобразователя и однопроводной сети к транспортному
средству через воздушный промежуток между передающей изолированной
однопроводной линией, расположенной в дорожном покрытии, и
токоприемником, установленным под днищем электротранспортного средства.
Передача электромагнитной энергии осуществляется от одиночного
энергопередающего кабеля с малой поверхностью энергосъема, снижающей
коэффициент передачи.
Разработан более эффективный бесконтактный высокочастотный
магнитоиндукционный метод электроснабжения мобильных средств и
агрегатов с применением передающей и приемных обмоток, который
поясняется общей схемой, представленной на рисунке 1.
Установка содержит источник электрической энергии 1, высокочастотный,
регулируемый по напряжению и частоте, преобразователь 2, соединенный с
передающей обмоткой 3, размещенной в электроизоляционном слое,
установленном в дорожном покрытии 4.
Приемные круглые обмотки 5 установлены в колесах транспортного
агрегата и через выпрямитель 6 подключены к накопителю энергии 7.
Прямоугольная приемная обмотка 8, установленная на изолированной плите и
закрепленная на днище кузова мобильного средства, через выпрямитель 6
также подключена к накопителю энергии 7, который через силовой блок 9
питания и управления мобильным средством соединен с его электроприводом
10, выполненным в виде мотор-колеса, обеспечивающего движение
мобильного средства.
42
9
7
1
. .
6
10
5
. .
4
.
.
8
3
5
10
. . .. . .. . ... ..
2
4
Рисунок 1 – Общая схема установки для реализации бесконтактного метода
электроснабжения мобильного средства
Электрическую энергию питающей сети преобразуют по частоте и
напряжению и подают от преобразователя на передающую обмотку 3. Вектор
плотности потока электромагнитной энергии, создаваемого передающей
обмоткой 3, направленный перпендикулярно вверх от полотна дорожного
покрытия, принимают круглыми обмотками 5, размещенными в колесах, а
также
прямоугольной
обмоткой
8,
размещенной
у
днища
электротранспортного средства.
Принимаемую приемными обмотками 5 и 8 от передающей обмотки 3 в
процессе движения или покоя электромобильного средства электромагнитную
энергию накапливают в общем накопителе 7, преобразуют в электрическую
энергию сети и через силовой блок 9 питания и управления подают на
приводные электродвигатели 10 электромобильного средства. Возможно также
применение одного, более мощного, тягового электродвигателя, с общим
силовым блоком питания и управления, расположенного на шасси мобильного
средства и через механическую трансмиссию соединенного с ведущими
колесами.
Передающую электроизолированную обмотку 3 размещают в полу
производственного помещения в виде энергопередающей дорожки, выполняют
витками одинаковой длины и располагают в одной горизонтальной плоскости,
со смещением при укладке на величину диаметра обмоточного провода в
изоляции. При таком способе укладки направление электрического тока во всех
проводниках передающей обмотки 3 под колесами с приемными обмотками
направлено в одну сторону, что на чертеже обозначено крестиками или
точками, а прямоугольная обмотка 8 располагается над витками передающей
обмотки с разнонаправленным током (над магнитной щелью).
В дорожном покрытии передающую обмотку следует укладывать
секциями, удобными для монтажа при строительстве протяженного участка
43
дороги. Посекционное расположение передающих
обмоток по участку
движения или перемещения мобильного агрегата сделает удобным их
подключение
к источнику питания, а также осуществление встречнопараллельного движения электротранспортных средств. При монтаже более
протяженные продольные части витков передающей обмотки располагают
параллельно направлению движения электротранспортного средства, а ее
короткие поперечные витки заглубляют и размещают в электроизоляционном
слое ниже уровня продольных частей.
Предлагаемый бесконтактный способ питания электромобильных средств
и агрегатов при укладке передающих электромагнитную энергию обмоток в
изоляционном слое дорожного покрытия с защитой от возможных
механических повреждений не требует сооружения контактных сетей,
применения тяжелых приемных кабельных барабанов или кабельных каналов,
имеет достаточно высокий коэффициент передачи за счет использования трех
приемных обмоток, а также улучшает электрическую и электромагнитную
безопасность.
Изготовлен макетный образец установки для бесконтактной передачи
электрической энергии при помощи резонансной магнитоиндукционной
системы, который подтверждает возможность использования этого метода для
электроснабжения мобильных средств и агрегатов (рисунок 2).
Установка с магнитоиндукционной системой передачи электроэнергии
питается от высокочастотного генератора, содержит передающую обмотку,
выполненную проводом ПВВ-1, расположенную на деревянной плите и
закрытую резиновыми электроизоляционными ковриками. Две приемные
обмотки расположены по окружности барабана, имитирующего резиновые
колеса электромобильного агрегата, а плоская приемная обмотка установлена
на резиновом коврике между круглыми обмотками барабана.
Рисунок 2 – Общий вид макетного образца магнитоиндукционной системы с
двумя круглыми и плоской приемными обмотками, размещенными на участке
передающей обмотки
44
Техническая характеристика макетного образца
Передающая система и обмотка: передаваемая мощность – 3 кВт, рабочая
частота – 20 кГц, напряжение питания – 500 В, величина тока – 5 А,
напряженность магнитного поля – 500 А/м, напряжение на передающей линии –
15 кВ, число витков – 100, сечение провода – 1 мм2, габариты обмотки –
3 х 2 м, ширина токовой полосы – 0,8 м.
Приемная круглая обмотка (2 шт.) для колес: диаметр – 0,6 м, ширина
обода – 0,15 м, число витков – 30 шт., сечение провода – 25 мм2, расстояние
между плоскостями круглых обмоток – 1,05 м.
Приемная плоская прямоугольная обмотка: число витков – 15 шт., сечение
провода – 25 мм2, габариты – 1,5 х 0,7 х 0,05 м.
Электрические измерения при снятии основных энергетических
характеристик установки для бесконтактного магнитоиндукционного метода
передачи электроэнергии проводились на макетном образце с одновременным
подключением трех энергоприемных устройств, состоящих из двух круглых и
одной плоской приемных обмоток с резонансными емкостями и нагрузкой в
виде ламп накаливания.
При помощи разработанной магнитоиндукционной системы от генератора
к нагрузке макетного образца бесконтактным способом передана электрическая
мощность 3 кВт, в том числе по 0,5 кВт – на 2 круглые обмотки и 2 кВт – на
плоскую обмотку.
Разработанный метод бесконтактной передачи электрической энергии на
мобильные средства соответствует резонансным электротехнологиям
однопроводной
и беспроводной передачи электроэнергии, при этом
энергопитающая резонирующая магнитоиндукционная дорожная полосаобмотка может быть реализована на элементах с распределенными
параметрами и питаться от преобразователя через резонансный трансформатор
в режиме стоячих волн по однопроводной передающей линии электропередачи
в воздушном или кабельном исполнении.
Коммутация энергии на мобильный приемник при его движении от
участка к участку дорожного покрытия происходит при появлении его в зоне
энергетического обслуживания данного участка дороги, при этом метод
энергетической коммутации базируется на специальной частотной настройке
передающих и принимающих резонансных контуров с обмотками.
Выводы
 Разработан бесконтактный высокочастотный метод электроснабжения
мобильных средств и агрегатов с применением магнитоиндукционной системы
передачи электрической энергии. Передача электрической энергии
осуществляется через воздушный зазор при помощи электромагнитного поля,
формируемого передающей обмоткой, энергия которого снимается приемными
обмотками, размещенными на колесах и днище подвижного средства.
 Проведены
лабораторные
испытания
макетного
образца
энергопередающей установки мощностью 3 кВт. Полученные результаты
45
свидетельствуют о возможности повышения коэффициента передачи
электрической энергии при бесконтактном электроснабжении мобильных
средств и агрегатов с использованием
магнитоиндукционной системы.
Наиболее перспективным предполагается применение бесконтактного
электроснабжения мобильных средств и агрегатов для работы на складах,
фермах, хранилищах, зернотоках и других объектах сельскохозяйственного
производства.
Литература
1. Стребков, Д.С. Резонансные методы передачи и применения электрической энергии. – Изд.
4-е, перераб. и доп. – Д.С. Стребков, А.И. Некрасов. – М.: ГНУ ВИЭСХ, 2013. – 584 с.
2. Способ питания электрических транспортных средств и устройство для его осуществления:
пат. 2297928 RU, МПК B60L9/00 B60M5/00 / Д.С. Стребков, А.И. Некрасов, Л.Ю. Юферев,
А.Н. Кармазин, О.А. Рощин, В.И. Верютин; заявитель ГНУ ВИЭСХ. – № 2005131639/11;
заявл. 13.10.2005; опубл. 27.04.2007. // Изобретения, полезные модели / ФИПС. – 2007. –
№ 12.
3. Стребков, Д.С. Высокочастотный резонансный генератор для системы электроснабжения
мобильных электроагрегатов / Д.С. Стребков, А.И. Некрасов, В.З. Трубников // Экология и
сельскохозяйственные технологии: агроинженерные решения: материалы 7-й Междунар.
науч.-практ. конф, Санкт-Петербург, 17–19 мая 2011 г. В 3 т. – СПб, 2011. – Т. 3. – С. 165–169.
УДК 338.436
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ИНТЕГРАЦИЯ И ТЕХНИЧЕСКОЕ ОСНАЩЕНИЕ
СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИИ
В.Н. Кузьмин, д.э.н., зав. отделом
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение
«Российский научно-исследовательский институт информации
и технико-экономических исследований по
инженерно-техническому обеспечению агропромышленного
комплекса» (ФГБНУ «Росинформагротех»)
п. Правдинский, Московская обл., Российская Федерация
e-mail: [email protected]
Российская Федерация активно участвует в интеграционных процессах,
взаимодействуя в первую очередь с соседними странами. В экономической
интеграции различают несколько этапов.
Евразийское экономическое сообщество (ЕврАзЭС) по своей сущности –
зона свободной торговли – первый этап интеграции.
Таможенный союз (ТС) – второй этап интеграции. Комиссии ТС (КТС)
были переданы функции внешнеторгового регулирования (с февраля 2012 г. их
осуществляет Евразийская экономическая комиссия (ЕЭК)). КТС изменяла
ставки ввозных таможенных пошлин; вела Товарную номенклатуру
внешнеэкономической деятельности ТС (ТН ВЭД ТС), устанавливала тарифные
льготы, квоты, преференции, меры нетарифного регулирования, проводила
расследования и иные действия, предшествующие введению специальных
защитных, антидемпинговых и компенсационных мер на территории ТС в
отношении товаров, происходящих из иностранных государств. Вступил в силу
Таможенный кодекс ТС (ТК ТС), заработали единые правила декларирования
46
товаров, определения таможенной стоимости и страны происхождения товаров,
уплаты таможенных платежей и другие правила – договорно-правовая база ТС
насчитывает свыше 70 международных договоров и более 900 решений КТС.
Организовано ведение таможенной статистики внешней торговли и статистики
взаимной торговли, применяются порядок взимания косвенных налогов во
взаимной торговле в ТС и обмен между налоговыми органами трех государств
информацией в электронном виде об уплаченных суммах косвенных налогов.
Действует Соглашение об установлении и применении в ТС порядка
зачисления и распределения ввозных таможенных пошлин (иных пошлин,
налогов и сборов, имеющих эквивалентное действие). Ввозные таможенные
пошлины зачисляются на единый счет уполномоченного органа того
государства-члена, в котором они подлежат уплате, и распределяются в
бюджеты трех стран согласно нормативам распределения: Беларусь – 4,7 %,
Казахстан – 7,33 %, Россия – 87,97 %. Таможенный контроль снят на
внутренних границах и перенесен на внешнюю границу ТС.
Единое экономическое пространство (ЕЭП) – следующий этап интеграции,
предполагает координацию экономической политики государств-членов в
отношении ключевых отраслей – макроэкономики и финансового сектора,
транспорта и энергетики, промышленности и агропромышленного комплекса,
торговли и др. Соглашение о единых принципах и правилах конкуренции,
единых правилах государственной поддержки сельского хозяйства, единых
правилах предоставления промышленных субсидий и другие – всего 17 базовых
международных договоров, каждый в своей области, формируют ЕЭП.
Например, Соглашение о единых принципах и правилах конкуренции
определяет общие подходы к антимонопольному регулированию, вводит
конкретные
нормы,
ограничивающие
возможность
государственного
вмешательства в хозяйственную деятельность; Соглашение о единых правилах
государственной поддержки сельского хозяйства устанавливает правила
предоставления
государственной
поддержки
производителям
сельскохозяйственной продукции. Предельный уровень поддержки не может
превышать 10 % валовой стоимости сельскохозяйственной продукции.
Органы управления ТС и ЕЭП включают в себя Высший евразийский
экономический совет (глав государств или правительств), Совет (три
представителя правительств) и ЕЭК.
ЕЭК – единый постоянно действующий регулирующий орган ТС и ЕЭП, в
свою очередь, включает в себя Коллегию (9 членов – по 3 от каждого
государства, один из которых является Председателем Коллегии, назначаются
сроком на 4 года решением Высшего Евразийского экономического совета), 23
департамента и 17 консультативных комитетов. ЕЭК имеет статус
наднационального органа управления и в своей деятельности руководствуется
интересами евразийского сообщества в целом, не мотивируя свои решения
интересом какого-либо из национальных правительств. Деятельность ЕЭК
структурирована по функциональным направлениям, которые курируют члены
Коллегии (министры). Каждое направление представляет собой блок из
47
отраслей и сфер экономической деятельности. Члены Коллегии и департаменты
Евразийской экономической комиссии взаимодействуют с уполномоченными
органами Беларуси, Казахстана и России в рамках своего направления
деятельности. Евразийская экономическая комиссия осуществляет свою
деятельность в пределах полномочий, предусмотренных Договором о ЕЭК,
международными договорами, формирующими договорно-правовую базу ТС и
ЕЭП, а также решениями Высшего евразийского экономического совета в
сферах: таможенно-тарифное и нетарифное регулирование, таможенное
администрирование, техническое регулирование, санитарные, ветеринарные и
фитосанитарные меры, промышленные и сельскохозяйственные субсидии и др.
ЕЭК в пределах своих полномочий принимает решения, которые входят в
договорно-правовую базу, имеют обязательный характер, подлежат
непосредственному применению на территориях членов ТС и ЕЭП, а также
дает рекомендации, не носящие обязательного характера.
Важнейшая особенность ЕЭК заключается в том, что все решения
принимаются на коллегиальной основе, некоторые – только на основе
консенсуса. В случае разногласий существует многоуровневая процедура
согласования. Члены Совета ЕЭК имеют право в течение 10 дней с даты
принятия Коллегией ЕЭК решения внести в Коллегию ЕЭК предложение о его
отмене или изменении. После этого Коллегия ЕЭК в течение 5 календарных
дней направляет членам Совета материалы по указанному решению. Совет ЕЭК
после поступления материалов рассматривает их и принимает решение в
течение 10 календарных дней. Сторона, не согласная с принятым решением
Совета, может направить в ЕЭК письмо за подписью главы правительства с
предложением о рассмотрении этого вопроса на Высшем Евразийском
экономическом совете. Также глава правительства любой Стороны вправе
обратиться в ЕЭК с предложением о рассмотрении вопроса на Высшем
Евразийском экономическом совете на любой стадии до его вступления в силу.
Решение Коллегии ЕЭК, предлагаемое к отмене или изменению, не вступает в
силу до рассмотрения Высшим Евразийским экономическим советом и
принятия решения консенсусом [1,2].
Положения Договора о функционировании Таможенного союза в рамках
многосторонней торговой системы предусматривают, что с момента
присоединения первого государства-участника к ВТО обязательства,
зафиксированные в соответствующем протоколе о присоединении, становятся
частью правовой системы ТС. Россия вступила в ВТО 22 августа 2012 г.
В соответствии с Протоколом по присоединению Российской Федерации к
ВТО, с Перечнем специфических обязательств по услугам и Перечнем
тарифных уступок Россия приняла на себя обязательства по снижению ставок
импортных тарифных пошлин на ряд товаров, по услугам, системные
обязательства (лицензирование импорта, субсидии и др.). Средневзвешенные
ставки импортных пошлин в сравнении с действующими ставками ЕТТ ТС по
сельскохозяйственным товарам должны снизиться с 15,178 % до 11,275 %, по
промышленным – с 11,256 % до 6,410 % [3].
48
Пошлины на доильные установки снижаются с 5 % до 3 %, на сеялки
точного высева с центральным приводом – с 5 до 2 % (в 2014 г.). На
большинство остальных сельскохозяйственных машин пошлины оставлены без
изменения и составляют 5 %. Пошлины на тракторы снижаются с 15 % до 10 %
(по некоторым позициям до 7,5 %) в течение 3 лет (таблица 1).
Таблица 1 – Обязательства России по ежегодному снижению ставок импортных
таможенных пошлин для тракторов (фрагмент части I, секции I-A2
(промышленные товары) приложения к Перечню тарифных уступок)
Код товара
по ЕТТ ТС
8701
8701 30
8701 30 900 0
8701 90
8701 90 110 0
8701 90 200 0
8701 90 250 0
8701 90 310 0
8701 90 350 0
Наименование товара
Тракторы (кроме тракторов товарной
позиции 8709):
– тракторы гусеничные:
– – прочие
– прочие:
– – тракторы для
сельскохозяйственных работ (за
исключением тракторов,
управляемых рядом идущим
водителем) и тракторы для лесного
хозяйства, колесные:
– – – новые с мощностью двигателя:
– – – – не более 18 кВт
– – – – более 18 кВт, но не более 37
кВт
– – – – более 37 кВт, но не более 59
кВт
– – – – более 59 кВт, но не более 75
кВт
– – – – более 75 кВт, но не более 90
кВт
Связанные ставки
К дате
присоеди- 2013 г. 2014 г. 2015 г.
нения
15
10
10
7,5
5
15
13,3
11,7
10
15
13,3
11,7
10
15
13,3
11,7
10
15
13,3
11,7
10
Примечание – Источник:
Минэкономразвития России [Электронный
URL: // http://www.ved.gov.ru /mdb/vto/russia_vto (дата обращения: 25.10.2013).
ресурс].
В соответствии с Протоколом первое снижение пошлин должно было
произойти не позднее первого дня 13 месяца с момента присоединения (то есть
1 сентября 2013 г.); последующие снижения – не позднее 12 месяцев после
предыдущего снижения.
Решением Коллегии ЕЭК № 138 от 25 июня 2013 года и решениями Совета
ЕЭК № 45 от 2 июля 2013 года и от 16 августа 2013 года с 1 сентября 2013 г.
вступили в силу новые ставки ввозных таможенных пошлин. Изменения
коснулись более 5 тыс. позиций ЕТТ ТС – в точном соответствии с
обязательствами России. Автоматически эти все пошлины распространяются на
весь ТС.
49
Обновление парка сельскохозяйственной техники является одним из
основных мероприятий Государственной программы развития сельского
хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и
продовольствия на 2013–2020 годы. Оно может осуществляться путем
приобретения сельхозтоваропроизводителями российской или зарубежной
техники. При этом предприятия сельхозмашиностроения создают рабочие
места, перечисляют налоги в бюджеты стран-членов ТС. Поэтому существует
заинтересованность в неухудшении состояния отрасли.
Рамки ВТО разрешают использование обоснованных защитных мер. В
июле 2012 г. Ростсельмаш и Красноярский завод комбайнов инициировали
защитное расследование в ЕврАзЭС. По данным расследования, которое провел
Департамент защиты внутреннего рынка ЕЭК, в 2009–2011 гг. импорт
зерноуборочных комбайнов в страны ТС вырос на 19,9 %, а в первом полугодии
2012 г. увеличился сразу на 92,3 %. С учетом возросшего импорта,
непредвиденных обстоятельств, вызвавших этот рост (изменение способа
поставок зерноуборочных комбайнов в ТС – с поставок зерноуборочных
комбайнов в готовом виде на поставки в виде модулей), серьезного ущерба
отрасли, причинно-следственной связи между возросшим импортом комбайнов
и серьезным ущербом отрасли экономики государств-членов ТС, Коллегия ЕЭК
своим Решением от 25.06.2013 № 143 ввела специальную защитную пошлину
(на период июль 2013 г. – 14 марта 2014 г. – в размере 26,7 % от таможенной
стоимости; 14 марта 2014 г. – 14 марта 2015 г. – 26,2 %; 15 марта 2015 г. –
14 марта 2016 г. – 25,7 %). Ставки добавлялись к действующей пошлине в 5 % [4,5].
Поскольку одна из сторон выразила несогласие с этим, заработал механизм
согласования (таблица 2)
Таблица 2 – Действие механизма согласования интересов сторон при принятии
решения о специальной защитной пошлине в отношении зерноуборочных
комбайнов
Дата
25.06.2013
02.07.2013
Событие, документ
Заседание Коллегии ЕЭК:
Решение № 143 «О применении
специальной защитной меры
посредством введения
специальной защитной
пошлины в отношении
зерноуборочных комбайнов и
модулей зерноуборочных
комбайнов, ввозимых на
таможенную территорию
Таможенного союза»
Заседание Совета ЕЭК:
Решение № 44
50
Содержание
Введение
специальной
защитной
пошлины в размере 26,7–25,7 % от
таможенной стоимости на период июль
2013 г. – март 2016 г.
Председатель Совета К. Келимбетов
сделал заявление о необходимости
отмены Решения Коллегии ЕЭК № 143.
Беларусь и Россия не поддержали
предложение Казахстана. Возникновение
разногласия
Продолжение таблицы 2
Дата
05.07.2013
05.07.2013
05.07.2013
25.09.2013
15.10.2013
Событие, документ
Официальное сообщение ЕЭК
№1
Официальное сообщение ЕЭК
№2
Официальное сообщение ЕЭК
№3
Заседание Высшего
Евразийского экономического
совета на уровне глав
правительств: Решение № 42
Заседание Коллегии ЕЭК:
Решение № 223 «О внесении
изменений в некоторые
решения Коллегии Евразийской
экономической комиссии»
Содержание
Информирование
сторон
о
возникновении разногласия
Информация
о
предложении
рассмотрения Решения Коллегии ЕЭК
№ 143 на Высшем Евразийском
экономическом совете на уровне глав
правительств
Информация о приостановке Решения
Коллегии ЕЭК № 143
Приостановить
Решение
Коллеги
№ 143 и признать необходимым внести в
него изменения
Введение в качестве специальной
защитной меры с 1.01.2014 импортной
квоты с распределением ее по странамучастникам ТС и ЕЭП, утверждение
методики распределения квоты между
участниками
внешнеторговой
деятельности
Специальная пошлина была заменена квотой на период с 1 января 2014 г.
по 21 августа 2016 г. (таблица 3).
Таблица 3 – Объемы импортной квоты в отношении зерноуборочных
комбайнов и модулей зерноуборочных комбайнов, установленные Решением
Коллегии ЕЭК от 15.10.2013 № 223
Государство-член ТС и ЕЭП
Республика Беларусь
Республика Казахстан
Российская Федерация
Всего
Объем импортной квоты, ед.
2014 г.
50
300
424
774
2015 г.
52
309
437
798
2016 г.
34
204
288
526
Примечание – Объем импортной квоты на 2016 г. установлен с учетом срока действия
импортной квоты по 21 августа 2016 г. включительно.
В Единый перечень товаров, к которым применяются запреты или
ограничения на ввоз или вывоз государствами-членами ТС в рамках
Евразийского экономического сообщества в торговле с третьими странами,
были внесены зерноуборочные комбайны и модули зерноуборочных комбайнов
(код ТН ВЭД ТС 8433 51 000 1; 8433 51 000 9; 8433 90 000 0).
Государственные органы исполнительной власти Республики Беларусь,
Республики Казахстан и Российской Федерации, уполномоченные на выдачу
лицензий на импорт товаров, будут осуществлять выдачу лицензий на импорт
51
товара и распределять объемы импортной квоты между участниками
внешнеторговой деятельности в соответствии со следующей методикой.
Участники внешнеторговой деятельности заранее обращаются в
лицензирующие органы с заявками на получение объема импортной квоты в
соответствующем календарном году, копии внешнеторгового договора,
приложений к нему, обосновывающих количество товара, указанное в заявке,
копии документа о постановке на учет в налоговом органе. Если совокупный
объем заявок не превышает квоту, то она распределяется между такими
участниками внешнеторговой деятельности по количеству, указанному в
заявках. Если превышает – распределяется между такими участниками
внешнеторговой деятельности пропорционально доле объема ввоза в
предшествующем периоде: на 2014 г. – 2010–2012 гг.; на 2015 год –
2011–2013 гг.; на 2016 г. – 2012–2014 гг. Уполномоченные органы
обеспечивают публикацию на своих официальных сайтах в сети Интернет
информации о наличии нераспределенного объема импортной квоты или о том,
что объем импортной квоты был распределен полностью.
Таким образом, в современной России экономическая интеграция стала
реальностью. Интеграция предполагает передачу части властных полномочий в
области регулирования экономической деятельности от органов конкретного
государства наднациональным органам, учет интересов всех стран-участников
интеграции, введение сложной процедуры урегулирования разногласий, влияет
на функционирование отдельных отраслей экономики страны.
Литература
1. Договор о Евразийской экономической комиссии [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://www.eurasiancommission.org/ru/Lists/EECDocs/Dogovor%20o%20EJeK.pdf.
–
Дата
доступа: 25.03.2014.
2. Евразийская экономическая комиссия: годовой отчет за 2012 г. [Электронный ресурс]. –
Режим доступа: http://www.eurasiancommission.org/ru/Documents/EEC_AR2012.pdf. – Дата
доступа: 25.03.2014.
3. Федоренко, В.Ф. Аграрный сектор России в условиях ВТО / В.Ф. Федоренко,
Б.П. Чабаненко. – М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2013. – 234 с.
4. Соглашение о применении специальных защитных, антидемпинговых и компенсационных
мер по отношению к третьим странам / ЕЭК [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://www.eurasiancommission.org/ru/act/trade/podm/Documents/1_Basic_Agreement_25.01.200
8_consolidated.pdf. – Дата доступа: 25.03.2014.
5. О результатах специального защитного расследования в отношении импорта
зерноуборочных комбайнов и модулей зерноуборочных комбайнов, состоящих по крайней
мере из молотильно-сепарирующего устройства, оснащенного или не оснащенного
молотильным барабаном, системы очистки и двигателя, установленных на несущем
основании или раме-шасси, предусматривающих установку мостов, колес или гусениц, на
единую таможенную территорию Таможенного союза: Доклад Департамента защиты
внутреннего рынка ЕЭК (неконфиденциальная версия) [Электронный ресурс]. – Режим
доступа:
http://www.
eurasiancommission.org
/ru/act/trade/podm/eec_investigations
/Documents/report_final_harvesters.pdf. – Дата доступа: 25.03.2014.
52
УДK 631.363:636.086.15/087.79
РЕЗУЛЬТАТЫ РАЗРАБОТКИ КОМПЛЕКТА ОБОРУДОВАНИЯ
ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ НА ОСНОВЕ
КОНСЕРВИРОВАННОГО ВЛАЖНОГО ЗЕРНА КУКУРУЗЫ
В.Н. Гутман, к.т.н., М.В. Навныко, ст.н.сотр., С.А. Цалко, рук. группы,
С.П. Рапович, н.сотр., А.А. Зубарик, вед. инж.
Республиканское унитарное предприятие
«НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства»
г. Минск, Республика Беларусь
Введение
В предстоящий период интенсификации отрасли свиноводства в
приоритетном порядке следует осуществлять комплекс мер по массовому
освоению технологий, основанных на знаниях отечественной и зарубежной
науки и передовой практики.
Реконструкция
и
техническое
переоснащение
свиноводческих
предприятий промышленного типа должны базироваться на новых
технологиях, реализующих взаимную адаптацию биологических и
технологических звеньев, способствующих наиболее полному проявлению
генетического и физиологического потенциала организма животного.
В последние годы все большее распространение получает технология
заготовки и скармливания консервированного плющеного зерна ранних стадий
спелости. Это сравнительно новый, более совершенный способ подготовки
фуражного зерна. С учетом особенностей пищеварения жвачных животных,
плющеное консервированное зерно в большей степени отвечает их
физиологическим потребностям, чем измельченное. Оно не распыляется, не
затрудняет дыхания животных, прекрасно поедается. Технология заготовки
кормового зерна плющением сегодня одна из самых экономичных и
продуктивных. Благодаря принципиально новому процессу заготовки и
приготовления кормовой смеси за счет исключения сушки, очистки и размола
зерна, затраты снижаются на 30–40 %.
Животноводство Республики Беларусь испытывает серьезные трудности в
обеспечении полноценности рационов кормления и комбикормов для
сельскохозяйственных животных из-за огромного дефицита важнейших
биологически активных веществ, таких как макро- и микроэлементы,
витамины, ферменты, аминокислоты, антибиотики, антиокислители и др.
Производимые в республике комбинированные корма не в полной мере
соответствуют требованиям обеспечения полноценного кормления свиней: в
них зачастую отсутствуют необходимые элементы питания или они вводятся в
недостаточном количестве.
В свете современных тенденций представляет интерес создание
отечественного комплекта оборудования для приготовления кормовой добавки
на основе консервированного влажного зерна кукурузы, так как данный вид
оборудования в странах СНГ не производится.
53
Обзор оборудования для приготовления кормовой добавки на основе
консервированного влажного зерна кукурузы свиньям
В настоящее время свиней кормят подготовленными сбалансированными
по питательности кормами: влажными кормосмесями (влажность 60–75 %),
сухими гранулированными или рассыпными комбикормами (с увлажнением
при раздаче или в кормушках) или комбикормами, предварительно
разбавленными водой (при соотношении по весу комбикорма и воды не более
1:3). Доброкачественные концентрированные корма включают в рацион
непосредственно перед раздачей, без запаривания.
Кормление животных является главной проблемой в свиноводстве. Кроме
значительного количества кормов также требуются большие затраты средств и
времени на их приготовление и раздачу. Так, по трудоемкости только раздача
корма занимает 30–40 % общих затрат времени на обслуживание животных.
Для кормления свиней необходимо выполнить целый ряд операций и работ с
кормом, проводимых на ферме или комплексе. Все разнообразие таких работ,
как правило, можно свести к нескольким основным типам: хранение корма, его
погрузка и транспортирование, приготовление, дозирование, выдача и
скармливание животным.
В настоящее время для приготовления влажных кормов на свинофермах, а
также в кормоцехах свинокомплексов мощностью от 12 до 108 тыс. голов в год
применяются МКО-Ф-1 (Россия), комплекты оборудования КПС-108 (Россия) с
различной степенью модернизации, а также смесители С-3, С-6 и С-12,
СКО-Ф-1,0, СКО-Ф-3, СКО-Ф-6 (Украина), производство которых в России и
Украине прекращено, а их применение не удовлетворяет новым экономическим
требованиям и технологиям. Срок эксплуатации большинства комплексов
составляет 25–30 и более лет, оборудование крайне изношено, обладает
большой энергоемкостью, технология производства свинины устарела,
отсутствуют резервные площади. Поэтому при производстве мяса велики
затраты ручного труда. Если учесть, что удельный вес кормов в себестоимости
свинины составляет от 60 до 80 % общего ресурсопотребления, то становится
очевидной важность поиска наиболее эффективных технологических схем их
приготовления и выдачи, которые бы, наряду с сокращением
ресурсопотребления, обеспечивали также повышение качества кормов и их
экономию.
Поэтому на автоматизацию данных процессов должны быть направлены
основное внимание, финансовые и интеллектуальные ресурсы. Адаптивность
(гибкость), надежность, возможность построения распределенных и открытых
систем управления, относительная дешевизна микропроцессорной техники
свидетельствуют о перспективности и необходимости ее широкого применения
в сельскохозяйственном производстве.
Процессы приготовления и раздачи жидких кормов на свинокомплексах
республики механизированы. Однако типовая система управления этими
процессами обладает низкой надежностью и неудовлетворительными
функциональными возможностями. Увеличение продуктивности свиней,
54
снижение непроизводительных потерь дорогостоящих кормов обусловливают
необходимость
повышения
качества
управления
технологическими
процессами.
Решение этой задачи возможно на основе широкого внедрения
комплексной автоматизации путем применения автоматизированных систем
управления технологическими процессами (АСУ ТП) с использованием
микропроцессорной техники.
На сегодняшний день на рынке оборудования для автоматизированного
приготовления влажных кормовых смесей активно действует большое
количество зарубежных производителей оборудования для приготовления
влажных кормов свиньям. На рынок Республики Беларусь поставляется
оборудование компаний-производителей «Big Dutchman» (Германия), «Shauer»
(Австрия), «Weda» (Германия) и др.
Фирма «Big Dutchman» для приготовления и раздачи жидкого корма
рекомендует управляемую компьютером систему Hydromix для откормочного и
репродуктивного поголовья (в т. ч. для подсосных и супоросных свиноматок и
хряков) при индивидуальном и групповом содержании в любых
свиноводческих предприятиях. Интерес представляет комплект оборудования
Hydromix c cиcтемой безocтaтoчной кopмоpaздачи и пpoмывкoй тpyб,
представленный на рисунке 1.
б
а
а) кopмокухня; б) сенсор наличия корма в кормушке
Рисунок 1 – Общий вид комплекта оборудования для приготовления и
кopмоpaздачи кормосмесей Hydromix
Комплект оборудования предназначен для свиноводческих ферм и
комплексов и обеспечивает автоматизированное одновременное смешивание и
раздачу кормов при безостаточном кормлении с промывкой труб. Система
раздачи работает следующим образом: сенсор устанавливается на 2–3 см выше
дна кормушки так, что компьютер управления регулярно может проверять, есть
ли еще в кормушке корм. При необходимости свежий корм дозируется. Это
стимулирует прием пищи. B зависимости от аппетита животные сами
55
определяют ход своего дневного рациона, это обеспечивает наиболее
эффективное использование генетического потенциала приема корма.
Компания «Schauer» производит комплекты оборудования для приготовления и
раздачи влажных кормов в автоматическом режиме Liquimix. Важное отличие
оборудования Liquimix фирмы «Schauer» в том, что вместо миксера
используется метод импульсного смешивания: струя от насоса подает жидкость
в разные стороны бака, что идеально для баков маленькой емкости и для
синхронной работы непрерывной подготовки корма. Комплект оборудования
Liquimix (рисунок 2) фирмы «Schauer» предусматривает автоматизацию таких
технологических операций, как приготовление и раздача кормосмеси, очистка
трубопровода водой, процесс дозированной загрузки компонентов.
Рисунок 2 – Комплект оборудования для жидкого кормления Liquimix фирмы
«Schauer»
Фирма-производитель «Weda» (Германия) выпускает комплекты
оборудования для автоматизированного приготовления и раздачи влажных
кормосмесей свиньям для ферм и комплексов (рисунок 3). В их составе:
компьютер управления, электронные расходомеры, специальные центробежные
насосы для жидкого кормления, системы жидкого кормления с разделителями
механических частиц (pipe-hig), двойной трубопровод, преобразователь
частоты для насосов.
56
Рисунок 3 – Система жидкого кормления свиней «Weda»
Учитывая вышесказанное, в свете современных тенденций большой
интерес представляет создание отечественного комплекта оборудования
приготовления кормосмесей. При этом исследования по изысканию новых
технологических схем и конструкций рабочих органов отечественного
комплекта оборудования, имеющего стоимость ниже импортных аналогов,
адаптированного к условиям сельхозпроизводства республики, несомненно,
являются актуальными.
Необходимость
обновления
оборудования
для
приготовления
кормосмесей, а также имеющийся в республике научно-технический потенциал
и производственные возможности машиностроительных предприятий
обусловливают целесообразность разработки и постановки на производство
конкурентоспособного оборудования отечественного производства.
На основании изложенного можно сделать вывод о том, что разработка
отечественного комплекта оборудования нового поколения для приготовления
кормосмесей является актуальной задачей.
Результаты разработки опытного образца оборудования для приготовления
кормовой добавки на основе консервированного влажного зерна кукурузы
свиньям
Разработанный комплект оборудования предназначен для приготовления
кормовой добавки на основе консервированного влажного зерна кукурузы
свиньям на откорме на свиноводческих комплексах.
Комплект оборудования, приведенный на рисунке 4, состоит из линии
хранения и транспортирования сухих компонентов; линии хранения и
транспортирования плющеного зерна кукурузы; линии приготовления и выдачи
кормовой добавки; системы контроля и управления.
57
Рисунок 4 – Общий вид комплекта оборудования для приготовления кормовой
добавки на основе консервированного влажного зерна кукурузы свиньям
58
Линия хранения и транспортирования сухих компонентов обеспечивает
хранение сухих компонентов (комбикорм – концентрат) и их подачу в линию
приготовления кормовой добавки и включает в себя бункеры для хранения
сухих компонентов, питающие транспортеры.
Линия хранения и транспортирования плющеного зерна кукурузы
обеспечивает приемку, хранение плющеного зерна кукурузы, подачу зерна в
линию приготовления кормовой добавки и включает в себя бункер для
хранения, два питающих транспортера (сборный и подающий).
Линия приготовления и выдачи кормовой добавки осуществляет
диспергацию плющеного зерна кукурузы, смешивание сухих компонентов с
жидкими компонентами, выдачу кормовой добавки и включает смеситель для
приготовления кормовой добавки, уловитель инородных тел, емкость для
хранения жидких компонентов, диспергатор, кормовой насос центробежного
типа, кормопровод, запорно-регулирующую арматуру, датчики наличия корма
в кормушках.
Смеситель влажных кормов обеспечивает приготовление кормовой
добавки путем смешивания сухих кормовых компонентов с жидкими средами и
силосованным зерном кукурузы. Конструкция смесителя обеспечивает
отсутствие
технологических
потерь
(утечек
и
выплескивания)
приготавливаемой добавки и исключает попадание в смесь в процессе
смешивания посторонних примесей, вредных для здоровья животных.
Смеситель соединен с уловителем инородных тел гибкой связью и установлен
на весоизмерительные датчики балочного типа.
Уловитель инородных тел предотвращает попадание в диспергатор и
кормопроводы инородных тел. Диспергатор обеспечивает измельчение и
диспергирование в жидкой среде зернового сырья, а также других компонентов
с одновременной пастеризацией полученной смеси. Кормовой насос
обеспечивает подачу кормовой добавки. Кормопровод состоит из труб ПВХ и
крепится при помощи хомутов к кронштейнам, которые жестко закреплены к
стене.
Система контроля и управления состоит из шкафа управления, датчиков
наличия корма в кормушках, компьютера промышленного назначения с
профильным программным обеспечением и обеспечивает: диалог оператора с
системой через универсальную панель оператора на основе стандартных
интерфейсов; ввод и хранение данных об объеме добавки, необходимой для
разовой выдачи обслуживаемому поголовью по каждой кормушке,
в
программе управления посредством панели, ведение статистического учета по
вводимым данным различного назначения (суммирование расхода жидкого и
сухого корма по секторам, суткам и за период откорма в целом); визуализацию
вводимых данных, вывод текстовых сообщений и контроль протекания
технологического процесса; подачу в смеситель компонентов исходя из
введенных данных о рецепте кормовой добавки и использования в качестве
дозирующего устройства весоизмерительной системы тензометрического типа;
приготовление и выдачу кормовой добавки; защиту оборудования от
перегрузок.
59
На рисунках 5, 6 приведен общий вид комплекта оборудования
приготовления кормосмесей КОДК.
Управление комплектом оборудования КОДК осуществляется при помощи
сенсорной панели, расположенной на шкафу управления в помещении
операторской, как в ручном, так и автоматическом режимах. Открытие и
закрытие крана для подачи воды из линии центрального водоснабжения
осуществляется вручную. Установка рецепта и нормы выдачи корма в кормушки
производится при помощи сенсорной панели, установленной на шкафу
управления. Регулировка производительности кормового насоса осуществляется
при помощи стрелок «вверх» и «вниз» посредством сенсорной панели,
установленной на шкафу управления. Режим работы переключается из
положения «ручное управление» на положение «автомат». Далее режим работы
комплекта оборудования осуществляется при помощи системы автоматики,
обеспечивающей контроль и выполнение технологического процесса
приготовления и раздачи влажных кормовых смесей кормоприготовительным
оборудованием.
Разработан технологический регламент (ТР от 03.09.2013 г.) с рецептами
использования от 20 до 60 % кормовой добавки из влажного плющеного зерна
кукурузы в рационе кормления свиней.
В ЧСУП «Свинокомплекс «Чечерский» Чечерского района Гомельской
области проведены приемочные испытания комплекта оборудования для
приготовления кормовой добавки на основе консервированного влажного зерна
кукурузы КОДК, о чем был составлен протокол от 28 декабря 2013 г.
№ 180 Б ¼–2013 приемочных испытаний комплекта оборудования для
приготовления кормовой добавки на основе консервированного влажного зерна
кукурузы КОДК.
Приемочными
испытаниями
определены
фактические
значения
показателей комплекта оборудования приготовления кормовой добавки на
основе консервированного влажного зерна кукурузы, предусмотренных
программой испытаний, и установлено, что комплект оборудования
соответствует техническому заданию по конструктивным, функциональным
показателям, показателям надежности, безопасности и энергопотребления,
экономическим показателям.
По данным ГУ «Белорусская МИС», годовой экономический эффект от
применения одного комплекта оборудования составляет 3706 тыс. руб.; годовая
экономия себестоимости механизированных работ – 1857 тыс. руб.; срок
окупаемости – 0,8 года.
В настоящее время ежедневно на свинокомплексе мощностью 24 тыс. голов
приготавливается и скармливается партия кормовой добавки на основе
консервированного влажного зерна кукурузы в количестве 7 т, что составляет от
20 до 60 % от общего объема кормосмеси.
По состоянию на 14.12.2013 года наработка комплекта оборудования в
технологическом режиме составила 300 часов. Производительность комплекта
оборудования при трехразовом кормлении свиней составляет 7 т кукурузы в
смену при производительности от 3 до 5 т/ч на свинокомплексах от 12 до
54 тыс. голов.
60
61
Рисунок 5 – Общий вид элементов линий хранения и транспортирования сухих компонентов и плющеного зерна
комплекта оборудования для приготовления кормовой добавки к кормосмеси на основе консервированного влажного
зерна кукурузы КОДК
62
Рисунок 6 – Общий вид линий транспортирования плющеного зерна кукурузы и приготовления кормовой добавки
оборудования комплекта для приготовления кормовой добавки к кормосмеси на основе консервированного влажного
зерна кукурузы КОДК
Заключение
Исследования процессов приготовления кормовой добавки на основе
консервированного влажного зерна кукурузы позволили проанализировать и
выбрать приемлемые варианты приготовления, сформировать технологический
регламент с рецептами использования кормовой добавки из влажного
плющеного зерна кукурузы в рационе кормления свиней.
Создан отечественный комплект оборудования нового поколения,
обеспечивающий полную механизацию процесса приготовления кормовой
добавки на основе консервированного влажного зерна кукурузы КОДК.
С учетом особенностей пищеварения свиней влажное плющеное
консервированное зерно в большей степени отвечает их физиологическим
потребностям, чем измельченное. Оно не распыляется, не затрудняет дыхания
свиней, прекрасно поедается и переваривается. Технология заготовки влажного
кормового зерна кукурузы плющением сегодня одна из самых экономичных и
продуктивных. Благодаря принципиально новому процессу заготовки и
приготовления кормовой добавки за счет исключения сушки кукурузы, затраты
на получение кормовой добавки снижаются на 30–40 %, а продуктивность
свиней увеличивается на 7–10 %.
Разработка комплекта оборудования для приготовления кормовой добавки
на основе консервированного влажного зерна кукурузы КОДК позволит
повысить продуктивность животных на 7–10 % и снизить удельные расходы на
корма на 10–15 %.
При откорме свиней от 40 до 110 кг фактически ежесуточный прирост
живой массы откармливаемого молодняка свиней составил более 750 г, расход
кормов на получение 1 кг прироста – 3,8 к. ед.
Литература
1. Плаксин, Ю.М. Процессы и аппараты пищевых производств / Ю.М. Плаксин,
Н.Н. Малахов. – М.: Колос, 2005. – 760 с.
2. Желваков, П.К. Исследования процессов смешивания кормов: автореф. … канд. техн. наук /
П.К. Желваков. – Л., 1953. – 17 с.
3. Брагинский, Л.Н. Перемешивание в жидких средах (физические основы и инженерные
методы расчета) / Л.Н. Брагинский, В.И. Бегачев, В.М. Барабаш. – Л.: Химия, 1984. – 336 с.
4. Сыроватка, В.И. Механизация приготовления кормов: справочник / В.И. Сыроватка. – М.:
Агропромиздат, 1985. – 386 с.
5. Краусп, В.Р. Автоматизированные и инфокоммуникационные технологии в управлении
электрифицированным
производством
/
В.Р.
Краусп
//
Автоматизация
сельскохозяйственного производства: сб. докладов Международной научно-технической
конференции, г. Углич, 29–30 сентября 2004 г. – М.: ФГУП издательство «Известия», 2004.
– Ч. 2. – С. 3–11. http://tekhnosfera.com/povyshenie-effektivnosti-funktsionirovaniyavysevayuschih-sistem-zernovyh-seyalok-posredstvom-sozdaniya-ustroystv-kontrol#ixzz3AoeCt8dt
6. Морозов, Н.М. Точные технологии в животноводстве – современное направление
технической политики. Машинные технологии производства продукции в системе точного
земледелия и животноводства / Н.М. Морозов. – М.: «Издательство ВИМ», 2005. –
С. 252–258.
7. Ротач, В.Я. Адаптация в системах управления технологическими процессами / В.Я. Ротач //
Промышленные АСУ и контроллеры. – 2005. – № 1. – С. 4–9.
63
8. Гируцкий, И.И. Точное управление откормом свиней / И.И. Гируцкий // Идентификация
систем и задачи управления: тр. 6-й Междунар. конф., Москва, 29 января–1 февраля 2007 г.
/ Институт проблем управления имени В.А. Трапезникова РАН. – М., 2007. – С. 508–524. –
ISBN 5-201-14992-8.
9. Система машин и технологий для комплексной механизации и автоматизации
сельскохозяйственного производства на период до 2020 года. Животноводство. – М.:
ГНУ ВИМ, 2012. – Т. 2. – 210 с.
10. Big Dutchman [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.bigdutchman.de. – Дата
доступа: 12.06.2014.
11. Shauer [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.schauer-agrotronic.com. – Дата
доступа: 12.06.2014.
12. Weda [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.weda.de. – Дата доступа:
12.06.2014.
УДК 662,62:53/54(4)
ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДОГО
БИОТОПЛИВА В МОЛДОВЕ
Т. Иванова, Б. Гаврланд
Czech University of Life Sciences Prague
Prague, Czech Republic
А. Мунтян, В. Побединский
Государственный аграрный университет Молдовы (ГАУМ)
г. Кишинев, Республика Молдова
e-mail: [email protected], [email protected],
[email protected], [email protected]
Введение
Республика Молдова зависит от поставок энергии извне, свыше 95 %
которой обеспечиваются за счет импорта.
Энергетический сектор жизненно важен для экономического развития
Молдовы. Сoгласно Энергетической стратегии Республики Молдова,
к 2020 году в структуре потребления энергии страны объем производимой из
возобновляемых источников энергии должен увеличиться до 20 %.
Cамым надежным и доступным альтернативным источником энергии в
стране является солома и другие биоотходы. Ежегодно в Молдове производится
в среднем 700 тыс. тонн соломы. Этот объем эквивалентен примерно
250 млн м3 природного газа, что составляет около 25 % годового потребления
республики. Такого количества соломы достаточно для обогрева 9 млн м2
площадей или же 100 тыс. частных жилых домов средней площадью 80 м2.
Вырабатываемая из собственных источников энергия обладает множеством
преимуществ: она снижает зависимость от импорта, повышает энергетическую
безопасность страны, менее затратна, позволяет развивать новый бизнес и
создавать рабочие места. Кроме того, получение энергии из возобновляемых
источников способствует сокращению выброса газов с парниковым эффектом и
предотвращению загрязнения окружающей среды.
Созданию надежной, конкурентоспособной и устойчивой системы
производства энергии за счет возобновляемых источников, в частности
биомассы, получаемой из сельскохозяйственных отходов, способствует проект
64
«Энергия и биомасса в Молдове» [1]. Общий бюджет проекта – 14,56 млн евро.
Средства предоставлены Европейским союзом (14 млн евро) и
ПРООН-Молдова (0,56 млн евро). Период внедрения проекта – 2011–2014 гг.
Материалы и методы
Достижение запланированных целей проекта «Энергия и биомасса в
Молдове» обусловлено выполнением четырех взаимосвязанных составляющих:
1. Отопление общественных зданий в сельской местности на основе
биомассы и создание местных рынков поставки.
2.
Стимулирование
развития
местных
рынков
обеспечения
индивидуальных хозяйств теплоэнергией и производства брикетов из
биомассы, а также создания установок промышленной когенерации.
3. Укрепление на региональном и местном уровнях возможностей
применения технологий выработки энергии из биомассы.
4. Продвижение преимуществ использования возобновляемых источников
энергии, в частности биомассы, и информирование о результатах проекта.
Эталоном для серьезных достижений
в
области
энергетической
эффективности и источников возобновляемой энергии является конкурс
«Экоэнергетическая Молдова 2014» [2].
В результате партнерского сотрудничества ПРООН и ЕС производство
биомассы увеличилось в 10 раз. В настоящее время в республике компании
производят 160 000 тонн твердого биотоплива в год.
Национальный институт стандартизации и метрологии утвердил 37
европейских стандартов в области производства твердого биотоплива.
Успешные проекты в области энергии из биомассы в Молдове реализовали
компании SG «Green Farm», «AgroBioBrichet» и многие другие.
На рисунке 1 представлена линия по производству брикетов из соломы
SG «Green Farm» в Каушанском районе Молдовы.
Рисунок 1 – Линия по производству брикетов из соломы SG «Green Farm»
65
Стоит задача подтверждения качества производимого биотоплива в
Республике Молдова. На обязательной маркировке твердого биотоплива
производители должны указывать происхождение и источник получения, а
также основные характеристики.
Результаты и обсуждения
Проведенные нами исследования в лабораториях «Биоэнергетики», ГАУМ
и Czech University of Life Sciences Prague показали, что одной из наиболее
экономически эффективных технологий использования различных типов
биомассы растительного происхождения с влажностью менее 15 % является ее
превращение в биобрикеты с использованием эффективного прессового
оборудования [2, 3]. Для правильного выбора этого оборудования необходимо
учитывать факторы, влияющие на качество твердого биотоплива.
Качество исходного сырья в значительной мере влияет на топливноэнергетические
характеристики
получаемого
твердого
биотоплива.
Значительную роль здесь играют правильный выбор технологии переработки от
исходного сырья до готового биотоплива и реализация этих технологий на
подобранном комплекте технологического оборудования. Необходим
постоянный контроль на всех этапах производственной цепочки. Также
необходимы оптимизация процессов сбора и приемки сырья, отбора проб и
оценки качества, сортировки, складирования по фракциям, транспортировки,
сушки, измельчения до оптимального размера частиц ингредиентов,
правильный подбор композиций (состава), дозирование и смешивание,
прессование, охлаждение, сортировка, контроль качества готового продукта,
расфасовка и упаковка, складирование и поставка через дилеров потребителям.
Технологические свойства. К свойствам, влияющим на качество твердых
биотоплив, можно отнести большое количество показателей, которые имеют
соответствующее практическое значение. Различают две группы показателей:
химический состав и физические свойства. Химический состав определяется
содержанием C, O, H, N, S, Cl, K и тяжелых металлов, а также содержанием
золы, воды и спор грибков. Сюда же относятся теплотворная способность,
эмиссия газов и плавкость золы. В отличие от химических, физические
свойства характеризуют размер частиц и гранул, насыпную массу, плотность,
твердость, механическую прочность, крошимость, состояние поверхностной
структуры (наличие микротрещин и других дефектов структуры).
Для производства твердого биотоплива из биомассы используется
технологическое агломерационное оборудование высокого давления с
реализацией различных циклов развиваемой силы. В основном используют:
ударно-механические поршневые прессы; гидравлические прессы; шнековые
пресс-экструдеры; прессы с плоскими или кольцевыми матрицами и
66
прессующими вальцами. Эти прессы используют в стационарных и модульных
мобильных мини-заводах по производству твердого биотоплива.
Структурная деформация при прессовании биомассы под воздействием
нагрузки реализуется в виде взаимного смешения дискретных элементов среды
до нового, более плотного, равновесного образования. При этом на
эффективность взаимодействия и когезии частиц исходного сырья на первом
этапе процесса прессования влияют: структура и внутренняя композиция
материала в смеси; фракционный состав, геометрическая форма,
шероховатость, наличие волокон и паренхимных включений, а также
пористость. На второй стадии, по мере воздействия рабочего органа на
материал,
происходит
перемещение,
частичное
разрушение,
взаимопроникновение и деформация частиц. Частицы композита материала
связываются механически, деформируются, менее плотные части (например,
паренхимные, из стеблей кукурузы) взаимопроникают в пространство между
более твердыми частицами (древесновидными – например, из измельченных
обрезков виноградной лозы и др.) – начинается формирование монолита.
Последняя (третья) стадия уплотнения характеризуется изменением механизма
уплотнения. Оно обусловлено когезией и полным «фиксированием» контактов,
наблюдается деформационное течение всей твердой фазы смеси. При
установлении давления прессования, превышающего сопротивление сжатию
частиц, начинаются пластическая деформация и агломерация частиц. При
одновременном действии давления и температуры находящийся в
межклеточном пространстве лигнин начинает плавиться, течь и заполнять
пространство между частицами, окончательно связывая их в монолит.
Особые условия деформации частицы испытывают в зоне взаимодействия
формируемого биобрикета с матрицей. Здесь значительное влияние оказывают
силы трения. Композиция измельченного биосырья влажностью 9–14 % с
наличием волокнистых частиц разных размеров, формы и плотности позволяет
получить биобрикеты оптимального качества. Плотность и качество
биобрикетов также зависят и от размера частиц.
Для биобрикетов, полученных на плунжерных (поршневых) прессах,
характерна неодинаковая плотность – как по сечению биобрикета, так и по его
сторонам. Это обусловлено:
– физико-механическими и технологическими характеристиками
исходного сырья;
– механизмом трения формируемого биобрикета о стенки матрицы и ее
конструктивными особенностями;
– размерными и массовыми характеристиками формируемых биобрикетов;
– конструктивными характеристиками рабочих органов пресса.
По результатам наших [4] исследований, для биобрикетов из смеси (1:1)
кукурузной соломы и виноградной лозы при плотности ρ = 959,097 кг/м3
67
твердость по Шору (шкала А) составила: на изломе по центру – 65,7 НА; на
боковой поверхности – 72,7 НА. Для сравнения: плотность и твердость
биобрикетов, полученных на шнековом прессе, составила: ρ = 1200 кг/м3,
твердость по Шору (шкала А): на изломе – 89 НА; на боковой поверхности –
90 НА.
В процессе прессования биобрикетов из механических смесей биосырья
при нарушении технологических режимов возникают дефекты структуры
(рисунок 2). В целом указанные нарушения могут вызывать дефекты формы,
структуры и качества биобрикетов.
Рисунок 2 – Факторы, влияющие на процесс прессования биомассы на
брикетном прессе
Стоит задача выбора рационального состава композиции биосырья, его
реологических свойств, режима прессования для предотвращения
вышеуказанных дефектов.
Факторы, влияющие на эффективность прессования деформируемого материала
Если не обеспечиваются оптимальные условия нарастания давления
прессования, то изучение поведения материала идеализированно можно
проводить с использованием моделей дискретных тел, в которых
контактирующие частицы рассматриваются как набор упругопластичных тел
различной формы и размера. Однако такое рассмотрение возможно лишь на
начальном этапе деформирования. При этом для биосырья наличие
микронеровностей, ворсинок разной плотности и включений не позволяет
рассматривать исходный материал как сыпучее вещество. Возникает
необходимость учесть связность, т. е. представить исходную смесь в виде
структурно связанного тела с гибкими связями, которые придают этой смеси
следующее свойство: наличие предельного напряжения сдвига, при
превышении которого происходит разрушение структурной упорядоченности.
Причем превышение предельного напряжения сдвига в материале не может
68
иметь места. Факторы, влияющие на характер взаимодействия частиц
материала в процессе прессования и представленные на рисунке 2, объединены
по групповым признакам. Входящие в одну группу факторы более или менее
тесно связаны между собой. Важную роль играют фракционный состав и
структура материала, а также поверхностные свойства частиц (шероховатость,
трение, сцепление). С другой стороны, трение, механическое сцепление,
когезия, возможность деформации и взаимопроникновения частиц существенно
зависят от их состояния на различных этапах процесса прессования. Что
касается составляющей воздушной среды (за счет порозности), то влияние ее на
различных этапах прессования, особенно на последних стадиях
деформирования, может оказаться весьма важным фактором.
Наличие влаги в материале от 14 % и выше при высокой температуре
вызывает ее интенсивное выпаривание. Это может привести к образованию так
называемых паровых карманов и вызвать расширение материала и, как
результат, разрушение брикета.
Для проведения качественной оценки авторы, в дополнение к комплексу
вышеперечисленных показателей, подвергли исходное сырье и биобрикеты
сравнительному макроскопическому анализу с помощью электронного
микроскопа USB 2.0 Digital Microscope.
Выводы
Рациональное использование биомассы в Молдове позволит частично
решить энергетические проблемы. В этом плане биобрикеты представляют
превосходный вид топлива с положительными экологическими свойствами. В
правильно подобранном прессовом оборудовании на процесс агломерации
частиц при прессовании влияют качественный состав и технологические
характеристики исходного сырья. При нарушении режимов прессования
биобрикетов из механических смесей биосырья возникают дефекты формы,
структуры и качества.
Литература
1. Moldova Energy and Biomass Project [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://undp.akvoapp.org/en/project/551/. – Дата доступа: 18.05.2014.
2. Проект «Энергия и биомасса в Молдове»: электронный бюллетень [Электронный ресурс]. –
Январь-февраль, 2014. – № 14.
3. Wolfgang Pietsch. Agglomeration Processes: phenomena, technoIogies, equipment. – Wiley-VCH
Verlag GmbH, Weinheim, 2002. – 1104 p.
4. Практикум по дисциплине: Заготовка и переработка сельскохозяйственной продукции и
биоотходов. Анализ и исследование процессов производства гранул и брикетов из
фитомассы (Manual for the Subject: Preparation and Processing of Agricultural Production and
Bio-wastes) / В. Побединский [и др.]. – Кишинев – Прага, 2009. – 162 с. –
ISBN 978–80–213–2029–1.
5. Biomass processing to biofuel / B. Havrland, V. Pobedinschi [et al.]. – Prague – Chisinau, 2011. –
86 p. – ISBN 978-80-87415-20-7.
69
УДК 63: 631. 371: 530.1
ОБЩНОСТЬ ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭКСТРЕМАЛЬНОСТЬ
САМООРГАНИЗАЦИИ
И.И. Свентицкий, д.т.н., А.М. Башилов, д.т.н., В.А. Королев, к.т.н.,
А.В. Палагин, аспирант
Государственное научное учреждение
«Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации
сельского хозяйства ФАНО России» (ГНУ ВИЭСХ ФАНО России)
г. Москва, Российская Федерация
Введение
Принцип
энергетической
экстремальности
самоорганизации
и
прогрессивной эволюции (ПЭЭС и ПЭ) разработан в ГНУ ВИЭСХ для решения
задач энергосбережения в агроэнергетике и в аграрном производстве в целом
[1]. Биоконверсия энергии организмами – главный природный процесс
аграрного производства. Повышение КПД агропроцессов – основная
возможность снижения энергоемкости сельхозпродукции, интенсификация
производства которой сопровождается ростом ее техногенной энергоемкости.
Метод исследования
Принципиальная непригодность второго начала термодинамики (ВНТ) для
анализа преобразований энергии растениями в процессе фотосинтеза была
продемонстрирована в 1903 г. в Крунианской лекции «Космическая роль
зеленых растений» К.А. Тимирязевым, которую он прочитал на заседании
Лондонского королевского общества [2].
Во второй половине ХIХ столетия в науке возник ряд проблем,
обусловленных ВНТ, который считался главным законом классической
термодинамики и энергетики. Наиболее тревожной была проблема «тепловой
смерти» Земли и вселенной. Основная функция ВНТ повсеместно и непрерывно
возрастала, разрушая структуры и приводя к деградации энергии.
К.А. Тимирязев, В.И. Вернадский, Г. Гельмгольц, Н.А. Умов, К.Э. Циолковский
высказывали мнение о существовании неоткрытого закона, сущность которого
противоположна сущности ВНТ. Такой закон был обоснован в ГНУ ВИЭСХ и
назван законом выживания (ЗВ). ЗВ и ВНТ объединены неразрывно в виде
зеркальной динамической симметрии в общий принцип естествознания –
принцип энергетической экстремальности самоорганизации и прогрессивной
эволюции (ПЭЭС и ПЭ). Самоорганизующиеся природные объекты образуются
и функционируют в соответствии с ЗВ. После выхода из самоорганизованного
состояния они становятся равновесными и в соответствии с ВНТ и его
функцией – энтропией, их структуры разрушаются до состояния веществ,
пригодных для повторного использования во вновь создающихся
самоорганизованных объектах. В то же время самоорганизованные объекты
продолжают функционировать и вновь образовываться в соответствии с ЗВ и
логической схемой (рисунок 1).
70
Рисунок 1 – Схема связи основной сущности феноменальных физикохимических принципов с аксиомой жизни и смерти, ЗВ, ВНТ, ПЭЭС и ПЭ,
физико-химическими экстремальными принципами и основными теоремами
физики
Эта схема нами взята из статьи коммерческого директора ООО «Кола»
Л.Л. Гошка, опубликованной в журнале С.О.К. (сантехника, отопление,
кондиционирование) [3]. Казалось бы, представляемая им отрасль
(климатическое оборудование) далека от проблемы, для решения которой
обосновывались ЗВ, ПЭЭС и ПЭ. Очевидно, благодаря своей
естественнонаучной коммуникативной общности, они оказались полезными и в
этой области знаний. Автор справедливо отмечает [3, с. 92]: «…каким бы
уникальным не было проектное решение – проект останется нереализованным,
если заказчик не будет готов к такому решению. Следовательно, если
71
практикующий проектировщик хочет, чтобы его идеи были реализованы, ему
необходимо подтягивать заказчика до своего уровня». Это на первый взгляд
кажется, что область сантехники, отопления, кондиционирования далека от
самоорганизации. Если принять во внимание, что основой кондиционирования
являются тепловые насосы, обеспечивающие возможность использовать
теплоту среды для отопления и получения горячей воды, то можно увидеть –
эту возможность обеспечивает использование в них испарения-конденсации в
качестве рабочего процесса самоорганизующегося фазового перехода
энергоносителя.
Применение ПЭЭС и ПЭ
Рассмотрим использование принципа энергетической экстремальности
самоорганизации еще в одной отрасли знаний, действительно далекой от той,
для решения проблем которой этот принцип обосновывался.
В 2004 г. Российская академия наук по подготовке государственных
кадров при президенте РФ (РАГС) провела научную конференцию: «Стратегии
динамического развития России: единство самоорганизации и управления» с
участием ведущих зарубежных ученых по самоорганизации. С докладами на
русском языке на ней выступили: основатель синергетики Г. Хакен, основатель
теории самоорганизации материи и эволюции биологических макромолекул.
М. Эйген, теоретик по физическим процессам эволюции В. Эбелинг и др. В
докладах отечественных и зарубежных ученых содержались предложения по
использованию явлений самоорганизации в процессах государственного
управления. Представляет интерес признание Г. Хакена в том, что, выявив
принцип подчинения синергетики, он полагал, что открыл «принцип
революции». Однако когда ознакомился с публикациями В.И. Ленина, убедился
в том, что Ленин этот принцип использовал в 1917 г.
Все доклады этой конференции изданы в трех томах, шести частях под
общей редакцией профессора, доктора социологических наук, доктора
медицинских наук. В.Л. Романова [4]. Ученые ГНУ ВИЭСХ выступили с
докладом «Энергетическая экстремальность самоорганизации – исток решения
проблем человеческих» [5]. В 2012 г. в Интернете появилась публикация
«Учебно-методического центра РАГС» по программе для аттестации научнопедагогических работников вузов по специальности: «Информационнокоммуникационные технологии в современной политике» [6].
В текст
программы полностью входит содержание этого доклада [5], включая ссылки
на литературные источники, за исключением формул. ЗВ, ПЭЭС и ПЭ вошли в
виде отдельной главы в первый учебник для вузов по курсу
«Сельскохозяйственная технология», изданный под общей редакцией
академика Россельхозакадемии В.С. Шевелухи [7].
Авторами этой статьи на основе постнеклассической (эволюционной)
парадигмы познания рассмотрена возможность использования ПЭЭС и ПЭ для
анализа эволюции и устойчивости биосферы, а также коммуникативной связи
науки с христианской теологией [8]. Выявлена изоморфность логических
72
свойств естественнонаучной триады – ЗВ, ВНТ, ПЭЭС и ПЭ логическим
свойствам главного символа христианской веры – Пресвятой Троицы. Это
свидетельствует о том, что христианское теологическое учение более чем на 16
столетий опередило светскую науку в отображении главного принципа
естествознания и составляющих его законов в общедоступном для понимания
тройственном богочеловеческом образе.
На основе ЗВ, ПЭЭС и ПЭ удалось разрешить столетние проблемы науки,
обусловленные классической термодинамикой. На этой же основе удалось
решить главную проблему биофизики – логически концептуально объединить
теории физики и биологии [1]. Выявлены идеально реальные свойства
прогрессивной эволюции: самопроизвольная ее устремленность в филогенезе к
экономности энергетической, вещественной, информационной. Следствием
этой экономности является красота и гармония самоорганизующихся
природных систем, а также ускорение процесса эволюции по мере усложнения
их структур.
Заключение
На основе рассмотренных научных инноваций выявлено, что антропный
принцип является следствием прогрессивной эволюции самоорганизующейся
природы и уровнем точности ее исполнения. Удалось выявить формулировки
антропного принципа как на микроуровне – уровне физических констант, так и
на макроуровне – уровне человека – в форме, из которой очевидна
естественнонаучная доказанность антропного принципа [9]. Антропный
принцип является для социологии и антропологии таким же четким природным
законом, как закон гравитации для физики и техники. На основе антропного
принципа представляется возможным выявление предназначения его роли в
эволюции всей природы и четкой детерминированной направленности развития
человеческого общества, согласованного с развитием остальной части,
немыслящей природы.
Высокая коммуникационная общность ЗВ, ПЭЭС и ПЭ, подтверждаемая
их использованием в различных информационно-коммуникационных
технологиях,
свидетельствует
о
возможности
применения
этих
естественнонаучных инноваций в качестве исходных положений для
теоретизации неформализованных (эмпирических) отраслей знаний, прежде
всего – «наук о жизни».
Литература
1. Свентицкий, И.И. Энергосбережение в агроэнергетике и экологическая биоэнергетика
растений / И.И. Свентицкий.  М.: ГНУ ВИЭСХ, 2010.  468 с.
2. Тимирязев, К.А. Избранные сочинения: в 4 т. / К.А. Тимирязев. – М.: ОГИЗ-сельхозгиз,
1949. – Т. 1.
3. Гошка, Л.Л. Из практики по созданию СКВ и СВ. Работа с заказчиком на этапе анализа /
Л.Л. Гошка // С.О.К. – 2008. – № 7. – С. 92–100.
4. Стратегии динамического развития России: единство самоорганизации и управления / под
ред. В.Л. Романова. – М.: Проспект, 2004. – Т. I–III.
73
5. Свентицкий, И.И. Энергетическая экстремальность самоорганизации – исток решения
проблем человеческих / И.И. Свентицкий, А.Н. Обыночный // Стратегии динамического
развития России: единство самоорганизации и управления / под ред. В.Л. Романова. – М.:
Проспект, 2004. – Т. III., ч.2. – С. 167–172.
6. Учебно-методический центр по аттестации научно-педагогических работников вузов
[Электронный
ресурс].
–
М.,
2014.
–
Режим
доступа:
http://ido-rags.ru/?s=%1%81%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D0%BE%D1%80%.
–
Дата
доступа: 20.02.2014.
7. Сельскохозяйственная биотехнология / под ред. В.С. Шевелухи. – М.: Высшая школа, 2008.
– 610 с.
8. Свентицкий, И.И. Роль прогрессивной эволюции в развитии и устойчивости биосферы /
И.И. Свентицкий, А.М. Башилов, В.А. Королев, В.А. Мудрик // Биосфера – почвы –
человечество: устойчивость и развитие. – М.: Фонд «Инфосфера», 2011. – С. 354–363.
9. Kasumov, N. Антропный принцип как следствие прогрессивной эволюции и уровень ее
прецизионности / N. Kasumov, I. Sventitskij, V. Mudrik // ХХIII Congress of Philosophy
«Philosophy as inquiry and Way of Life». – Athens, 2013. – P. 330.
УДК 63:(620.95:504.064.34)
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ДЕЗИНТЕГРАЦИИ КОЛЛОИДНЫХ
ЧАСТИЦ СУБСТРАТА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ПРОЦЕССА АНАЭРОБНОГО СБРАЖИВАНИЯ
Н.Ф. Капустин, к.т.н., Ю.А. Сунцова, н.сотр.
Республиканское унитарное предприятие
«НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства»
г. Минск, Республика Беларусь
Производство энергии из органических отходов становится важной
отраслью сельского хозяйства Республики Беларусь. В связи с высокой
концентрацией в агропромышленном секторе нашей страны животноводческих
комплексов и птицефабрик в зоне их расположения образуется значительное
количество потенциального биологического топлива, использование которого
в биогазовой технологии позволит сократить применение традиционных видов
энергии. Экологический аспект также стимулирует белорусское правительство
субсидировать строительство биогазовых установок, поскольку биогазовая
технология является одним из способов утилизации органических отходов
сельскохозяйственного
производства
и
обеспечения
экологической
безопасности государства.
В республике функционирует 14 импортных биогазовых энергетических
комплексов, в том числе 8 – в сельскохозяйственном секторе, 3 – в пищевой
промышленности и 3 – в жилищно-коммунальном секторе. Беларусь намерена
и дальше увеличивать биогазовые мощности. Правительством Республики
Беларусь утверждена Национальная программа развития местных и
возобновляемых энергоисточников на 2011–2015 гг., в соответствии с которой
предусматривается, в частности, строительство в сельскохозяйственном
секторе биогазовых установок общей мощностью 270 МВт [1].
При всей впечатляющей перспективе существуют факторы, сдерживающие
развитие данной отрасли в Беларуси. Это – высокая стоимость импортного
74
оборудования, что сказывается
на большом сроке окупаемости, и
недостаточность научного и технико-технологического опыта в области
реализации биогазовой технологии.
В связи с чем чрезвычайно важными становятся проблемы
импортозамещения, вытеснения импортируемых биогазовых комплектующих
за счет производства конкурентоспособного отечественного оборудования, а
также создания наиболее оптимальных условий для развития микроорганизмов
в биореакторе, обеспечивающих количественный выход биогаза. Повышение
эффективности действующих и создание условий для нормальной работы
будущих биогазовых установок является одной из первостепенных задач для
ученых и практиков.
Накопленные при проведении работ по отдельному проекту НАН Беларуси
«Исследовать и оценить энергетический потенциал органических отходов
сельскохозяйственного производства и технологические параметры их
анаэробной ферментации в процессе эксплуатации биогазовых установок в
природно-климатических
условиях
Республики
Беларусь»
данные
свидетельствуют об определенных проблемах, связанных с использованием для
выработки
биогаза
высококоллоидных
(вязких)
органических
животноводческих отходов (навоз крупного рогатого скота, отходы
мясопереработки и т. д.). Эти проблемы обусловлены трудностью доступа
метанообразующих бактерий к питательным веществам высококоллоидной
биосуспензии и повышенными энергозатратами на ее перекачку и
перемешивание в ходе технологического процесса. Данные исследований
влияния различных видов жидкого навоза разной влажности на их вязкость
представлены на рисунке 1.
Рисунок 1 – Зависимость вязкости жидкого навоза от содержания сухих веществ
75
Предварительные
исследования
свидетельствуют
о
том,
что
биодоступность органических отходов для метаногенеза может быть увеличена
за счет увеличения поверхности контакта микрофлоры с материалом и перехода
диффузионного режима происходящих химических реакций к кинетическому.
Этому способствует воздействие электрического поля высокого напряжения на
исходный жидкий органический материал. Поэтому одним из этапов
совершенствования и активации процесса брожения органических отходов в
биореакторе и повышения рентабельности биогазовых установок является
применение в качестве катализатора технических средств.
В мировой практике начинает использоваться электрический метод
дезинтеграции коллоидных частиц субстрата. Под дезинтеграцией понимается
измельчение или распад существующих структур под воздействием внешних
сил. Принцип работы данного метода заключается в воздействии на
поступаемое
сельскохозяйственное
органическое
сырье
бегущего
электромагнитного поля, действие которого приводит к измельчению
коллоидов (пузырьков газа в навозе) и многократному возрастанию скорости
физико-химических реакций в сбраживаемом субстрате [2].
Конструктивный вид устройства и его технические параметры
представлены на рисунке 2 и в таблице 1.
1 – электрод; 2 – головка электрода; 3 – трубопровод; 4 – источник электропитания;
5 – зона действия
Рисунок 2 – Конструктивный вид дезинтегратора
Таблица 1 – Техническая характеристика дезинтегратора
Мощность модуля
Расход субстрата
Максимальное давление
Материал
трубопровода
Подводимое напряжение
35 Вт
40 м при содержании СВ = 15 %
5 бар
Высококачественная сталь или ПВХ
3
~ 220 В, 50 Гц
При возникновении электрической силы в бегущем электромагнитном
поле клеточные мембраны деформируются и дестабилизируются, их
эластичные поверхности становятся водопроницаемыми, а содержимое клетки
76
находится в свободном доступе и может использоваться для получения биогаза.
Таким образом, значительно увеличивается доступность питательных веществ
для ферментативных бактерий, что в итоге сказывается на повышении
количественного выхода биогаза.
Использование электрокинетического метода дезинтеграции коллоидных
частиц субстрата на биогазовых комплексах позволит повысить активность
процесса брожения органических отходов в биореакторе и увеличить
количественный выход биогаза на 15–20 % при минимальных инвестиционных
затратах. Кроме того, за счет снижения вязкости субстрата при дезинтеграции
коллоидных частиц могут быть на 30 % снижены энергозатраты на его
перекачку и перемешивание. Данный метод представляет большой интерес, но
требует научных исследований и экспериментальной апробации.
Современные тенденции в теории и практике совершенствования
биогазовой технологии стимулируют повышение доли использования
возобновляемых видов энергии, что благоприятно сказывается на экономике
Республики Беларусь, способствуя развитию биогазовой индустрии и созданию
рабочих мест.
Литература
1. Постановление Совета Министров Республики Беларусь от 10.05.2011 № 586
«Об утверждении Национальной программы развития местных и возобновляемых
энергоисточников на 2011–2015 годы и признании утратившим силу Постановления Совета
Министров Республики Беларусь от 07.12.2009 № 1593». – 68 с.
2. BioCrack. The electrokinetic disintegration process increases efficiency in biogas and wastewater
treatment
plants
//
Vogelsang
[Электронный
ресурс].
–
Режим
доступа:
http://www.vogelsangusa.com/fileadmin/Cumulus/Assets/MarketingTools_US/BioCrack%20Broch
ure_Cumulus.pdf. – Дата доступа: 24.04.2014.
УДК 637.118
КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ
ПОКАЗАТЕЛИ ВАКУУМНОЙ СТАНЦИИ СВЭ
С.А. Антошук, к.т.н., Э.П. Сорокин, к.т.н., М.В. Колончук, инж.
Республиканское унитарное предприятие
«НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства»
г. Минск, Республика Беларусь
Введение
Вакуум-насосная станция является одной из главных составляющих любой
доильной установки, основанной на принципе выведения молока из вымени
коров под действием переменного разрежения. Используемые отечественные
вакуумные станции укомплектованы, как правило, водокольцевыми
вакуумными насосами СН-60 производства Гомельского мотороремонтного
завода или роторно-лопастными насосами типа УВУ-60/45, РВН-40. И те, и
другие насосы имеют недостатки в сравнении с зарубежными аналогами –
насосами фирм De Laval (Швеция), GEA Westfalia (Германия), Gascoigne
Melotte (Голландия). Общий недостаток отечественных насосов – малая
воздухопроизводительность на единицу потребляемой мощности. Так,
77
удельные затраты энергии на 1 м3 производительности в среднем составляют: у
насосов фирм De Laval – 0,041 кВт·ч/м3, Gascoigne Melotte – 0,042 кВт·ч/м3,
Fullwood – 0,047 кВт·ч/м3, а у отечественных водокольцевых и роторнолопастных насосов этот показатель составляет 0,066 кВт·ч/м3, что в 1,4–1,6 раза
выше, чем у зарубежных. Годовое потребление энергии одним отечественным
насосом производительностью 60 м3/ч на 3,3 тыс. кВт·ч больше, чем насосами
зарубежного производства. В целом по республике по этой причине перерасход
электроэнергии (на 1,3 млн дойных коров) составляет 50 млн кВт·ч, чему
должно быть уделено пристальное внимание.
Второй причиной высокого расхода энергии вакуумными насосами
доильных установок является необходимость запаса производительности
вакуумного насоса для возмещения случайных подсосов воздуха в
вакуумированную систему доильной установки. В соответствии с нормативной
документацией этот запас производительности должен составлять не менее
20 % от производительности насоса. Исключение необходимости или снижение
величины запаса производительности насоса является одним из путей экономии
энергоресурсов при доении животных.
Основная часть
Производительность вакуумного насоса – основного узла вакуумной
станции – во многом зависит от его конструктивных особенностей.
Своевременное начало сжатия, нагнетания, обратного расширения и
всасывания достигается в результате соответствующего расположения кромок
нагнетательного и всасывающего окон, а также их площади. Малая площадь
всасывающего окна снижает быстроту действия насоса, а большая – усиливает
перетекание воздуха со стороны нагнетания в сторону всасывания. Поэтому
положение кромок всасывающего окна выбирают, с одной стороны, из условия
равенства давления воздуха в ячейке и во всасывающем патрубке в начальный
момент всасывания и, с другой стороны, из условия достижения ячейкой
максимального объема в момент ее разобщения с всасывающим патрубком. Для
нагнетательного окна положения кромок выбирают, с одной стороны, из
условия равенства давления в ячейке и в патрубке в начальный момент
нагнетания и, с другой стороны, из условия минимального значения объема
ячейки в конечный момент нагнетания. Правильный расчет и соблюдение этих
условий позволяют существенно повысить производительность и коэффициент
полезного действия насоса.
Нами были проведены расчет и конструирование станции вакуумной типа
СВЭ с вакуумным пластинчато-роторным насосом НВУ. В данном насосе угол
всасывания составляет 97,5º, полный угол сжатия – 150º, угол выхлопа – 50º,
угол нагнетания – 56,8º, угол вредного пространства – 60º, угол окончания
всасывания – 130º (рисунок 1). Эти данные в основном соответствуют
результатам исследований В.Ю. Дудина [1], который определил их как
оптимальные.
В обычных вакуумных насосах двигатель и вакуумный насос работают с
максимальным числом оборотов и, соответственно, мощностью, вследствие
78
чего имеют постоянно высокое потребление энергии. Однако в процессах
доения животных и промывки оборудования не всегда необходимо
повышенное потребление вакуума, а следовательно, и максимальное число
оборотов вакуумного насоса. В связи с этим одним из направлений снижения
затрат электроэнергии при доении коров является управление работой
вакуумных насосов, для чего последние необходимо оснащать функцией
регулирования производительности в зависимости от уровня текущей
потребности в вакууме, что обеспечивает 30 % экономии расхода
электроэнергии [2].
Конструкция вакуумной станции СВЭ предусматривает автоматическое
регулирование производительности насоса на основе преобразователя частоты
тока и обратной связи – датчика давления вакуума в вакуумной системе.
Рисунок 1 – Фазы воздухораспределения вакуумного насоса НВУ
Постоянное регулирование производительности насоса при условии
поддержания стабильности вакуумметрического давления в вакуумной системе
(не более 20 кПа·с) позволяет исключить выработку запаса производительности
79
насоса, который по техническим требованиям должен быть не менее 20 % от
общей производительности, а следовательно – экономить энергию. Это
является второй особенностью повышения энергоэффективности вакуумной
станции СВЭ.
Анализ данных, полученных из хозяйств, эксплуатирующих доильное
оборудование, показал, что вакуумная система, включающая вакуумную станцию,
вакуум-провод, регулятор вакуума, пульсаторы, коллекторы и доильные стаканы,
имеет примерно на 50 % большую вероятность отказов по отношению к другим
узлам доильного оборудования, а производительность вакуумных насосов не
соответствует норме у 72,6 % обследованных установок [3].
Для повышения надежности станции и предотвращения ускоренного
снижения ее производительности в вакуумном насосе НМУ применены лопатки
новой конструкции, которые при их износе от трения с корпусом насоса
автоматически уплотняют торцовые зазоры. От этого срок службы вакуумного
насоса увеличивается. Кроме того, в системе смазки насоса применена простая,
надежная и экономная масленка, не допускающая утечки масла при
неработающем насосе.
Техническая характеристика станции приведена в таблице 1.
Таблица 1 – Техническая характеристика станции
Наименование показателя
Марка станции
Источник питания
Значение
СВЭ
СВЭ-01
сеть переменного тока 230/400
± 10 В, 50 Гц
Производительность за час основного времени при
рабочем вакуумметрическом давлении 50 кПа, л/мин
Габаритные размеры вакуумной станции, мм, не более:
– длина
– ширина
– высота
Масса вакуумной станции, кг, не более
Тип насоса
Марка насоса
Номинальная мощность, кВт
Скорость вращения вала электродвигателя, мин-1
Стабильность
вакуумметрического
давления,
поддерживаемого устройством регулирования в системе,
кПа·с, не более
Условный проход впускного отверстия, мм
Условный проход выпускных отверстий, мм
Масса насоса, кг, не более
Габаритные размеры насоса, мм, не более:
– длина
– ширина
– высота
0–2810
2810
1400
1100
1300
270
250
пластинчато-роторный
НВУ
7,5
400–1500
1500
20
80
2 х 45
120
565
375
350
С учетом указанных конструктивных особенностей изготовлен опытный
образец станции вакуумной СВЭ.
80
Станция вакуумная (рисунок 2) состоит из рамы, вакуумного насоса,
электродвигателя, привода, масленок, глушителя, маслоотделителя, обратного
клапана, ресивера, устройства регулирования вакуума.
1 – рама; 2 – глушитель; 3 – маслоотделитель; 4 – масленка; 5 – кожух; 6 – электродвигатель;
7 – насос вакуумный; 8 – привод
Рисунок 2 – Общий вид станции вакуумной
Основной узел станции – насос вакуумный (рисунок 3), который
представляет собой пластинчато-роторную конструкцию, является масляным, с
двумя выхлопными отверстиями.
Он состоит из корпуса 1, двух крышек 2, ротора 3, двух подшипников 4,
лопаток, вставляемых в пазы 5.
81
1 – корпус; 2 – крышка; 3 – ротор; 4 – подшипник; 5 – паз
Рисунок 3 – Общий вид насоса вакуумного
Результаты испытаний вакуумной станции показали, что она имеет
производительность 2810 л/мин, с ее помощью в вакуумной системе доильной
установки
поддерживается
стабильное
вакуумметрическое
давление
(17,0 кПа·с) при норме 20,0 (не более), а удельный расход электроэнергии без
учета экономии энергии, создаваемой системой регулирования вакуума,
составляет 0,044 кВт·ч/м3, т. е. на 1/3 меньше, чем потребляют отечественные
вакуумные станции. С учетом же экономии части энергии (30 %), создаваемой
системой регулирования вакуума [2], полная теоретическая экономия энергии
составляет 2/3 от потребления ее отечественными станциями, а удельный
расход электроэнергии в этом случае – 0,022 кВт·ч/м3.
Эти данные превзойдены на практике в процессе проведения приемочных
испытаний станции. В протоколе приемочных испытаний станции СВЭ [4]
экономия электроэнергии составляет 75 % при использовании ее в составе
доильной установки на 40 мест. Использование вакуумной станции в составе
доильной установки позволяет сэкономить более 30 тыс. кВт·ч в год, при
потребности в 9000 шт. станций экономия электроэнергии составит
270 млн кВт·ч.
Как показали результаты испытаний, значительно повысилась и
надежность станции. За время эксплуатации станции в течение года с
наработкой 3500 часов ее производительность снизилась с 2810 до 2730 л/мин,
что составляет около 3 %, в то время как существующие станции через 2–3 года
82
работы теряют 20 % производительности и отправляются в ремонт. Отказы во
время эксплуатации вакуумной станции СВЭ отсутствуют.
Заключение
 В результате проведенных исследований предложена новая конструкция
вакуумной станции.
 На 75 % снижены затраты электроэнергии на привод разработанной
вакуумной станции СВЭ в сравнении с отечественными станциями, повышена
надежность ее работы.
Литература
1. Дудин, В.Ю. Исследования и обоснование параметров вакуумного насоса: дис. … канд.
техн. наук / В.Ю. Дудин. – Львов, 2014.
2. Мишуров, Н.П. Энергосбережение при доении коров роботами / Н.П. Мишуров // Научнотехнический прогресс в сельскохозяйственном производстве: материалы Междунар.
науч.-практ. конф.: в 2 т. – Минск, 2010. – Т. 2. – С. 87–90.
3. Клыбик, В.К. Организационно-техническое обеспечение сервиса современного доильного
оборудования / В.К. Клыбик, В.Н. Круглая, М.И. Новиков // Механизация и
электрификация сельского хозяйства: межвед. тематич. сб. / РУП «НПЦ НАН Беларуси по
механизации
сельского
хозяйства».
–
Минск,
2011.
–
Вып.
45.
–
С. 261–266.
4. Протокол № 037 Б ¼–2014 приемочных испытаний станции вакуумной с
энергосберегающим устройством СВЭ / ГУ «Белорусская МИС». – Привольный, 2014 г.
УДК 631.171
К ВОПРОСУ УПРАВЛЕНИЯ В АГРОТЕХНОЦЕНОЗАХ
В.А. Королев, к.т.н, доц.
Государственное научное учреждение
«Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации
сельского хозяйства ФАНО России» (ГНУ ВИЭСХ ФАНО России)
г. Москва, Российская Федерация
Современные подходы к решению проблем увеличения объемов
производства и качества, уменьшения стоимости сельскохозяйственной
продукции, снижения негативных воздействий агропромтехнологий на
окружающую среду предполагают рассмотрение преобразования энергии в
агропроцессах в составе единых систем – агротехноценозов (АТЦ),
объединяющих ограниченные в пространстве и времени сложные открытые
системы, функционирующие в изменяющихся климатических и почвенных
условиях конкретного региона. Эти системы объединяют биоценозы –
природные объекты: окружающую среду, растительные и животные организмы
объекта аграрного производства (ОАП), и техноценозы – техногенные
структуры: искусственные сообщества рабочих машин (РМ), создаваемые
человеком для повышения эффективности АТЦ [1, 2].
Техноценозы устойчивы в развитии, их построение подчинено объективно
существующим закономерностям формирования технических систем [3, 4].
Элементы техноценозов, как правило, самостоятельные динамические системы,
рассредоточены в пространстве, их функционирование распределено во
83
времени и происходит в среде неуправляемых стохастических параметров при
недостатке информации о выполняемых процессах.
Исходя
из
требований
обеспечения
потенциально
возможной
продуктивности ОАП, сокращения затрат используемых материальнотехнических ресурсов при производстве продукции в условиях конкретных
природно-климатических зон, процессы в АТЦ требуют физиологически и
экономически обоснованных затрат (ввода) материальных ресурсов, энергии,
информации. Главным резервом снижения техногенной энергоемкости и
увеличения
урожайности
сельскохозяйственной
продукции
является
повышение биоэнергетического КПД преобразования природной энергии
автотрофными фотосинтезирующими растениями (при производстве
продукции растениеводства используют 97–98 % энергии солнечного
излучения и только до 2–3 % – техногенной). Техногенную энергию в
сельскохозяйственном производстве целесообразно рассматривать как энергию
управления технологическими процессами для высокоэффективного
преобразования организмами: солнечной энергии (ОИ) – растениями, энергии
кормов – животными [1, 2]. Целесообразно рассмотреть вопросы прогнозного
управления процессами, специализироваными РМ или технологическими РМ,
или их комплексами в АТЦ.
Среди технических средств управления процессами в АТЦ можно
выделить дискретные системы (СД) и системы плавного изменения параметров
(СП).
Системы первой группы располагают на верхнем уровне управления
техноценозом (непосредственная связь с самоорганизующимися процессами
природного происхождения) либо на верхнем уровне управления группами
технологического оборудования (связь с циклами технологических операций).
На разных этапах реализации агротехнологий СД контролируют процессы
и должны обеспечивать актуальные циклограммы работы, определять состав,
готовность к использованию, сочетаемость, последовательности и
длительности переключения, диапазоны эффективного функционирования и
взаимодействия отдельных РМ или их групп, распределять между ними
общесистемные ресурсы. Дискретные системы управления АТЦ – это сложные
уникальные структуры, требующие значительных затрат времени, ресурсов,
высокой квалификации специалистов при разработке, отладке и эксплуатации,
ориентируемые на конкретные применения и алгоритмы управления.
Существующая методологическая классификация относит СД к структурам
высокого эпистемологического уровня.
Оборудование техноценозов должно функционировать согласно штатным
(типовым) перечням (комплексам, циклам) технологических операций,
включающим
последовательности
действий,
регламентируемые
технологическими картами выполняемых процессов. Если реализация штатного
цикла операций, независимо от того, началось их выполнение или нет,
невозможна, СД корректирует типовую последовательность: между фазами
84
процесса, где установлено это событие, внедряют фазы или отдельные
операции, не предусмотренные штатным циклом.
В большинстве случаев агропроцессы, даже объединяемые общей
технологией, взаимосвязаны слабо, друг на друга влияют опосредованно и
незначительно, реализуются специализированными РМ через самостоятельные
управляющие воздействия. Например, в период возделывания растений
производят подготовку почвы, посадку растений, обслуживание различных
стадий их вегетации. Структуры техноценозов на практике формируют в виде
направленных систем – упорядоченных множеств управляемых, имеющих
общую цель функционирования РМ, подсистем (групп РМ), ориентируемых на
выполнение определенных функций или конкретных технологических
операций. Соответственно, задачу управления агропроцессами разбивают на
подзадачи с локальными целью и критерием качества управления. Глобальной
цели управления достигают решением всех подзадач.
При анализе и разработке систем с большим количеством элементов,
описываемых разными математическими моделями, вводят понятие «агрегат».
Состояние агрегата, его параметры и происходящие в нем процессы
характеризуют совокупности множеств различной природы: фазы процессов,
входные, управляющие, выходные сигналы, состояние и т. п., операторы
переходов и выходов, реализующих преобразования входных, выходных и
управляющих функций при действии сигналов, в общем случае – случайных.
Абстрактные агрегатные модели относят к классу универсальных, способных
моделировать работу разных объектов, описываемых этими моделями.
Применение к техническим устройствам как преобразователям информации
понятия «агрегат» создает перспективы создания унифицированных структур
устройств управления по гибкому алгоритму с учетом требований реальных
процессов [3, 5].
При использовании агрегативного подхода к АТЦ из техноценоза
выделяют семейство РМ, ориентируемых на выполнение конкретного
комплекса технологических операций, и используют циклограммы работы этих
РМ. Модель такого семейства характеризуют множества: А – исполнительные
технические средства (ИТС) и устройства переключения операций (УПО)
выполняемых технологических процессов (средства контроля параметров
процессов, приводы, контакторы, заслонки, исполнительные клапаны);
Т – участки (фазы) циклограммы работы; Y – состояния ИТС и УПО на всех
участках (фазах) циклограммы работы; U – условия завершения участков (фаз)
и перехода на новые участки (фазы). Множество Y описывает двухмерная
матрица, число столбцов которой соответствует количеству элементов участков
(фаз) циклограммы работы, а число строк – количеству ИТС и УПО (U  Y).
Рассмотрено использование агрегатной модели для элементов АТЦ на
примере роботизированного кормораздатчика ферм КРС.
Кроме функций коммутатора при функционировании СД анализирует
предысторию выполняемых процессов, предлагает прогноз их изменения.
85
Известные методы генерации упреждающих управлений для адаптации
технических систем к условиям и характеристикам выполняемых процессов
базируются на теории предсказаний, использовании ретроспективной
информации, расчетной или полученной в режиме реального времени. Из-за
сложности структур АТЦ реализации этих методов в АТЦ не всегда возможны.
Рассмотрим подход, существенно упрощающий прогнозирование хода
агропроцессов.
В многофакторной системе «ОАП – факторы окружающей среды – среда
факторов управлений» неуправляемые воздействия окружения (почвенноклиматические условия, интенсивность солнечного излучения, температура,
влажность воздуха и др.), техногенные воздействия, изменяя которые можно
влиять на технологические процессы и на ОАП, отнесем к управлениям и
разделим на три группы: типовое управление, внешнее управление,
корректирующее управление.
В качестве типового управления примем реализуемые согласно
технологическому регламенту процессов техногенные воздействия на ОАП,
практически не изменяющиеся или изменяющиеся незначительно длительный
период применения по составу, параметрам и последовательности
технологических операций; в качестве внешнего – самоорганизующиеся
неуправляемые
(кроме
технологических
процессов
тепличного
растениеводства, закрытого содержания животных и т. п.) воздействия
окружения, в качестве корректирующего – дополнительные техногенные
воздействия на ОАП для реализации задач обеспечения высокоэффективного
производства.
При конкретном внешнем управлении и идеальном по требованиям
производства типовом достаточно реализовать типовое управление для
получения нужного результата. На практике внешнее управление может
ухудшать условия существования ОАП, а типовое – быть недостаточным для
обеспечения условий высокоэффективного производства. Тогда для
улучшения этих условий применяют корректирующее управление с
привлечением дополнительных ресурсов. Корректирующее управление – это
оперативные воздействия на технологические процессы в режиме реального
времени, лучшие стратегии по отношению к цели и задачам управления.
Задержки управления по времени могут ограничивать положительное
изменение характеристик ОАП, функциональных и технических параметров
агросистемы в целом и могут сделать управление неэффективным. Парадигма
корректирующего управления агросистемами предусматривает реализацию
интеллектуального воздействия на ОАП как реакцию на возникающие
отклонения характеристик процессов от требуемых значений и на нештатные
ситуации. Это – управление, инициированное объективной необходимостью
устранения возникающего в ходе выполнения процессов несоответствия
контролируемых характеристик агросистемы и ее элементов области
допустимых значений, устойчивых тенденций динамики, могущих привести к
такому несоответствию.
86
При реализации агропроцессов из числа переменных процесса
индивидуально, в зависимости от вида ОАП (например, в растениеводстве:
сорта, гибрида растений, стадий их вегетации и т. п.), реализуемой технологии,
условий функционирования, в режиме реального времени выделяют
переменную порядка (наиболее быстро меняющуюся и наиболее сильно
влияющую на процессы в системе) и параметры управления (типового,
корректирующего), с помощью которых можно воздействовать на процессы
изменения ОАП. В растениеводстве в качестве переменной порядка
целесообразно выбрать эксэргию оптического излучения в отношении
фотосинтеза растений, а в качестве параметров управления – один или
несколько параметров условий функционирования (температуру и влажность
воздуха, влажность и минеральный состав почвы, наличие органических
удобрений) [1, 2].
Законы изменения параметров управления выберем исходя из следующих
положений. Согласно 1–4, построение техноценозов, изменение,
преобразование и развитие процессов в них во многом подчинены объективным
закономерностям, характерным для природных структур биоценозов.
Самоорганизующиеся процессы изменения внешних воздействий и
характеристик ОАП во времени, как правило, инерционные, можно описать
стандартными математическими зависимостями: длительные процессы – закон
технического
оптимума,
процессы
средней
продолжительности
–
экспоненциальный, короткие – линейный, или скомпоновать из участков, на
которых изменения характеристик процессов описывают эти функции.
Изменения параметров режима технических элементов АТЦ должны быть
аналогичны.
В ходе реализации процессов, используя информацию об изменениях
переменной порядка и параметров управления до момента осуществления их
контроля, базу ретроспективных данных о реализациях аналогичных процессов,
выбирают, какая из перечисленных стандартных математических зависимостей
наиболее точно описывает изменения контролируемых информативных
переменных процессов. Экстраполируя выбранные зависимости на
перспективу, определяют прогнозные сценарии изменения характеристик ОАП
и агросистемы в целом. Для проверки правильности выбранных сценариев
рассчитывают значение переменной порядка. Если с точки зрения получения
потенциально
возможной
продуктивности
ОАП,
устойчивости
и
эффективности технологических процессов с учетом прогноза изменения
условий функционирования типовое управление не обеспечивает адаптации к
изменяющимся условиям и полной мобилизации ресурсов ОАП при высоких
технико-экономических
показателях,
подбирают
законы
изменения
переменных корректирующего управления для достижения этих целей. Если
прогнозные значения контролируемых переменных и законов изменения
корректирующего управления отличаются от реальных итерационными
изменениями их конечных значений, производят изменение этих зависимостей
87
до тех пор, пока сходимость прогнозов изменения контролируемых
переменных не будет удовлетворительной.
На
практике
достижение
заданных
значений
показателей
агротехнологических процессов (производительность, качество продукции,
энергоэффективность и т. д.) осуществляют за счет корректного выбора из
существующей номенклатуры технологического оборудования типа РМ, их
параметров. Оптимальные режимы РМ, выполнение локальных технических
требований к ним обеспечивают устройства плавного изменения параметров
(СП) за счет управления исполнительными приводами этих машин.
Формально постановка и решение задач управления приводами
разработаны достаточно полно. Так, в [6, 7 при решении задач исследования
управления и проектирования электромеханических преобразователей энергии
использовался
подход,
основанный
на
применении
стандартных
математических зависимостей для описания изменения во времени параметров
процессов.
Для согласования режимов РМ, реальных условий и характеристик
выполняемых процессов СД должны также генерировать, транспортировать СП
РМ и изменять в приводах РМ значения соответствующих начальных, конечных
и граничных условий уравнений конкретных РМ.
Применение агрегатных моделей, использование в них стандартных
математических зависимостей для прогнозирования изменений характеристик
процессов и управления ими существенно упрощает технические реализации
элементов техногенной части АТЦ, создает возможности унификации схемных
и программных решений в реализациях устройств управления агропроцессами,
сокращает затраты времени и материально-трудовых ресурсов на этапе их
разработки и внедрения.
Литература
1. Свентицкий, И.И. Энергосбережение в АПК и энергетическая экстремальность
самоорганизации / И.И. Свентицкий. – М.: ГНУ ВИЭСХ, 2007. – 468 с.
2. Свентицкий, И.И. / Инновационные положения управления высокоэффективными
(точными) агротехнологиями / И.И. Свентицкий, В.А. Королев // Вестник ФГОУ ВПО
МГАУ им. Горячкина. – М.: ФГОУ ВПО МГАУ. – 2007. – № 2 (22). – С. 22–23.
3. Кудрин, Б.И. Классика технических ценозов. Общая и прикладная ценология / Б.И. Кудрин.
– Томск: ТГУ – Центр системных исследований, 2006. – Вып. 31: Ценологические
исследования. – 220 с.
4. Способ и устройство автоматического управления продукционным процессом растений с
учетом самоорганизации: пат. 2350068 RU, МПК A01G7/00 / И.И. Свентицкий, В.А. Королев,
Е.О. Алхазова; заявитель Государственное научное учреждение Всероссийский научноисследовательский институт электрификации сельского хозяйства. – № 2007103927/12,
заявл. 02.02.2007, опубл. 10.08.2008. // Изобретения. Полезные модели / Официальный
бюллетень ФГУ ФИПС. – 2009. – № 9.
5. Кудрин, Б.И. Античность, символизм, технетика / Б.И. Кудрин. – М.: Электрика, 1995. –
120 с.
6. Загорский, А.Е. Исследование динамических характеристик электрических машин
автономной неразветвленной системы электроснабжения / А.Е. Загорский, В.А. Королев //
Электротехника. – 1981. – № 6. – С. 8–11.
88
7. Загорский, А.Е. / Оптимизация динамических режимов регулируемых электрических
машин / А.Е. Загорский, В.А. Королев // Электричество. – 1988. – № 9. – С. 65–69.
8. Математические модели и информационные технологии в сельскохозяйственной биологии:
итоги и перспективы: материалы Всероссийской конференции (с международным
участием), Санкт-Петербург, 14–15 октября 2010 г. – СПб.: АФИ, 2010. – 288 с.
УДК 628.94
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ СВЕТОДИОДНЫЙ ОБЛУЧАТЕЛЬ
ДЛЯ СВЕТОКУЛЬТУРЫ
С.А. Ракутько, д.т.н., доц., С.В. Таличкин, аспирант
Государственное научное учреждение
«Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации
и электрификации сельского хозяйства Россельхозакадемии»
(ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии)
г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
При использовании оптического излучения (ОИ) в светокультуре
необходимым условием является обеспечение энергосбережения. Это связано с
большими потерями, происходящими на различных этапах преобразования
энергии в технологических процессах облучения [1].
Для оценки спектрального состава потока ОИ задают соотношения
интенсивности излучения трех спектральных диапазонов ki , % : синего (B)
k син (400..500 нм), зеленого (G) k зел (500…600 нм) и красного (R) k кр (600…700
нм) области фотосинтетически активной радиации (ФАР).
Продуктивность светокультуры можно повысить путем приближения
создаваемых спектральных параметров потока к нормативным значениям.
Несоответствие спектра приводит к потерям, что увеличивает энергоемкость
процесса облучения. Природа этих потерь связана с необходимостью
обеспечить требуемую спектральную дозу облученности в наиболее
«дефицитном» спектральном диапазоне.
Существующие конструкции светодиодных (СД) облучателей имеют ряд
недостатков. Неравномерное пространственное распределение потока
излучения облучателей приводит к неравномерному распределению потока по
облучаемой поверхности. Для обеспечения необходимого уровня облученности
в наименее облученной точке необходимо повышать установленную мощность,
что приводит к дополнительным энергетическим затратам и не позволяет
обеспечить энергоэффективность применения СД источников.
Задачей разработки являлось создание облучателя на СД источниках,
обеспечивающего энергосбережение при его применении в светокультуре.
Основой
фитооблучателя
(рисунок
1а)
является
прозрачный
цилиндрический
плафон 3, выполненный из стекла. Внутри плафона
располагается полый квадратный профиль 2, на наружных плоских гранях
которого расположены световые элементы 1, состоящие из групп светодиодов с
различными спектрами излучения. Крепление световых элементов на профиле
обеспечивает отвод тепла от световых элементов 1 восходящим потоком
воздуха, проходящим сквозь фитооблучатель вдоль внутренней поверхности
профиля 2 через отверстия в верхней и нижней крышках 5, служащих для
89
защиты от влаги световых элементов. Светоотражающие элементы 4
выполнены пружинящими и, помимо коррекции светораспределения, служат
для фиксации профиля 2 соосно в плафоне 3.
Поток ОИ излучается из т. O (рисунок 1б). На рисунке 1б n – нормаль к
поверхности светоотражающего элемента 4 в направлении угла  , I 0 – сила
света в направлении Ox, I  – сила света в направлении угла  без
светоотражающего элемента 4, I  – сила света, отраженного светоотражающим
элементом 4. Сила излучения световых элементов 1, расположенных на одной
грани профиля 2 в направлении Ox, максимальна, в направлении Oy –
минимальна. При совместном излучении потока от световых элементов 1,
расположенных на соседних гранях профиля 2, векторы сил излучения относят
к единому световому центру СЦ. При этом формируется неравномерное
пространственное светораспределение (кривая А на рисунке 1в). Благодаря
наличию дополнительно введенных протяженных светоотражающих элементов
4,
производится
корректировка
суммарного
пространственного
светораспредения до равномерного (кривая В на рисунке 1в).
Устройство управления выполнено в виде отдельного блока и может
являться общим для нескольких фитооблучателей.
б)
а)
в)
а – конструкция; б – процесс излучения потока ОИ световыми элементами;
в – пространственное светораспределение фитооблучателя
Рисунок 1 – Конструкция и принцип действия фитооблучателя
90
Световые элементы состоят из отрезков СД ленты типа RT 2-5000 12V
RGB 2x (5060, 360 LED, W). Длина облучателя – 1 м, диаметр плафона – 0,04 м.
На каждой грани алюминиевого профиля 25х25 мм располагаются 72 RGB
светодиода. Потребляемая световыми элементами мощность – 71 Вт.
Плотность фотонного потока ФАР, измеренная прибором LiColor вплотную у
плафона в его средней части, – 124 мкмоль·м-2·с-1. Устройство широтноимпульсного управления позволяет осуществлять независимую регулировку
потока светодиодов отдельных цветов. Пределы изменения облученности
(вплотную у плафона) по каналу R – 0…4,3 клк, G – 0…14,5 клк, B – 0…2,9 клк.
Спад потока по мере удаления от облучателя показан в таблице 1. Измерения
освещенности проводились люксметром «ТКА-Люкс».
Таблица 1 – Облученность вертикальной поверхности в зависимости от
расстояния до плафона фитооблучателя
d, м
E, клк
0
21,7
0,1
2,4
0,2
1,19
0,3
0,77
0,4
0,59
0,6
0,37
0,8
0,27
1,0
0,2
Фитооблучатель предназначен для вертикального размещения внутри
посадок растений с возможностью изменения его положения по высоте
(рисунок 2). При этом все ярусы растений получают равномерное облучение и
поток ОИ используется наиболее эффективно.
Рисунок 2 – Размещение
фитооблучателя в ценозе
Спектральные измерения проводились с помощью спектроколориметра
ТКА ВД/04.
Доработанное программное обеспечение прибора позволяет вычислять
следующие параметры [2]:
91
1. Спектральную энергоемкость   , отн.ед.
н
н
н

 k син k зел k кр 

(1)
   MAX 
;
; ,
k
k
k


 син зел кр 
где k i – измеренные доли потока в спектральных диапазонах;
k iн – нормативные значения долей (различные для отдельных культур).
2. Энергоемкость облученности  Е , отн.ед.
Е
,
(2)
 Е  ФАР
н
ЕФАР
где ЕФАР – измеренная облученность ФАР;
н
– нормативное значение облученности ФАР.
ЕФАР
3. Полную энергоемкость  , отн.ед.
(3)
      ФАР .
Возможность независимого регулирования спектра фитооблучателя и его
потока ФАР позволяет добиться минимальной полной энергоемкости процесса
облучения (рисунок 3), если задать спектральные соотношения, обеспечивающие
наивысшую продуктивность светокультуры: томата – k н : k н : k н =15 %:17 %:68 %;
син
н
н
н
син
зел
кр
зел
огурца – k : k : k =17 %:40 %:43 % (средние значения по [3]).
Рисунок 3 – Оптимизация спектра
излучения для томата (вверху) и
огурца (внизу)
92
кр
Экспериментальный
образец
энергосберегающего
светодиодного
фитооблучателя
изготовлен
в
лаборатории
энергоэффективных
электротехнологий ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии и используется в
научно-исследовательских работах по светокультуре. Дополнительными
преимуществами фитооблучателя являются его повышенная надежность и
меньшая материалоемкость. Применение фитооблучателя в светокультуре
позволит
максимально реализовать энергосберегающий потенциал
современных СД источников.
Литература
1. Ракутько, С.А. Оптимизация технологического процесса облучения в АПК по минимуму
энергоемкости / С.А. Ракутько // Светотехника. – 2009. – № 4. – С. 57–60.
2. Ракутько, С.А. Оценка эффективности применения оптического излучения в светокультуре
по величине энергоемкости / С.А. Ракутько, В.Н. Судаченко, А.Е. Маркова // Плодоводство
и ягодоводство России. – 2012. – № 33. – С. 270–278.
3. Сарычев, Г.С. Продуктивность ценозов огурцов и томатов в функции спектральных
характеристик ОСУ / Г.С. Сарычев // Светотехника. – 2001. – № 2. – С. 27–29.
УДК (631.95:573.6):631.147
ПРИМЕНЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ФАКЕЛЬНЫХ
УСТРОЙСТВ ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ В
БИОГАЗОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСАХ
С.А. Абрамчук, зам. директора
ОДО «МИГ»
г. Минск, Республика Беларусь
Н.Ф. Капустин, к.т.н., зав. лабораторией, Э.К. Снежко, к.т.н., н. сотр.
Республиканское унитарное предприятие
РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства»
г. Минск, Республика Беларусь
В настоящее время во всех высокоразвитых странах органические отходы
сельскохозяйственного производства (навоз всех видов животных, помет птиц
и отходы растениеводства) рассматриваются как перспективный постоянно
возобновляемый источник энергии (ВИЭ) и сырьевая база для получения
высококачественных органических удобрений. В Республике Беларусь
функционирует свыше 6300 комплексов крупного рогатого скота (КРС), свыше
100 свиноводческих и 48 птицеводческих комплексов. Из отходов этих
хозяйств ежегодно можно производить по биогазовой технологии анаэробного
сбраживания как минимум 1700 млн м3 биогаза в течение года переработки
навозных стоков ферм и куриного помета птицефабрик.
При использовании такого количества биогаза на когенерационных
установках биогазовых энергетических комплексов (БГЭК) можно будет
вырабатывать порядка 3 400 000 МВт∙ч электрической энергии и
5 600 000 Гкал тепловой, что будет способствовать ежегодной экономии около
1 000 000 тонн условного топлива.
93
Дополнительным экономическим и экологическим эффектом от
применения данной технологии является повышение урожайности на 20 % (по
сравнению с использованием несброженного навоза) в результате внесения
качественных органических удобрений и улучшение экологической обстановки
в местах работы ферм, птицефабрик и в целом по стране.
Однако в процессе анаэробного сбраживания органических отходов в
метантенках (биореакторах БГЭК) в зависимости от состава и качества
исходного биологического сырья могут возникнуть излишки вырабатываемого
биогаза в газгольдере метантенка, которые не смогут израсходовать
энергетические когенерационные установки из-за ограниченности своей
мощности. Излишки биогаза могут появиться также в случае их
профилактического обслуживания или возникшей аварийной ситуации с
остановкой работы одного из блоков модуля установки (или всего БГЭК в
целом).
Рисунок 1 – Структурно-технологическая схема получения биогаза с выработкой
энергии на его основе и место автоматизированного факельного устройства
(УАФ) в этом процессе
В таких случаях через предохранительные клапаны метантенков
(ферментеров) излишки биогаза должны быть выпущены в атмосферу, и
количество таких вредных выбросов (даже если взять один процент этих
выбросов от предполагаемого ежегодного производства в нашей стране
биогаза) может составить около 25 млн м3. В этих выбросах, по оценкам
специалистов, может содержаться до 18 млн м3 метана, что по экологически
причиняемому ущербу эквивалентно 378 млн м3 углекислого газа. Если к этому
добавить огромное количество биогаза, выпускаемого в атмосферу
многочисленными полигонами твердых бытовых отходов (ТБО), то может
получиться весьма внушительная цифра.
Таким образом, обязательным элементом в обслуживании БГЭУ, как
показал мировой опыт их эксплуатации, является наличие устройства
94
автоматизированного факельного (УАФ), позволяющего производить
экологически чистую утилизацию излишков вырабатываемого БГЭУ биогаза
путем его сжигания [1–2].
Мировая практика показала экономическую нецелесообразность
оснащения УАФ котлами для выработки тепловой энергии, поскольку такое
оборудование будет использоваться периодически и не сможет окупить
расходов на его изготовление и установку.
В то же время не так давно в Российской Федерации появился ряд
патентов и статей о путях бездымного сжигания сбросных газов с переводом
части факельного тепла в электричество путем использования эффекта
возникновения напряжения на стыке двух различных металлов при разных
температурах – «эффекта Зеебека».
Простота и относительно небольшая стоимость таких встроенных в УАФ
термических преобразователей сопротивления свидетельствуют о том, что в
недалеком будущем даже периодическое получение электроэнергии с помощью
УАФ позволит сократить сроки их окупаемости, рассчитываемые в настоящее
время лишь по критериям экологического характера. Это касается также
постоянно действующих УАФ, обслуживающих свалки твердых бытовых
отходов (ТБО).
Согласно заданию отраслевой программы ОНТП «Импортозамещающая
продукция», нами разработан опытный образец УАФ для БГЭУ. Как уже
отмечалось, при сжигании (утилизации) биогаза его отрицательное влияние на
экологическое состояние нашей планеты резко снижается, в частности на
порядок снижается по парниковому эффекту в сравнении с прямым выбросом
биогаза (метана) в атмосферу. Свеча УАФ обеспечивает почти полное сжигание
биогаза, при этом содержание веществ в продуктах его сгорания соответствует
европейским нормам: NОх ≤ 100 мг/м3; СО ≤ 50 мг/м3; СnНm ≤ 10 мг/м3. УАФ
надежно работает при давлении биогаза в системе от 100 до 10000 мм в. ст. и
обеспечивает расход временно сжигаемого биогаза от 125 до 250 м3/ч с
минимальным выбросом токсичных веществ в атмосферу.
В настоящее время на действующих импортных БГЭК, расположенных на
территории Республики Беларусь, нет УАФ с автоматизированным поджигом
биогаза, надежно работающих в пределах всего диапазона изменений
химического состава биогаза. Исследовав данную проблему, специалисты РУП
«НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства» и ОДО «МИГ»
разработали достаточно простой и надежный образец УАФ, который
изготавливается в виде отдельной конструкции, вынесенной за пределы
ферментеров на взрывобезопасное расстояние, и включает специальное
стабилизирующее устройство, предотвращающее возможный отрыв пламени
«свечи» в случае снижения скорости распространения пламени,
огнепреградитель (отсекатель пламени), предотвращающий проскок пламени
при случайном увеличении содержания кислорода, напорный вентилятор и
автоматизированную систему поджига биогаза.
95
Рисунок 2 – Схема расположения сборочных единиц автоматизированного
факельного устройства
Проблема эффективного сжигания биогаза в настоящее время весьма
актуальна. Например, учеными из института газа НАН Украины в результате
экспериментальных исследований горения биогаза при различных режимах
были сделаны следующие основные выводы [3]:
1. В связи со склонностью к отрыву пламени биогаз имеет меньший
диапазон регулирования горелочного устройства, чем при сжигании
природного газа.
2. При сжигании биогаза выбросы оксидов азота (NOx) уменьшаются в
среднем в два раза.
3. Использование биогаза при наличии в нем сероводорода (H2S) требует
применения коррозиеустойчивых материалов для изготовления деталей
горелочного устройства.
Разработанное нами устройство факельное изготавливается в виде
отдельных конструктивных узлов (сборочных единиц) с последующим
монтажом на месте эксплуатации шкафа управления, узла подачи биогаза,
устройства розжига биогаза, вентилятора напорного, запорной арматуры,
основания устройства и камеры сгорания.
УАФ укомплектовано шкафом управления, обеспечивающим контроль
параметров безопасности (давление мин./макс. газа, контроль наличия пламени,
контроль герметичности), контроль технологических параметров и управление
процессом сжигания биогаза.
Автомат контроля герметичности ТС 410-1Т установлен для определения
герметичности газовых клапанов и обеспечения безопасности
розжига.
Автомат контроля герметичности ТС в соответствии с сигналом датчика – реле
давления DG, определяет наличие или отсутствие газа в области между двумя
запорными клапанами и в зависимости от этого выдает сигнал
96
разрешения / запрета на работу всей установки в целом до начала или после
окончания работы УАФ.
Принцип работы УАФ следующий. Излишки биогаза поступают по
наружному газопроводу к входу в напорный вентилятор. Шаровой кран перед
вентилятором должен быть открыт. При достижении установленного минимума
давление рабочей среды замыкает контакты датчика-реле давления газа и таким
образом дает команду автомату контроля герметичности ТС на начало
тестирования. Алгоритм тестирования жестко запрограммирован в автомате ТС
и изменению обслуживающим персоналом не подлежит. После окончания
тестирования автомат контроля герметичности выдает автомату управления
горением сигнал на начало работы. При условии соответствия давления газа
установленным параметрам (±10 %) автомат управления горением
обеспечивает последовательность, взаимосвязь и контроль работы всех
автоматизированных элементов технологической цепи УАФ. Вентилятор под
давлением подает биогаз через электромагнитные клапаны, компенсатор и
систему трубопроводов к горелочному устройству. С помощью электродов
розжига и трансформатора розжига происходит воспламенение биогаза в
горелочном устройстве.
В УАФ пуск не может быть осуществлен в следующих случаях:
– при отсутствии электроэнергии;
– при отклонении величины давления газа за основным запорным органом
на ±10 % от номинального значения;
– при нарушении герметичности быстродействующего запорного
топливного органа горелки.
При отказе запального устройства во время пуска обеспечивается
защитное выключение горелки.
В УАФ не допускается подача биогаза в горелку, пока не включено
запальное устройство, обеспечивающее надежное зажигание основной горелки.
Устойчивость пламени обеспечивается конструкцией горелки. Наличие
пламени на горелке контролируется с помощью автомата управления горением,
который функционирует при любой тепловой мощности горелки в пределах
диапазона регулирования.
Автоматика УАФ обеспечивает защитное выключение горелки, если при
ее розжиге не произойдет воспламенение топлива в течение не более 3 с.
При работе УАФ защитное выключение горелки обеспечивается в
следующих случаях:
– при погасании контролируемого пламени;
– при прекращении подачи электроэнергии;
– при повышении или понижении давления газа на входе более чем на
±10 % относительно номинального значения.
После устранения причины аварии запуск горелки осуществляется
оператором по программе автомата управления горением (функция
самопроизвольного повторного пуска не предусмотрена).
97
Предусмотрено, что при защитном выключении УАФ из-за прекращения
подачи электроэнергии самопроизвольного возобновления подачи энергии к
УАФ не произойдет.
Автомат управления горением реагирует только на пламя контролируемой
им горелки и не реагирует на посторонние источники света или тепла.
При пропадании пламени происходит защитное выключение горелки в
течение не более двух секунд.
К тому же система контроля пламени обеспечивает защитное выключение
горелки, если происходит срыв контролируемого пламени. При этом время
защитного отключения подачи газа составляет не более двух секунд.
Важным условием работы УАФ является то, что прекращение подачи
электроэнергии к газовому автоматическому запорному органу от внешнего
источника вызывает его закрытие. Он закрывается без дополнительного
подвода энергии от внешнего источника.
Время закрытия электромагнитных клапанов при отключении
электропитания должно быть менее одной секунды.
В перспективе, с ростом в нашей республике количества БГЭК и их
мощностей, подобно уже созданной отечественной мобильной диагностической
лаборатории для обслуживания БГЭК, планируется разработка мобильной
факельной установки (на базе имеющегося модуля УАФ) для оперативного
обслуживания всех БГЭК.
Литература
1. Сигал, И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива / И.Я. Сигал. – Л.: Недра,
1988. – С. 313.
2. Zorgbiogas [Электоронный ресурс]. – Режим доступа: http://zorgbiogas.ru/o-kompaii/novostikompaii/article_ 20_27-1_3. – Дата доступа: 02.04.2014.
3. Экспериментальное исследование горения биогаза и его использование в промышленных
котлах / И.Я. Сигал [и др.] // International Scientific Journal for Alternative Energy and
Ecology. – 2013. – № 17 (139). – С. 84–89.
УДК 636.084.7
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
УНИВЕРСАЛЬНОГО ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ КОРМОВ
К.Г. Фаталиев, к.т.н., проф., Н.М. Нуриев, к.т.н., И.А. Алиев, к.т.н.
Азербайджанский НИИ «Агромеханика»
г. Гянджа, Азербайджанская Республика
Целью работы является анализ результатов экспериментальных
исследований универсального измельчителя кормов с учетом основ теории
измельчителей ударного действия.
Известно, что измельчение значительно увеличивает удельную
поверхность кормов, улучшается их усвояемость, уменьшаются энергозатраты
на разжевывание и переваривание, а также значительно снижаются потери
кормов. Все это позволяет повысить эффективность животноводческих
98
хозяйств, снизить себестоимость произведенной животноводческой продукции,
так как более половины себестоимости животноводческой продукции
приходится на долю кормов, а наиболее трудоемкой является операция по их
приготовлению и раздаче.
В Азербайджанской Республике более 90 % животных содержатся в малых
фермерских крестьянских и семейных хозяйствах. Такие хозяйства нуждаются
в универсальной энергосберегающей технике приготовления кормов. С учетом
этих обстоятельств в Азербайджанском НИИ «Агромеханика» разработан
универсальный энергосберегающий измельчитель кормов [2]. Установка
предназначена для измельчения зернистых, стебельчатых и сочных кормов.
Эксперименты проведены для измельчения основных видов зернистых
кормов, производимых и используемых в республике (пшеницы, ячменя и
кукурузы) [3]. Они проводились в зависимости от многих параметров: от
влажности кормов, степени загрузки измельчителя кормов, степени
измельчения, скорости рабочего органа, а также от вида измельчаемой массы –
пшеницы, ячменя и кукурузы. Изучалось влияние всех этих параметров на
производительность установок и на удельную энергоемкость измельчителя
кормов, которые являются основными показателями для потребителей. Одним
из существенных исследуемых параметров в экспериментах является влияние
степени влажности зерна на производительность и на энергоемкость процесса
измельчения, так как заготовка кормов в республике, в основном, производится
самими хозяйствами или же различными мелкими и средними фермерскими
хозяйствами, разбросанными по всей территории республики – от низменных
сухих и жарких территорий до умеренно влажных предгорных и влажных
горных территорий. Соответственно, влажность зерен значительно различается.
Поэтому необходимо было установить влияние этого показателя на
эффективность работы измельчителя кормов, на его производительность и
удельную энергоемкость.
Как показали исследования, с ростом влажности исходного материала от
10 до 18 % на 10 % снижается производительность измельчителя кормов. Это
связано с тем, что энергия удара, передаваемая на разрушение материала, для
абсолютно упругих тел почти в 4 раза превосходит энергию удара для
пластичных тел. А рост влажности зерен увеличивает пластичность зерен и
существенно снижает их упругие свойства, что приводит к снижению
производительности установки.
Удельная энергоемкость процесса измельчения для всех трех видов
исходных материалов с повышением их влажности будет возрастать. Если для
пшеницы и ячменя эта величина составит около 10 %, то для кукурузы – до
20 %. Это, в свою очередь, связано тем, что энергия удара зависит от
коэффициента восстановления. Известно, что с ростом пластичности
материала, в данном случае – влажности зерен, коэффициент восстановления
падает, следовательно, расход энергии на разрушение материала возрастает, что
99
приводит к росту удельной энергоемкости измельчения с увеличением
влажности измельчаемых зерен [1].
Факт изменения производительности и удельной энергоемкости процесса
измельчения в зависимости от влажности зерен поможет фермерам в своей
практической деятельности эффективно использовать данную технику. Им
будет выгодно досушить зерно естественным способом, а потом измельчить,
нежели допустить потери производительности и удельной энергоемкости при
более высокой влажности.
В работе также была исследована производительность установки в
зависимости от линейной скорости рабочего органа. Повышение скорости
рабочего органа приводит к росту энергии удара, что при прочих равных
условиях повышает степень измельчения и приводит к росту
производительности. Увеличение скорости рабочего органа примерно на 50 %
приводит к росту производительности на 20…30 %. При этом удельная
энергоемкость падает на 15…20 %. Однако во всех случаях для всех
изучаемых материалов изменение производительности установки с ростом
скорости рабочего органа постепенно замедляется и стабилизируется, так как
после определенного значения скорости рабочего органа он препятствует
поступлению материала на измельчение, что прекращает дальнейший рост
производительности.
Были
также
проанализированы
результаты
экспериментальных
исследований по изменению удельной энергоемкости и модуля измельчения в
зависимости от размера отверстий сита и от расстояния между ситом и рабочим
органом. Было установлено, что размер отверстий сита и расстояние между
ситом и рабочим органом влияют на степень измельчения. Увеличение этих
параметров приводит к уменьшению степени измельчения и, как следствие, к
уменьшению энергоемкости процесса измельчения. Уменьшение же степени
измельчения в соответствии с законами об измельчении Кирпичева – Кика и
Реттингера приводит к уменьшению работы измельчения и, как следствие, к
уменьшению удельной энергоемкости процесса измельчения. При этом модуль
измельчения находится в прямолинейной зависимости от размера отверстий
сита и расстояния между рабочим органом и ситом. Чем больше величина этих
параметров, соответственно, тем больше будет и модуль измельчения.
Экспериментально
исследованы
также
производительность
и
энергоемкость процесса в зависимости от степени загрузки установки.
Исследования показывают, что увеличение степени загрузки значительно
повышает производительность установки, но это происходит до определенной
степени загрузки (Кз = 0,8), а ее дальнейшее увеличение приводит к
уменьшению производительности измельчителя. Рост степени загрузки до 0,8
также приводит к уменьшению удельной энергоемкости процесса (Кз = 0,8),
после чего рост степени загрузки приводит к росту удельной энергоемкости
процесса измельчения. Все это хорошо согласуется с основными положениями
теории измельчения. Рост степени загрузки до определенного предела
100
способствует максимальному использованию энергии установки для процесса
измельчения, в связи с чем растет производительность и падает энергоемкость
процесса, а при дальнейшем росте этого показателя (Кз > 0,8) падает
производительность и растет энергоемкость процесса. Это обстоятельство
имеет существенное значение как для конструирования загрузочного
устройства, так и для разработки инструкции по его эксплуатации.
Анализ исследований измельчителя кормов показывает, что результаты
полученных экспериментов достаточно корректны, они хорошо согласуются с
основными положениями теории измельчения и особенностями измельчителей
ударного действия с учетом упругопластических характеристик материалов.
Литература
1. Дашков, В.Н. Исследование энергосберегающего процесса измельчения зерна /
В.Н. Дашков, А.Д. Селезнев, В.Н. Савиных // Энергообеспечение и энергосбережение в
сельском хозяйстве: тр. 3-й Междунар. науч.-техн. конф. – М.: ГНУ ВИЭСХ, 2004. – Ч. 3. –
С. 21–29.
2. Фаталиев, К.Г. Энергосберегающая технология кормоприготовления в животноводстве /
К.Г. Фаталиев, Н.М. Нуриев, И.А. Алиев, К.Г. Ягубов, И.О. Мамедов // Энергообеспечение и
энергосбережение в сельском хозяйстве: тр. 9-й Междунар. конф. – М.: ГНУ ВИЭСХ,
2012. – Ч. 3.
3. Фаталиев, К.Г. Исследование эксплуатационных и энергетических показателей ресурсоэнергосберегающего измельчителя кормов / К.Г. Фаталиев, Н.М. Нуриев, И.А. Алиев //
Тр. науч.-техн. конф. / Аз.НИИ «Агромеханика». – Гянджа, 2012. – Т. ХIХ.
УДК 637.11/.112
ПОЧЕТВЕРТНОЕ ДОЕНИЕ ВЫМЕНИ – ПУТЬ К СОХРАНЕНИЮ
ЗДОРОВЬЯ ЖИВОТНОГО И СНИЖЕНИЮ ЗАТРАТ НА
ОБСЛУЖИВАНИЕ СОСКОВОЙ РЕЗИНЫ
С.А. Антошук, к.т.н., Э.П. Сорокин, к.т.н.
Республиканское унитарное предприятие
«НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства»
г. Минск, Республика Беларусь
Введение
Сосковая резина оказывает значительное влияние на процесс доения, так
как она непосредственно контактирует с выменем животного. От качества ее
работы зависит величина молокоотдачи, продолжительность доения, здоровье
вымени и качество молока. Новая сосковая резина имеет высокую
эластичность, которая обеспечивает эффективный массаж сосков, стимуляцию
коровы и максимальную молокоотдачу.
В процессе доения сосковая резина напитывается жиром, теряет
эластичность, растягивается, ее поверхность грубеет и покрывается трещинами.
Все это приводит к потере ее свойств и негативным явлениям, проявляющимся
в снижении ее массажного действия, увеличении продолжительности доения,
накоплении в микротрещинах сосковой резины молочного жира и
нежелательной микрофлоры, ухудшении качества молока.
101
Для снижения этих негативных явлений, увеличения срока службы
технология
технического
обслуживания
в
процессе
эксплуатации
предусматривает сосковую резину качественно промывать, подбирать по
жесткости, обеспечивать определенное ее натяжение в доильном стакане и
своевременно снимать с эксплуатации. С целью выполнения этих требований
технология технического обслуживания сосковой резины предусматривает
разборку доильных стаканов, дефектовку сосковой резины, промывку ее в
горячем (60–65 ºС) моющем растворе, комплектование резины с одинаковой
жесткостью в доильные аппараты, обеспечение одинакового натяжения ее в
доильных стаканах каждого доильного аппарата. Эти операции технического
обслуживания предусматривается выполнять ежемесячно после трехкратного
натяжения сосковой резины на очередную канавку в доильном стакане в
течение каждых 10 дней ее работы.
Целью промывки сосковой резины является удаление напитавшегося в
микротрещины сосковой резины молочного жира, нежелательной микрофлоры
и восстановление эластичных свойств резины; целью дефектовки – удаление
сосковых резин, имеющих овальность 18 % и более, шероховатость, а также
порванных, а целью комплектования сосковых резин с одинаковой жесткостью
в одном доильном аппарате – исключение «сухого» доения отдельных сосков,
приводящего к болезням вымени.
Основная часть
В соответствии с зоотехническими требованиями в одном доильном
аппарате вся сосковая резина должна иметь одинаковую жесткость. При
укомплектовании доильного аппарата сосковой резиной с разной степенью
жесткости будет происходить неодновременное выдаивание четвертей вымени.
Чем выше упругие свойства резины, тем скорость доения выше и тем раньше
выдоится данная четверть вымени. Пока будут выдаиваться остальные четверти
вымени, в выдоенном соске будет происходить «сухое» доение (рисунок 1),
которое может привести к маститу вымени, образованию мозолей на кончиках
сосков, которые со временем приводят к гиперкератозам и атрофии сосков.
Вследствие этого перед сборкой доильных аппаратов сосковая резина должна
быть сгруппирована по группам с определенной жесткостью. Жесткость
сосковой резины определяют по величине растяжения при нагрузке ее массой
6 кг или по вакууму смыкания противоположных стенок. Расхождение
жесткости сосковой резины в одном доильном аппарате по вакууму смыкания
не должно превышать 2 кПа и по удлинению при нагрузке ее грузом в 6 кг за
время 6 с – не более 5 мм. К эксплуатации допускаются сосковые резины с
величиной вакуума смыкания 40–90 мм рт. ст. (5,3–12 кПа) или с величиной
удлинения 20–35 мм. При такой технологии технического обслуживания срок
службы сосковой резины устанавливался в 900 часов.
102
1–4 – соски вымени; I – интенсивное истечение молока с эластичной сосковой резиной;
II – слабое истечение молока с жесткой сосковой резиной; А–А – момент подключения
доильного аппарата; В–В – момент окончания выдаивания двух сосков; С–С и В1–В1 –
сокращение времени доения после замены жесткой сосковой резины эластичной
Рисунок 1 – Время выдаивания четвертей вымени: а – с сосковой резиной
разной жесткости; б – с соковой резиной одинаковой жесткости
Однако, несмотря на столь большое значение, придаваемое вопросам
технического обслуживания сосковой резины, в последнее время этой
технологии уделяется все меньшее внимание.
Согласно зарубежным правилам, проверка сосковой резины не включается
в перечень выполняемых работ во время профилактического сервиса доильных
установок, а рекомендуется производить ее замену через 2500 доений.
Продолжительность ее использования Т по времени (в днях) зависит от
количества доений стада в сутки (М), количества коров в стаде (Н), которое
обслуживает доильная установка, количества доильных аппаратов (К) в
доильной установке:
Т=
2500К
.
МН
Для стада коров в 200 голов с трехкратным доением в сутки при
количестве доильных аппаратов в доильной установке, равном 12, срок службы
103
сосковой резины составляет 50 дней (таблица 1). Приняв продолжительность
доения одной коровы 7 мин при нагрузке 16–17 коров на один доильный
аппарат, получим срок службы сосковой резины около 300 часов. В первом же
случае при проведении технического обслуживания срок службы сосковой
резины составлял 900 часов, т. е. в 3 раза больше. Какая же из этих технологий
выгоднее? При традиционном обслуживании сосковую резину необходимо
менять 2,5 раза в год, без обслуживания – 7 раз в год. Учитывая, что стоимость
отечественной (российской, украинской) сосковой резины составляет примерно
10 тыс. руб. за штуку, в первом случае на покупку сосковой резины в течение
года для установки необходимо затратить 1,2 млн руб. в год, во втором (с
учетом стоимости зарубежной сосковой резины 32 тыс. руб./шт.) –
10,7 млн руб., или на 9,5 млн руб. больше. Однако в первом случае
дополнительно необходимо нести затраты на 9-кратное выполнение работ по
техническому обслуживанию сосковой резины, создавать соответствующие
службы, нормативные документы, оборудование, на что может быть потрачено
больше средств, чем сэкономлено на покупке сосковой резины, во втором –
эксплуатировать сосковую резину в течение двух месяцев без технического
обслуживания.
С другой стороны, срок службы (2500 доений), после истечения которого
необходимо менять сосковую резину зарубежного производства, не относится к
отечественной резине. Срок ее службы без проведения технического
обслуживания не установлен, и в хозяйствах замену ее производят по своему
усмотрению. Другими словами, эксплуатируют ее, пока не порвется. А это
отрицательно сказывается как на процессе доения, так и на здоровье животных.
Таблица 1 – Рекомендуемый график замены сосковой резины в днях при двухи трехразовом доении
Количество
доильных
аппаратов в
доильной
установке
6
Количество коров в стаде при доении в сутки:
– двухразовом
– трехразовом
200
300
400
600
800
100
1000
75
50
12
150
75
100
16
185
50
100
123
24
185
150
123
32
67
67
45
100
100
185
133
123
44
185
50
100
89
138
123
48
75
67
67
67
138
122
185
92
92
150
123
104
45
68
62
100
100
46
75
67
60
50
40
Вторым вопросом, связанным с работой сосковой резины, является
своевременность отключения доильного аппарата с целью избежать «сухого»
доения из-за неравномерно развитого вымени. Своевременное отключение
доильного аппарата у простых доильных установок производится вручную с их
укомплектованием прозрачными шлангами, конусами, коллекторами, у
автоматизированных – автоматикой, которая не всегда помогает избежать
случаев «сухого» доения.
Альтернативой возвращению к технологии технического обслуживания
сосковой резины и избежанию случаев «сухого» доения может стать внедрение
способа почетвертного доения вымени
с заменой сосковой резины
зарубежного производства через 2500 доений. При этом срок службы сосковой
резины отечественного производства без ее технического обслуживания
необходимо еще установить.
Основной недостаток, сдерживающий внедрение этого способа, –
сложность конструкции и высокая цена устройства. Поэтому почетвертное
доение вначале было внедрено только в доильных роботах. Вместе с тем в
последнее время некоторые фирмы начали использовать его и в доильных
установках. Система почетвертного доения состоит из подвесной части
доильного аппарата с датчиками потока и электропроводности молока,
четырехканального пульсатора с четырьмя независимыми каналами пульсации
по четвертям вымени и пульта управления с изображением данных по
четвертям – потока, электропроводности, измерений удоя, окончания доения.
Измерение электропроводности молока и электронная пульсация по четвертям
вымени делают возможной реализацию функции отдельного отключения
доения каждой четверти вымени. При этом пульсация управляется
интенсивностью поступления молока из каждого соска с остановкой в такте
сжатия до окончания доения остальных сосков.
Система отключения доения отдельных сосков вымени, кроме решения
задач технического обслуживания сосковой резины, решает также задачу
исключения «сухого» доения сосков вследствие неодинакового развития
четвертей вымени. Из-за разного количества находящегося в них молока
устройства управления доением при обычном доении настраиваются таким
образом, чтобы доение отключалось при потоке молока, равном 200 г/мин. Но и
этого недостаточно, так как в неотселекционированных стадах (а в нашей
республике до 90 % коров с неравномерно развитым выменем) такой поток
создает молоко, поступающее из двух-трех сосков, а в остальных происходит
«сухое» доение и, как следствие, заболевание вымени. Поэтому в Европейских
странах принято прекращать доение коров при двукратном доении с потоком
молока 450 г/мин, при трехкратном доении – 700 г/мин. Доение вымени по
отдельным соскам позволяет более полно выдаивать корову и не допускать
«сухого» доения отдельных сосков вымени, обеспечить более полную
автоматизацию процесса доения. А практика показала, что главный источник
105
эффективности полной автоматизации производства молока заключается в
достижении так называемого «технологического эффекта»: в создании
благоприятных условий для лактации коров и в максимальном использовании
генетического потенциала продуктивности животных при рациональном
использовании кормов. Экспериментально доказано, что применение
автоматизированных систем приводит к дополнительному увеличению
продуктивности высокоудойных (не менее 6500 кг молока в год) животных в
первой трети лактации на 20 %, а за весь период – на 11–15 %.
Индивидуальный учет молока, отдельное отключение каждой четверти
вымени, измерение электропроводности молока, автоматическое снятие
доильного аппарата позволяют обеспечить необходимую автоматизацию
процесса доения, надежную диагностику мастита, снижение затрат на ферме,
укрепление здоровья животных, повышение качества молока.
Выводы
 Замена сосковой резины через 2500 доений позволяет исключить
техническое обслуживание сосковой резины зарубежного производства.
 Срок службы сосковой резины отечественного производства без ее
технического обслуживания необходимо установить.
 Применение почетвертного доения вымени животного помогает избежать
«сухого» доения в неотселекционированных стадах и при работе с
неодинаковой жесткостью сосковой резины.
Литература
1. Пособие инженеру по механизации трудоемких процессов для подготовки слесарей
молочнотоварной фермы / Разраб.: Э.П. Сорокин, Н.В. Шпыро, Ю.П. Дзюба и др. – Минск:
ВНИИТИМЖ, 1990. – 118 с.
2. Дашков, В.Н. Диагностирование, техническое обслуживание, условия эффективной
эксплуатации доильных установок / В.Н. Дашков, В.О. Китиков, Э.П. Сорокин. – Минск:
Учебно-методический центр Минсельхозпрода, 2007. – 138 с.
УДК 629.3.015.5
МЕТОДЫ РАСЧЕТА ШУМА НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ ОПЕРАТОРА
САМОХОДНОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ МАШИНЫ
В.А. Дюбин, магистрант
Открытое акционерное общество
«Научно-технический центр комбайностроения»
г. Гомель, Республика Беларусь
e-mail: [email protected]
В настоящее время на внутреннем и внешнем рынках растет конкуренция
между производителями зерноуборочных и кормоуборочных комбайнов. Это
побуждает производителей внедрять новые технологии при создании и
производстве продукции, искать пути улучшения ее технологических,
106
технических и энергетических показателей, комфортабельности и условий
труда, эстетических свойств, универсальности, экологичности, надежности и
экономической эффективности. Одной их важных составляющих,
обеспечивающих улучшение комфортабельности и условий труда
обслуживающего персонала комбайнов, является снижение уровня шума на
рабочем месте оператора.
В данной статье рассматриваются методы и математические модели
расчета уровней шума на рабочем месте оператора комбайна.
Основными источниками шума комбайна являются двигатель внутреннего
сгорания, вентилятор и радиатор системы охлаждения, рабочие органы
(измельчающий барабан, ускоритель выброса, адаптер и др.), элементы
трансмиссии (во время движения комбайна).
В настоящее время общепринято [1] подразделять шум в зависимости от
среды распространения упругих волн на:
– воздушный, обусловленный передачей звука от источника к точке
наблюдения по воздуху или через ограждающие конструкции;
– структурный, обусловленный излучением шума вибрацией ограждающих
конструкций.
Частотный диапазон воздушного и структурного шума [2] показан на
рисунке 1. Диапазон частот разделен на низкие (до 150 Гц), средние
(150–1000 Гц), высокие частоты (свыше 1000 Гц). Структурный шум (Structure
Borne Noise) вносит существенный вклад на низких и средних частотах, а
воздушный шум (Airborne Noise) – на средних и высоких частотах.
Для теоретического определения уровней шума в кабине, прежде всего,
следует дать математическое описание уровней звукового давления от каждого
отдельного источника. Уровни шума в кабине при одновременном воздействии
нескольких звучащих источников определяются по принципу суммирования.
При таком подходе становится возможным выявить вклад различных
источников в звуковое поле кабины, а также определить количественное
превышение над нормативными значениями в соответствующих интервалах
частот и на этой основе выбрать способы доведения шумовых характеристик до
предельно допустимых уровней [3].
Для математического описания виброакустических характеристик
используют следующие методы:
– приближенные аналитические;
– расчетно-экспериментальные;
– расчет методом конечных и граничных элементов.
107
Ось Х – частота, Гц; ось Y – отклик (звуковое давление, дБ)
Рисунок 1 – NVH-анализ. Частотный диапазон. 2011 SAE NVC Structure Borne
Noise Workshop
Приближенные аналитические методы рассматривают простые расчетные
схемы комбайна, состоящие из системы дискретных элементов. Например,
воздушная составляющая шума в кабине комбайна определяется через уровни
звуковой мощности корпуса двигателя, выпуска, рабочих органов; площади
элементов ограждения кабины; средний коэффициент звукопоглощения в
кабине, площадь внутренней поверхности кабины; расстояния от рабочего
места до среза выпускной трубы, торца двигателя, рабочих органов; через
звукоизоляцию элементов ограждения и добавки к звукоизоляции элементов
ограждения в зависимости от расположения кабины к источнику звука;
эффективность акустических экранов [3].
Для расчета структурного шума предложена акустическая модель кабины
комбайна в виде прямоугольного параллелепипеда [3]. Задача расчета
излучения структурного шума сведена к определению амплитуд
виброскоростей пола, каждой из стенок и потолка кабины. Для упрощения
расчетов использованы энергетические методы.
Приближенные аналитические методы позволяют учитывать при расчете
уровня шума приблизительный вклад от основных источников, но точность
таких расчетов является низкой, а используемые расчетные модели – слишком
упрощенными, не учитывающими сложной геометрической формы узлов и
деталей.
Расчетно-экспериментальные методы предназначены преимущественно
для доводки виброакустических характеристик существующих машин. В их
основе лежит энергетический метод, однако все необходимые коэффициенты
определяются экспериментально [4].
Современным подходом в применении расчетно-экспериментальных
методов является анализ путей передачи (transfer path analysis, TPA).
Анализ путей передачи – это процедура, основанная на эксперименте или
моделировании, которая позволяет отслеживать поток виброакустической
энергии от источника через ряд известных структурных и воздушных путей
108
передачи к приемнику в данном расположении. Цель состоит в том, чтобы
определить вклад каждого из путей передачи от источника к приемнику, затем
определить компоненты данного пути, которые нужно изменить для решения
определенной проблемы, и, возможно, оптимизировать конструкцию, выбирая
требуемые характеристики для этих компонентов [5].
При создании модели для анализа путей передачи систему делят на
активную и пассивную части. Активная часть содержит источники, а пассивная
– точки приема, в которых измеряют отклик. Связующим звеном между
активной и пассивной частями, характеризующим отношение
между
приемником и источником, являются передаточные функции по шуму, также
называемые частотными характеристиками. Используя данную модель, отклик
(уровень звукового давления) в точке приема можно выразить как [5]:
n
p
i 1
j 1
y k ( )   yik ( )  y jk ( ) ,
(1)
y ik ( )  H ik ( )  Fi ( ) ;
(2)
(3)
где
y jk ( )  H jk ( )  Q j ( ) ,
где y k ( ) – отклик (уровень звукового давления) в точке приема k;
y ik ( ) – вклад i путей передачи структурного шума;
y jk ( ) – вклад j путей передачи воздушного шума;
Fi ( ) – воздействие (сила, Н) на i-й путь передачи структурного шума;
Q i ( ) – воздействие (производительность или объемная скорость
источника, м3/с) на j-й путь передачи воздушного шума;
H ik ( ) – передаточная функция i-го пути передачи структурного шума;
H jk ( ) – передаточная функция j-го пути передачи воздушного шума;
ω – круговая частота (рад./с);
n – количество путей передачи структурного шума;
p – количество путей передачи воздушного шума.
Измерение передаточных функций может быть выполнено:
– методом прямых измерений;
– методом измерений с использованием принципа взаимности.
Прямые измерения передаточной функции структурного шума проводят,
возбуждая конструкцию вибровозбудителем или измерительным молотком и
измеряя звуковое давление на рабочем месте микрофоном. Передаточную
функцию воздушного шума измеряют путем озвучивания конструкции с
помощью ненаправленного точечного источника с измерением звукового
давления на рабочем месте при помощи микрофона.
При измерениях с использованием принципа взаимности ненаправленный
точечный источник помещается на рабочем месте оператора комбайна, а
отклик (звуковое давление для воздушного шума и виброскорость для
структурного шума) измеряется на элементах конструкции.
109
Измерения на основе принципа взаимности во многих случаях обладают
рядом преимуществ по сравнению с прямыми измерениями.
В качестве практического примера рассмотрим измерение передаточной
функции структурного шума от задней правой опоры двигателя в вертикальном
направлении к рабочему месту оператора в кабине комбайна. Для измерений
используем двухканальный виброанализатор «Ларсон Дэвис 2900».
Возбуждение конструкции осуществим при помощи измерительного молотка
со встроенным датчиком силы «Глобал Тест AU02», подключенного к
виброанализатору. Так как структурный шум не вносит существенного вклада
на высоких частотах, в измерительном молотке используем боек с резиновым
наконечником, имеющий длительность удара 1,2–2,6 мс. Измерение звукового
давления в кабине комбайна выполним при помощи микрофона свободного
поля «Ларсон Дэвис 2540».
Для уменьшения действия помех при измерениях будем учитывать только
сигнал силы, действующей во время удара. Поэтому в качестве весовой
функции силы используем импульсную функцию, которая допускает
применение данных только во время удара, а в оставшееся время придает
данным равные нулю значения. В качестве весовой функции звукового
давления используем экспоненциальную функцию, так как она устраняет
ошибку рассеяния в частотной области, вызванную усечением во временной
области сигналов с малым затуханием, и способствует подавлению шумов в
сигналах с большим затуханием.
Измеренная передаточная функция показана на рисунке 2. В верхней части
рисунка 2 показана зависимость амплитуды передаточной функции
(дБ относительно 20 мкПа/Н) от частоты (Гц), в нижней части рисунка –
зависимость фазы передаточной функции (градус) от частоты (Гц).
Вклад пути передачи в звуковое давление на рабочем месте оператора
комбайна определяют перемножением указанной передаточной функции на
спектр силы, действующей на опору двигателя в данном направлении.
Расчетно-экспериментальные методы позволяют перейти от бессистемных
методов акустической доводки к методичным исследованиям на основе
энергетического метода. Недостатком расчетно-экспериментальных методов
является необходимость наличия прототипа машины и проведения длительных
экспериментов.
Широко используемыми инструментами являются численные методы
конечных и граничных элементов.
При расчетах структурного шума после завершения расчетов вибрации
методом конечных элементов становится известным поле вибрации корпусных
деталей на частоте каждой из гармоник. Вибрация поверхностей вызывает
излучение ими в окружающее пространство звуковых волн на частотах
гармоник. В инженерной практике используются два основных численных
метода расчета звукового поля – метод конечных элементов и метод граничных
элементов. Каждый из методов характеризуется своими преимуществами и
недостатками и имеет свою область применения в технике.
110
Рисунок 2 – Передаточная функция структурного шума от задней опоры
двигателя комбайна в вертикальном направлении
Наиболее точные результаты дает гибридный подход, когда численные
модели уточняются по результатам экспериментальных исследований. В этом
случае данные для гибридных моделей и достоверные данные о нагрузках
получают расчетно-экспериментальными методами.
В качестве примера рассмотрим общую проблему установления связи поля
колебаний поверхности произвольного тела с излучаемым звуковым полем [6].
В случае тел неправильной геометрической формы теория требует нахождения
функции Грина, связывающей нормальное колебательное ускорение
поверхности со звуковым давлением в поле излучения. В настоящее время
существуют методы конечных и граничных элементов, дающие возможность
рассчитывать излучение тел произвольной геометрической формы. При этом
используется функция Грина для свободного пространства, с помощью которой
излучаемое поле выражается через распределения как нормального ускорения,
так и давления на поверхности колеблющегося тела.
Если конструкция излучает в ограниченный или частично ограниченный
объем среды, например, окружающий двигатель автомобиля, или в объем,
содержащий некоторое количество других тел, действующих как акустические
111
рассеиватели, например, производственные цеха, то при вычислениях
необходимо учитывать поле давления на всех облучаемых поверхностях. Это
непомерная задача даже для сегодняшней компьютерной технологии.
Альтернативный эмпирический метод, заключаемый в нахождении
соответствующей функции Грина, возможен благодаря использованию
принципа взаимности.
Функции Грина измеряются путем озвучивания жесткого тела с помощью
ненаправленного точечного источника и измерения передаточной функции
между силой источника и (блокированными) звуковыми давлениями на
поверхности тела с помощью миниатюрного ненаправленного микрофона,
перемещаемого вблизи поверхности: для репрезентативности этих измерений
необходимо, чтобы импеданс конструкции был достаточно большим, чтобы ее
реакция почти не влияла на поверхностное давление [6].
Таким образом, на современном этапе для систематизации исследований и
доводки конструкции могут быть применены расчетно-экспериментальные
методы расчета уровня звука на рабочем месте оператора комбайна, но их
применение
ограничено
необходимостью
проведения
длительных
экспериментов.
Литература
1. Иванов, Н.И. Инженерная акустика. Теория и практика борьбы с шумом: учебник /
Н.И. Иванов. – М.: Университетская книга, Логос, 2008. – 424 с.
2. 2011 SAE NVC Structure Borne Noise Workshop [Electronic resource]. – Mode of access:
http://www.sae.org/events/nvc/workshops/2011/AlanEDuncan.pdf. – Date of access: 07.12.2013.
3. Месхи, Б.Ч. Улучшение условий труда операторов комбайнов за счет снижения шума и
вибрации: дис. … канд. техн. наук: 05.26.01 / Б.Ч. Месхи. – Ростов н/Д, 1999. – 132 с.
4. Руссинковский, В.С. Разработка метода расчета вибрации и структурного шума корпусных
деталей автомобильных дизелей: дис. … канд. техн. наук: 05.04.02 / В.С. Руссинковский. –
М., 2005. – 183 с.
5. TRANSFER PATH ANALYSIS The qualification and quantifcation of vibro-acoustic transfer
paths
[Electronic
resource].
–
Mode
of
access:
http://www.lmsintl.com/download.asp?id=A5AF1B71-301F-4DB2-992F-D8A213AE37F2. – Date of
access: 07.12.2013.
6. Фахи, Ф.Дж. Некоторые приложения принципа взаимности в экспериментальной
виброакустике / Ф.Дж. Фахи // Акустический журнал. –2003. – № 2. – Т. 49. – С. 262–277.
УДК 631.17:633/635
АНАЛИЗ УРОВНЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА
ЭНЕРГОГЕНЕРАЦИИ УСТАНОВКОЙ НА БИОТОПЛИВЕ
В.А. Колос, к.т.н., Ю.Н. Сапьян
Государственное научное учреждение
«Всероссийский научно-исследовательский институт
механизации сельского хозяйства» (ГНУ ВИМ Россельхозакадемии)
г. Москва, Российская Федерация
При изучении проблем эффективного применения возобновляемых
источников энергии (ВИЭ) важное научно-практическое значение приобретает
использование энергетических критериев, в особенности при замещении
112
традиционного топлива (ТТ) биотопливом (БТ) из местных источников (торфа,
продуктов и отходов сельского и лесного хозяйства, деревообработки). В [1]
рассмотрен
расчетный
метод
определения
значений
критериев
энергоэффективности применительно к процессу генерации тепла и (или)
электричества установкой, работающей на БТ, и выведена формула индекса
(ИЭЭ), характеризующего уровень энергоэффективности по сравнению с
базовым процессом на ТТ:
I  100[
(1   Q )Э Б
(1  БQ )Э
 1]  100[
Б
Б
Б
(1   Q )(ЭТТ
 ЭИУ
 ЭУУ
)
(1  БQ )(ЭБТ  ЭТТ  ЭИУ  ЭУУ )
 1] ,
(1)
где  Q и QБ  доли произведенной энергии, затраченные установками на
собственные нужды (здесь и далее символ «Б» указывает на отношение
показателя к базовому процессу или установке);
ЭБТ  составляющая полной энергоемкости процесса от расхода БТ,
ГДж/МВт·ч;
ЭТТ  дополнительная составляющая от расхода ТТ (для установки,
адаптированной к БТ, с периодическим переключением на ТТ на определенных
режимах для обеспечения бесперебойной работы и долговечности силового
агрегата [1]), ГДж/МВт·ч;
ЭТТБ  составляющая от расхода ТТ базовой установкой, ГДж/МВт·ч;
ЭИУ и ЭУУ  составляющие энергоемкости соответственно изготовления
установки (с учетом энергозатрат на техобслуживание и ремонт) и ее
утилизации по истечении срока службы, ГДж/МВт·ч.
Топливные составляющие энергоемкости рассматриваемой и базовой
установок (с учетом расхода смазочных масел) рассчитываются,
соответственно, по формулам:
ЭБТ  g БТ (eБT   БT  0,01 М  М ) ;
(2)
ЭТТ  gТТ (eTT  TT  0,01 М  М ) ;
(3)
Б
Б
Б Б
ЭТТ  gТТ (eTT  TT  0,01 М  М ) ,
(4)
Б
где g БТ , gТТ и gТТ – удельные расходы БТ и ТТ силовыми агрегатами установок
по результатам испытаний, кг/МВт·ч (м3/МВт·ч);
eБT и eТТБ  энергосодержание (низшая теплота сгорания) БТ и ТТ
соответственно, МДж/кг (МДж/м3);
 БТ , ТТБ  их энергоэквиваленты (полная энергоемкость производства),
МДж/кг (МДж/м3);
 М и  МБ  энергоэквиваленты картерного смазочного масла силовых
агрегатов установок, МДж/кг;
 М и  МБ  расход масла, % к расходу топлива.
Низшая теплота сгорания твердых топлив устанавливается по ГОСТ 147–95,
жидких – ГОСТ 21216–91, газообразных – ГОСТ 10062–75, ГОСТ 27193–86,
ГОСТ Р 8577–2000, ГОСТ 31369–2008, нефтепродуктов – ГОСТ 21261–91.
113
Энергосодержание и энергоэквиваленты различных ТТ и БТ приведены в [2].
При необходимости энергоэквивалент БТ можно вычислить, руководствуясь
положениями [3].
Для определения условий, обеспечивающих энергоэффективность
процесса на БТ по сравнению с базовым, введем частные коэффициенты,
характеризующие соотношения составляющих энергоемкости, соответственно,
от расхода топлива, изготовления, утилизации:
K ЭТ 
ЭБТ  ЭТТ
;
Б
ЭТТ
K ЭИУ 
ЭИУ
;
Б
ЭИУ
K ЭУУ 
ЭУУ
.
Б
ЭУУ
(5 а, б, в)
После преобразований (1) с учетом (5) получим:
1  Q
1
I  100[
 Б
 1] ,
Б
Б
Б
1   Q  ТТ K ЭТ   ИУ K ЭИУ   УУ
K ЭУУ
Б
Б
Э
Б
Б
где  ТТБ  ЭТТБ ;  ИУ
;  УУ

 ИУ
Б
Э
Э
(6)
Б
ЭУУ
 доли энергоемкости базового процесса от
ЭБ
каждой из составляющих.
С незначительной погрешностью примем, что Q  БQ ; K ЭИУ = 1; K ЭУУ = 1;
Б
 УУ
= 0. Тогда формула ИЭЭ примет вид:
I  100 [
1
Б
 K ЭТ   ИУ
Б
ТТ
 1] .
(6 а)
Б
 1, то из (6 а) получаем условие, при котором достигается
Так как  ТТБ   ИУ
приемлемое значение ИЭЭ:
I > 100 при K ЭТ < 1.
(7)
Представим формулу коэффициента K ЭТ в виде, удобном для анализа,
путем подстановки (2)–(4) в (5 а) и необходимых преобразований, учитывая,
Б
Б
что для адаптированной к БТ установки eТT  eТТ , ТТ   ТТ . С погрешностью
топливной составляющей энергоемкости не более 2,5 % пренебрежем
расходами смазочного масла (их равенство для установок на БТ и ТТ, как
показали экспериментальные исследования ВИМ, может быть достигнуто
применением соответствующих антипригарных присадок). Тогда искомый
коэффициент выразится функцией:
K ЭТ 
g БТ (еБТ   БТ ) g ТТ
 Б ,
Б
Б
Б
g ТТ
(еТТ
  ТТ
) g ТТ
(8)
т. е. в соответствии с (7) требуемый уровень энергоэффективности
рассматриваемого процесса относительно базового обусловливается удельными
расходами, теплотой сгорания и энергоэквивалентами БТ.
Жидкие БТ 1-го поколения (из растительных масел или других
сельхозпродуктов), такие как рапсовое масло (РМ), биодизель, биоэтанол,
биобутанол, метанол по этому показателю существенно уступают
традиционным – нефтяному дизельному топливу (ДТ) и бензину. В частности,
теплота сгорания натурального и смесевых БТ на основе РМ меньше, чем ДТ,
на 4–13 % (таблица 1).
114
Таблица 1 – Энергетические показатели топлив для дизельных силовых
агрегатов
Наименование топлива
Низшая
теплота
сгорания
Энергоэквивалент
КЭЭ**
производства
МДж/кг
Нефтяное ДТ
Натуральное РМ
Смесевое БТ на основе РМ
Биодизель на основе РМ
Биодизель 2-го поколения
42,7
37,2
41,3 (38,6)*
37,1
≈ 42,7
10,0
21,2/18,1*
13,2/12,4 (18,8/16,5)*
33,1/29,5*
≤ 10,0
4,2
1,7/2,0*
3,1/3,3 (2,0/2,3)*
1,1/1,3*
≥ 4,2
* В числителе – при урожайности семян рапса 1,5 т/ч, в знаменателе – 3,5 т/ч. Без скобок –
при доле РМ 25 %, в скобках – 75 %.
* КЭЭ – коэффициент энергоэффективности.
Это обстоятельство, как следует из (8), снижает K ЭТ . Но с учетом влияния
на топливную экономичность силового агрегата теплоты сгорания и других
Б
физико-химических свойств этих БТ [4] будем иметь g БТ > gТТ , что
подтверждается сравнительными стендовыми испытаниями на БТ различных
тракторных двигателей [5]. В свою очередь, энергоэквиваленты БТ из РМ,
рассчитанные по методу [3], больше, чем ДТ, на 24–81 %. Анализируя
результаты, полученные путем подстановки значений теплоты сгорания и
энергоэквивалента топлива каждого типа из таблицы в формулу (8), получим,
что значение K ЭТ < 1 может быть достигнуто лишь при использовании
синтетического биодизеля 2-го поколения. Он производится из растительных
продуктов и отходов путем пиролиза с последующей каталитической
конверсией генераторного газа в синтез-газ, получения из него смеси
углеводородов по Фишеру-Тропшу и выделения дизтопливной фракции
(С12-С20) с физико-химическими и химмотологическими свойствами,
аналогичными ДТ [4–6].
Для чисто биотопливной установки второе слагаемое в формуле (8) равно
нулю, а для адаптированной к БТ, с учетом особенностей ее эксплуатации [4],
может достигать 0,20…0,25 в связи с большой продолжительностью работы на
ТТ под нагрузкой для самоудаления нагара с деталей цилиндропоршневой
группы силового агрегата.
Таким образом, условие (7) будет соблюдаться только для процессов
энергогенерации установкой на биодизеле 2-го поколения, производство
которого является экологически чистым, безотходным и энергоэффективным
по сравнению с ДТ. При этом чем меньше его энергоэквивалент,
обусловленный затратами ресурсов и энергии на всех стадиях производства,
тем больше ИЭЭ, а следовательно, экономия невозобновляемого ДТ.
Из вышеизложенного следует, что с позиции энергосбережения
производство и использование БТ 1-го поколения в энергогенерирующих
установках является нецелесообразным. Однако, как показано в [7], БТ из
сельхозкультур может характеризоваться значениями КЭЭ, в 2–3 раза
превышающими те, что приведены в таблице. Дело в том, что последние
115
получены без учета энергосодержания и энергоемкости побочных продуктов
производства БТ, не нашедших энергетического применения в технологии. Что
касается данных [7], то там речь идет о потенциальном КЭЭ, вычисленном для
варианта, когда побочные продукты используются за ее рамками, вследствие
чего их энергоемкость переходит на продукты других технологий, а не на БТ. В
результате существенно уменьшается его фактическая энергоемкость и
появляется потенциальная энергоэффективность. Поэтому вопрос о реализации
энергопотенциала побочных продуктов является ключевым в проблемах
энергоэффективного производства и использования БТ, в том числе в процессах
энергогенерации. Тем не менее, до начала выпуска чисто биотопливных
установок организация производства БТ из растительной биомассы и адаптация
к ним штатных установок является целесообразной, особенно на территориях,
проблемных в части энергетики.
Литература
1. Колос, В.А. Показатели энергетической эффективности работы энергогенерирующих
установок на биотопливе / В.А. Колос, Ю.Н. Сапьян, В.Б. Ловкис // Энергосберегающие
технологии и тех. ср-ва в с.-х. пр-ве: материалы Междунар. науч.-техн. конф. / БГАТУ. –
Минск, 2010. – Ч. 1. – С. 8–11.
2. Методика топливно-энергетической оценки производства продукции растениеводства. – М.:
ГНУ ВИМ, 2012. – 83 с.
3. Энергосбережение. Метод оценки энергоэффективности переработки биомассы растений в
биотопливо: стандарт организации СТО «ВИМСТАНДАРТ» 00496194–003–2012. – М.:
ГНУ ВИМ, 2013. – 59 с.
4. Шпаар, Д. Биодизель (биотополиво), рапсовое масло и требования к масличным культурам
/ Д. Шпаар, В. Щербаков // Земледелие и растениеводство. – 2007. – № 8 (64). – С. 21–26.
5. Биоэнергетика: мировой опыт и прогнозы развития / Л.С. Орсик, Н.Т. Сорокин,
В.Ф. Федоренко [и др.]; под ред. В.Ф. Федоренко. – М.: ФГНУ «Росинформагротех»,
2008. – 404 с.
6. Развитие биоэнергетики в Уральском регионе. Переработка древесных отходов и торфа в
дизельное топливо / Федеральный Центр развития биоэнергетики, ТРИВИМ Лтд. –
Екатеринбург, 2009. – 9 с.
7. Басков, В.Н. Биотопливо из растительного сырья: производство, потребление,
энергоэффективность / В.Н. Басков, В.А. Колос, Ю.Н. Сапьян // Сельскохозяйственные
машины и технологии. – 2010. – № 6. – С. 13–18.
УДК [631.223.2:628.8]+631.67
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВТОРИЧНЫХ РЕСУРСОВ ЖИВОТНОВОДСТВА
В ЗАЩИЩЕННОМ ГРУНТЕ
В.В. Гордеев, к.т.н., доц., зав. отделом, Т.И. Гордеева, к.т.н., доц., зав. сектором,
В.Н. Миронов, к.т.н., ст.н.сотр., Т.Ю. Миронова, н.сотр.
Государственное научное учреждение
«Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации
и электрификации сельского хозяйства Россельхозакадемии»
(ГНУ СЗНИИМЭСХ)
г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
Введение
Современные технологии в молочном скотоводстве предусматривают
использование специализированных помещений с механизмами и
оборудованием, которые должны обеспечивать комфортные условия для
116
животных и получение высококачественной продукции при минимальной
степени воздействия на окружающую среду отходами жизнедеятельности
животноводства. Особое внимание должно быть уделено работе с навозом и
навозосодержащими стоками, а также с вентиляционными выбросами из
животноводческих помещений. Корова продуктивностью 25 л и живой массой
600 кг выделяет 35 кг кала и 20 л мочи в сутки, 429 г водяных паров, 0,6 г
аммиака, 154 л углекислоты, 2700 кДж свободной теплоты в час, сероводород и
др. [1]. На технологические нужды в доильном зале (мытье доильного зала и
преддоильной площадки, подмывание коров) на одну дойную корову в сутки
расходуется 15 л воды, которая затем превращается в навозосодержащие стоки.
Вместе с тем все эти отходы животноводства содержат питательные вещества,
необходимые растениям.
Как навозосодержащие стоки, так и вентиляционные выбросы являются
вторичными энергоресурсами, обладающими энергетическим потенциалом,
который в большинстве случаев теряется безвозвратно, рассеиваясь в
окружающей среде. Необходимы мероприятия по использованию вторичных
энергоресурсов, обеспечивающие минимальное воздействие на окружающую
среду, а также повышение плодородия и урожайности.
Сочетание животноводства с промышленным растениеводством таким
образом, чтобы отходы этих неразрывно связанных отраслей утилизировались с
наибольшим эффектом в одном предприятии, является одним из таких
мероприятий. Так, если связать животноводческие комплексы и теплицы, то
можно снизить нерациональные потери тепловой энергии и решить проблему
очистки сточных вод доильных залов, воздуха коровника от вредных веществ
за счет их подачи непосредственно в корневую зону растений. Тем более, что
площадь теплиц используется весьма интенсивно почти круглый год.
Основная часть
В 1 м3 этих навозосодержащих стоков доильного зала (НСДЗ) содержится
около 1,5 кг ценных для растений питательных веществ. Доля основных
элементов к сухому веществу НСДЗ, соответственно, составляет: по азоту (N) –
6,3 %, фосфору (Р2О5) – 2 %, калию (К2О) – 9,5 %, кальцию (Са) – 3,3 % и
магнию (Mg) – 5,6 %. Большое количество воды и состав питательных веществ,
близкий к стандартным питательным растворам, применяемым в защищенном
грунте, позволяет использовать НСДЗ для полива растений в теплице, например
роз. Розы положительно реагируют на органические удобрения повышением
сбора цветов, к тому же этот вариант наиболее безопасен с санитарной точки
зрения, т. к. цветы не употребляются в пищу. При этом можно принять
заниженные требования по обработке и дезинфекции НСДЗ, а правильное
распределение в культурооборотах многолетних цветов позволит полностью
использовать в течение года все сточные воды доильного зала.
В ГНУ СЗНИИМЭСХ была разработана и научно обоснована технология
подготовки и использования НСДЗ в культивационных сооружениях.
Технология подготовки НСДЗ предусматривает их накопление в приемном
резервуаре, затем подачу в отстойники, где происходит осаждение взвешенных
117
веществ и удаление жировых включений. Осадок, образовавшийся при
отстаивании, поступает на центрифугу для обезвоживания и дальнейшего
компостирования. Освобожденная при этом жидкость с осветленными стоками
поступает в карантинные емкости, при благополучном состоянии комплекса по
инфекционным заболеваниям осветленную часть стоков перекачивают на
биологическую обработку в аэротенк для дезодорации и стабилизации. После
биологической обработки навозосодержащие стоки хранятся в промежуточной
емкости и по мере необходимости поступают в теплицы в узел корректировки
химического состава по основным элементам питания и далее внутрипочвенно
подаются растениям в качестве питательного раствора для подкормки
оранжерейных культур. Внутрипочвенное внесение наиболее полно отвечает
санитарно-гигиеническим требованиям, предъявляемым к использованию
НСДЗ для орошения. Оно исключает контакты людей, животных, а также
надземной части растений со стоками, устраняет специфические запахи. При
внутрипочвенном внесении НСДЗ улучшается водо- и воздухопроницаемость
почвы вследствие отсутствия корки на ее поверхности, что положительно
влияет на рост и развитие растений [2, 3].
Выделяемый животными углекислый газ, выбрасываемый в атмосферу
вентиляцией, также может быть использован для углекислотной подкормки
растений в теплице.
Наиболее эффективным и безопасным является способ подачи этих
выбросов в подпочвенный слой прифермской теплицы. При этом воздух из
животноводческого
помещения
подают
в
теплицу
с
помощью
перфорированных трубопроводов аэрационного дренажа, уложенных на
глубину 100–200 мм от поверхности почвы, в зависимости от выращиваемой
культуры. В том случае, когда температура ниже требуемой для оптимального
роста растений, подключают нагреватель, электрокалорифер и регулируют
температуру подаваемого воздуха в почву на уровне оптимальной для
растений. Для очистки поступающего из животноводческого помещения в
теплицу воздуха от пыли установлен фильтр, находящийся в воздуховоде
вентиляционного помещения [4].
Результаты исследований
Проведенные
исследования
показывают,
что
применение
внутрипочвенного внесения НСДЗ в теплице на культуре роз позволило
увеличить количество цветов на 26,7 %. Важной особенностью
внутрипочвенной системы полива является возможность осуществления подачи
как подготовленных НСДЗ, так и просто поливочной воды [5].
Подпочвенная подкормка вентиляционными выбросами коровника,
проведенная на культуре бархатцы, обеспечила повышение: количества
цветоносов бархатцев – в среднем на 137 %, плодородия субстрата по оксиду
калия (К2О) – в 2,3 раза (на 132 %), оксиду фосфора (P2O5) – в 1,3 раза (на 31 %)
и аммонийного азота (N-NH4) – в 2,2 раза (117 %) по сравнению с контролем
[6].
118
Заключение
Таким образом, использование НСДЗ и вентиляционных выбросов
коровников, в которых необходимые для растений элементы питания находятся
в легкодоступной для растений форме, в теплицах позволяет сократить
потребность в минеральных удобрениях, повысить плодородие субстрата и
урожайность цветочных культур, способствует снижению антропогенной
нагрузки на окружающую среду.
Литература
1. РД-АПК 1.10.01.02-10. Методические рекомендации по технологическому проектированию
ферм и комплексов крупного рогатого скота. – М., 2010. – 109 с.
2. Гордеева, Т.И. Повышение эффективности молочных ферм путем совершенствования
технологии подготовки и использования навозосодержащих стоков: автореф. дис. … канд.
техн. наук: 05.20.01 / Т.И. Гордеева. – Санкт-Петербург, 2006. – 22 с.
3. Гордеев, В.В. Влияние способа внесения навозосодержащих стоков на урожайность тагетиса
/ В.В. Гордеев, Т.Ю. Миронова // Известия Международной академии аграрного
образования. – 2012. – № 13. – Т. 13. – С. 16–18.
4. Устройство для очистки воздуха животноводческого помещения: пат. 2419282 Рос.
Федерация, МПК A 01K 1/00, A 01G 9/18. / В.Н. Миронов, Т.Ю. Миронова, В.В. Гордеев,
Е.Е. Хазанов; заявитель и патентообладатель Северо-Западный научно-исследовательский
институт механизации и электрификации сельского хозяйства. – № 2009138638/21; заявл.
19.10.2009; опубл. 27.05.2011. // Изобретения. Полезные модели / Официальный бюллетень
ФГУ ФИПС. – 2011. – Бюл. № 15.
5. Миронова, Т.Ю. Прифермская теплица для утилизации навозосодержащих стоков
доильных залов / Т.Ю. Миронова, В.Н. Миронов // Вестник всероссийского научноисследовательского института механизации животноводства. – 2013. – № 4 (12) – С. 168–172.
6. Гордеев, В.В. Производственная проверка влияния вентиляционных выбросов коровников
на рост и развитие цветов в культивационных сооружениях / В.В. Гордеев, В.Н. Миронов //
Известия
Санкт-Петербургского
государственного
аграрного
университета.
Ежеквартальный научный журнал. – 2011. – № 23 – С. 392–397.
УДК 001.895:631
ОЦЕНКА ИННОВАЦИОННЫХ ПРОЕКТОВ В РАМКАХ РЕАЛИЗАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОГРАММЫ РАЗВИТИЯ СЕЛЬСКОГО
ХОЗЯЙСТВА И РЕГУЛИРОВАНИЯ РЫНКОВ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ, СЫРЬЯ И
ПРОДОВОЛЬСТВИЯ НА 2013–2020 ГОДЫ
Т.Е. Маринченко, н. сотр.
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение
«Российский научно-исследовательский институт информации
и технико-экономических исследований по
инженерно-техническому обеспечению агропромышленного
комплекса» (ФГБНУ «Росинформагротех»)
п. Правдинский, Московская обл., Российская Федерация
Наступило время, когда преимущество получают те государства, которые
могут
обеспечить
наиболее
полное
проявление
одаренности
и
профессионализма своих граждан, создают условия для оперативного
овладения новыми знаниями и достижениями, воплощения их в современные
119
технологии и продукцию, их эффективного менеджмента. Сегодня размеры
страны, уровень резервов природных ресурсов и мощность финансового
капитала не обеспечивают конкурентное превосходство [1]. Этому
способствуют рыночные механизмы, стимулирующие быстрое обновление,
внедрение и широкое распространение передовых технологий, увеличение
выпуска конкурентоспособной на мировом рынке продукции.
Инновации являются основой конкуренции, обусловливающей постоянное
движение общественного прогресса. Будучи инструментом коллективного
развития, инновация становится объектом исследования и управления во всех
странах [2]. Закономерен вопрос о необходимости определения основных
факторов, которые являются определяющими для оценки инновационности, но
не имеют параметрических показателей и не позволяют с научной точки зрения
отнести продукцию к инновационной [3].
Фундаментом поступательного движения в этом направлении является
государственная инновационная стратегия и активная научно-техническая
политика фирм и регионов, ориентированная на содействие развитию
передовых технологий НИОКР прорывного характера.
Обладая высокой фондоемкостью, АПК функционирует в условиях низкой
материально-технической оснащенности, что обостряет проблему финансового
обеспечения инвестиционных процессов в отрасли и обеспечения ее
экономического роста.
Недостаточные внедрение прогрессивных технологий, современного
оборудования, финансовых ресурсов, а также уровень государственной
поддержки в значительной степени затрудняют процесс реформирования
аграрного сектора России. Основной путь повышения конкурентоспособности
отечественной сельскохозяйственной продукции – организация ее производства
на инновационной основе, используя достижения науки и техники. В этом
случае инновации и инновационная деятельность являются не целью, а лишь
средством
повышения
конкурентоспособности
сельскохозяйственного
производства [4].
В Федеральном законе «О развитии сельского хозяйства» от 29 декабря
2006 года № 264-ФЗ развитие науки и инновационной деятельности в сельском
хозяйстве провозглашено как одно из основных направлений государственной
аграрной политики [5].
Федеральный закон Российской Федерации № 254-ФЗ «О внесении
изменений в Федеральный закон «О науке и государственной научнотехнической политике» закрепил основы государственной поддержки
инновационной
деятельности.
В
соответствии
с
этим
законом
«Государственная
поддержка
инновационной
деятельности
может
осуществляться в следующих формах:
предоставления льгот по уплате налогов, сборов, таможенных платежей;
предоставления образовательных услуг;
предоставления информационной поддержки;
120
предоставления
консультационной
поддержки,
содействия
в
формировании проектной документации;
формирования спроса на инновационную продукцию;
финансового обеспечения (в том числе субсидии, гранты, кредиты, займы,
гарантии, взносы в уставный капитал);
реализации целевых программ, подпрограмм и проведения мероприятий в
рамках государственных программ Российской Федерации;
поддержки экспорта;
обеспечения инфраструктуры;
в других формах, не противоречащих законодательству Российской
Федерации» [6].
Концепция
долгосрочного
социально-экономического
развития
Российской Федерации на период до 2020 года предусматривает переход
страны на инновационный социально ориентированный тип экономического
развития. В ней оценены в аграрном секторе России значительные
конкурентные преимущества, однако именно здесь накопились основные
барьеры роста и провалы в эффективности. Интенсивное технологическое
обновление является важнейшим условием успеха инновационного социально
ориентированного развития и успеха страны в глобальной конкуренции.
Концепция предполагает модернизацию аграрного сектора, превращение
инноваций в ведущий фактор экономического роста, определяющий
национальную конкурентоспособность, возможность преодолеть негативные
демографические тенденции, стабилизацию численности населения и создание
условий для ее роста, повысить качество жизни населения, в результате чего
произойдет переход сельского хозяйства к устойчивому режиму развития при
значительном укреплении позиции России на мировых рынках продовольствия [7].
Сегодня аграрная наука располагает достаточным потенциалом,
способным
активизировать
инновационную
деятельность.
Научноисследовательские институты взаимодействуют с опытными станциями и
опытно-производственными структурами, где законченные научно-технические
разработки проходят производственную проверку. Активно продолжается
организация агротехнопарков, на базе которых проводятся не только испытания
и демонстрации новых разработок, но и обучающие мероприятия,
конференции, круглые столы, организуется сбыт инновационной продукции.
Однако
массовое
продвижение
новшеств
в
хозяйства
сельских
товаропроизводителей идет довольно медленно [8].
В
настоящее
время
недостаточное
участие
отечественных
товаропроизводителей в практическом освоении инноваций во многом
обусловливает низкорентабельное производство, а низкая доходность
сдерживает освоение инноваций, особенно требующих значительных
капиталовложений, не позволяет перейти на инновационный путь развития [9].
Подпрограмма
«Техническая
и
технологическая
модернизация,
инновационное развитие», входящая в Государственную программу развития
121
сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции,
сырья и продовольствия на 2013–2020 годы, ставит своей целью:
– повышение эффективности и конкурентоспособности продукции
сельскохозяйственных товаропроизводителей за счет технической и
технологической модернизации производства;
– выход АПК России на лидирующие позиции в области
сельскохозяйственной биотехнологии;
– создание благоприятной экономической среды, способствующей
инновационному развитию и привлечению инвестиций в отрасль [10].
Научно-технический прогресс в области сельского хозяйства становится
тем фундаментом, на основе которого возможно достижение запланированных
показателей путем последовательной интенсификации сельского хозяйства,
обеспечения устойчивости аграрного сектора экономики, повышения его
эффективности, обеспечения экологической защиты окружающей среды и
успешного решения вопросов социального развития села [11]. Это
подразумевает организацию отбора наиболее перспективных инновационных
проектов.
Вся совокупность методов оценки инвестиционных, а в соответствии с
рекомендациями ЮНИДО (Организации Объединенных Наций по
промышленному развитию) и инновационных проектов делится на две группы:
простые методы и методы дисконтирования.
В первую группу можно включить такие методы, как метод простой нормы
прибыли, метод расчета срока окупаемости инвестиций, метод расчета
коэффициента эффективности инвестиций. Их достоинством является простота
расчета показателей, недостатком –
отсутствие учета неравноценности
одинаковых сумм поступлений или платежей разных периодов времени, что
является важным фактором корректной оценки проектов долгосрочного
характера.
Во вторую группу можно отнести методы с использованием коэффициента
дисконтирования. Использование данного коэффициента позволяет привести
все значения показателей будущих поступлений и затрат к одному моменту
времени, как правило, времени начала реализации проекта. Для обоснования
эффективности инновационных проектов в соответствии с Методическими
рекомендациями по оценке эффективности инвестиционных проектов (утв.
Минэкономики РФ, Минфином РФ, Госстроем РФ 21.06.1999 № ВК 477)
предлагается использовать:
– чистый дисконтированный доход (Net Present Value – NPV);
– внутреннюю норму доходности (Internal Rate of Return – IRR);
– индексы доходности затрат и инвестиций;
– дисконтированный срок окупаемости (Discounted Payback Period – DРР).
Конечной целью любого инновационного проекта является улучшение
качества жизни общества, его гармоничное развитие, поэтому социальные цели
инновационных проектов, и, соответственно, социальная эффективность
должны выступать в качестве основных критериев оценки любого проекта.
122
Социальные цели проекта должны преобладать в формировании
государственной инновационной политики, и результатами ее реализации
должны стать:
1.
Качественно новый уровень жизни населения в результате роста
продуктивности
и
эффективности
общественного
производства,
совершенствования бытовой предметной среды обитания городского и
сельского населения.
2.
Качественно
новый
уровень
ресурсосбережения,
рост
производительности труда, достижение высокой конкурентоспособности
продукции, коренное преобразование структуры народного хозяйства и
внешней торговли в направлении разгрузки сырьевого сектора экономики и
увеличения вклада обрабатывающих отраслей.
3.
Преодоление технического отставания страны.
С другой стороны, многие проявления социального эффекта трудно или
невозможно измерить, ограничиваясь лишь качественным их описанием. Как
правило, чем значительнее социальное достижение, тем сложнее дать ему
интегральную количественную оценку [12].
Это обусловливает необходимость комплексного анализа потенциальной
значимости инновационных проектов в определении не только экономической
результативности внедрения научно-технических разработок, но и социальных,
экологических и других показателей эффективности проектов для
региональной экономики. Оценка социальных последствий относится к числу
наиболее сложных в методологическом аспекте проблем эффективности
инновационной деятельности. Таким образом, важной задачей является
формирование методов оценки эффективности инновационных проектов,
позволяющих учесть все аспекты, связанные с их реализацией. Существующие
методики же оценки инновационных проектов, как правило, основаны на
количественных оценках и учитывают только экономическую выгоду от
реализации проекта.
Задача состоит в том, чтобы математически обработать как экспертные
оценки (мнения), так и количественные и качественные показатели
эффективности внедрения инновационных проектов, учитывающие достижение
многих целей (таких как социальные, экономические, экологические и т. д.),
для последующего моделирования совокупного эффекта.
Для решения поставленной задачи предлагается проводить отбор
инновационных проектов с помощью перечня критериев, суть которого
заключается в следующем: рассматривается соответствие проекта каждому из
установленных критериев и по каждому критерию дается оценка проекту.
Метод позволяет увидеть все достоинства и недостатки проекта и гарантирует,
что ни один из критериев, которые необходимо принять во внимание, не будет
забыт, даже если возникнут трудности с первоначальной оценкой.
Отбор должен включать в себя следующие этапы [рисунок 1]:
– входная экспертиза заявки;
– экспертная оценка заявки.
123
Инициатор проекта
МСХ
Входная экспертиза
Оформление и комплектация пакета
документов не соответствует
требованиям
Экспертные оценки
Оформление и комплектация пакета
документов соответствует
требованиям
Экспертная оценка в баллах от 1 до 5
по трем группам показателей
Расчет окончательной экспертной
оценки
Расчет интегрального показателя
проекта
Формирование ранжированного
перечня проектов
Комиссионное принятие решения о
государственном софинансировании
проекта
Рисунок 1 – Алгоритм принятия решения
Входная экспертиза заявки должна проводиться компетентными лицами
на полноту комплектации пакета документов, на наличие конкурсной и
проектной документации. Далее проводится извещение заявителя о результатах
проведенной входной экспертизы, при наличии недоработок предлагается
внести исправления.
Для экспертной оценки создаются экспертные комиссии по направлениям,
включающие в себя специалистов Минсельхоза России, ведущих научноисследовательских учреждений, представителей профильных технологических
платформ, отраслевых союзов, консультационных организаций.
Экспертные комиссии производят экспертизу проектов на основании
следующих трех групп показателей:
 первая группа – показатели инновационности:
 инновационность проекта;
 вторая группа – экономические показатели:
 стоимость проектов;
 чистый дисконтированный доход;
 срок окупаемости;
 третья группа: региональные и социальные показатели:
 влияние проекта на развитие региона;
 масштабность инновационного проекта;
 число созданных рабочих мест.
Эксперты оценивают проекты в баллах, от 1 до 5, на основании
качественных характеристик и количественных значений показателей. Путем
расчета среднеарифметического значения результатов всех экспертных оценок
получают окончательную экспертную оценку.
124
На основе полученных окончательных экспертных оценок рассчитывают
интегральный показатель проекта по формуле:
Ки= ∑ Кi*аi,
где Ки – интегральный показатель проекта, Кi – критерии, аi – коэффициент
весомости.
Интегральный показатель формирует ранжированный перечень проектов.
Окончательный отбор проектов на основе ранжированного перечня
проектов производится Комиссией Минсельхоза России.
Бально-экспертный метод оценки является на сегодня основным при
решении вопросов финансирования и поддержки научно-технических
разработок как на государственном уровне, так и на уровне конкретной фирмы.
Для осуществления долговременного эффекта перевода аграрного сектора
экономики на инновационный путь развития необходимо изменение роли
государства в современной аграрной экономике. Эту проблему должна решить
Государственная программа развития сельского хозяйства и регулирования
рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013–
2020 годы.
Литература
1. Санду, И.Е. Проблемы и стратегии формирования региональных инновационных систем
[Электронный ресурс] / И.Е. Санду, Н.Е. Рыженкова. – Режим доступа:
http://www.vniiesh.ru/publications/Stat. – Дата доступа: 14.05.2014.
2. Маслова, В.В. Особенности инвестиционного развития в сельском хозяйстве на
современном этапе / В.В. Маслова, Н.А. Кузнецова // АПК: экономика, управление. – 2011. –
№ 11. – С. 40–45.
3. Буклагин, Д.С. Проблемы оценки инновационности продукции / Д.С. Буклагин // Техника
и оборудование для села. – 2013. – № 1. – С. 30–34.
4. Кузьмин, В.Н. Функционирование инновационной системы в сельском хозяйстве
Российской Федерации и предложения по ее совершенствованию: научное издание /
В.Н. Кузьмин. – М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2010. – 100 с.
5. Федеральный закон «О развитии сельского хозяйства» от 29 декабря 2006 года № 264-ФЗ:
офиц. изд. – Москва, 2006.
6. Федеральный закон Российской Федерации № 254-ФЗ «О внесении изменений в
Федеральный закон «О науке и государственной научно-технической политике»: офиц. изд.
– Москва, 2011.
7. Концепция долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на
период до 2020 года (утв. распоряжением Правительства РФ от 17 ноября 2008 г. № 1662-р):
офиц. изд. – Москва, 2008.
8. Санду, И.Е. Государственная поддержка инновационного развития АПК / И.Е. Санду,
Г.М. Демишкевич // Ваш сельский консультант. – 2011. – №04. – С. 4–6.
9. Федоренко, В.Ф. Инновационная деятельность в АПК: состояние, проблемы, перспективы:
научное издание / В.Ф. Федоренко, Д.С. Буклагин, Э.Л. Аронов. – М.:
ФГНУ «Росинформагротех», 2010. – 280 с.
10. Государственная программа развития сельского хозяйства и регулирования рынков
сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013–2020 годы (утв.
постановлением Правительства РФ от 14 июля 2012 г. № 717): офиц. изд. – Москва, 2012.
11. Духанин, М.Ю. Сущность и роль научно-технического прогресса и инновационной
деятельности в сельском хозяйстве / М.Ю. Духанин // Техника и оборудование для села. –
2013. – № 1. – С. 28–29.
125
12. Фонотов, А.Г. Роль государственной научно-технической политики в повышении
инновационной активности российских предприятий // ИНП РАН [Электронный ресурс] /
А.Г. Фонотов. – Режим доступа: http://www.ecfor.ru/pdf.php?id=2013/3/03. – Дата доступа:
28.03.2014.
УДК 621.315
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЕ
В СЕЛЬСКИХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
В.А. Королев, к.т.н., А.М. Башилов, д.т.н., В.В. Петрушин, аспирант
Государственное научное учреждение
«Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации
сельского хозяйства ФАНО России» (ГНУ ВИЭСХ ФАНО России)
г. Москва, Российская Федерация
При управлении работой электроэнергетических систем (ЭЭС) важно
знать, насколько эффективно, правильно и безопасно функционирует
контролируемое оборудование, использовать ретроспективную информацию о
его работе, прогнозировать изменения параметров режима системы. В
промышленных и городских ЭЭС для решения этих задач используют
«интеллектуальные» информационные и телекоммуникационные устройства
технологического контроля и управления объектами энергетики, например
«интеллектуальные» сети (smart grid) и их аналоги. К сожалению, из-за высокой
стоимости, тяжелых условий применения, сложностей при обслуживании
(сетевые перегрузки, не соответствующие характеристикам и техническому
состоянию сетей и оборудования, территориальное рассредоточение их
объектов инфраструктуры, большая протяженность линий электропередачи,
недокомплект обслуживающего квалифицированного персонала и др.)
использование этих структур в сельских ЭЭС пока не предусматривается.
В сельских ЭЭС могут быть реализованы и применены системы
технологического видеонаблюдения (СТВН). Реализация СТВН в сельских
ЭЭС повысит уровень предотвращения аварийных ситуаций и чрезвычайных
происшествий, обеспечит помощь при анализе этих ситуаций, безопасность
производства и дисциплинированность персонала, помощь в расследовании,
анализе причин травматизма и выработке корректирующих мероприятий и в
итоге снизит количество аварий, инцидентов, отклонений по качеству по
причине несоблюдения регламентов технологических процессов, обслуживания
оборудования.
Структура СВТН должна быть привязана к компоновкам действующих и
строящихся подстанций, распределительных пунктов, быть простой в
разработке и конфигурировании, иметь единую информационную базу с
возможностью поиска видеоданных по событиям, дате, времени с
подключенных устройств, развитый человеко-машинный интерфейс и
оборудование (камеры с высоким разрешением; быструю передачу и обработку
видеопотоков, резервные каналы передачи данных, систему хранения данных и
т. п.), выполнять анализ аварийных ситуаций и оповещение о нарушении
технологического процесса, обеспечивать поддержку территориально
126
распределенной архитектуры, быть отказоустойчивой и безопасной при
выполнении функций видеоаналитики, в том числе при функционировании в
труднодоступных районах.
Функции и принципы построения СТВН дублируют некоторые функции и
принципы «интеллектуальных» сетей (рисунок 1):
 контроль и протоколирование состояния оборудования и сетей
технологических процессов, технологических параметров технологических
процессов передачи и распределения электроэнергии;
 диагностика нештатных и аварийных ситуаций;
 квалифицированное управление процессами ремонта, оперативное
представление ремонтникам необходимой информации (документация,
инструктаж и др.) непосредственно при выполнении работ по устранению
неисправностей;
 регулярный контроль соблюдения правил и регламентов обслуживания
технологического оборудования;
 назначение регламентов текущих и профилактических ремонтов;
 диагностика и прогнозирование параметров старения и износа
оборудования и сетей, оценка их ресурса;
 интеграция с системами охранной и пожарной безопасности.
Рисунок 1 – Структура СВТН сельских ЭЭС
Для экономии ресурса оборудования и потерь электроэнергии структура
СВН включает три группы (уровня) видеокамер, и в штатном режиме
предусматривается включение видеокамер по сигналу периферийных устройств
(сенсорный блок). Основные функции сенсорного блока:
127
 идентификация
выхода
значений
контролируемых
параметров
(температура, ток и т. п.) из допустимого диапазона;
 контроль отсутствия необходимых блокировок, видимых разрывов
контактов силовых аппаратов, открытые двери щитов НКО и т. п.;
 присутствие посторонних в контролируемых помещениях.
Нештатные ситуации разделены на три группы:
 не требующие экстренного вмешательства, например незначительные
отклонения от рабочего теплового режима оборудования, некритическое
падение масла, не выключено основное освещение, не включено (не
выключено) отопление ТП, не закрыта дверь шкафа, ячейки, подстанции,
появление постороннего объекта.
При этом производится передача
информации об отклонениях параметров диспетчеру;
 требующие экстренного вмешательства путем отключения оборудования,
ограничения транзита электроэнергии, например недопустимые отклонения от
стационарного теплового режима оборудования, падения уровня масла в
трансформаторе, не установлено переносное заземление персоналом при
аварийных или плановых работах, управление коммутационными аппаратами
при открытой двери ячейки. При этом необходимые коммутации осуществляет
диспетчер через блок управления СТВН;
 требующие
экстренного
вмешательства
путем
отключения
оборудования, ограничения транзита электроэнергии, например опасные
отклонения от стационарного теплового режима оборудования, не включены
заземляющие ножи при выключении нагрузки, опасное приближение к
токоведущим частям электроустановки (если это не предусмотрено в нарядедопуске), ошибочное включение – выключение коммутационных аппаратов.
При этом отключения оборудования, ограничение транзита электроэнергии
выполняет непосредственно блок управления СТВН с информированием
диспетчера.
При идентификации нештатной ситуации первого типа включается в
работу блок прогноза, который определяет тренд контролируемого параметра,
и, если прогнозируется через известный промежуток времени выход его за
пределы допустимого диапазона, принимается решение об изменении тренда.
Для этого выполняются оперативные мероприятия по выявлению и устранению
неисправности. Нештатные ситуации первого типа, как правило, не должны
требовать включения СТВН.
Нештатные ситуации второго и третьего типов, напротив, требуют
обязательного включения видеокамер, информация с которых поступает на
блок распознавания и идентификации.
В разрабатываемом проекте СВТН средства технического зрения
обеспечивают достоверность технологических параметров и значений с
устройств и оборудования ВУ, ВРУ, РП и др. (положение технологических
ключей, мониторинг текущих значений на датчиках и панелях, индикацию
неисправностей, звуковую сигнализацию, контроль перегревов, нарушение
штатных режимов работы), управление этими параметрами, оперативный
диалог и передачу информации при работе оперативных бригад на аварийных
128
объектах. Анализ текущей информации, полученной с помощью СВТН, и
использование ретроспективных данных о ходе процессов обеспечивают
прогноз изменения параметров процессов на заданный интервал времени.
УДК 636.085.51/54;631.363.2
АГРЕГАТ АПРС-12 С СИСТЕМОЙ САМОЗАГРУЗКИ
КОРМОВ-КОМПОНЕНТОВ – МАШИНА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И
РАЗДАЧИ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ КОРМОСМЕСЕЙ
НА ФЕРМАХ КРС
С.А. Антошук, Ю.А. Башко
Республиканское унитарное предприятие
«НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства»
г. Минск, Республика Беларусь
А.Ю. Башко
Учреждение образования
«Белорусский государственный аграрный технический университет»
г. Минск, Республика Беларусь
Введение
Животноводство является основной товарной отраслью сельского
хозяйства республики. «…Именно на его долю приходится около 60 %
стоимости всей произведенной сельскохозяйственной продукции, около 75 %
выручки от реализации продукции и более 90 % экспорта продовольствия» [1].
Несмотря на значительный объем производства, остается нерешенным
вопрос повышения качества и снижения себестоимости молочного сырья. В
себестоимости молочного сырья определяющим фактором являются корма,
которые составляют 55–70 % от общих производственных затрат [2], при этом
на производство 1 ц молока в среднем по республике расходуется кормов около
1,4–1,5 ц к. е. против 0,8–1 ц к. е. в Европе.
В молочном скотоводстве республики традиционно используются
многокомпонентные рационы кормления на основе кормов собственного
производства. При этом в настоящее время на фермах с высокой молочной
продуктивностью
коров
утвердилась
технология
кормления
КРС
полнорационными, сбалансированными по питательности кормосмесями [3].
Приготовление однородных по составу кормосмесей из кормов рациона,
обладающих различными физико-механическими свойствами, требует
использования большого разнообразия конструктивно-технологических схем
машин и систем загрузки в них кормов. Поэтому вопрос приготовления и
раздачи высококачественных кормосмесей на фермах КРС одной машиной с
системой самозагрузки является актуальным.
Основная часть
Преимущество технологии кормления КРС высококачественными,
полнорационными, однородными кормосмесями без деструктуризации кормов129
компонентов рациона – в увеличении на 10–12 % поедаемости животными
кормов рациона, что ведет к повышению привесов и надоев на 10–15 %.
В республике выпускается более десяти моделей полуприцепных машин с
объемом бункера от 8 до 17 м3. Производимые смесители-раздатчики
обеспечивают законченный технологический цикл приготовления кормов
рациона в виде сбалансированных кормосмесей за счет выполнения операций
измельчения, смешивания, транспортировки и раздачи.
Предприятия-производители
смесительно-раздаточных
агрегатов
постоянно
расширяют
функционально-технологические
возможности
выпускаемых машин, некоторые модели, кроме измельчения, перемешивания,
транспортировки и раздачи, осуществляют и самозагрузку кормами.
Полуприцепные самозагружающиеся машины в агрегате с трактором
позволяют одному механизатору, без привлечения дополнительных средств
механизации, выполнять операции самозагрузки, приготовления и раздачи
кормосмесей
В настоящее время на фермах республики эксплуатируются импортные
полуприцепные самозагружающиеся смесители-раздатчики с вертикальными
рабочими органами и загрузочными устройствами в виде верхнего и нижнего
U-образных ковшовых захватов с режущими частями длиной до 4,9 м на
кромках. При этом на кромке верхнего ковша загрузочного устройства могут
использоваться как подвижные, так и неподвижные ножи. Загрузочные
устройства данного типа за один рабочий ход забирают не менее 4,3 м3 силоса.
Такие машины способны загружать практически все виды кормов с
дискретностью, равной объему загрузочного устройства. При этом порционная
загрузка без взвешивания порций кормов не позволяет добиться однородности
кормосмеси и сохранить постоянство состава рациона.
РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства»
разработан адаптированный к условиям производства ОАО «Управляющая
компания холдинга «Бобруйскагромаш» и животноводческой отрасли
республики агрегат для приготовления и раздачи кормов на фермах КРС с
системой самозагрузки АПРС-12 (рисунок 1).
а)
б)
а) вид спереди; б) вид на устройство самозагрузки
Рисунок 1 – Агрегат для приготовления и раздачи кормов на фермах КРС с
системой самозагрузки АПРС-12
130
Машина изготовлена на основе серийно выпускаемого измельчителясмесителя-раздатчика кормов ИСРВ-12 с вертикальными рабочими органами
посредством дооснащения его устройством самозагрузки, состоящим из
загрузочного лотка и фрезбарабанного устройства отделения кормов.
Конструкция устройства позволяет загружать все виды кормов рациона в
количествах, строго соответствующих рецептуре кормосмеси.
Приемочные испытания агрегата для приготовления и раздачи кормов на
фермах КРС с системой самозагрузки АПРС-12 [4], которые проводились в
СПК «Жуховичи» Кореличского района, показали, что машина устройством
самозагрузки обеспечивает загрузку стебельчатых кормов с различной
степенью содержания влаги: силоса, сенажа, сена, соломы и других кормов
рациона, быстрое разрыхление, доизмельчение и перемешивание кормовых
компонентов, не изменяя их структуры.
Функциональные показатели работы агрегата определялись на
самозагрузке, приготовлении и раздаче кормосмеси из силоса, сенажа, соломы,
комбикорма в соответствии с принятым в хозяйстве рационом кормления. В
результате
лабораторно-фермерских
испытаний
по
определению
функциональных показателей установлено, что качество измельчения грубых
кормов соответствует зоотехническим требованиям: количество частиц
размером до 50 мм в измельченном ворохе составляет 95,1 %.
Средневзвешенный размер частиц – 25,8 мм.
Результаты испытаний показали, что машина позволяет получать
высококачественные однородные кормосмеси без деструктуризации кормовкомпонентов рациона и дозированно выдавать их КРС.
Неравномерность смешивания кормов-компонентов составила 1,4 %, а
неравномерность раздачи кормосмеси по длине кормовой линии – 9,9 % .
Производительность устройства самозагрузки в час основного времени
составила 19,4 т [4].
Испытания подтвердили, что показатели энергопотребления машины
сопоставимы с показателями горизонтальных смесителей-раздатчиков кормов
отечественного производства, имеющих лотково-фрезбарабанное устройство
самозагрузки. Так, при работе с агрегатом АПРС-12 двигатель трактора
«Беларус-1221В.2» загружен на 28,0–47,1 %, а потребляемая мощность при
этом составляет 34,0–56,0 кВт. Удельный расход топлива в зависимости от
режима работы составляет 0,1–0,77 кг/т [4].
При
проведении
эксплуатационно-технологической
оценки
производительность агрегата для приготовления и раздачи кормов на фермах
КРС с системой самозагрузки в час основного времени (с учетом затрат
времени на самозагрузку всех видов кормов рациона, смешивание после
загрузки последнего компонента в бункер и раздачу кормосмеси на кормовой
стол) составила 11,8 тонны при удельных энергозатратах 0,31–2,89 кВт·ч/т в
зависимости от режима работы машины [4].
Сменная производительность за счет затрат времени на переезды с грузом
к месту раздачи и обратно и на ежесменное техобслуживание снизилась до
131
7,91 т/ч. Вследствие чего коэффициент использования сменного времени
составил 0,67 [4].
Практика применения агрегата с системой самозагрузки кормовкомпонентов в условиях сельскохозяйственного производства показывает, что
использование машин с функцией самозагрузки в пределах одной фермы
экономически эффективно.
Выводы
Технология приготовления и раздачи кормов животным в виде
полнорационных кормосмесей – основная тенденция в кормлении молочного
стада республики.
Применение агрегата для приготовления и раздачи кормов на фермах КРС
с системой самозагрузки в технологии полнорационных кормосмесей
позволило снизить неравномерность смешивания кормов-компонентов до 1,4 %
и получать высококачественные однородные кормосмеси при удельных
показателях, сопоставимых с аналогами.
Литература
1. Заяц, Л.К. Время для оптимизаций и укреплений / Л.К. Заяц // Республика. – 2013. – № 13
(5674).
2. Опыт
реконструкции
и
технологической
модернизации
молочных
ферм
/
Л.П. Кормановский [и др.]. – М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2010. – 192 с.
3. Китиков, В.О. Белорусские «миксеры» для кормовой кухни / В.О. Китиков, Ю.А. Башко,
О.Б. Жандаренко // Белорусское сельское хозяйство. – 2013. – № 1. – С. 86–88.
4. Протокол приемочных испытаний агрегата для приготовления и раздачи кормов на
фермах
КРС
с
системой
самозагрузки
АПРС-12
№ 040 Б ¼–2014 / ИЦ ГУ «Белорусская МИС». – Привольный, 2014.
УДК 577.115.083:582.26
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ
ЭНЕРГИИ В РЕГИОНЕ ЦЕНТРАЛЬНОГО ЧЕРНОЗЕМЬЯ РОССИИ
А.П. Ликсутина, к.т.н., Ю.В. Мещерякова, аспирант, И.В. Ерохин, аспирант
Государственное научное учреждение
«Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и
нефтепродуктов Российской академии сельскохозяйственных наук»
(ГНУ ВНИИТиН Россельхозакадемии)
г. Тамбов, Российская Федерация
Использование традиционных источников энергии, таких как уголь, нефть,
торф (ТЭС), энергии потока воды (ГЭС) и более совершенной атомной (АЭС),
прежде всего, отрицательно воздействует на экологическую обстановку
планеты. Кроме того, многие из них невозобновимы и сравнительно дороги.
Поэтому в мире растет интерес к альтернативным источникам энергии, что, в
свою очередь, приводит к расширению их внедрения наряду с традиционными.
Исследования в данной области начались сравнительно недавно и, в основном,
были направлены на разработку технологий использования энергии ветра, воды
(приливно-отливные станции), солнечной энергии [1, 2, 3, 4, 5]. И лишь в конце
132
ХХ в. научные исследования развернулись в области биоэнергетики. Одним из
перспективных направлений развития биоэнергетики является, в частности,
развитие биодизельной отрасли, которой в последнее время уделяется
значительное внимание. Данный вид топлива безопасен для окружающей
среды, продлевает срок службы автомобильных двигателей и имеет еще целый
ряд неоспоримых преимуществ [6, 7, 8].
Исследования применения растений в качестве источника биодизельного
топлива в настоящее время активно проводятся за рубежом. Наибольших
успехов в разработке и внедрении новых видов биотоплива достигли США,
Германия, Япония, Китай, ЮАР, Испания, Италия, Франция и ряд других стран
[9, 10]. В основном, внимание исследователей сосредоточено на всестороннем
изучении масличных, в меньшей степени – эфиромасличных культур пищевого
и непищевого назначения. Наиболее популярными в данной отрасли считаются
такие растения, как кукуруза, подсолнечник, рапс, овес, люпин, календула,
хлопчатник, конопля, соя, лен, кориандр, горчица, рыжик яровой (посевной),
кунжут, сафлор красильный, рис, арахис, мак, клещевина обыкновенная
(кастор), ятрофа, пальмовое и кокосовое масло и другие (рисунок 1) (приведено
по данным The Global Petroleum Club).
Рисунок 1 – Количественное содержание масла в различных видах культурных
растений, перспективных для производства биодизельного топлива
Из приведенного перечня видно, что многие растения, в которых
содержание масла велико, используются в пищевых целях. В связи с этим для
производства биодизельного топлива необходим поиск новых перспективных
растений – источников жирных кислот, масло которых не применяется в
пищевых производствах.
Так, в частности, в России, в странах ближнего зарубежья и в Европе для
расширения возможностей получения более дешевых видов биодизельного
топлива изучаются следующие виды растений: рыжик яровой (Саmеlinа sativa
(L.) Crantz.), виды борщевика (борщевик обыкновенный Heracleum sphondylium
133
L., б. сибирский H. sibiricum L.), сафлор красильный (Carthamus tinctorius L.),
виды дурнишника (дурнишник обыкновенный Xanthium strumarium L.,
д. колючий X. spinosum L.), амарант хвостатый (Amaranthus cruentus L.), виды
гулявника (гулявник Лезеля Sisymbrium loeselii L., г. лекарственный S. officinalis
(L) Scop., г. высокий S. altissimum (L.) Scop.), ярутка полевая (Thlaspi arvense L.),
виды желтушника (желтушник серый Erysimum cheiranthoides L.,
ж. раскидистый E. diffusum L.), клоповник полевой (Lepidium campestre L.),
конрингия восточная (Conringia orientalis (L.) Dumort.), цикорий обыкновенный
(Cichorium inthybus L.), фенхель обыкновенный (Foeniculum vulgare Mill.),
огуречник лекарственный (Borago officinalis L.), виды рода чернушка,
известные в литературе под названием черный тмин (чернушка посевная Nigella
sativa L., ч. дамасская N. damascena L.) и другие. Данные процентного
содержания жирного масла в семенах указанных выше видов растений
приведены в таблице 1.
Большинство перечисленных видов является сорными однолетниками,
некоторые обладают лекарственными свойствами и/или ядовиты. Всестороннее
исследование масел и биологии сорных растений считается перспективным,
поскольку затраты на выращивание перечисленных видов минимальны,
семенная продуктивность их довольно высока (50–80 тыс. семян на одном
растении), а выход масла составляет (10) 20 – 35 (60) % [11, 12].
Таблица 1 – Содержание жирных масел в семенах растений
Вид растения
Рыжик яровой (Саmеlinа sativa (L.) Crantz.)
Борщевик обыкновенный (Heracleum sphondylium L.), борщевик
сибирский (Heracleum sibiricum L.)
Сафлор красильный (Carthamus tinctorius L.)
Дурнишник обыкновенный (Xanthium strumarium L.), дурнишник
колючий (Xanthium spinosum L.)
Амарант хвостатый (Amaranthus cruentus L.)
Гулявник Лезеля (Sisymbrium loeselii L.), гулявник лекарственный
(Sisymbrium officinalis (L) Scop.), гулявник высокий (Sisymbrium
altissimum (L.) Scop.)
Ярутка полевая (Thlaspi arvense L.)
Желтушник серый (Erysimum cheiranthoides L.), желтушник
раскидистый (Erysimum diffusum L.)
Клоповник полевой (Lepidium campestre L.)
Конрингия восточная (Conringia orientalis (L.) Dumort.)
Цикорий обыкновенный (Cichorium inthybus L.)
Фенхель обыкновенный (Foeniculum vulgare Mill.)
Огуречник лекарственный (Borago officinalis L.)
Чернушка посевная (Nigella sativa L.), чернушка дамасская (N.
damascena L.)
134
Содержание
жирного масла в
семенах (%)
32,6–42,6
11–9,8
26–40 (60)
38–43
не более 10
25–30
20–30
27,5–42,7
22,2–28,5
28,8–33,2
до 28
12–18
32
30–40 (42)
Но, несмотря на несомненные преимущества, существенными
недостатками являются: малый размер семян отдельных видов, содержание в
семенах, помимо масла, большого количества сопутствующих веществ,
невозможность использования в производственных процессах всей биомассы
растения, необходимость постройки хранилищ для семян, расход посевных
площадей, которые могут быть использованы под традиционные
сельскохозяйственные культуры, а также ухудшение качества почв после
возделывания на них сорных растений. Особенно проблема недостатка
посевных площадей может коснуться регионов Центрального Черноземья,
поскольку здесь расположены наиболее ценные плодородные почвы, которые
можно отнести к национальному достоянию России, поэтому их использование
должно быть максимально рациональным.
В частности, на сегодняшний день к перспективной культуре для
производства биодизельного топлива можно отнести микроводоросли. Мировая
практика свидетельствует, что эти организмы являются перспективным
объектом исследования на данном этапе развития биодизельной отрасли,
поскольку обладают высокой продуктивностью биомассы, содержат большее
по сравнению с высшими наземными растениями количество триглицеридов
(по данным различных источников, можно получить от 50 до 95 тыс. литров
масла с гектара), сравнительно малотребовательны к условиям среды,
относительно компактны по площади размещения. Так, к примеру, в США в
последнее десятилетие активно изучаются морские водоросли (различные виды
рода Dunaliella). Данное направление исследований было выбрано в связи с
ограниченным запасом пресной воды. Различные виды микроводорослей с
успехом
используются
также
в
Германии
для
производства
высококачественного биодизеля и биокеросина. Японские ученые предлагают
генетически модифицировать одноклеточные морские водоросли для
повышения их продуктивности. Во многих странах ведется активный поиск
технологий увеличения выхода биомассы микроводорослей, а также
технологий, направленных на повышение количества отжимаемого методом
холодного прессования или получаемого путем экстракции масла за счет
оптимизации условий среды в биореакторах.
В связи с изложенным выше перспектива наших исследований лежит в
плоскости всестороннего изучения и подбора наиболее продуктивных по
биомассе, выходу масла и его химическому составу видов пресноводных
микроводорослей, преимущественно из отделов Pyrrophyta, Bacillariophyta,
Xantophyta, Cyanophyta, Chlorophyta. Для создания замкнутого цикла
производства биотоплива в изолированных от внешней среды биореакторах
возможно применять сбросовые воды городских ТЭЦ. При этом
обеспеченность процесса выращивания микроводорослей теплом составит
около 77 % [13, 14]. Многоразовое использование воды, предназначенной для
выращивания микроводорослей в биореакторах, можно обеспечить за счет
усовершенствованных систем очистки. Максимально возможный выход масла
достигается путем подбора оптимальных условий роста и развития
135
продуцентов. Перед извлечением масла, используемого в дальнейшем для
производства биотоплива, биомасса водорослей должна подвергаться
предварительной просушке, технологию которой также необходимо
разработать наряду со схемами утилизации побочных продуктов переработки
микроводорослей.
Литература
1. Ильин, А.К. Состояние развития и основные направления повышения эффективности
океанских тепловых электростанций / А.К. Ильин // Эффективность систем преобразования
энергии океана. – Владивосток: ДВО АН СССР. – 1987. – С. 4–43.
2. Ильин, Р.А. Энергетическая окупаемость солнечных установок / Р.А. Ильин // Проблемы
совершенствования топливно-энергетического комплекса. – Саратов: СНЦ РАН. – 2006.–
Вып. 4. – С. 128–131.
3. Концепция использования ветровой энергии в России. Комитет Российского Союза
научных и инженерных общественных организаций по проблемам использования
возобновляемых источников энергии / Под ред. П.П. Безруких. – М.: Книга-Пента, 2005. –
45 с.
4. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии России /
П.П. Безруких [и др.]. – СПб.: Наука, 2002. – 314 с.
5. Рудченко, Н.Н. Инвестиционная политика в сфере экологических проектов и
альтернативной энергетики: отечественный и зарубежный опыт / Н.Н. Рудченко //
Общество. Среда. Развитие (Terra Humana). – 2012. – № 1. – 0,3 п.л.
6. Бурьян, А.В. Пути модернизации мирового ТЭК: переход на альтернативные источники
энергии / А.В. Бурьян // Известия РГПУ им. А.И. Герцена. – 2012. – № 133. – С. 71–78.
7. Таманджа, И. Перспективы и обоснование использования биодизеля в судовых дизельных
установках / И. Таманджа, Н.Н. Шуйтасов // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Серия:
Морская техника и технология. – 2010. – № 1. – С. 158–166.
8. Ишмуратова, В.Г. Биоэнергетика России: современное состояние, проблемы и перспективы
/ В.Г. Ишмуратова, А.Г. Комаров // Проблемы современной экономики. – 2011. – № 1. –
С. 301–302.
9. Слюсаренко, В.В. Технологии и оборудование для производства биологического топлива из
рапсового масла / В.В. Слюсаренко // Проблемы региональной энергетики. – 2010. – № 3.
10. Lacusta, J.Technology and equipment for the production biofuel from oily plants / Jon Lacusta,
Valentin Sliusarenco, Grigore Ganea // Buletinul institutului politehnic din Ia§i, tomul LVI(LX),
FASC. 4B. Editura POLITEHNIUM, 2010. – P. 389–394.
11. Рустамов, Н.А. Биомасса – источник энергии / Н.А. Рустамов, С.И. Зайцев, Н.И. Чернова //
Энергия. – 2005. – № 6. – С. 20–28.
12. Чернова, Н.И. Ресурсные и экологические проблемы энергетического использования
биомассы / Н.И. Чернова // Возобновляемые источники энергии: Международный конгресс
по биодизелю, Москва, 27 ноября 2008 г. – С. 78–91.
13. Богданов, Н.И. Суспензия хлореллы в рационе сельскохозяйственных животных /
Н.И. Богданов. – 2-е изд., перераб. и доп. – Пенза, 2007. – 48 с.
14. Богданов, Н.И. Штамм микроводоросли Chlorella vulgaris BIN для получения биомассы и
очистки сточных вод: пат. 2192459 Рос. Федерация, МПК 7, C12N1/12, C02F3/34 /
Н.И. Богданов; заявитель Н.И. Богданов. – № 2001110341/13, заявл. 18.04.2001.; опубл.
10.11.2002. // Изобретения. Полезные модели / Официальный бюллетень ФГУ ФИПС. –
2002. – Бюл. № 31.
136
УДК 631.361:637
ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
УНИВЕРСАЛЬНОЙ МАШИНЫ ДЛЯ ВНЕСЕНИЯ СОЛОМЕННОЙ
ПОДСТИЛКИ НА ОСНОВЕ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
С.М. Луц, н.сотр., Э.Б. Алиев, к.т.н., зав. сектором
Запорожский научно-исследовательский центр по механизации животноводства
Национального научного центра
«Институт механизации и электрификации сельского хозяйства»
г. Запорожье, Украина
Достаточный уровень комфорта, при котором учитываются физические
потребности животного, играет важную роль в обеспечении здоровья коров.
Комфортность места для отдыха, кроме размеров стойла или боксов, в
значительной степени определяется качеством и количеством подстилочного
материала. Важным условием профилактики заболеваний у коров является
обеспечение таких условий содержания, при которых животные имеют
возможность отдыхать лежа не менее 10–14 часов в сутки. Такие комфортные
условия содержания скота способствуют проявлению естественного поведения
животных, положительно влияют на состояние организма в целом. Солома
соответствует большинству требований, предъявляемых к подстилке: мягкая,
сухая, влагопоглощающая, без запаха и плесени, а также обладает способностью
поглощать газы, убивать микробы и в дальнейшем имеет ценность как
составляющая удобрения [1, 2, 3].
Разработкой, на которой базируются наши исследования, занимался один из
известных ученых В.Д. Роговой [4], решая проблему запыленности с помощью
приставки-ротора с пальцами.
На основании экспериментальных исследований В.Д. Рогового [4]
установлено, что для качественного распределения подстилки ротор должен
иметь диаметр 450–500 мм, четыре ряда заостренных под углом 15–30о круглых
пальцев, расположенных радиально к оси вращения. Толщина пальцев должна
составлять не более 12–14 мм, а расстояние между ними в ряду – 50–70 мм [4].
С помощью численного моделирования в программном пакете Star CCM+
на основе метода дискретных элементов [5, 6] была построена модель процесса
внесения соломенной подстилки в стойла КРС пальцевым роторным
разбрасывателем конструкции В.Д. Рогового [4]. Полученный результат показал,
что часть соломы сбрасывается в навозный проход, не обеспечивается
необходимая дальность полета, при этом равномерность распределения соломы
по площади бокса составляет 48–59 % (рисунок 1). Для обеспечения
необходимой дальности полета, согласно конструктивным особенностям бокса
(ширина бокса – 110–120 см; общая длина бокса, на которую вносится подстилка
– 225–250 см; длина бокса от края, где распределяется подстилка, – 155–170 см
[7, 8]), предложено внести в конструкцию направляющую пластину под ротор
(рисунок 2). Численное моделирование показало увеличение дальности полета
до 3 м, что удовлетворяет заданным технологическим требованиям к
разбрасывателю [3, 7, 8]. Равномерность при этом составила 63–74 %.
137
Рисунок 1 – Результаты численного моделирования процесса внесения
соломенной подстилки пальцевым роторным разбрасывателем конструкции
В.Д. Рогового
Рисунок 2 – Результаты численного моделирования процесса внесения
соломенной подстилки пальцевым роторным разбрасывателем с направляющей
пластиной
138
Так как требуется добиться достаточного уровня комфорта коров, а значит
уметь максимально влиять на равномерность внесения подстилки в боксы,
усовершенствуем конструкцию В.Д. Рогового [4], дополнительно оснащая ее
поджимаемой пластиной (рисунок 3). В результате численного моделирования
процесса внесения соломенной подстилки равномерность увеличилась до
76–85 %. Однако без направляющей пластины солома падает в навозный
проход, что приводит к дополнительным затратам.
Рисунок 3 – Результаты численного моделирования процесса внесения
соломенной подстилки пальцевым роторным разбрасывателем с поджимаемой
пластиной
Оснащение пальцевого роторного разбрасывателя направляющей и
поджимаемой пластинами дало возможность получить равномерность
распределения соломы по длине бокса (из численного моделирования) 86–94 %
(рисунок 4). Следовательно, изменяя конструктивно-технологические
параметры пальцевого роторного разбрасывателя (угол наклона направляющей
пластины, высоту щели поджимаемой пластины, частоту вращения ротора),
можно обеспечить необходимую по зоотехническим требованиям [3, 7, 9]
равномерность, что приводит к высокому уровню комфорта коров.
139
5
Рисунок 4 – Результаты численного моделирования процесса внесения
соломенной подстилки пальцевым роторным разбрасывателем с направляющей
и поджимаемой пластинами
В результате проведенного численного моделирования обоснована
конструктивно-технологическая схема универсальной машины для внесения
соломенной подстилки (рисунок 5), основной конструктивной особенностью
которой является применение направляющей и наклонной (поджимаемой)
пластин (рисунок 6).
2
5
4
3
6
1
1 – ходовая часть; 2 – бункер; 3 – продольный транспортер; 4 – поперечный ленточный
транспортер; 5 – разбрасыватель роторного типа; 6 – карданный привод
Рисунок 5 – Конструктивно-технологическая схема универсальной машины для
внесения соломенной подстилки
140
1 – ротор; 2 – поперечный ленточный транспортер кормораздатчика; 3 – пальцы прутковые;
4 – звездочка ведомая; 5 – вал ротора; 6 – звездочка ведущая; 7 – регулируемая наклонная
пластина (поджимаемая пластина); 8 – направляющая пластина
Рисунок 6 – Конструктивно-технологическая схема роторного разбрасывателя
универсальной машины для внесения соломенной подстилки
Литература
1. Шевченко, І.А. Обґрунтування конструктивно-технологічної схеми роздавача підстилки з
роторно-пальцевим органом / І.А. Шевченко, А.О. Парієв, Т.М. Коротченко, С.М. Луц //
Механізація, екологізація та конвертація біосировини в тваринництві: зб. наук. праць / Ін-т
мех. тваринництва НААН. – Запоріжжя, 2012. – Вип. 2 (10). – С. 99–103. – ISSN 2075-1591.
2. Шаршунов, В.А. Распределение подстилки в животноводческом помещении /
В.А. Шаршунов, А.В. Зубарев, Н.Н. Королев // Механизация и электрификация сельского
хозяйства. – 1989. – № 5. – С. 28–29.
3. Тищенко, М.А. Разбрасыватели подстилки на фермах крупного рогатого скота /
М.А. Тищенко, М.Ф. Сергеев // Техника в сельском хозяйстве. – 1982. – № 10.
4. Роговой, В.Д. Исследование процесса внесения подстилки на фермах крупного рогатого
скота: автореф. дис. …канд. техн. наук: 05.20.01 / В.Д. Роговой; МСХ СССР. – Киев, 1974. –
26 с.
5. Bai, C. and Gosman, A.D. 1995. «Development of methodology for spray impingement
simulation», SAE Technical Paper Series 950283.
6. Walton, O.R. 1993. «Numerical simulation of inelastic, frictional particle-particle interactions», in
Particulate Two-Phase Flow, M.C. Roco, Ed., Butterworth–Heinemann, Stoneham, MA. –
Pp. 884–911.
7. ВНТП-АПК-01.05 Скотарські підприємства
К.: Мінагрополітики України, 2005. – 111 с.
(комплекси,
ферми,
малі
ферми).
–
8. Відомчі норми технологічного проектування (ВНТП-АПК-01.05). Скотарські підприємства.
– К., 2005. – С. 63–65.
9. Музыка, А.А. Обоснование норм внесения подстилки / А.А. Музыка // Ефективне
тваринництво. – 2007. – № 5 – С. 50–51.
141
УДК 340.1
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАК ФАКТОР РАЗВИТИЯ
АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА
А.С. Лыков, асс., А.Г. Кудряков, к.т.н., доц.
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Кубанский государственный аграрный университет»
г. Краснодар, Российская Федерация
Россия
обладает
значительными
информационными
ресурсами,
соответствующими ее научно-техническому, экономическому, культурнообразовательному уровню. Однако организация, качество и структура
информационных технологий, степень их использования отстают от
современных требований на потребительском рынке, и в том числе в системе
АПК. Научно-технический прогресс, проведение исследований и внедрение их
результатов в производство во многом зависят от информированности
работников АПК на всех уровнях.
В 2013 году в Министерстве сельского хозяйства Российской Федерации
успешно завершена разработка Системного проекта развития информационной
системы государственного обеспечения в сфере АПК на основе
информационных технологий («облачные» сервисы и т. д.). В ходе реализации
проекта проведен анализ текущего состояния решения задач стратегического
планирования, выработаны предложения по его совершенствованию, а также
организованы экспертиза и анализ текущего состояния автоматизации и
информационной безопасности в области информационных технологий в АПК.
Результатом проведенных работ стало создание Проекта комплексного
развития информационных технологий для поддержки деятельности
министерства и инновационного развития в сфере сельского хозяйства в
соответствии с требованиями реализации госпрограммы «Информационное
общество (2011–2020 годы)», а также Проекта совершенствования системы
стратегического управления [1].
В прошлом году была введена в промышленную эксплуатацию система
мониторинга и прогнозирования состояния продовольственной безопасности,
что позволяет уже на текущий момент собирать продовольственные балансы от
регионов и на основании данной информации принимать управленческие
решения, направленные на обеспечение продовольственной независимости и
безопасности Российской Федерации.
Проблема развития информационных технологий в российском
агропромышленном комплексе состоит в невозможности использования одних
и тех же информационных ресурсов на предприятиях системы АПК из-за
большой и различной по своему виду и способу ведения хозяйства территории.
Кроме этого, существуют еще проблемы технического характера: нет
локальных информационных систем на уровне района или области, отсутствует
экспертный совет т. д. Предприятия АПК имеют неодинаковый доступ
к различной справочной или статистической информации или не имеют его
вовсе. Также остро стоит проблема невысокой оперативности и эффективности
142
принимаемых управленческих решений ввиду недостаточного развития
интеллектуальной и культурной среды в сельских районах, недостаточного
использования, в том числе в хозяйственной практике на местах, новых
информационных технологий.
Решением этих серьезных проблем может стать создание и развитие
информационных систем, составляющих основу информационных технологий.
Информационная система – комплекс, включающий вычислительное
и коммуникационное
оборудование,
программное
обеспечение,
лингвистические средства и информационные ресурсы, а также системный
персонал и обеспечивающий поддержку динамической информационной
модели некоторой части реального мира для удовлетворения информационных
потребностей пользователей [2].
Одними из основных направлений развития информационных технологий
в агропромышленном комплексе, несомненно, являются географические
информационные системы (ГИС) и информационно-консультационное
обслуживание предприятий АПК.
Динамичное развитие аграрного производства требует внедрения
современных технологий сбора и обработки информации, необходимой для
решения производственных и управленческих задач. Многие из этих задач
можно решать с помощью предоставляемых технологией географических
информационных систем (ГИС) инструментальных средств и подходов к
получению, обработке, анализу и отображению данных. В современном
аграрном секторе уже давно
возникла необходимость создания
автоматизированных систем управления сельскохозяйственным производством
на основе геоинформационной системы (ГИС) применительно к отечественным
методам земледелия. Более десяти лет в этом направлении ведутся активные
разработки. На базе геоинформационных систем создаются различные
автоматизированные системы управления. Все они имеют схожие задачи:
– создание автоматизированного рабочего места специалиста различного
уровня в отрасли АПК;
– ведение текущего мониторинга сельскохозяйственных угодий;
– развитие системы сберегающего и точного земледелия;
– прогнозирование урожайности в зависимости от питательных элементов;
– автоматизированное создание технологических карт;
– получение объемных моделей и карт распределения фосфора, калия и
других элементов почвы в целом по хозяйству;
– автоматизированный учет сельхозинвентаря и техники с расчетом
экономических показателей;
– расчет экономических показателей выращивания культуры по
сельскохозяйственным угодьям;
– осуществление поддержки оперативного принятия управленческих
решений;
–
создание
и
расширение
информационных
баз
данных
сельскохозяйственных организаций по назначению и содержанию, с привязкой
143
информации к конкретным земельным и рабочим участкам, полям, объектам
недвижимости и отдельным территориям;
– обеспечение надежной защиты, хранения и поддержания в актуальном
состоянии информационных баз данных;
– возможность работы с системой посредством наиболее широкого спектра
цифровых устройств: персональных компьютеров, ноутбуков, навигаторов,
мобильных телефонов и т. д.;
– максимальное использование интернет-технологий для обмена, передачи и
контроля различных данных;
– осуществление контроля работы механизаторов, контроль использования
техники, расхода ГСМ, затрат на автотранспорт.
В результате работы автоматизированных систем управления на базе
геоинформационных систем на основе обобщенных данных происходит
агротехнический,
агроэкологический
и
экономический
анализ
производственной деятельности. Принимаются решения по эффективному
использованию ресурсов, устранению или уменьшению влияния факторов,
тормозящих развитие предприятия. Минсельхоз России продолжает
совершенствование географических информационных систем, необходимых
для мониторинга земель сельскохозяйственного назначения путем интеграции
ГИС Электронный атлас земель с ГИС Дистанционного мониторинга земель
сельскохозяйственного назначения, что позволяет получать более детальные и
полные аналитические данные как на основе данных дистанционного
зондирования Земли, так и за счет спутниковых наблюдений.
Таким
образом,
создание
автоматизированных
программноалгоритмических систем управления на основе ГИС-технологий дает
возможность провести интенсификацию сельскохозяйственного производства,
принимать оптимальные управленческие решения, основанные на
пространственном
анализе
агротехнических,
агроэкологических
и
экономических условий.
В настоящее время грамотное управление сложным многоотраслевым
производством АПК невозможно без создания и развития структуры
предприятий информационно-консультативной деятельности, поставляющих
достоверную и исчерпывающую информацию о технологиях производства
различных сельскохозяйственных культур, животных, птиц, о средствах
механизации и автоматизации технологических процессов в сельском
хозяйстве, о средствах защиты растений и животных, о технологиях
переработки сельскохозяйственной продукции, о рынке сельскохозяйственной
продукции, удобрений, средств защиты, сельскохозяйственной техники, ГСМ,
достижениях науки и техники и т. д.
Структура научно-технической информации, основанная на широком
использовании новых информационных технологий, средств вычислительной и
коммутационной техники, обеспечивает руководителей и специалистов
предприятий АПК информацией, повышает их уровень знаний для успешного
ведения дел, помогает глубже анализировать проблемы, выступает как
справочное руководство. Информационно-консультационное обслуживание
144
предприятий АПК позволит многократно увеличить производительность труда,
оптимизировать по заданным критериям использование ресурсов, сократить
бумажный документооборот.
Основная роль информационно-консультационных служб в различных
отраслях АПК состоит в том, чтобы помочь специалистам и руководителям
предприятий принимать те решения, которые помогут им наилучшим способом
достичь поставленных целей. Владея необходимым объемом информации,
руководители предприятий АПК смогут осуществлять мониторинг всей
финансово-хозяйственной деятельности – отслеживание протекающих на
предприятии процессов в режиме реального времени, составление оперативных
отчетов о результатах работы предприятия за короткие промежутки времени,
сравнение целевых результатов работы с фактически достигнутыми. На
основании этих сравнений делаются выводы о сильных и слабых сторонах
предприятия, динамике их изменения, а также о благоприятных и
неблагоприятных тенденциях развития внешних условий работы предприятия.
В большинстве случаев информационно-консультативная служба владеет
довольно ограниченным набором информации, которая необходима для
процесса принятия решения. Другая, нередко большая часть информации
исходит непосредственно от самих предприятий и организаций отрасли АПК, а
именно:
– информация об их целях;
– информация об их ресурсах и возможностях;
– информация об их собственном опыте;
– информация об опыте их коллег.
Все это означает, что предприятиям отрасли АПК необходимы разные
виды помощи со стороны работников информационно-консультативной
службы. Например, если речь идет о внедрении новой технологии, то
товаропроизводители могут нуждаться в информации об ожидаемых
последствиях, а при выборе приоритетных целей им могут понадобиться не
новые данные, а помощь (руководство) в самом процессе принятия решений.
Нельзя упускать из виду, что существует большая разница между самими
предприятиями отраслей АПК, что также влияет на вид помощи, который им
необходим для того, чтобы принимать оптимальные решения. Например,
разница между фирмой, где работают специалисты различного профиля,
имеющие высшее образование, и человеком, который на своем участке
выращивает продукцию для собственного потребления. В основном,
информационно-консультативной службе не хватает человеческих ресурсов для
того, чтобы помочь всем товаропроизводителям и организациям, и выбор тех,
кому отдать предпочтение в данном случае, частично является этическим и
политическим решением.
Ранее считалось, что для сельскохозяйственного производства необходимы
земля, труд и капитал. Сегодня известно, что этого недостаточно. Также
необходимы и знания, и информация, предоставление которых можно считать
особым видом труда. В большинстве своем они даже являются самыми
важными факторами, определяющими конкурентоспособность сельских
145
товаропроизводителей, а также других предприятий АПК. В результате этого
инвестиции в научные исследования и информационно-консультативные
службы в агропромышленном комплексе дадут большую отдачу, чем другие
инвестиции в сельское хозяйство и другие отрасли АПК.
Более целостное понимание проблемы даст возможность государству
объективно оценивать необходимость и перспективность вложений в научную
сферу, так как рыночно оправданное функционирование информационноконсультативной службы позволит вернуть обществу понесенные вложения в
виде обилия и разнообразия продукции всех отраслей АПК.
Информационные технологии прочно зарекомендовали себя как еще один,
не менее важный, чем остальные, фактор производства. Отрасль АПК имеет
огромные трудности при распределении информационных ресурсов, что очень
сильно сказывается на скорости ее развития. Использование информационных
технологий позволит создать научную базу знаний для предприятий АПК
и обеспечит равномерный доступ к информационным ресурсам. Все это
позитивным образом скажется на развитии сельского хозяйства и экономики
страны в целом.
Литература
1. Информационные технологии в управлении АПК [Электронный ресурс] – Режим доступа:
http://www.mcx.ru/news/news/show/19197.355.htm. – Дата доступа: 28.05.2014.
2. Когаловский,
М.Р.
Перспективные
технологии
информационных
систем
/
М.Р. Когаловский. – М.: ДМК Пресс, 2003. – 288 с.
3. Чежегов, Е. Технологическая революция в АПК – стратегическая альтернатива для России
/ Е. Чежегов // Известия. – 22.04.2007.
4. Стеценко, А.В. Применение информационных технологий в АПК / А.В. Стеценко //
Управление общественными и экономическими системами [Электронный ресурс]. – 2008. –
№1. – Режим доступа: http://umc.gu-unpk.ru/umc/zj2008_1.php. – Дата доступа: 27.05.2014.
УДК 631.3632:636.085.522.55
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОВРЕМЕННОГО РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА В
ТРАНСПОРТНОМ КАНАЛЕ КОРМОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА –
ЗАЛОГ КАЧЕСТВЕННОГО КОРМА ДЛЯ КРС
В.Ф. Кузьменко, к.т.н, зав. лабораторией, В.В. Максименко, н. сотр.,
С.Н. Ямпольский, н. сотр.
Национальный научный центр
«Институт механизации и электрификации сельского хозяйства»
Национальной академии аграрных наук Украины (ННЦ «ИМЭСХ»)
п.г.т. Глеваха, Киевская обл., Украина
В кормовой базе КРС 70 % составляют сочные и грубые корма, сенаж и
силос, являющиеся основной частью рациона и заготавливаемые с помощью
кормоуборочных комбайнов.
Современный измельчитель должен обеспечить длину частиц растения
после резки до 10 мм, раздробление или в крайнем случае нарушение
структуры зерна. Необходимой частью процесса работы измельчителя также
является транспортировка массы по каналу и погрузка в транспортное средство.
После прохождения доизмельчающих вальцов масса теряет направление
146
движения, прерывается воздушный поток, поэтому сразу после
доизмельчающих вальцов в выгрузном канале устанавливают ускоритель
резаной массы (рисунок 1). Это позволяет обеспечить качественный процесс
транспортирования массы и подачу ее в транспортное средство.
1 – режущий барабан; 2 – канал транспортирования; 3 – доизмельчительные вальцы;
4 – ускоритель массы
Рисунок 1 – Схема канала транспортирования современного комбайна
Остановимся подробнее на процессах доизмельчения и ускорения резаной
массы.
На качество кукурузного силоса, его переваримость животными
существенно влияет степень измельчения кукурузы при заготовке силоса. В
работах [1, 2, 3] освещены результаты исследований влияния степени
измельчения кукурузы на качество силоса. Так, при уменьшении длины резки
кукурузная масса лучше утрамбовывается, уменьшаются потери питательных
веществ (в процессе ферментации) и сухого вещества (таблица 1).
Таблица 1 – Потери сухого вещества в кукурузном силосе восковой спелости
зерна при различной длине резки, % [1]
Длина резки, мм
20–30
5–15
до 5–7 мм (доизмельчение)
до 4–5 мм (доизмельчение)
Потери в опыте, %
лабораторном
научно-производственном
10,79
11,91
5,22
7,34
3,65
4,76
4,25
4,91
Положительно влияет уменьшение длины резки и на переваримость силоса
(таблица 2).
Таблица 2 – Переваримость питательных веществ силоса, заготовленного из
кукурузы восковой спелости зерна, при разной степени измельчения [1]
Длина
резки, мм
20–30
5–7
4–5
Сухое
Органическое Протеин, %
вещество, % вещество, %
61,75
66,63
52,70
62,75
65,80
59,89
63,86
68,24
56,23
147
Клетчатка,
%
54,50
50,36
49,35
БЭВ, %
74,26
71,81
75,85
Для определения влияния длины резания на наличие целых зерен кукурузы
в измельченной массе определялись размерно-массовые характеристики
кукурузы до измельчения и состав массы после измельчения на различных
оборотах подающих вальцов.
Перед измельчением стебли кукурузы взвешивали, измеряли высоту
каждого стебля, а также толщину (диаметр) внизу и в середине стебля,
взвешивались початки и целое зерно. По результатам этих измерений и
взвешиваний установили следующие зависимости: соотношение массы стебля
кукурузы и его высоты (рисунок 2), соотношение толщины (диаметра) стебля
кукурузы в нижней и средней частях и его массы (рисунок 3), соотношение
между толщиной (диаметром) стебля кукурузы в нижней и в средней частях
(рисунок 4).
Рисунок 2 – Зависимость соотношения массы стебля кукурузы и его высоты
Изображенная на рисунке 2 зависимость между массой и высотой стеблей
кукурузы показывает, что увеличение высоты стебля кукурузы приводит к
увеличению ее массы, причем в пределах массы стеблей 0,2–0,6 кг происходит
постепенное снижение темпов роста высоты стебля, и при массе более 0,6 кг
зависимость имеет почти прямолинейный характер.
148
Рисунок 3 – Зависимость соотношения массы стебля кукурузы и его толщины в
нижней и средней частях
Аналогичный характер с изображенным на рисунке 2 имеет и соотношение
между массой стебля и его диаметром в средней (d1) и нижней (d2) частях
(рисунок 3). При увеличении массы стебля в пределах 0,2–0,6 кг толщина его в
нижней и средней частях увеличивается, причем с увеличением массы
интенсивность увеличения толщины уменьшается (увеличение толщины
стеблей при массе 0,2–0,4 кг больше, чем при массе стеблей 0,4–0,6 кг).
Дальнейшее увеличение диаметра стебля как в нижней, так и в средней частях
приводит к равномерному увеличению массы стебля. Кривые практически
повторяют друг друга, со смещением по вертикали. Это подтверждается и
зависимостью между диаметрами (рисунок 4), которая имеет характер, близкий
к прямолинейному. Итак, для характеристики стебля достаточно знать его
диаметр в любой из его частей.
Рисунок 4 – Зависимость толщины (диаметра) стебля кукурузы в нижней части
от диаметра в средней части
149
Путем разбора проб массой 500–600 г (не менее трех) определен
фракционный состав измельченной массы в соответствии с оборотами (85, 175,
315 мин–1) подающих вальцов. Этим оборотам соответствует установленная
длина резки 9,5, 19,6 и 35,1 мм. По результатам разбора проб построен график
кривых фракционного распределения резаной массы (рисунок 5).
Рисунок 5 – Кривые фракционного распределения резаной массы при
различных оборотах подающих вальцов
Кривые отражают степень измельчения кукурузной массы в зависимости
от изменения частоты вращения питательных вальцов (изменения скорости
подачи массы) при постоянной частоте вращения режущего барабана.
По результатам фракционного распределения резаной массы (рисунок 5)
определена средневзвешенная длина резки, которая определялась по
зависимости:



к
lср
l mi
i 1 i
к
i 1
mi
где l ср – средневзвешенная длина резки;
li – среднее значение длины фракции, мм;
mi – масса фракции, г;
i = 1, 2…, к – количество фракций.
Рисунок 6 иллюстрирует изменение средневзвешенной длины резки в
зависимости от оборотов питательных вальцов. Как видно из рисунка 6,
увеличение частоты вращения приводит к увеличению длины резки. Это
объясняется тем, что при увеличении частоты вращения питательных вальцов
по отношению к режущему барабану, который вращается с постоянной
частотой вращения, увеличивается скорость подачи кукурузы в режущий
барабан.
150
Рисунок 6 – Средневзвешенная длина резки в зависимости от оборотов
подающих вальцов
Установлено, что увеличение частоты вращения питательных вальцов
с 85 мин–1 до 315 мин–1 (≈ 4 раза) приводит к увеличению средневзвешенной
длины резки с 65 мм до 95 мм, то есть на 31 % (на треть).
По результатам разбора проб было определено количество отдельных
зерен, вымолоченных режущим барабаном (рисунок 7).
Рисунок 7 – Наличие вымолоченного зерна кукурузы с початка
Видим, что с увеличением частоты вращения питательных вальцов
количество отдельных зерен, вымолоченных режущим барабаном,
уменьшается. Это является результатом увеличения скорости подачи стеблей в
режущий барабан. В вымолоченные зерна включены только свободные зерна и
не включены зерна, которые находятся на частях стержней початков
(≈ 50,2–52,4 % к зерну, вымолоченному из стержня початка).
Рассмотрим взаимодействие лопаток ускорителя с частицами резаной
массы в канале транспортирования кормоуборочного комбайна.
Для обеспечения эффективной работы ускорителя резаной массы без
потерь скорости движения потока лопатки ротора должны иметь бóльшую
скорость, чем скорость потока.
Взаимодействие с лопатками ускорителя может происходить по двум
вариантам.
151
Первый вариант предусматривает, что частица, двигаясь по траектории,
которая совпадает с внутренней стенкой канала, догнав внутреннюю
поверхность лопатки, затормаживается, передавая часть энергии ротору
(лопатке) ускорителя, и движется дальше со скоростью, которую имела в точке
касания лопатки в направлении движения частицы. Эту частицу в зоне действия
ускорителя настигает следующая лопатка ротора, и частица попадает на ее
внешнюю, рабочую сторону.
Второй вариант предусматривает, что внешняя поверхность лопатки
догоняет частицу. Частица, расположившись на внешней, рабочей поверхности
лопатки, получает ускорение, перемещается на периферию лопатки и сходит с
нее в канал транспортирования.
В обоих вариантах масса формируется в компактный поток, который не
теряет направления движения до попадания в кузов транспортного средства.
Расстояние до кузова может меняться от 3–4 до 15–17 м, а формирование
компактной струи для подачи на значительное расстояние затратно, требуется
регулирование скорости выброса потока.
По результатам опытов установлено, что с увеличением скорости подачи
кукурузы к режущему барабану длина частиц из стеблей и початков
увеличивается, а количество зерен, вымолоченных режущим барабаном,
уменьшается. Половина целого зерна остается на частях стержня початков.
Таким образом, измельченная масса кукурузы требует дополнительной
обработки для доизмельчения целых зерен кукурузы и формирования
компактного потока массы. Работа ускорителя резаной массы по второму
варианту целесообразнее, поскольку не создает препятствий для движения
частиц массы, позволяет формировать компактный поток, чем увеличивает
продуктивную работу комбайна и позволяет получать качественный корм.
Литература
1. Бабич, А.А. Качество и переваримость питательных веществ силоса из кукурузы восковой
спелости при разной степени измельчения / А.А. Бабич, С.И. Олиштнский, Т.Я. Бехацкая,
В.П. Жуков, А.В. Грицун, Т.А. Гончар // Корма и кормопроизводство. – 1990. – Вып. 29. –
С. 34–37.
2. Кулик, М.Ф. Енерговіддача кормів різних технологій виробництва / М.Ф. Кулик, М.М.
Пономаренко, М.Ф. Дудко. – К.: Урожай, 1991. – 208 с.
3. Мірненко, В. Довжина нарізки грубих кормів / В. Мірненко // Зерно. – 2014. – № 1. –
С. 160–161.
УДК 631.344.8
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ БИОГАЗОВЫХ УСТАНОВОК
Р.М. Расулов
Азербайджанский НИИ «Агромеханика»
г. Гянджа, Азербайджанская Республика
Цель работы – повышение эффективности биогазовых установок путем
снижения текущих затрат. Поставленная цель достигается в результате
снижения затрат энергии на обогрев навозного субстрата в реакторе за счет
152
усовершенствования конструкции биогазовых установок с учетом
особенностей местных фермерских хозяйств и природно-климатических
условий республики.
Известно, что биогаз вырабатывается из органических веществ путем
биохимического расщепления – на первом этапе происходит разложение
высокомолекулярных соединений на низкомолекулярные органические
соединения, на втором этапе продолжается разложение при участии
кислотообразующих бактерий, а на третьем происходит окончательное
бактериальное преобразование органических веществ в СН4 и СО2 [1].
Предъявляются
высокие
требования
к
условиям
существования
метанобразующих бактерий. Они нуждаются в абсолютно анаэробной среде и
требуют более длительного времени для воспроизводства. Скорость
анаэробного брожения метанобразующих бактерий зависит от их
метаболической активности. А метаболическая активность и репродуктивная
способность этих микроорганизмов находятся в функциональной зависимости
от температуры – она влияет на объем газа, который можно получить из
определенного количества органического вещества в течение заданного
времени, а также на технологическое время процесса брожения. В результате
многочисленных исследований определен интервал температурного предела
(33–54 ºС), которому соответствуют наивысшие значения метаболической
активности. Метанобразующие бактерии весьма чувствительны к перепадам
температуры и реагируют на это снижением метаболической активности и
способности к воспроизведению. Температура влияет и на качество биогаза [1].
Поэтому необходимо постоянно поддерживать стабильную температуру
бродящей массы. Для чего прежде всего нужно подогреть субстрат в реакторе
до нужной температуры и дополнительно подогревать эту массу для
компенсации различных тепловых потерь. Если принять удельную
теплоемкость
жидкого
субстрата
равной
теплоемкости
воды
(влажность ~ 90 %), то для подогрева 1 кг жидкого навозного субстрата на 1 ºС
потребуется количество теплоты, равное 4,18 кДж.
Тепловые же потери будут складываться из потерь через ограждающие
конструкции, из потери теплоты с выделяемым газом, потери теплоты с
удаляемой дозой суточной выгрузки сброженного субстрата, потери теплоты
для подогрева ежедневно загружаемой массы и др. Тепловые потери через
ограждающие конструкции зависят от объема реактора, и с ростом этого
показателя потери существенно уменьшаются.
Так, при объеме реактора 60 м3 они составляют 16 %, а при объеме
реактора 400 м3 – 8 %. Поэтому в биогазовых установках часть объема
вырабатываемого биогаза используют для поддержания оптимальной
температуры в реакторе. При соответствующей теплоизоляции для малых
реакторов эта величина составляет около 30 % от общего выхода биогаза, в
других же случаях потребуется еще больше объема биогаза для обогрева
реактора [2, 3].
153
Фермерские и крестьянские хозяйства республики в подавляющем
большинстве мелкие, они размещают биогазовые установки на своих
приусадебных участках, поэтому в них тепловые потери еще больше. Учитывая
эти обстоятельства, была разработана биогазовая установка, которая
комбинирована с оборудованием тепличного хозяйства приусадебного участка
[4].
После реорганизации крупных коллективных хозяйств основная масса
сельского населения западного региона Азербайджанской республики стала
заниматься смешанным хозяйством, когда на приусадебном участке имеются
свои тепличные хозяйства и одновременно на привязи содержится крупный
рогатый скот.
В таких смешанных хозяйствах в целях утилизации навоза для получения
биогаза и биоудобрения устанавливают биогазовую установку. Для упрощения
конструкции и улучшения эффективности систему обогрева биогазовой
установки комбинируют с отопительный системой теплицы.
В регионе в теплый сезон года – примерно с середины марта до конца
ноября – теплицы не отапливаются, они нагреваются только за счет солнечной
энергии. В теплообменниках теплицы вода нагревается за счет энергии солнца,
и эта теплая вода отопительным насосом как тепловой агент подается в
теплообменники реактора, за счет чего и происходит обогрев субстрата до
нужных температур для получения биогаза. Таким образом, в этот период для
обогрева субстрата никакой энергии не затрачивается. Только в оставшееся
время года – с конца ноября до середины марта – требуется дополнительная
энергия для обогрева навозного субстрата в биогазовой установке, для чего
используется либо часть вырабатываемого биогаза, либо другой
энергоноситель, используемый для подогрева теплицы. Применение такой
конструкции позволяет с середины марта по конец ноября для обогрева
субстрата в реакторе использовать только солнечную энергию, поэтому
текущие затраты биогазовой установки в виде вырабатываемого биогаза
значительно сокращаются и повышается эффективность самих установок.
Уменьшение этих затрат можно определять следующим образом. Если бы
биогазовая установка обогревалась вырабатываемым биогазом в течение всего
года, то это, по результатам исследований многих авторов, составило бы не
менее 30 % от получаемого биогаза. В разработанной нами комбинированной
биогазовой установке для этой цели примерно с середины марта по конец
ноября (250–255 дней) будет использоваться только солнечная энергия, за это
время будет сэкономлен биогаз для других нужд. Следовательно, если бы в
течение всего года, то есть 365 дней, биогазовая установка обогревалась
биогазом, то использовалось бы не менее 30 % вырабатываемого биогаза, а
использование только солнечной энергии в течение ~250–255 дней позволяет
сэкономить на биогазе для обогрева. Лишь в течение 110–115 дней будет
использоваться биогаз для обогрева субстрата в реакторе, и это составит
9–9,5 % от годового объема вырабатываемого биогаза.
154
Следовательно, объем биогаза для потребителей будет возрастать и
составит 90–91 % от всего вырабатываемого объема.
Таким образом, уменьшатся текущие затраты на обогрев биогазовой
установки на 20–21 %, выраженные в процентах от получаемого объема
биогаза, и эффективность установки повысится, так как объем биогаза для нужд
потребителей возрастает с 70 % до 90–91 %.
На основе выполненной работы можно сказать, что с учетом природноклиматических условий республики:
1. Снижены затраты энергии на обогрев субстрата с 30 % до 9–10 % от
вырабатываемого годового объема биогаза.
2. Выделенный для потребителей объем биогаза увеличен на 20–21 %.
3. За счет снижения затрат биогаза на обогрев субстрата уменьшены текущие
затраты биогазовых установок и, соответственно, повышена эффективность
этих установок.
Литература
1. Баадер, В. Биогаз (Теория и практика) / В. Баадер, Е. Доне, М. Бренндерфер. – М.: Колос,
1982. – С. 148.
2. Долинский, А.А. Анализ теплового баланса биоэнергетической установки / А.А. Долинский,
Ю.В. Курис // Техника и оборудование для села. – 2013. – № 4. – С. 37–39.
3. Осмонов, О.М. Расчет тепловой нагрузки метантенка биоэнергетической установки /
О.М. Осмонов, С.П. Рудобашта, А.Э. Кудайбердиев // Механизация и электрификация
сельского хозяйства. – 2011. – № 7. – С. 20–22.
4. Фаталиев, К.Г. Комбинированная биогазовая установка для хозяйств со смешанной
деятельностью / К.Г. Фаталиев, И.А. Алыев // Энергообеспечение и энергоснабжение в
сельском хозяйстве: тр. 6-ой междунар. науч.-техн. конф. / ГНУ ВИЭСХ. – Москва, 2008. –
С. 477–480.
УДК 621.565.93
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
ГРУНТОВОГО ТЕПЛООБМЕННИКА
А.С. Ковязин, к.т.н., ст.н.сотр., Д.А. Долгих, аспирант
Национальный научный центр
«Институт механизации и электрификации сельского хозяйства»
Национальной академии аграрных наук Украины (ННЦ «ИМЭСХ»)
п.г.т. Глеваха, Киевская обл., Украина
И.Г. Величко, к.ф.-м.н., проф.
Запорожский национальный технический университет МОН
г. Запорожье, Украина
Введение
Обеспечение
оптимального
микроклимата
в
животноводческих
помещениях требует значительных затрат энергии. Все отклонения от
нормативных параметров воздушной среды негативно влияют на
продуктивность животных и эффективность производства. Вследствие
постоянно растущей цены энергоносителей во всем мире интенсивно
развивается альтернативная энергетика: ветровая, солнечная, биогазовая,
155
геотермальная и т. д., что свидетельствует об актуальности разработок в этом
направлении.
Рабочими органами геотермальной вентиляции являются грунтовые
теплообменники,
позволяющие
использовать
тепловую
энергию
поверхностных слоев грунта. Для обоснования параметров геотермальной
вентиляции требуется определить тепловую мощность грунтового
теплообменника.
Основная часть
Проведен анализ последних исследований и публикаций. В работе [1]
определена эффективная тепловая мощность грунтового теплообменника, но
при этом параметры и режимы его работы имели фиксированное значение.
Поэтому полученные зависимости справедливы только для рассматриваемых
условий функционирования грунтового теплообменника.
В исследованиях [2] экспериментально определено температурное поле
грунтового теплообменника. Однако эксперименты проводились на физической
модели грунтового теплообменника, имеющего неизменную длину и диаметр, а
также неизменный тип и влажность грунта, что позволяет утверждать о
достоверности полученных результатов только для определенных условий
функционирования геотермальной вентиляции.
В [3] разработана математическая модель процесса теплообмена в
грунтовой системе теплоснабжения. Для решения уравнения нестационарной
теплопроводности в грунте рассматривался процесс теплообмена на внешней
границе цилиндрической поверхности элементарного объема грунта вокруг
грунтового теплообменника с учетом начальных краевых условий. Однако из
статьи неясно, какой именно радиус должна иметь эта поверхность, а величина
радиуса существенно влияет на конечный результат. Кроме того, уравнение
нестационарного теплообмена в грунте решалось методом конечных разностей,
который уступает по точности более современному методу конечных
элементов. В работе [4] границы теплового влияния грунтового
теплообменника также принимаются, а не определяются.
В статье [5] авторы пренебрегают диаметром теплообменника и
рассматривают линейные источники (стоки) тепла.
В работе [6] проведена оценка влияния задания граничных условий при
моделировании грунтовых теплообменников горизонтального типа на величину
теплосбора с грунтового массива в течение отопительного периода, но
рассматривается горизонтальный теплообменник с глубиной закладки до 3 м, а
влияние диаметра не определялось.
Таким образом, в настоящее время проблема решена не полностью и не
существует теоретических методов определения тепловой мощности
грунтового теплообменника при различных его диаметрах.
Тепловая мощность грунтового теплообменника определялась с
использованием уравнения нестационарной теплопроводности. Для упрощения
156
полученных выражений и математического моделирования применялись
специальные компьютерные программы.
Принцип действия геотермальной вентиляции с использованием
грунтовых теплообменников (рисунок 1) заключается в том, что в зависимости
от назначения воздух, имеющий температуру Т1, подается на вход грунтового
теплообменника и отдает (отбирает) тепло грунту, в результате чего воздух
охлаждается (нагревается), приобретая температуру Т2, и подается в
помещение. При этом имеется граница теплового влияния, имеющая радиус R,
который в процессе эксплуатации грунтового теплообменника постоянно
увеличивается. В периоды отключения геотермальной вентиляции, в
особенности перехода с режима охлаждения на режим нагрева и наоборот,
происходит восстановление естественного поля температур вокруг грунтового
теплообменника.
При исследовании теплового режима грунтового теплообменника
возникает задача определения нестационарного температурного поля в
окружающем грунте при заданной интенсивности процесса отвода теплоты.
Введем следующие допущения:
– грунт является однородным и изотропным, и его теплофизические свойства
остаются постоянными с изменением температуры;
– температура на внутренней поверхности теплообменника, определяемой
размером R0, по всей его длине постоянна;
– влияние теплового потока на поверхности грунта вследствие солнечной
радиации не учитываем;
– тепловой поток, проходящий через дно теплообменника и ниже глубины Н,
не учитываем.
Рисунок 1 – Грунтовый теплообменник
157
Таким
образом,
требуется
определить
температурное
поле
неограниченного пространства с цилиндрической полостью, если в начальный
момент времени температура равна Тгр, а температура на поверхности полости
поддерживается равной Тв.
Уравнение теплопроводности, описывающее одномерные нестационарные
тепловые процессы с осевой симметрией (внешняя задача) [7]:
  2T 1 T 
T
 , r  [ R , ), t  [ 0 , ) ,
 a


2
t
r r 
 r

где Т(r,t) – температура в точке грунта, которая находится на расстоянии r от
оси грунтового теплообменника в момент времени t, C;
t – время от начала процесса, с;
а – коэффициент температуропроводности грунта, м2/с;
r – расстояние от рассматриваемой точки до оси грунтового
теплообменника, м.
В свою очередь, коэффициент температуропроводности грунта
а

,
С
где  – теплопроводность грунта, Вт/(мС);
С – удельная теплоемкость грунта, Дж/(кгС);
 – его плотность, кг/м3.
Для получения однозначного решения необходимо задать краевые
условия. В рамках принятой модели они будут иметь вид:
– начальное условие: T(r,0) = Tгр, r[R,∞);
– граничное условие: на внутренней границе T(R,t) = Tв, t[0,∞).
Решение данного уравнения можно получить в виде несобственного
интеграла, используя результаты, полученные в [7]. Для этого перейдем к новой
~
функции T  T  T0 . Дифференциальное уравнение будет иметь тот же вид, а
~
~
краевые условия преобразуются таким образом: T ( r ,0 )  0 , T ( r ,t )  Tв  Tгр .
2 2
2( Tв  Tгр ) ( 1  e a s t )K ( r , s ) ds
~
.
T ( r ,t ) 

2
2

R J 0 ( Rs )  N 0 ( Rs ) s
Тогда окончательно запишем уравнение нестационарного температурного
поля:
T ( r ,t )  Tгр 
2( Tв  Tгр ) ( 1  e a

R

158
2 s 2t
)K ( r , s ) ds
.
J 02 ( Rs )  N 02 ( Rs ) s
В этой формуле K ( r , s )  J 0 ( Rs )N 0 ( rs )  N 0 ( Rs )J 0 ( rs ) , J 0 ( s )  функция
Бесселя нулевого порядка; N 0 ( s )  функция Неймана нулевого порядка.

Это решение получено с использованием прямого u ( s ,t )   u( r ,t )rK ( r , s )dr и
R
обратного u( r ,t ) 
 u ( s ,t )sK ( r , s )ds

2
2
R J 0 ( Rs )  N 0 ( Rs )
преобразования Вебера.
Хотя получена явная формула для нахождения температуры,
воспользоваться ей в инженерных расчетах затруднительно. Это объясняется
несколькими факторами:
– подынтегральная функция является сильно осциллирующей;
– в решении присутствует несобственный интеграл первого рода.
При вычислении этого интеграла численно его нужно будет заменять
определенным интегралом с достаточно большой верхней границей. Для
получения оценки поведения подынтегральной функции необходимо
исследовать асимптотическое поведение входящих в нее специальных функций
при больших значениях аргументов. В связи с тем, что функция
осциллирующая, применение прямых численных методов типа метода
Симпсона потребует очень мелкого разбиения интервала интегрирования, что,
в свою очередь, приведет к большой ошибке из-за погрешностей машинных
вычислений.
Применение
специальных
методов
интегрирования
осциллирующих функций типа метода Файлона затруднительно из-за
отсутствия точных формул вида
b
s n K ( r , s )ds
,

2
2
a J 0 ( Rs )  N 0 ( Rs )
n  N.
Таким образом, можно констатировать тот факт, что полученное выше
решение задачи представляет, скорее, теоретическую, чем практическую
ценность. В связи с этим была разработана программа для приближенного
решения сформулированной краевой задачи, основанная на методе конечных
элементов. В результате для принятых численных значений (Тгр = 10 С;
Тв = 26 С;  = 2,5 Вт/(мС); С = 1100 Дж/(кгС);  = 1800 кг/м3) определили
температурное поле, а главное – тепловую мощность на единицу длины
грунтового теплообменника для различных его диаметров как функцию
времени. Результаты решения оформили в виде рисунка 2.
159
Рисунок 2 – Зависимость удельной тепловой мощности от времени
функционирования геотермальной вентиляции при различных диаметрах
грунтового теплообменника
Как видно из рисунка 2, на практически возможном диапазоне
использования геотермальной вентиляции в режиме охлаждения (два месяца
соответствуют очень холодному лету для Украины, пять месяцев – очень
жаркому) увеличение диаметра грунтового теплообменника в 10 раз (с 0,1 м до
1,0 м) приводит к увеличению его удельной тепловой мощности примерно в 2
раза. Кроме того, при увеличении диаметра теплообменника уменьшается его
пневматическое сопротивление, а значит, и энергия, необходимая для
прокачивания воздуха через него, что также благоприятно в аспекте энергетики
процесса.
С другой стороны, увеличение диаметра теплообменников приводит к
резкому возрастанию стоимости геотермальной вентиляции. Поэтому
обосновать диаметр грунтового теплообменника в конкретных условиях его
функционирования становится возможным только после экономических
расчетов.
Полученные зависимости будут справедливы также для работы грунтового
теплообменника в режиме нагревания воздуха при Тв = –6 С.
Заключение
В практически возможном диапазоне (от двух до пяти месяцев)
использования геотермальной вентиляции в режиме охлаждения увеличение
диаметра грунтового теплообменника в 10 раз (с 0,1 м до 1,0 м) приводит к
увеличению его удельной тепловой мощности примерно в 2 раза. Обосновать
диаметр грунтового теплообменника в конкретных условиях возможно только
после экономических расчетов.
160
Литература
1. Ковязин, А.С. Оптимизация режима работы грунтового теплообменника / А.С. Ковязин,
М.Ю. Ковязина // Збірник наукових праць ІМТ НААН «Механізація, екологізація та
конвертація біосировини у тваринництві». – Запоріжжя, 2011. – Вип. 1 (7). – С. 114–123.
2. Дослідити вплив параметрів умов утримання тварин на їх розвиток на основі використання
поновлюваних джерел енергії: звіт про НДР (заключ.) / Ін-т мех. тваринництва НААН. –
40.04-004: № ДР 0107U009306. – Запоріжжя, 2010. – 214 с.
3. Денисова, А.Е. Математическое моделирование процессов теплообмена в грунтовой системе
теплоснабжения / А.Е. Денисова // Труды Одесского политехнического университета. –
Одесса, 2000. – Вып. 1 (10). – С. 87–92.
4. Денисова, А.Е. Моделирование тепловых процессов в грунтовой тепловой трубе
теплонасосной системы тепло- и хладоснабжения / А.Е. Денисова, А.В. Мармусевич // Труды
Одесского политехнического университета.– Одесса, 2006. – Вып. 1 (25). – С. 65–69.
5. Костиков, А.О. Влияние теплового состояния грунта на эффективность теплонасосной
установки с грунтовым теплообменником / А.О. Костиков, Д.Х. Харлампиди // Енергетика:
економіка, технології, екологія. – 2009. – № 1.– С. 32–40.
6. Тарасов, А.И. Обоснование граничных условий теплообмена при моделировании грунтовых
теплообменников / А.И. Тарасов, В.А. Тарасова // Восточно-европейский журнал передовых
технологий. – 2011. – 6/8 (54). – С. 9–14.
7. Будак, Б.М. Сборник задач по математической физике / Б.М. Будак, А.А. Самарский,
А.Н. Тихонов. – М.: Наука, 1980. – 688 с.
8. Ковязин, А.С. Математическая модель функционирования грунтового теплообменника /
А.С. Ковязин, Д.А. Долгих, И.Г. Величко // Научно-технический прогресс в
сельскохозяйственном производстве: материалы Междунар. науч.-техн. конф. / РУП «НПЦ
НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства». – Минск, 2014. – С.
УДК (636.4:636.084.522):338.364
МЕТОДИКА ОБОСНОВАНИЯ ФАКТОРОВ
ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА АГРОПРЕДПРИЯТИИ
Л.В. Мисун, д.т.н, проф., А.Н. Гурина, ст. препод., А.Л. Мисун
Учреждение образования
«Белорусский государственный аграрный технический университет»
г. Минск, Республика Беларусь
Для разработки методики обоснования факторов производственной
безопасности на агропредприятии используются официальные данные
Министерства сельского хозяйства и продовольствия (МСХиП) Республики
Беларусь о состоянии производственного травматизма в АПК, материалы
расследования причин производственного травматизма со смертельным
исходом в АПК Республики Беларусь, опыт обучения охране труда в
репрезентативных агропредприятиях (программы обучения, инструкции,
положения и др.), результаты ранее проведенных научных исследований.
Для подбора агропредприятия с целью анализа состояния обучения охране
труда (программы обучения, инструкции, положения и др.), а также
безопасным приемам труда используется метод экспертной оценки. В качестве
экспертов выступают специалисты агропредприятия (главный инженер,
заведующий мастерскими, инженер по охране труда); опытные, проработавшие
без травм операторы мобильной сельскохозяйственной техники. Эксперты
161
оценивают факторы, влияющие на состояние изучаемого вопроса. Для удобства
оценки факторы разбиваются на группы:
 образование, квалификация, классность и стаж работы специалистов
АПК;
 показатели уровня травматизма в отраслях сельхозпроизводства
агропредприятия;
 уровень механизации на агропредприятии;
 наличие технических средств обучения, нормативной литературы,
программ, плакатов и др.
Оценка проводится отдельно как по группам факторов, так и по факторам
внутри группы. При наличии k ранжировок для N членов выборки проверяется,
хорошо ли согласуются эти k ранжировок друг с другом. В качестве меры
согласия ранжировок используется коэффициент конкордации W [1]:
W
12  S
,
k  N ( N 2  1)
(1)
2
где S – сумма квадратов разностей (отклонений) между фактическими суммами
рангов (j-го фактора у i-го эксперта) и их средним значением;
k – число экспертов;
N – число анализируемых факторов.
Для определения величины W необходимо просуммировать все ранги для
соответствующих членов выборки и вычесть из каждой суммы среднее
значение (k ·(N + 1)/2). Затем просуммировать квадраты отклонений и
разделить полученную сумму на максимальное из всех возможных значений
этой суммы квадратов. Указанный максимум имеет место в случае, когда все
ранжировки идентичны. Суммы рангов тогда образуют последовательность k,
2k, 3k, …, N·k, а отклонения соответственно равны:
1
 ( N  1)k ;  1 ( N  3)k ;
2
2
1
( N  3)k ;
2
1
( N  3)k ;
2
1
( N  1)k .
2
(2)
Тогда максимальное значение суммы квадратов равно [1]:


1 2
1
k ( N  1) 2  ( N  3) 2  ...  k 2  N ( N 2  1).
2
12
(3)
При полном совпадении ранжировок W = 1, а чем хуже согласуются
ранжировки, тем меньше W. Когда ранжировки взаимно независимы, величина
(k –1)· W/(1– W) распределена примерно как F- распределение с
N–1 и (N–1) · (k–1) – 2
(4)
степенями свободы [1].
В этом случае адекватность распределения опытным данным проверяется с
использованием F-критерия Фишера при выбранном уровне значимости и
числах степеней свободы [2].
При выборе на агропредприятии необходимых для исследования групп
операторов мобильной сельскохозяйственной техники (комбайнеров,
трактористов-машинистов, механизаторов) учитывается структура машиннотракторного парка и состояние производственного травматизма по видам
сельскохозяйственных работ, образовательный уровень и стаж работы
операторов.
162
Для совершенствования структуры учебных планов переподготовки
слушателей ИПК и ПК АПК БГАТУ по специальности «Охрана труда в
сельском хозяйстве», а также повышения квалификации специалистов
предусматривается системно-целевой подход, предполагающий зависимость
состава и структуры учебных планов от следующих факторов:
 профессионально-квалификационной характеристики слушателей и
специалистов, в том числе профессии, образования, стажа работы;
 требований современного агропроизводства к знаниям, умениям,
навыкам;
 значимости тем аудиторных занятий для практической работы
специалиста по охране труда.
Для повышения безопасности агропроизводства путем совершенствования
обучения охране труда изучаются: количественный и качественный состав
слушателей; оснащенность лабораторий и учебных кабинетов по специальным
дисциплинами; особенности учебных планов и программ дисциплин
переподготовки слушателей по специальности «Охрана труда в сельском
хозяйстве» и программ повышения квалификации специалистов; методы
контроля знаний обучающихся по охране труда (на экзаменах, зачетах,
курсовом и дипломном проектировании и т. д.), уровень подготовки
(переподготовки) слушателей.
Для
изучения
влияния
различных
факторов
на
состояние
производственной безопасности на агропредприятиях было организовано в
2010–2012 гг. анкетирование специалистов (главных инженеров, заведующих
мастерскими, инженеров по охране труда) при прохождении ими повышения
квалификации в ИПК и ПК АПК БГАТУ, а операторов МСХТ –
непосредственно в агропредприятиях (ОАО «Гастелловское» Минского района
и ОАО «Миорский райагросервис» Миорского района Витебской области).
Анкета, по мнению экспертов, правильно описывала факторы, влияющие на
безопасную организацию труда. В проведении эксперимента участвовало 80
экспертов, по 20 из каждой группы. По результатам анкетного опроса
составлена матрица рангов. Группа факторов или фактор внутри группы,
оказывающие, согласно мнению экспертов, на рассматриваемый процесс
наибольшее влияние, имели наименьшую сумму рангов. При ранжировании
факторов предпочтение было отдано тем, которые характеризуют образование
и квалификацию специалистов агропредприятий [3].
Следует отметить, что все без исключения эксперты проявили
неслучайную высокую согласованность в ответах, а наибольшее совпадение
мнений экспертов наблюдалось у инженеров по охране труда – коэффициент
конкордации 0,92. Также следует отметить неслучайно высокую
согласованность всех без исключения групп экспертов в приоритетности такого
фактора для улучшения производственной безопасности агропроизводства, как
образование специалистов АПК.
Литература
1. Джонсон, Н. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы
обработки данных / Н. Джонсон, Ф. Лион. – М.: Мир, 1980. – С. 319–326.
163
2. Смирнов, Н.В. Курс теории вероятностей и математической статистики. Для технических
приложений / Н.В. Смирнов, И.В. Дунин-Барковский. – М.: Наука, 1965. – 512 с.
3. Разработка научных основ рационального применения и оптимизации параметров,
способов, систем и средств коллективной и индивидуальной защиты работников АПК от
воздействия вредных и опасных факторов при производстве продукции сельского
хозяйства: отчет о НИР. – Минск, 2011. – 133 с. – № ГР 20113853.
УДК (636.4:636.084.522):338.364
МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОПЕРАЦИЙ С ПЕСТИЦИДАМИ В
ТЕХНОЛОГИИ УХОДА ЗА КЛЮКВЕННЫМ ЧЕКОМ
П.Е. Круглый, к.т.н., доц., А.Л. Мисун, В.Л. Мисун, препод.
Учреждение образования
«Белорусский государственный аграрный технический университет»
г. Минск, Республика Беларусь
Использование пестицидов (хранение, складирование, транспортировка) в
технологии ухода за растениями на клюквенном чеке регламентировано
организационными, технологическими и техническими мероприятиями по
соблюдению экологических требований к охране поверхностного водоема,
входящего в структуру промышленной клюквенной плантации [1], почвы,
атмосферного воздуха, своевременной и эффективной очистке и
обезвреживанию складских помещений, технологического оборудования,
транспортных средств, спецодежды, отходов, а также сточных и ливневых вод.
Так, на территории склада, где хранятся пестициды, размер санитарнозащитной зоны должен соответствовать установленным требованиям. При этом
предусматривается наличие площадки с водонепроницаемым колодцемнейтрализатором или емкости для сбора и обезвреживания сточных и
промывных вод, загрязненных пестицидами [2]. Складская территория должна
иметь твердое покрытие, предотвращающее загрязнение почвы вокруг склада.
Размещение склада для хранения пестицидов, устройство площадки для
приготовления рабочих растворов пестицидов, обезвреживания техники и тары
из-под пестицидов не допускается на расстоянии менее 300 м от поверхностного
водоема. Организация и технология процессов обезвреживания должны
исключать негативное воздействие препаратов на природные водные объекты [3].
Уборку помещений для хранения пестицидов и мытье загрязненного пола
проводят по мере необходимости с использованием 0,5 %-ных растворов
кальцинированной соды, хлорной извести и других, разрешенных для этих целей,
моющих или дегазирующих средств.
Складирование пестицидов следует производить в штабелях на плоских и
стоечных поддонах или на стеллажах. Высота штабеля при хранении препаратов в
металлических барабанах, банках вместимостью не менее 5 л, мешках, картонных
полимерных коробках, ящиках, флягах допускается в три яруса. Транспортные
средства [4] по мере загрязнения и после завершения работ подвергаются влажной
очистке и обезвреживанию. Проводить эти работы вблизи поверхностного
водоема не допускается.
164
Следует, однако, отметить, что результаты государственного санитарного
надзора за сельскохозяйственными предприятиями в 2011 году показали, что,
несмотря на принимаемые меры, во многих организациях своевременно не
решаются вопросы по наведению порядка на складах пестицидов [5]. Так, по
результатам проверки, не соответствуют требованиям санитарных норм и правил
139 складов пестицидов (10 % от числа обследованных) [5]. Поэтому задача
повышения безопасности при хранении пестицидов, затаривания их для
последующей утилизации является весьма актуальной.
Для реализации этой задачи нами рекомендуется безопасное бункерное
устройство для сыпучих материалов [6–7], содержащее бункер и затворное
устройство, состоящее из емкости, сообщающейся с выходным отверстием
бункера, и затвора с рычагом. Работает предлагаемое устройство следующим
образом. Для затаривания бункера сыпучим материалом, например отходом
пестицида, его выходное отверстие перекрывают посредством затворного
устройства. Для этого гибкую трубу пережимают вручную или посредством
привода двумя скобами, воздействуя па одноплечий рычаг. При этом гибкий
пояс оказывается сжатым между наружной поверхностью гибкой трубы и
основными поверхностями прокладок.
Для разгрузки бункера на рычаг воздействуют в противоположную
сторону: две скобы отходят от гибкой трубы, гибкий пояс распрямляется, и под
его воздействием уплотненный и даже слипшийся сыпучий материал внутри
трубы крошится на средние и мелкие куски и далее беспрепятственно под
воздействием гравитационной силы высыпается из бункера без участия в этом
процессе обслуживающего персонала.
Что касается исполнителей химзащитных работ, то они предварительно
должны пройти ежегодное медицинское обследование и иметь медицинскую
книжку с отметкой врачей-специалистов о соответствующем допуске. К
работам по химической защите растений не допускаются лица моложе 18 лет,
беременные и кормящие женщины, а также лица, имеющие противопоказания к
работе с пестицидами. Следует подчеркнуть, что со всеми работниками в
обязательном порядке должен проводиться инструктаж по охране труда с
соответствующей записью в журнале регистрации, а выполняемые работы с
пестицидами регистрируются в специальных журналах: запись оформляет и
подписывает руководитель работ.
На местах работ с пестицидами не допускается хранение продуктов питания,
воды, фуража, предметов домашнего обихода. Запрещается оставлять пестициды
на местах их применения (на клюквенном чеке, на площадке для приготовления
рабочего раствора и др.) без охраны. Для временного их содержания (во время
проведения работ) должны быть оборудованы специальные участки на
расстоянии не менее 200 м от водоема.
Лица, ответственные за проведение работ с пестицидами, ведут строгий
учет, отражая в специальных журналах виды работ, даты, применяемые
препараты, объекты обработок, расходуемое количество и др.
165
Все работы с пестицидами в жаркое время года проводятся в утренние и
вечерние часы при наиболее низкой температуре воздуха, малой инсоляции и
минимальных воздушных потоках.
Приготовление рабочих растворов пестицидов производится на специально
оборудованных площадках или стационарных заправочных пунктах,
оснащенных средствами механизации (насосами, мешалками, герметичными
емкостями, шлангами, помпами). Приготовление рабочих растворов из
концентрированных эмульсий, паст и порошковидных препаратов должно
производиться в агрегатах при помощи механических мешалок.
Перед началом опрыскивания необходимо проверить исправность всей
аппаратуры и отрегулировать работу разбрызгивающих устройств на норму
расхода рабочего раствора путем заполнения опрыскивателя водой и
проведения пробных обработок.
Заполнение резервуаров опрыскивателей жидкими пестицидами
производится с помощью насосов, эжекторов шлангов и других
приспособлений. Немеханизированное заполнение резервуаров растворами
пестицидов запрещается.
Во избежание закупорки разбрызгивающих форсунок неоднородные
жидкости, которые могут образовываться из концентратов эмульсий, паст,
смачивающихся порошков и т. п., перед заполнением опрыскивателей
необходимо фильтровать.
Лица, работающие с опрыскивателями, должны следить за поддержанием в
системе соответствующего давления, предусмотренного техническим паспортом.
При опрыскивании растений на клюквенном чеке следует следить за тем,
чтобы факел распыла не направлялся потоком воздуха на работающих. Для этого
учитывают благоприятное направление движения воздуха и прекращают работы
при его изменении.
При отравлении пестицидами пострадавшего удаляют из отравленной зоны,
осторожно снимают загрязненную одежду и респиратор. Если препарат попал на
кожу, его тщательно смывают струей воды или, не втирая в кожу, осторожно
снимают куском ваты или ткани. Затем обливают пораженное место холодной
водой (лучше слабощелочным раствором).
При попадании пестицида в глаза их обильно промывают водой,
двухпроцентным раствором соды или борной кислоты.
При попадании препарата в желудочно-кишечный тракт пострадавшему
дают выпить несколько стаканов воды (желательно теплой) или слаборозового
раствора марганцовокислого калия и раздражением задней стенки глотки
вызывают рвоту. Рвоту можно вызвать раствором горчицы (0,5–1 чайная ложка
сухого порошка на стакан воды), соли (2 столовые ложки на стакан теплой
воды). Нельзя вызывать рвоту у пострадавшего, если он находится в бессознательном состоянии. После рвоты пострадавшему дают выпить воду с 2–3
таблетками активированного угля и солевое слабительное (20 г горькой соли на
полстакана воды). В качестве слабительного нельзя использовать касторовое
масло. Одновременно необходимо принять все меры для оказания
пострадавшему квалифицированной медицинской помощи.
166
Обезвреживание даже небольшого количества пестицидов в местах их
хранения должно проводиться под постоянным контролем ответственных лиц.
Литература
1. Сидорович, Е.А. Клюква крупноплодная в Белоруссии / Е.А. Сидорович [и др.]. – Минск:
Наука и техника, 1987. – 238 с.
2. Рекомендации по безопасному обращению с пестицидами при хранении и транспортировке.
– Рязань: ГНУ ВНИМС Россельхозакадемии, 2012. – 76 с.
3. Мисун, А.Л. Экологические последствия загрязнения природных вод объектами
агропромышленного комплекса / А.Л. Мисун // Молодежь и наука: реальность и будущее:
материалы III Междунар. науч.-практ. конф. / НИЭУП. – Невинномысск, 2010. – Т. 5. –
С. 197–199.
4. Мисун, Л.В. Инженерно-технические решения для улучшения условий и охраны труда при
выполнении отдельных технологических операций на клюквенном чеке / Л.В. Мисун,
В.А. Агейчик, А.Л. Мисун // Переработка и управление качеством сельскохозяйственной
продукции: доклады Междунар. науч.-практ. конф.: Минск, 21–22 марта 2013 г. / под общ.
ред. А.А. Бренча. – Минск: БГАТУ, 2013. – С. 291–292.
5. Состояние условий труда и профессиональной заболеваемости в Республике Беларусь за
2011 г.: информационный бюллетень / Сост. А.В. Ракевич, А.А. Макарчук, Т.И. Бирюк. –
Минск: ГУ «Республиканский центр гигиены, эпидемиологии и общественного здоровья»,
2012. – 14 с.
6. Безопасное бункерное устройство для сыпучих материалов: пат. 7728 Республики Беларусь
на полезную модель, МПК В65Д 88/26 (2006.01), В65G/30 (2006.01) / Л.В. Мисун, А.Л. Мисун,
Ю.В. Агейчик, В.А. Агейчик; заявитель Белорус. гос. аграрн. технич. ун-т. – № u 20110293;
заявл. 14.04.2011; опубл. 30.10.2011. // Афіцыйны бюл. / Нац. цэнтр інтэлектуал. уласнасці. –
2011.
7. Бункерное устройство для сыпучих материалов: пат. 17518 Республики Беларусь на
изобретение, МПК В65G65/30 (2006.01) / Л.В. Мисун, А.Л. Мисун, Ю.В. Агейчик,
В.А. Агейчик; заявитель Белорус. гос. аграрн. технич. ун-т. – № а 20110486; заявл.
14.04.2011; опубл. 30.08.2013. // Афіцыйны бюл. / Нац. цэнтр інтэлектуал. уласнасці. – 2013.
УДК 631.152
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ ЛЕНИНГРАДСКОЙ
ОБЛАСТИ
А.Ф. Эрк, к.т.н., В.А. Размук, гл. специалист, О.В. Бычкова, экономист
Государственное научное учреждение
«Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации
и электрификации сельского хозяйства Россельхозакадемии»
(ГНУ СЗНИИМЭСХ)
г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
Целью проведения энергетических обследований являются: получение
данных об эффективности используемых объемов энергетических ресурсов;
определение потенциала энергосбережения и повышения энергетической
эффективности; разработка рекомендаций и технических решений по
энергосбережению с оценкой затрат, необходимых для реализации намечаемых
мероприятий, и возможных сроков окупаемости.
ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии в соответствии с Федеральным
законом от 23.11.2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении
энергетической эффективности» провело энергетическое обследование более
167
чем в 40 хозяйствах Ленинградской области [1]. Эти хозяйства расположены в
Кингисеппском, Волосовском, Приозерском, Выборгском, Ломоносовском,
Волховском, Лужском, Гатчинском, Киришском районах и специализируются,
в основном, на молочном животноводстве.
По результатам обследования разработаны энергетические паспорта в
соответствии с приказом Минэнерго № 182 от 19.04.2010 г. Энергетические
паспорта проходили экспертизу в установленном порядке и зарегистрированы в
СРО «ЭнергоАудит-31» и Минэнерго.
При проведении энергетического обследования осуществлялись анализ
договорных отношений между хозяйствами и энергоснабжающими
организациями,
анализ
схем
электроснабжения,
теплоснабжения,
водоснабжения и водоотведения. Проводилось тепловизионное обследование
электрощитов и ограждающих конструкций зданий и сооружений. Измерялись
качественные показатели электроэнергии. Проводился расчет тепловых
характеристик зданий.
В энергетических паспортах отражена информация за последние 5 лет об
объеме
производства
продукции,
о
потреблении
энергоресурсов
(электроэнергии, тепловой энергии, жидкого и твердого топлива, моторного
топлива, природного газа и воды), энергоемкости производства, доле платы за
энергетические ресурсы в себестоимости сельскохозяйственной продукции.
Потребление энергоресурсов в обследованных хозяйствах находилось в
пределах от 800 до 2500 т у.т. в год, в зависимости от объемов производств.
Энергоемкость
производства
молока
изменялась
в
пределах
0,15–0,20 т у.т/т.
Доля
платы
за
энергетические
ресурсы
в
себестоимости
сельскохозяйственной продукции составила от 12,0 до 18,0 % (рисунок 1).
Рисунок 1 – Доля платы за энергетические ресурсы (средние значения для
обследованных хозяйств) в стоимости произведенной продукции, %
Практически во всех обследованных хозяйствах отмечен рост
производства на 5–34 %, при этом энергоемкость производства снижалась на
15–28 % (рисунок 2).
168
а
б
Рисунок 2 – Объемы производства продукции (молока) (а) и энергоемкость
производства молока (б) (средние значения для обследованных хозяйств)
По данным, полученным в хозяйствах, проведен анализ и дано
обоснование снижения или увеличения потребления энергоресурсов.
Колебание объемов потребления энергоресурсов тесно связано с изменением
объема производства, совершенствованием технологий, применением новой
энергосберегающей техники, заменой используемого машинно-тракторного
парка и в целом не превышает 10–15 %.
Особое внимание в энергопаспорте уделено анализу оснащенности
приборами учета (классу точности и дате следующей поверки), даны
рекомендации по совершенствованию системы учета энергоресурсов.
Большой интерес представляют сведения о балансе потребления
энергоресурсов за последние 5 лет и прогноз на последующие 5 лет, с учетом
выполнения
рекомендаций
по
энергосбережению
и
повышению
энергоэффективности. В качестве примера на рисунке 3 представлены средние
значения потребления электрической энергии для обследованных хозяйств за
прошедшие годы и прогноз до 2020 г.
Рисунок 3 – Потребление электрической энергии в обследуемый период и
прогноз до 2020 года
169
Анализируя рисунок 3, можно сделать вывод, что потребление
электроэнергии, несмотря на рост производства (рисунок 2), снижается. Это
указывает на то, что электроэффективность производства растет, а
энергоемкость снижается.
В энергетическом паспорте произведен глубокий анализ сведений по
балансу потребления моторного топлива и его изменениям. Представлены
сведения о виде и количестве использованного топлива, удельному расходу
топлива, грузоподъемности, пробеге и объему грузоперевозок, потерях топлива
по каждой единице транспортных средств.
Изучена возможность использования вторичных энергетических ресурсов,
альтернативных (местных) топлив и возобновляемых источников энергии.
Особый интерес представляло изучение вопроса утилизации тепла животных на
ферме для поддержания микроклимата.
По данным энергетического обследования, электроэнергия расходуется на
цели освещения, нагрев воды для технологических нужд, для привода в
действие машин и механизмов, в электротехнологиях и в системах управления.
Затраты на последнее – минимальные. Современные электротехнологии
применяются довольно редко. Электропривод тесно связан с технологией
производства (доение, уборка навоза и т. д.), и затраты электроэнергии трудно
регулируются. Снижение затрат на электропривод может быть осуществлено
лишь путем изменения технологии производства. Наибольший расход
электроэнергии в хозяйствах – на электроосвещение (30–35 %) и нагрев воды
на технологические нужды.
Оценен потенциал возможного энергосбережения и экономии
энергетических ресурсов, основанный на реализации типовых мероприятий по
энергосбережению.
ГНУ СЗНИИМЭСХ для каждого хозяйства разработала мероприятия по
энергосбережению и повышению энергетической эффективности. В
энергетическом паспорте определены годовая экономия энергетических
ресурсов как в натуральном, так и в стоимостном выражении; затраты на
внедрение; средний срок окупаемости от внедрения рекомендуемых
мероприятий. Сроки внедрения мероприятий согласованы с представителями
хозяйств и составляют от 0,2 до 5 лет.
К основным рекомендованным хозяйствам методам энергосбережения и
повышения энергоэффективности относятся:
– организационные – нормирование и учет потребления энергоресурсов,
техническое обслуживание, тарификация, энергоаудит;
– структурные – оптимизация рациональной структуры энергоснабжения с
использованием вторичных, возобновляемых источников энергии, местных
энергоносителей;
– технические – внедрение средств автоматизации и АСУ ТП, применение
энергосберегающего оборудования;
– технологические – внедрение энергосберегающих технологий,
использование биоэнергетического потенциала растений и животных.
170
Литература
1. Эрк, А.Ф. Проведение энергетического обследования сельскохозяйственных предприятий /
А.Ф. Эрк, В.Н. Судаченко, О.В. Бычкова // Перспективы развития агропромышленного
комплекса России в условиях членства в ВТО: материалы междунар. конгресса / СПб.:
ЗАО «ЭкспоФорум», 2013. – С. 56–57.
УДК 631.363.7
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОРМЛЕНИЯ ЖИВОТНЫХ НА
ОСНОВЕ СМЕСИТЕЛЯ-КОРМОРАЗДАТЧИКА ПОТОКОВОГО ТИПА
С.А. Доруда, н.сотр., Э.Б. Алиев, к.т.н., зав. сектором
Запорожский научно-исследовательский центр по механизации животноводства
Национального научного центра
«Институт механизации и электрификации сельского хозяйства»
г. Запорожье, Украина
В настоящее время существование любого животноводческого
предприятия невозможно без механизации и автоматизации производственных
процессов. Именно поэтому производители технических средств, в том числе и
для выполнения технологического процесса кормления крупного рогатого
скота, снабжают свои разработки всевозможными приспособлениями,
позволяющими автоматически включать, выключать или перенастраивать
режимы работы оборудования, тем самым исключая человеческий труд.
В
последнее
время
получили
распространение
системы
автоматизированного кормления скота. Они предусматривают выполнение всех
технологических операций процесса без вмешательства человека. Функции
оператора заключаются лишь в программировании автоматизированной
системы на требуемый режим работы. Система автоматически, по заданному
рациону, выполняет дозирование, смешивание и раздачу кормосмесей. При
этом есть возможность составлять отдельные рационы для кормления
животных по группам. Однако внедрение такой технологии кормления скота
кормосмесями при сохранении привязного содержания требует создания трехчетырех групп коров, однородных по продуктивности. Также следует отметить,
что такое кормление предусматривает большее количество раздачи кормов в
сутки (5–8 раз).
Среди автоматизированных систем кормления можно различить несколько
вариантов:
 кормовые станции. Применяются для кормления КРС при беспривязном
содержании. Использование кормовых станций позволяет повысить
эффективность кормления благодаря возможности подбора рациона для
животных. Кроме того, прием пищи осуществляется небольшими порциями,
что повышает усвояемость полезных питательных веществ и микроэлементов.
Кормовые станции позволяют вести учет параметров коровы с помощью
ручного или автоматического программирования. Также такое техническое
решение дает возможность более эффективно распределять концентрированные
171
корма, благодаря чему увеличиваются общая производительность стада в целом
и индивидуальные надои от каждой коровы;
 линия автоматического кормления. Применяется для раздачи концкорма
КРС при привязном содержании. Позволяет осуществлять индивидуальное
кормление каждой коровы, благодаря чему животные получают максимально
правильное, сбалансированное питание. Кроме этого, употребление дневной
нормы разделено на 6–8 приемов пищи, что положительно влияет на развитие
скота и способствует нормализации пищеварительной системы животных;
 робот раздачи кормов. Используется для любого способа содержания
животных. Робот передвигается по коровнику на монорельсе. Обеспечивает
максимально точную раздачу концентрированных кормов и точное
дозирование в соответствии с рационом. Также может смешивать и раздавать
полнорационные кормосмеси (в циклическом режиме работы). Работа такого
технического средства отличается низкой энергоемкостью.
Таким образом, автоматизация процесса кормления скота позволяет
повысить эффективность содержания КРС. Коровы, которые получают
правильное питание, обеспечивают стабильные прибавки в весе, также
увеличивается продуктивность стада.
Однако в существующих автоматизированных системах кормления КРС
есть и некоторые недостатки. Так, кормовые станции рассчитаны только на
беспривязное содержание скота, а линии автоматического кормления, наоборот,
для стойлового содержания. При этом указанные системы раздают только
концентрированные корма. А роботизированные установки готовят и раздают
кормосмеси только по циклическому принципу, загружаясь необходимыми
кормовыми компонентами отдельно для каждой группы животных.
С целью устранения этих недостатков на базе разработанного в
ИМЖ НААН (г. Запорожье) смесителя-кормораздатчика потокового типа [1]
была создана автоматизированная система кормления КРС. Применение такой
системы позволит выполнять совмещенное приготовление и раздачу
кормосмесей животным при любом способе содержания с возможностью
изменять состав кормосмеси для каждой группы животных без прерывания
процесса работы (потоковая раздача).
Автоматизированная система кормления животных выполняет следующие
технологические операции:
 накопление
отдельных
объемных
массивов
стеблевого
и
концентрированного кормов в соответствующих бункерах-дозаторах;
 автоматическое определение группы животных, для которой будет
проводиться раздача кормосмеси;
 автоматическая настройка дозирующих рабочих органов системы для
создания оптимальной для определенной группы коров кормосмеси;
 дозированная непрерывная подача на смешивание стеблевого и
концентрированного кормов;
172
 непрерывное потоковое смешивание кормовых компонентов и
одновременная потоковая раздача готовой кормосмеси.
Автоматизированная система кормления (рисунок 1) состоит из
следующих составных частей:
 рамы 1 с ходовой частью, на которой установлен бункер-дозатор
стебельных кормов 2 с битерным кормоотделителем 3 и продольным
транспортером 4, бункера-дозатора концентрированных кормов 5 с
регулирующей заслонкой 6 и ее приводом 9, 10, лопастного смесителя 7, блока
автоматизированного управления 8, который состоит из считывателя
RFID-меток и основного контроллера и контроллера управления приводом
рабочих органов, редуктора 11, вала приема мощности 12, тягово-сцепного
устройства 13, электромагнитного сцепления 15;
 RFID-меток 14, которые размещены на стойлах для животных;
 тормозной системы;
 сигнального электрооборудования.
Рисунок 1 – Автоматизированная система кормления животных
Технологический процесс работы автоматизированной системы кормления
животных следующий. Стеблевые и концентрированные корма накапливаются
в отдельных накопителях, после чего транспортное средство движется в
коровник. На стойла или боксы, где размещен скот, прикрепляются
RFID-метки, определяющие, какая группа животных в них находится. При
подъезде системы к кормовому столу или кормушке оператор включает привод
ВОМ трактора, и крутящий момент передается на вал приема мощности
технического средства, однако, благодаря разомкнутому электромагнитному
сцеплению, не поступает на рабочие органы. При дальнейшем движении
RFID-метка попадает в зону действия считывателя RFID-меток, и последний
передает информацию о группе животных в основной контроллер. Заранее
запрограммированный контроллер обрабатывает информацию и передает
определенную команду на контроллер управления приводом регулирующей
заслонки и на электромагнитное сцепление. В свою очередь, контроллер
173
управления приводом заслонки подает необходимое количество импульсов на
шаговый двигатель, который устанавливает ширину щели выгрузного окна
дозатора концкорма, необходимую для обеспечения приготовления
рациональной кормосмеси для данной группы коров. Одновременно с этим
команда из основного контроллера включает электромагнитное сцепление,
крутящий момент передается на рабочие органы подачи стеблевого корма и
смешивания-выгрузки. Таким образом, одновременно запускается в действие
вся система и выполняется потоковое смешивание и выдача кормосмеси данной
группе животных.
Когда техническая система подъезжает к очередной группе коров, которая
обозначена следующей RFID-меткой, считыватель на основе данных с
RFID-метки передает информацию на основной контроллер, с которого
поступает команда на управляющий контроллер, и выполняется перенастройка
подачи концентрированного корма на смешивание путем регулировки ширины
щели выгрузного окна.
При выезде технической системы за пределы кормового стола или
кормушки RFID-метка, которая ее обозначает, подает информацию на
считыватель и по командам контроллеров регулирующая заслонка закрывает
щель выгрузного окна бункера дозатора концкорма, их подача прекращается, а
электромагнитное сцепление выключается, рабочие органы останавливаются.
То есть одновременно выключается вся система.
Следует отметить, что при всех технологических перенастройках, а также
при включении и выключении системы не применяется труд оператора, а
техническая система не останавливается.
Экономическая
эффективность
(согласно
[2])
от
внедрения
автоматизированной системы кормления животных на основе смесителякормораздатчика потокового типа была рассчитана для условий привязного
содержания животных на молочно-товарной ферме с 90 % дойных коров в
стаде. Результаты расчетов применения системы по сравнению со смесителемкормораздатчиком потокового типа для фермы на 100 дойных коров указывают
на годовой экономический эффект, составляющий 9,2 тыс. грн.
Учитывая вышесказанное, целесообразно на предприятиях молочного
направления использовать автоматизированную систему кормления животных
на базе смесителя-кормораздатчика потокового типа.
Литература
1. Кормороздавач-змішувач: пат. України на корисну модель МПК (2011.01) А01К 5/00. /
І.А. Шевченко, Л.С. Воронін, С.О. Доруда; Заявник і патентовласник Інститут механізації
тваринництва Національної академії аграрних наук України. – № 60062; заявл. 18.11.2010;
опублік. 10.06.2011. – 2011. – Бюл. № 11.
2. Сільськогосподарська техніка. Методи економічного оцінювання техніки на етапі
випробування: ДСТУ 4397:2005. – К.: Держспоживстандарт України, 2005. – 15 с.
174
УДК 636.087.6:631.862.001
ПЕРСПЕКТИВЫ ПОВЫШЕНИЯ КОРМОВОЙ БАЗЫ
НА ФЕРМАХ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА
С ЗАМКНУТЫМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ЦИКЛОМ
В.В. Мирошникова, аспирант, М.А. Мирошников, аспирант
Азово-Черноморский инженерный институт
ФГБОУ ВПО «Донской государственный аграрный университет»
г. Зерноград, Российская Федерация
В аграрном секторе Российской Федерации развитие животноводства
является одним из основополагающих направлений формирования
полноценного рынка продовольствия, и оно невозможно без развития и
совершенствования кормовой базы. Требования к кормовой базе определяются
прежде всего задачами рационального и полноценного кормления животных за
счет кормов собственного производства, обеспечивающего получение
наибольшего количества продукции при наименьших затратах. На
животноводческих комплексах очень важно иметь корма, однородные по своим
физико-механическим свойствам, что значительно облегчает комплексную
механизацию и автоматизацию процессов кормления [1, 2].
Для ликвидации в кормопроизводстве негативных явлений в
сельскохозяйственных предприятиях должны осуществляться мероприятия,
направленные на всестороннюю интенсификацию производства кормов.
Интенсификация включает в себя в том числе и усовершенствование структуры
посевных площадей кормовых культур.
Снижение поголовья КРС неразрывно связано со снижением количества
высеваемых культур, с изменением схем севооборота, нарушением временных
и санитарных сроков высева культур на одном месте. Эффективность
функционирования растениеводческой отрасли напрямую зависит от состояния
почвенного плодородия, которое оценивается по общему состоянию гумуса.
В Ростовской области сохраняется тенденция снижения плодородия почв.
За последние 25 лет запасы гумуса уменьшились в среднем на 0,39 % (с 3,5 до
3,11 %). В последние годы дозы внесения органических удобрений (ОУ) в
Ростовской области не превышают 1 т/га. При этом недостаточное внесение
ОУ сопровождается некачественной подготовкой навоза к использованию
(несоблюдением технологических норм хранения и переработки всех видов
навоза в ОУ).
Производство крупного рогатого скота на Дону, как и в других регионах
России, на данный момент развито недостаточно. В большинстве случаев КРС
выращивается в личных подсобных и небольших крестьянских фермерских
хозяйствах. Общее поголовье КРС в Ростовской области в 2013 году превысило
590 тыс. гол., причем в СПК сосредоточено более 130 тыс. гол., в КФХ – около
71 тыс. и ЛПХ – почти 400 тыс. гол. Выход навоза в хозяйствах не превышает
11 млн т/г, а для покрытия дефицита гумуса в области необходимо ежегодно
вносить в почву свыше 30 млн т органических удобрений [3].
175
Подавляющее большинство владельцев КРС не могут позволить себе
дополнительные расходы по утилизации и более рациональному
использованию, а тем более по переработке навоза. Вывозить его на поля на
расстояние пять и более километров нерентабельно, так как внесение на поля
осуществляется дозами 40–80 т/га, что экономически не оправдывает затраты.
Несмотря на имеющиеся исследования по данной проблеме в России и за
рубежом, до сих пор
требуют доработки технологии производства
высококачественных
органических
удобрений
на
основе
навоза
животноводческих предприятий и технические средства для их реализации.
В Ростовской области в хозяйствах молочного направления (СПК-колхоз
им. С.Г. Шаумяна Мясниковского района и СПК (колхоз) «Колос» МатвеевоКурганского района) учеными Азово-Черноморского инженерного института
разработана, апробирована и внедрена технология переработки навоза в
высококачественные концентрированные органические удобрения (КОУ) на
основе ускоренного микробиологического компостирования [4, 5]. Эти
хозяйства – типичные представители промышленного производства
мясомолочной продукции Ростовской области. Каждое хозяйство имеет
достаточное количество пахотных земель для выращивания кормовых культур.
Необходимое условие эффективного использования сельскохозяйственных
земель – правильное сочетание животноводства с растениеводством –
реализовано на фермах с замкнутым технологическим циклом. Комплекс
организационно-технических мероприятий направлен на планирование
кормопроизводства (на основе расчета потребности в кормах), внесение
оптимальных доз КОУ под посевы кормовых культур.
Анализ системы накопления и переработки навоза в СПК-колхозе
им. С.Г. Шаумяна Мясниковского района и в СПК (колхозе) «Колос» МатвеевоКурганского района показал, что в хозяйствах используется базовая технология
применении
органических
удобрений,
отсутствуют
решения
по
обеззараживанию навоза и производству из него высококачественных
концентрированных органических удобрений [4, 5].
Решая задачу экологизации и экономической эффективности ускоренного
производства органических удобрений в хозяйствах, найдено оптимальное
решение аэробной биоферментативной переработки навоза в экологически
безопасное, высокоэффективное КОУ на основе новейших достижений в
области микробиологии и генезиса почв.
Принципиальную основу указанного КОУ составляют микроскопические
системы центров почвообразования (ЦПО), активность которых изменяется во
времени. Полный (годовой) цикл состоит из трех стадий, которые можно
соотнести с периодами года и фазами развития озимых культур. Первая стадия
– осенне-зимняя (всходы – кущение озимых культур). Вторая – весенне-летняя
(выход в трубку – начало стеблевания). Третья стадия – летняя (колошение –
полная спелость). При дозах 0,5–12 т/га эти три стадии функционирования
ЦПО создают высокий агрохимический фон на уровне или выше парового поля
для формирования гарантированного урожая текущего года и нескольких
176
последующих лет. При этом всегда обеспечивается положительный баланс
гумуса.
Разработанная принципиально новая технология переработки навоза на
фермах КРС с замкнутым технологическим циклом в высококачественные
концентрированные органические удобрения предусматривает ускоренное
компостирование с использованием α-добавки, разработанной П.М. Короленко
[6]. Ускорению процесса компостирования способствует быстрый нагрев массы
до 70 оС, благодаря чему навозная масса обеззараживается и уничтожаются
семена сорной растительности. Данный метод предусматривает использование
как навоза из навозохранилища, так и переработку свежего навоза из
животноводческих помещений. Технологический процесс на ферме с
замкнутым технологическим циклом происходит следующим образом
(рисунок 1). Общий вид расположения буртов и перебуртовка на участке
компостирования представлены на рисунках 2, 3.
Рисунок 1 – Технологическая схема процесса производства КОУ методом
ускоренного компостирования на основе навоза КРС
177
Рисунок 2 – Общий вид расположения
буртов на участке компостирования
Рисунок 3 – Перебуртовка навоза
КРС на открытой площадке
самоходным ворошителем буртов
При помощи уникальных свойств КОУ можно получать самую низкую по
себестоимости сельхозпродукцию зерновых и других культур. Это обусловлено
тем, что высокая активность искусственных ЦПО сохраняется в почвенной
среде на протяжении нескольких лет (в лабораторных экспериментах – с 1983
года и до настоящего времени, а в полевых условиях – уже шесть лет). Именно
это и служит гарантией высоких удобрительных и почвообразовательных
эффектов компоста впоследствии [4, 5, 6].
Проведенные экономические исследования свидетельствуют о том, что
при применении высококачественных органических удобрений рентабельность
ярового ячменя повысилась на 11,16 %, подсолнечника – на 12,63 %, озимой
пшеницы – на 20,10 % и кукурузы на зерно – на 44,51 %.
Рост урожайности по рассматриваемым культурам и реализация
дополнительной продукции окупают дополнительные затраты, что привело к
росту прибыли от реализации в расчете на один гектар. При возделывании
озимой пшеницы рост прибыли составил 6135,00 руб./га, ярового ячменя –
3550,31 руб./га, подсолнечника – 6105,58 руб./га и кукурузы на зерно –
8330,61 руб./га.
На рисунках 4–7 приведены показатели сравнительной эффективности
технологий возделывания анализируемых сельхозкультур [5].
При возделывании по интенсивной технологии с внесением твердых КОУ
создается
возможность
повышения
рентабельности
возделывания
сельскохозяйственной культуры за счет повышения ее урожайности более
быстрыми темпами.
Таким образом, использование концентрированных органических
удобрений позволяет решить одну из основных проблем ферм КРС с
замкнутым технологическим циклом – повышения кормовой базы с меньшими
затратами, тем самым создавая благоприятные предпосылки для развития
животноводства.
178
Рисунок 4 – Показатели сравнительной эффективности технологий
возделывания ярового ячменя
Рисунок 5 – Показатели сравнительной эффективности технологий
возделывания подсолнечника
179
Рисунок 6 – Показатели сравнительной эффективности технологий
возделывания озимой пшеницы
Рисунок 7 – Показатели сравнительной эффективности технологий
возделывания кукурузы на зерно
180
Основой высокой рентабельности производства сельскохозяйственных
культур с применением КОУ является активное воздействие находящихся в них
центров почвообразования на продукционный слой почвы. При этом
происходят восстановление утраченного плодородия деградированных почв,
поддержание положительного баланса гумуса, воспроизводство земельных
ресурсов.
Литература
1. Суханова, М.В. Теоретическое обоснование процесса смешивания в эластичных смесителях
/ М.В. Суханова, К.А. Останин // Applied Sciences and technologies in the United States and
Europe: common challenges and scientific findings (Прикладные науки и технологии в США и
Европе: общие проблемы и научные открытия): Papers of the 2nd International Scientific
Conference (September 9–10, 2013). – New York: Cibunet Publishing USA, 2013. – P. 134–138.
2. Суханова, М.В. Использование эластичных смесителей в процессе приготовления
многокомпонентных кормовых смесей / М.В. Суханова, К.А. Останин //
Сельскохозяйственные
машины
и
технологии:
научно-производственный
и
информационный журнал ГНУ ВИМ Россельхозакадемии. – 2013. – № 2. – С. 46–48.
3. Постановление от 8 июля 2002 г. № 325 об утверждении мероприятий по повышению
плодородия почв Ростовской области на 2002 год и их финансовом обеспечении (в ред.
постановлений администрации РО от 02.09.2002 № 412, от 25.12.2002 № 588): офиц. изд. –
Ростов, 2002.
4. Отчет о научно-исследовательской работе по договору № 309 от 11 июня 2012 г.
«Переработка навоза крупного рогатого скота в высококачественные органические
удобрения» СПК-колхоз им. С.Г. Шаумяна Мясниковского района Ростовской области /
А.М. Бондаренко, А.Ф. Рева, В.В. Мирошникова. – Зерноград, 2012. – 113 с.
5. Отчет о научно-исследовательской работе по договору № 346 от 5 июня 2013 г.
«Переработка навоза крупного рогатого скота в высококачественные органические
удобрения в СПК (колхоз) «Колос» Матвеево-Курганского района Ростовской области» /
Под научным руководством д.т.н., проф. А.М. Бондаренко. – Зерноград: ФГБОУ ВПО
АЧГАА, 2013. – 129 с.
6. Короленко, П.И. Суперудобрение органическое «Агровит-Кор», технические условия ТУ
9291–001–40561837–98 / П.И. Короленко. – 1998. – 14 с.
УДК 637.11
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДВИЖЕНИЯ
МОЛОЧНО-ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ ПО МОЛОКОПРОВОДНОЙ ЛИНИИ
ДОИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Ю.А. Линник, ст. преподаватель
Днепропетровский государственный аграрно-экономический университет
г. Днепропетровск, Украина
Э.Б. Алиев, к.т.н., С.И. Павленко, к.т.н., доц.
Запорожский научно-исследовательский центр по механизации животноводства
Национального научного центра
«Институт механизации и электрификации сельского хозяйства»
г. Запорожье, Украина
Молочно-воздушная смесь по молокопроводной линии доильной
установки во время движения представляется как двухфазная среда
жидкость – газ (молоко – воздух). При различных условиях движения для
различных узлов доильной установки происходит изменение структуры
181
двухфазной среды, что приводит к флуктуации вакуумметрического давления.
Согласно ISO 5707 [1], колебание вакуума выше 2,5 кПа оценивается как
отклонение от нормальной работы доильной установки. Поэтому проблема
оценки структуры движения молочно-воздушной смеси как двухфазной среды
является актуальным и имеет практическое значение.
Цель исследований – разработать математическую модель движения
молочно-воздушной смеси как двухфазной среды по молокопроводной линии
доильной установки.
Рассмотрим участок молокопровода (рисунок 1), который находится под
некоторым углом φ к горизонту. По молокопроводу движется
молочно-воздушная смесь, которая представляется в виде двухфазной среды
жидкость – газ. Жидкость принимаем как несжимаемую среду, а газ – как
идеальный. Падение давления вдоль молокопровода связано с гравитационной
силой двухфазной среды, силой ускорения и трения. Баланс импульса для
принятого участка молокопровода с двухфазным потоком молочно-воздушной
смеси представим в виде уравнения градиента давления [2]:
P  P 
 P 
 P 
      ,
(1)
z  z  gr  z  ac  z  fr
 P 
где   – градиент давления, возникающего за счет гравитационной силы,
 z  gr
Па/м;
 P 
  – градиент давления, возникающего за счет силы ускорения, Па/м;
 z  ac
 P 
  – градиент давления, возникающего за счет силы трения, Па/м.
 z  fr
Рисунок 1 – Расчетная схема
Градиент давления, возникающий за счет гравитационной силы, можно
записать в виде (исходя из уравнения Бернулли) [3]:
 P 
   g M sin  ,
(2)
 z  gr
где g – ускорение свободного падения, м/с2;
ρM – плотность двухфазной среды, кг/м3;
φ – угол наклона участка молокопровода.
182
Градиент давления, возникающий за счет силы ускорения, можно записать
[4]:
du
 P 
(3)
   M u M M ,
dz
 z  ac
где uM – скорость движения двухфазной среды по молокопроводу, м/с.
Градиент давления, возникающий за счет силы трения двухфазной среды о
стенки молокопровода, можно записать в виде [5]:
2f M  M u 2M
 P 
,
(4)
  
D
 z  fr
где D – диаметр молокопровода, м;
fM – коэффициент трения двухфазной среды о стенки молокопровода.
Подставляя (2)–(4) в (1), получаем уравнение градиента давления по
длине участка молокопровода в процессе движения двухфазной среды:
P
du M 2f M  M u 2M
.
 gM sin    M u M

(5)
z
dz
D
Плотность двухфазной среды можно рассчитать по формуле [5]:
M  G  1  L ,
(6)
3
где ρG – плотность газа в двухфазной среде, кг/м ;
ρL – плотность жидкости в двухфазной среде, для молока ρL = 1027 кг/м3 [6];
α(z) – содержание газа в двухфазной среде.
Согласно тому принятому предположению, что газ в двухфазной среде
является идеальным, получаем (по закону Менделеева – Клапейрона) [7]:
M
G  G P ,
(7)
RT
где MG – молярная масса газа, для воздуха MG = 0,029 кг/моль [7];
R – универсальная газовая постоянная, R = 8,31 Дж/(моль·К) [7];
T – температура, К;
P – давление, Па.
Согласно исследованиям Chen N.H., коэффициент трения двухфазной
среды о стенки молокопровода можно рассчитать по формуле [8]:
 16
 Re , Re  2000,

2
f M  
(8)
 
0 , 8981   
  1,1098


5
,
0452
7
,
149






D
D
  4 lg
 3,7065  Re lg  2,8257   Re 
  , Re  4000,








 

где ε – абсолютная шероховатость молокопровода, ε = 2,5·10-6 м [1];
Re – число Рейнольдса,
u  D  M
,
Re  M
(9)
M
μM – динамическая вязкость двухфазной среды, Н·с/м2.
Вязкость двухфазной среды может быть рассчитана с учетом вязкостей
жидкости и газа [3]:
 
183
 M  G  1   L ,
(10)
где μL – динамическая вязкость жидкости в двухфазной среде, для молока
μ = 1,8·10-3 Н·с/м2 [6];
μG – динамическая вязкость газа в двухфазной среде. Для воздуха, с
учетом изотермичности процесса, μ = 1,84·10-5 Н·с/м2 [7].
Графическая интерпретация зависимости (8) представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Зависимость коэффициента трения от числа Рейнольдса и диаметра
молокопровода [8]
В результате теоретических исследований разработана обобщенная
математическая модель движения молочно-воздушной смеси как двухфазной
среды по молокопроводной линии доильной установки.
Литература
1. Milking machine installations – Construction and performance: ISO 5707. – Geneva, Switzerland:
The International for Standardization Organization, 2007. – 52 p.
2. 2. James, P. Brill. Two phase flow in pipes / P. James, H.Brill, Dale Beggs. – 1991. – 6th edition. –
640 p.
3. Balasubramaniam,
R. Two phase flow modeling: summary of flow regimes and pressure
drop correlations in reduced and partial gravity/ R. Balasubramaniam, E. Ramé, J. Kizito,
M. Kassemi // National Center for Space Exploration Research, Cleveland, Ohio. – 2006. – 74 p.
4. Valente Hernandez Perez. Gas-liquid two-phase flow in inclined pipes: Ph.D. thesis / Valente
Hernandez Perez. – School of Chemical, Environmental and Mining Engineering, 2007. – 294 p.
5. Nerea Herreras Omagogeascoa. Two-Phase pipeflow simulations with OpenFoam: Master's Thesis
/ Nerea Herreras Omagogeascoa, Jon Izarra Labeaga. – Norwegian University of Science and
Technology, Department of Energy and Process Engineering, 2013. – 125 p.
6. Шумакова, Н.К. Молочная продуктивность, состав и свойства молока коров черно-пестрой
породы при различных технологиях доения в зависимости от сезона года: автореф. дис. …
канд. с.-х. наук: 06.02.04 / Н.К. Шумакова; Уральская государственная академия
ветеринарной медицины. – Троицк, 2000. – 135 с.
7. Ландау, Л.Д. Курс общей физики. Механика и молекулярная физика / Л.Д. Ландау,
А.И. Ахиезер, Е.М. Лифшиц. – М., 1969. – 402 с.
8. Chen, N.H. An Explicit Equation for Friction factor in Pipe / N.H. Chen // Ind. Eng. Chem.
Fundam. – 1979. – Vol. 18, No. 3. – P. 296–297.
184
9. Reinemann, D.J. Airflow requirements, design parameters and troubleshooting for cleaning
milking systems / D.J. Reinemann, J.M. Book // Proceedings, ASAE/NMC Dairy Housing
Conference, 31 January – 4 February. – 1994. – P. 132–147.
УДК 677.057.617
УТЕПЛИТЕЛЬ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЙ
ИЗ НЕВОСТРЕБОВАННОЙ ОВЕЧЬЕЙ ШЕРСТИ
Э.Б. Алиев, к.т.н., В.В. Лиходед, к.т.н.
Запорожский научно-исследовательский центр по механизации животноводства
Национального научного центра
«Институт механизации и электрификации сельского хозяйства»
г. Запорожье, Украина
Введение
В 2013 году объемы невостребованной шерсти в Украине составили
3415 тонн, в том числе: грубой – 500 тонн, малоценной – 490 тонн, проблемной
– 1280 тонн, дефектной – 1145 тонн. Однако с переработкой этой шерсти
имеются определенные проблемы: она либо реализуется по низкой цене, либо
совсем не используется по назначению. В такой ситуации возникла
необходимость в разработке новых ресурсосберегающих механизированных
технологий и в создании технических средств для обработки и переработки
имеющихся объемов невостребованной шерсти в товарную продукцию
непосредственно в местах ее производства [1–3]. Такой подход будет
стимулировать товаропроизводителя за счет повышения реализационных цен
на конечную товарную продукцию.
Основная часть
Технологическая задача первичной переработки овечьей шерсти в
товарную экологически безопасную продукцию является предметом
исследований многих ученых. Над ее решением в последние годы работали:
С.Ф. Костров (2000), Л.И. Захаров (2000), М.В. Горбачева (2000), Ю.Б. Логинов
(2000), К.Е. Разумеев (2003), Н.К. Тимошенко (2004), Н.В. Рогачев (2004),
В.Н. Туринский (2005), А.Д. Горлова (2005–2010), А.М. Дубинин (2007),
А.И. Нестерова (2007), В.А. Сухарлев (2008–2010) и другие ученые. По
результатам их исследований созданы современные технические средства для
линий первичной обработки и переработки шерсти в товарную продукцию.
Однако на сегодня наименее изученным является процесс переработки
невостребованной овечьей шерсти непосредственно в местах ее производства [4–6].
В мировой практике существует достаточное количество технических
средств, в основу которых положен принцип ударного механического воздействия
на грубую шерсть в процессе ее переработки в войлок или войлочные изделия.
Наиболее известны такие технические средства, как кулачковая машина
Вязового (Россия) и одномолотковая машина Дзулко (Россия), положительно
зарекомендовавшие себя при крупномасштабном промышленном производстве
войлока в составе линий первичной обработки и переработки грубой шерсти.
Однако данные конструкции валяльных машин являются громоздкими, имеют
низкую производительность при высоких удельных затратах энергии на
185
реализацию рабочего процесса. Поэтому в Институте механизации
животноводства (ИМЖ НААН, Украина) разработана новейшая конструкция и
создан экспериментальный образец малогабаритной плитно-валяльной машины
ПВМ-1 (рисунок 1), показатели работы которой значительно превосходят
известные аналоги.
а
б
а) конструктивно-технологическая схема;
б) общий вид
1 – неподвижная нижняя плита; 2 – верхняя подвижная плита; 3 – дебалансный
вибродвигатель; 4 – поддон; 5 – зона уплотнения; 6 – зона формирования и увлажнения
заготовок; 7 – рифли
Рисунок 1 – Малогабаритная плитно-валяльная машина ПВМ-1
Основою предлагаемого изделия является двухплитный модуль, плиты
которого во взаимосвязи и парном взаимодействии обеспечивают интенсивное
ударно-механическое виброуплотнение слоя влажной грубой шерсти с
регулированной частотой ударов (от 1600 до 2700 удар./мин).
Предварительные испытания малогабаритной плитно-валяльной машины
ПВМ-1 проведены в 2012 г. на базе частного предприятия «Романцов И.Н»,
г. Запорожье, в составе технологического модуля первичной обработки шерсти
ТМ ПОШ-8,0 по технологии ИМЖ НААН.
За период испытаний осуществлена первичная обработка и переработка
400 кг грубой овечьей шерсти (таблица 1) в войлочный пласт.
Таблица 1 – Характеристика шерсти
Название
Шерсть грубая
(исходная)
Шерсть грубая
(после трепания)
Смеска
Влажность,
%
Загрязненность, %
растительные
грязь
примеси
Шерстяной
жир, %
Выход
чистой
шерсти,
%
13,69
6,25
13,02
4,46
86,31
13,66
3,66
7,61
3,38
86,34
48,56
3,65
7,58
3,36
51,44
Качественные показатели работы малогабаритной плитно-валяльной
машины ПВМ-1 оценивали по степени плотности и теплопроводности
получаемого войлочного пласта из грубой шерсти, предназначенного для
утепления животноводческих помещений (маточников и клеток-кучек при
ягнении овцематок в зимнюю пору).
186
По результатам испытаний определены основные технические данные и
показатели качества работы малогабаритной плитно-валяльной машины ПВМ-1
в производственных условиях (таблица 2).
Таблица 2 – Техническая характеристика и показатели качества работы ПВМ-1
Значение показателя
технологические
результаты
требования
испытаний
до 1,0
0,6
не больше 0,75
0,25
1610–2775
2498
не более 1,0
0,5
–
60
Показатель
Производительность, кг/ч
Потребляемая мощность, кВт
Частота колебаний плиты, удар./мин
Одновременная загрузка, кг/цикл
Продолжительность рабочего цикла, мин
Загрязненность, %:
– исходного сырья
– войлочного пласта
Влажность образца, %:
– исходного сырья
– войлочного пласта
Плотность образца, кг/м3:
– исходного сырья
– войлочного пласта
Габаритные размеры, мм
Масса, кг
от 11 до 21
–
19,47
9,52
от 12 до 17
от 13 до 14
13,69
14,08
от 50 до 70
от 140 до 180
1200x680x980
не более 180
53–56
100–160
1200x680x980
120
В процессе испытаний получена товарная продукция в виде войлочного
пласта (рисунок 2), который можно использовать в качестве утеплителя
животноводческих помещений.
Рисунок 2 – Утеплитель животноводческих помещений
Заключение
1. Предлагаемая конструкция малогабаритной плитно-валяльной машины
ПВМ-1 обеспечивает при производительности 0,6 кг/ч и потребляемой
мощности 0,25 кВт производство войлочного пласта площадью 0,099 м2,
187
толщиной до 0,018 м, массой 0,50 кг и средней плотностью 100–160 кг/м3 при
технологической норме 140–180 кг/м3.
2. Полученные результаты испытаний свидетельствуют о высокой
эффективности и перспективности применения малогабаритной плитноваляльной машины ПВМ-1 в составе линий первичной обработки шерсти.
Литература
1. Костров С.Ф. Производство, первичная обработка и реализация шерсти в России /
С.Ф. Костров, Л.И. Захаров // Овцы, козы, шерстяное дело. – 2000. – № 2. – С. 1–6.
2. Сокол, О.І. Шляхи відродження вівчарства України / О.І. Сокол. – Харків: Бізнес Інформ,
2001. – С. 63.
3. Наумов, О.Б. Організація виробництва та первинної обробки вовни у місцях сировинної
бази: автореф дис. … канд. техн. наук: 08.06 01 / О.Б. Наумов; НАУ. – К., 2000. – 22 с.
4. Туринський, В.М. Обґрунтування і розробка системи технологічних рішень та способів
виробництва продукції вівчарства: дис. … докт. с.-г. наук: 06.02.04 / В.М. Туринський. –
Асканія-Нова, 2005. – 416 с.
5. Павленко, С.І. Механізація переробки вовни у фермерських господарствах / С.І. Павленко,
В.В. Лиходід, В.В. Івлєв // Вісник ХНТУСГ ім. П. Василенка «Сучасні проблеми
вдосконалення технологічних систем і технології у тваринництві». – Харків:
ХНТУСГ ім. П. Василенка, 2011. – Вип. № 108. – С. 305–311.
6. Сухарльов, В.О. Обґрунтування розроблення техніко-техно-логічного модуля для
виготовлення повсті на місцях виробництва вовни / В.О. Сухарльов, В.В. Лиходід,
І.М. Романцов // Механізація, екологізація та конвертація біосировини в тваринництві:
зб. наук. праць / Ін-т мех. тваринництва НААН. – Запоріжжя, 2010. – Вип. 1 (5, 6). –
С. 116–119. – ISSN 2075–1591.
УДК 631.95
ОБОСНОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОГО РАЗМЕЩЕНИЯ И
ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ,
ПТИЦЕВОДЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ
А.Ю. Брюханов, к.т.н., доц., Е.В. Шалавина, м.н.с.,
Э.В. Васильев, н.сотр., И.А. Субботин, м.н.с.
Государственное научное учреждение
«Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации
и электрификации сельского хозяйства Россельхозакадемии»
(ГНУ СЗНИИМЭСХ)
г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
Согласно планам развития сельского хозяйства РФ (особенно
Северо-Западного федерального округа), намечается увеличение поголовья
животных и птицы. Увеличение поголовья будет происходить за счет
реконструкции существующих и строительства новых комплексов с
использованием высокоинтенсивных технологий и с концентрацией поголовья
в локальных точках. Данный путь развития позволяет повысить
конкурентоспособность и эффективность сельскохозяйственного производства
за счет выбора высокопроизводительных, энергосберегающих технологических
решений. Однако, как показал опыт интенсивного развития сельского
хозяйства, концентрация большого поголовья на локальных площадках создает
188
существенные
проблемы
обеспечения
экологической
безопасности
предприятий. Прежде всего, эти проблемы связаны с утилизацией больших
объемов навоза и помета (до 100 тыс. тонн в год на одном предприятии) [1].
Поэтому весьма актуальной становится проблема снижения негативного
влияния на окружающую среду крупных животноводческих предприятий, как
уже существующих и увеличивающих поголовье животных, так и строящихся.
Для обоснования решений по экологически безопасному размещению
животноводческих и птицеводческих предприятий принят метод расчета
баланса питательных веществ (азота и фосфора) [2]. Расчет баланса
питательных веществ сельхозпредприятия является инструментом для оценки
потерь питательных элементов, которые поступают в окружающую среду.
Значения показателей эффективности использования питательных веществ
сельхозпредприятия, показателей избытка N и P и значения имеющихся
доступных площадей для их внесения характеризуют экологическую нагрузку
сельхозпредприятия на среду. В соответствии с требованиями Хелком
(Хельсинкской комиссии) приняты ограничения по внесению N не более
170 кг/га и Р не более 25 кг/га [3].
При размещении ферм и комплексов с целью снижения экологической
нагрузки сельхозпредприятия выбор технологий переработки и использования
навоза/помета производится по критериям наилучших доступных технологий
(НДТ) [4].
На рисунке 1 представлена разработанная в институте логическая схема
принятия
решений
об
экологически
безопасном
размещении
и
функционировании
животноводческих/птицеводческих
предприятий,
основанная на методике расчета баланса питательных веществ и критериев
НДТ.
С целью практического применения представленной схемы ниже описаны
порядок действий при экологическом обосновании решения о размещении
сельхозпредприятия и разработанные для этого математические выражения.
Шаг 1. Проверка соответствия предполагаемого района (площадки)
размещения нового предприятия экологическим требованиям действующей
законодательной и нормативной базы.
В случае соответствия – переход к следующему шагу. В случае
несоответствия – запрет на строительство, выбор другого района (площадки).
Шаг 2. По сельхозпредприятию:
Уточнение специализации предприятия, расчет выхода навоза, расчет
питательных веществ в получаемых органических удобрениях (Nпроиз, Pпроиз).
189
Рисунок 1 – Схема принятия решения об экологически безопасном размещении и
функционировании животноводческих и птицеводческих предприятий
Расчет необходимой площади сельхозугодий для внесения получаемых
удобрений Sтреб рассчитывается по формулам (1), (2):
Sтреб1 
Sтреб2 
Nпроиз + N закуп
170
Рпроиз + Рзакуп
25
, га ;
(1)
, га .
(2)
Из значений Sтреб1 и Sтреб2 для дальнейших действий принимается
наибольшее значение.
Шаг 3. По предполагаемому району размещения нового предприятия
определяется резерв площадей для внесения органических удобрений Sрезерв,
формула (3):
(3)
Sрезерв  Sдоступ район – Sтреб район , га ,
где Sдоступ район – площадь обрабатываемых земель, доступных для внесения
органических удобрений в рассматриваемом районе;
Sтреб район – площадь сельхозугодий, необходимая для внесения
получаемых удобрений в рассматриваемом районе, определяется как
наибольшее значение между Sтреб район1 и Sтреб район2, формулы (4), (5):
Sтреб район1 
Sтреб район2 
Nпроиз район + N зак район
170
Рпроиз район + Рзак район
25
, га ;
(4)
, га ,
(5)
где Nпроиз район – количество азота, содержащееся в органических удобрениях,
производимых всем поголовьем животных сельхозпредприятий района, кг;
190
Рпроиз район – количество фосфора, содержащееся в органических
удобрениях, производимых всем поголовьем животных сельхозпредприятий
района, кг;
Nзак район – внесение азота с минеральными удобрениями на уровне района, кг;
Pзак район – внесение фосфора с минеральными удобрениями на уровне
района, кг.
Для применения формулы (3) выбирается наибольшее значение между
Sтреб район1 и Sтреб район2.
Шаг 4. Сравнение Sтреб и Sрезерв.
Если Sтреб ≤ Sрезерв, принимается решение о принципиальной возможности
строительства и начале проектирования. Для случаев реконструкции
действующих предприятий производится уточненный расчет баланса по азоту и
фосфору сельхозпредприятия. Если полученные в результате расчета баланса
значения коэффициентов эффективности использования питательных веществ
Nэф, Pэф находятся ниже рекомендуемых значений, разрабатывается план
мероприятий по повышению эффективности использования питательных
веществ во всей цепочке производства – в секторе животноводства и в секторе
растениеводства в соответствии с отечественными и международными
практиками ведения хозяйства с использованием критериев НДТ [5, 6, 7, 8].
Если Sтреб > Sрезерв, то принимается решение об отказе от размещения нового
строительства на данной территории, о пересмотре планируемой
производственной мощности нового предприятия или замене технологии
переработки навоза/помета, поиске готовых принять органические удобрения
потребителей в других районах. При этом подбор потребителей органических
удобрений в других районах выполняется с учетом эколого-экономического
обоснования.
В качестве критериев используются удельные капитальные затраты
переработки и транспортировки навоза (K), удельные эксплуатационные
затраты переработки и транспортировки навоза (E) и рентабельный радиус
транспортировки органических удобрений (Rр). Рентабельный радиус
перевозок соответствует условию, когда получаемая дополнительная (чистая)
прибыль (экологический эффект от использования органических удобрений)
превышает затраты на переработку и транспортировку удобрения. Чистая
прибыль, полученная от использования органических удобрений, определяется
как стоимость прибавки урожая за вычетом затрат на уборку дополнительного
урожая.
Для определения ориентировочных показатели (К, Е и Rр) базовых
технологий переработки навоза и помета использовалась разработанная в
институте компьютерная программа проектирования технологических линий
приготовления и внесения органических удобрений из навоза и помета [9].
Основные функции программы представлены с помощью онлайн-базы
данных, способной по введенным параметрам хозяйства, таким как вид
животных, размер поголовья, наличие и объем площадей для внесения
органических удобрений, предложить технологии, которые подходят для
191
рассматриваемого случая, а также произвести расчет укрупненных показателей
(К, Е и Rр) по каждой из технологий. База данных размещена в Интернете и
доступна всем заинтересованным лицам по адресу http://eco.sznii.ru [10].
Интерфейс стартовой страницы информационной системы представлен на
рисунке 2.
Рисунок 2 – Стартовая страница информационной системы на http://eco.sznii.ru.
Апробация предложенного подхода прошла при реализации
государственного контракта № 24/12 от 10.04.2012 г. на территории
Ленинградской области и международного проекта «Выполнение Плана
действий Хелком по Балтийскому морю» (BASE).
Для
обоснования
экологически
безопасного
размещения
сельхозпредприятий помимо учета основных нормативных и законодательных
требований целесообразно оценивать соответствие объемов производимой
продукции доступным площадям для внесения производимого объема
органических удобрений на основе баланса питательных веществ.
Внедрение системы управления потоками питательных веществ во всей
цепочке производства и применение наилучших доступных технологий
переработки навоза позволит существенно снизить потери питательных
веществ (до 50 %), повысить эффективность их использования, что приведет к
повышению урожайности сельхозкультур и к снижению негативного
воздействия на окружающую среду.
192
Литература
1. Попов, В.Д. Инженерные методы решения проблем устойчивого развития
сельхозпроизводства / В.Д. Попов, Д.А. Максимов, А.Ю. Брюханов // Сельскохозяйственные
машины и технологии. – 2011. – № 4. – С. 4–8.
2. Брюханов, А.Ю. Обоснование экологически безопасного размещения и функционирования
животноводческих и птицеводческих предприятий в Ленинградской области /
А.Ю. Брюханов, В.Н. Афанасьев, Н.П. Козлова // Вестник Всероссийского научноисследовательского института механизации животноводства. – 2013. – № 4 (12). – С. 93–101.
3. Афанасьев, А.В. Азотный баланс сельскохозяйственного предприятия как инструмент для
его экологической оценки / А.В. Афанасьев, Н.П. Козлова // Вестник Всероссийского
научно-исследовательского института механизации животноводства. – 2011. – Т. 22, № 3. –
С. 197–202.
4. Сборник рекомендаций Хельсинкской комиссии / Л.К. Коровин [и др.].:
справочно-методическое пособие. – СПб: Изд-во ООО «ЭЛБИ-СПб», 2002. – 468 с.
5. Ресурсосбережение. Наилучшие доступные технологии. Методология идентификации:
ГОСТ Р 54097–2010. – Введ. 2010.11.30. – М.: Изд-во Стандартинформ, 2011. – 20 с.
6. Субботин, И.А. Выбор технологии утилизации навоза/помета на основе критериев
наилучших доступных технологий для хозяйств Северо-Западного региона России /
И.А. Субботин, А.Ю. Брюханов // Материалы Международного агроэкологического форума.
– СПб, 2013. – Т. 1: Общие проблемы и направления обеспечения экологически безопасного,
энергосберегающего производства сельскохозяйственной продукции и устойчивого
развития сельских территорий. – С. 46–51.
7. Popov, Vladimir. Environmental challenges inmanure management / Vladimir Popov,
Dmitry Maximov, Aleksander Bryukhanov // International conference of agricultural engineering,
CIGR-AgEng 2012, Valencia, 8–12 July 2012. – Papers book / Federation de gremios de editors de
Espana. – ISBN 978-84-615-9928-8.
8. Popov, Vladimir. Labor force, working methods, and perceived work load in large loose housing
dairy barns / Vladimir Popov, Dmitry Maximov, Aleksander Bryukhanov, Igor Subbotin
// CIGR V Conference 2013 From effective to intelligent farming and forestry Book of Abstracts,
(CIOSTA, 03-05 July 2013) Vingsted Hotel & Conference Centre Denmark.
9. Проектирование технологических линий приготовления и внесения органических
удобрений из навоза и помета: свидетельство о государственной регистрации программы
для ЭВМ № 2010612118 / А.Ю. Брюханов, И.А. Субботин, А.В. Афанасьев. – Опубл.
20.09.2010. – Бюл. № 3. – С. 394.
10. База данных технологий и технических средств переработки навоза/помета // Отдел
инженерной
экологии
сельскохозяйственного
производства.
Проект «Устойчивое обращение с навозом/пометом в хозяйствах Ленинградской области»
[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://eco.sznii.ru. – Дата доступа: 05.04.2014.
УДК 637.11
К ВОПРОСУ О МАССАЖЕ ВЫМЕНИ НОВОТЕЛЬНЫХ КОРОВ
А.П. Козловцев, к.т.н., А.А. Панин, к.т.н., М.С. Шунчалиев, инж.
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный аграрный университет»
г. Оренбург, Российская Федерация
В системе мероприятий по совершенствованию и повышению
эффективности молочного скотоводства большое, если не главное, место
занимает подбор, приучение к машинному доению и раздой первотелок и
новотельных коров.
193
Особое внимание уделяют животным, у которых наблюдается
послеродовой отек вымени: для них применяют специальный массажник,
отличающийся мягким, щадящим режимом. В результате организм животного
после отела быстро приходит в норму, а удои резко увеличиваются.
Приучение коров к доильным аппаратам, и тем более к установкам, в
большей степени определяется индивидуальными особенностями животного,
способностью избирательно реагировать на тормозные и стимулирующие
факторы. Это объясняется типологическими особенностями нервной системы и
характеризуется стрессоустойчивостью.
Практика свидетельствует о том, что современные устройства
недостаточно совершенны в техническом и конструктивном отношениях, они
мало приспособлены к характерным биологическим особенностям животных.
Следует учитывать и то, что массаж вымени является в некотором роде
принудительной операцией, т. е. животное не испытывает физиологической
потребности в нем. В связи с этим исследование и разработка массажной
техники, способной наиболее полно использовать генетический потенциал
животного с учетом физиологии процесса, является на сегодняшний день
актуальной задачей.
Проведенный анализ конструкций массажников, их классификация
свидетельствуют о большом разнообразии, а также широком диапазоне
режимов машинного массажа вымени нетелей: массаж путем воздействия на
вымя переменным вакуумом, механическое нажатие на доли, их разминание,
подталкивание, растирание, вибрации, воздействие струи жидкости или
воздушного потока и т. д.
Разработка устройства предусматривает, прежде всего, максимальный
контакт его с выменем животного, что зависит от геометрических параметров
массажника и его исполнительных органов. Поскольку поверхность долей
вымени имеет сложную форму, то возникает потребность в исходной
информации об объекте исследования – вымени.
Объем вымени новотельных коров определяли с помощью оригинального
устройства, параметры долей вымени определяли путем замера расстояния от
точек поверхности вымени до плоскости, приложенной к принятому за начало
отсчета центру доли вымени, учитывая при этом направление осей х, у и z. Ось у
направлена вдоль доли вымени, а начало координат лежит в ее центре.
Аналитическое уравнение поверхностей долей вымени имеет вид [3]:
x2 у2
z

,
2 p 2g
где
(1)
х, у, z – координаты точек поверхностей;
р, g – эмпирические коэффициенты.
По итогам обработки были определены значения коэффициентов р и g для
передней и задней долей вымени. Результаты этих замеров использованы при
выборе конструктивных параметров массажных устройств для вымени
новотельных коров.
194
Исходя из этого, мы предложили массажник, соответствующий
перечисленным требованиям и рекомендациям по снижению отечности вымени
новотельных коров (рисунок 1).
1 – пульсатор; 2, 11 – патрубки; 3, 6, 13 – камеры; 7 – пластина; 8 – стержень; 9 – шарниры;
10 – эластичная оболочка; 12, 14 – клапаны; 15 – пружина; 16 – дроссельное отверстие;
17 – гофрированная трубка; 18 – деформатор; 19 – пружины; 20 – резиновая прокладка;
21 – корпус
Рисунок 1 – Устройство для массажа вымени новотельных коров
Массажник содержит колокол, в котором установлена жесткая пластина
с закрепленными на ней при помощи шарниров стержнями в эластичных
оболочках. Эластичная оболочка покрыта выступами, которые оказывают
дополнительное массажное воздействие. Пластина установлена на пружинах с
регулировочными винтами, с их помощью возможно регулировать натяжение
пружин, тем самым регулировать воздействие на вымя. Механическое
воздействие поглаживанием и растиранием создается с помощью этих
стержней, которые, благодаря шиберу, установленному в вакуумметрической
камере, могут поворачиваться на 90° то в одну, то в другую стороны. Это
движение осуществляется за счет подвода вакуумметрического давления от
вакуум-провода через систему шлангов и патрубков.
Подталкивание вымени вверх происходит под действием гофрированной
трубки с деформаторами, подключенной к вакуум-проводу через клапанное
устройство.
195
Таким образом, с помощью разработанного устройства возможны
следующие способы воздействия на вымя:
 механический массаж вымени в виде поглаживания и легкого растирания;
 мягкое подталкивание вымени вверх.
Конструкция массажника предусматривает изменение технологических
параметров по времени после отела, что задается технологией подготовки
вымени новотельных коров к лактации.
Литература
1. Карташов, Л.П. Машинное доение коров / Л.П. Карташов. – М.: Колос, 1982. – 301 с.
2. Машинное доение новотельных коров в родильных помещениях. – Киев:
Юж. Отдел. ВАСХНИЛ, 1975.
3. Дускулов, С. Оценка вымени коров различных пород по пригодности к машинному доению
/ С. Дускулов, И. Голубкин // Молочное и мясное скотоводство. – 1989. – № 1. – С. 25–27.
4. Краснов, Ю.И. Совершенствование технологии и технических средств раздоя первотелок:
автореф. дис. …канд. техн. наук / Ю.И. Краснов. – Зерноград, 1990.
5. Соловьев, С.А. Методы оценки технических средств для машинного доения по
биологическим тестам / С.А. Соловьев, О.Л. Чернова, С.П. Суздалев // Техника в сельском
хозяйстве. – 2001. – № 1.
УДК 631.22.01
ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ
ТЕХНИЧЕСКОГО СЕРВИСА В ЖИВОТНОВОДСТВЕ
А.Г. Елисеев, руководитель, С.Г. Елисеев, ведущий инж., А.А. Семин, ведущий инж.
Инновационный центр ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии
г. Москва, Российская Федерация
Сельскохозяйственный товаропроизводитель нуждается в надежных
партнерах,
быстро
реагирующих
на
устранение
неисправностей
технологического оборудования животноводческих ферм и комплексов, так как
его работоспособность влияет на агрозоотехнические сроки выполнения
технологических операций, которые, в свою очередь, отражаются на
экономической эффективности предприятия. Продолжительность устранения
отказов технологического оборудования животноводческих ферм и комплексов
в соответствии с зоотехническими требованиями не должна превышать
допустимых пределов. Для этого необходима такая организация системы
технического сервиса, которая смогла бы полностью отвечать требованиям,
предъявляемым
со
стороны
отечественного
сельскохозяйственного
товаропроизводителя [1], [2].
Текущая система организации технического сервиса оборудования
животноводческих ферм и комплексов в Российской Федерации находится в
состоянии,
должным
образом
не
удовлетворяющем
потребности
сельскохозяйственных
товаропроизводителей
и
не
обеспечивающем
выполнение технологических операций в соответствии с агрозоотехническими
сроками. Это связано:
196
– с ограниченными возможностями осуществления фирменного
технического сервиса производителями технологического оборудования по
причине малочисленности сервисной службы и ее слабой разветвленности по
субъектам Российской Федерации;
– с длительным периодом устранения отказов в результате отсутствия
необходимых запасных частей на складах сервисных служб. Это особенно
актуально для импортного технологического оборудования, срок поставки
запасных частей по которому может составить более 3 недель;
– со слаборазвитой дилерской сетью производителей технологического
оборудования животноводческих ферм и комплексов. Одни и те же дилеры
обслуживают ряд регионов, а склады запасных частей организованы в лучшем
случае по одному в федеральных округах. Сервисные службы дилеров не
успевают осуществлять техническое обслуживание, устранять отказы и
осуществлять ремонт технологического оборудования в нормативные
агрозоотехнические сроки;
– с низкой комплектацией складского запаса дилеров запасными частями,
быстроизнашивающимися ремонтными комплектами в результате их
стремления
получить
сверхприбыли
от
продаж
технологического
оборудования. Это объясняется тем, что в стоимость реализуемого
технологического оборудования входит скидка на осуществление гарантийного
сервисного обслуживания и формирование фонда запасных частей, который в
большинстве случаев дилерами не создается;
– с низким качеством и ограниченным спектром оказываемых услуг по
сервисному обслуживанию оборудования сторонними организациями [3].
Современная система технического сервиса животноводческой отрасли
сложилась таким образом, что в ней отсутствует системность и управляемость.
Что, в свою очередь, обосновывает высокую потребность в выработке научной
системы технического сервиса в животноводстве, предусматривающей
стабилизацию процессов при выполнении технологических операций
(нормативы, регламенты, положения, руководства, инструкции) и создание на
существующей базе научно-технического потенциала системы технического
сервиса и внедрения в животноводстве [4].
Необходимо принимать решительные меры для модернизации системы
технического сервиса, а именно: создать разнообразие вариантов оказания
сервисных услуг – производителями технологического оборудования,
товаропроводящей сетью, сторонними организациями по проведению
сервисного обслуживания, вновь созданными региональными сервисными
предприятиями и станциями технического обслуживания животноводства [5].
Построение
современной
организационно-экономической
модели
функционирования системы технического сервиса в животноводстве должно
базироваться на механизме государственно-частного партнерства, в том числе
за счет развития несельскохозяйственной деятельности в сельской местности [2].
Организационно-экономическая
модель
перспективной
системы
технического
сервиса
и
ремонта
технологического
оборудования
197
животноводческих ферм и комплексов в современных условиях представлена
на рисунке 1.
Рисунок 1 – Организационно-экономическая модель перспективной системы
технического сервиса и ремонта технологического оборудования
животноводческих ферм и комплексов в современных условиях
В современных условиях организационно-экономическая модель системы
технического
сервиса
и
ремонта
технологического
оборудования
животноводческих ферм и комплексов должна базироваться на
специализированных предприятиях, оказывающих услуги технического сервиса
животноводческого оборудования. Такими организациями могут стать вновь
созданные региональные сервисные предприятия и станции обслуживания
животноводства. Они должны быть в каждом субъекте Российской Федерации.
Их создание возможно на базе текущих сервисных и обслуживающих
предприятий (РТП, дилерских пунктов, ремонтных цехов и мастерских и т. д.).
Производители, официальные представительства, дистрибьюторы, дилеры
и торговые агенты при невозможности качественного сервисного
сопровождения могут передать функции сервисного обслуживания
реализованного технологического оборудования животноводческих ферм и
комплексов вновь созданным региональным сервисным предприятиям и
станциям обслуживания животноводства [6].
В структуру региональных сервисных предприятий должны входить:
198
– цехи для ремонта сложного технологического оборудования
животноводческих ферм и комплексов. Они будут оснащаться необходимой
документацией, диагностическим оборудованием, приборами и оснасткой,
которые позволят региональным сервисным предприятиям проводить
специализированный ремонт сложного технологического оборудования с
высокой степенью автоматизации и роботизации;
– региональный склад запасных частей, который позволит поддерживать
наличие запасных частей для технологического оборудования в номенклатуре,
не ниже требуемой производителями животноводческого оборудования,
создаваемой за счет специального фонда;
– районные станции технического обслуживания животноводства, которые
могут находиться в каждом районе субъектов Российской Федерации и наряду
с региональными сервисными предприятиями оказывать услуги по проведению
сервисного обслуживания технологического оборудования;
–
передвижные
ремонтные
бригады
с
соответствующими
диагностическими средствами, инструментами и оснасткой для осуществления
сервисного обслуживания;
– учебный центр с лабораторией и классом, который позволит проводить
подготовку
и
повышение
квалификации
инженерных
работников
сельскохозяйственных товаропроизводителей, региональных сервисных
предприятий и районных станций обслуживания животноводства [7].
В этой структуре стоит выделить районные станции обслуживания
животноводства, так как они могут являться отдельными юридическими
лицами и работающими по договорам. Районные станции обслуживания
животноводства должны соответствовать требованиям по оснащению
материально-технической базы и включать в себя:
 специальную мастерскую (мастерская должна позволять проводить
ремонт несложного технологического оборудования);
 склад запасных частей;
 передвижные ремонтные бригады.
Передвижные ремонтные бригады районных станций обслуживания
животноводства с набором приборов, приспособлений, инструмента и запасных
частей могут выезжать на объекты сельхозтоваропроизводителей для
осуществления технического обслуживания, ремонта технологического
оборудования, шеф-надзора (регулярное, в оговоренные сроки, посещение
клиентов, проведение осмотра обслуживаемого оборудования, осуществление
контроля за правильностью эксплуатации и повседневного ухода за ним,
консультирование). При отсутствии мастерской на животноводческой ферме,
комплексе или при невозможности ремонта на месте технологическое
оборудование должно ремонтироваться в районной станции обслуживания
животноводства или в региональном сервисном предприятии [6].
Региональные сервисные предприятия и районные станции обслуживания
животноводства должны получать от производителей технологического
оборудования животноводческих ферм и комплексов вознаграждения за
199
гарантийное сервисное обслуживание (так как расходы, связанные с
гарантийным сервисным обслуживанием технологического оборудования,
заложены в его стоимость).
Во
внедрении
и
реализации
перспективной
организационноэкономической модели функционирования системы технического сервиса и
ремонта технологического оборудования животноводческих ферм и
комплексов важная роль отводится органам государственной власти. Эта роль
заключается в создании условий для развития такой модели в современных
условиях с использованием механизма частно-государственного партнерства,
для стимулирования создания региональных сервисных предприятий и
районных станций обслуживания животноводства [4].
Ассоциациям производителей технологического оборудования для
животноводческих ферм и комплексов совместно с органами государственной
власти необходимо координировать работу производителей и поставщиков
оборудования в части осуществления его технического и сервисного
обслуживания путем разработки соответствующих регламентов, методических
рекомендаций и создания соответствующих условий для развития класса
предпринимателей, осуществляющих сервисные услуги.
Кроме того, следует рассмотреть возможность оказания государственной
поддержки
сельскохозяйственным
товаропроизводителям
в
форме
субсидирования части затрат на проведение сервисного обслуживания у
региональных
сервисных
предприятий
и
станций
обслуживания
животноводства и стимулирования создания на животноводческих фермах и
комплексах цехов по ремонту технологического оборудования.
Внедрение перспективной
организационно-экономической
модели
функционирования системы технического сервиса и ремонта технологического
оборудования животноводческих ферм и комплексов позволит:
– расширить возможности осуществления технического сервиса
производителями технологического оборудования в связи с созданием сети
региональных сервисных предприятий и районных станций обслуживания
животноводства в субъектах Российской Федерации;
– сократить период устранения отказов технологического оборудования в
результате создания необходимой номенклатуры запасных частей на складах
региональных сервисных предприятий;
– обеспечить в регионах Российской Федерации комплектование складов
всеми необходимыми запасными частями, быстроизнашивающимися
ремонтными комплектами в результате специализации региональных
сервисных предприятий и районных станций обслуживания животноводства на
сервисном обслуживании технологического оборудования;
– повысить качество оказываемых услуг сервисного обслуживания
технологического оборудования за счет обширной сети региональных
сервисных предприятий и районных станций обслуживания животноводства.
200
Литература
1. Елисеев, А.Г. Инновационный центр – центр прорывных технологий и технических
решений в животноводстве / А.Г. Елисеев // Машинно-технологическая станция. – 2012. –
№ 1. – С. 4–5.
2. Елисеев, А.Г. Анализ отказов и видов износов отечественного и зарубежного оборудования
свинокомплексов / А.Г. Елисеев, С.В. Васильев // Свиноводство. – 2013. – № 3. – С. 28–31.
3. Черноиванов, В.И. Состояние и перспективы развития технического сервиса машин в АПК
/ В.И. Черноиванов // Труды ГОСНИТИ. – 2012. – Т. 109, № 1. – С. 4–8.
4. Филиппова, Е.М. Новые разработки для модернизации ремонтно-обслуживающей базы
АПК / Е.М. Филиппова, Н.А. Петрищев // Сельскохозяйственная техника: обслуживание и
ремонт. – 2012. – № 2. – С. 42–46.
5. Елисеев, А.Г. Направления совершенствования технического сервиса свиноводческого
оборудования / А.Г. Елисеев, С.В. Васильев, И.В. Ранцева // Вестник Всероссийского
научно-исследовательского института механизации животноводства. – 2013. – № 4 (12). –
С. 65–71.
6. Черноиванов, В.И. Технический сервис технологического оборудования животноводческих
ферм и комплексов как условие повышения эффективности отраслей животноводства /
В.И. Черноиванов, А.Г. Елисеев // Вестник Всероссийского научно-исследовательского
института механизации животноводства. – 2013. – № 2. – С. 35–42.
7. Черноиванов,
В.И.
К
вопросу
повышения
квалификации
специалистов
агропромышленного комплекса России / В.И. Черноиванов, Р.Ю. Соловьев, В.С. Герасимов
// Техника и оборудование для села. – 2012. – № 7. – С. 2–4.
УДК 631.115.11:631.25
ОПТИМИЗАЦИЯ АЛЛОКАТИВНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ РЕСУРСОВ
В ФЕРМЕРСКИХ ХОЗЯЙСТВАХ
Д.Д. Сазонова, к.э.н., доц., С.Н. Сазонов, д.т.н., проф.
Государственное научное учреждение
«Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и
нефтепродуктов Российской академии сельскохозяйственных наук»
(ГНУ ВНИИТиН Россельхозакадемии)
г. Тамбов, Российская Федерация
Понятие эффективности является одним из базовых в экономической
теории. Как известно [1], в отечественной литературе понятие эффективности
использования производственных ресурсов, как правило, трактуется в
доступном и привычном смыслах, под эффективностью чаще всего
подразумеваются традиционные показатели рентабельности или частные
показатели использования отдельных ресурсов [2–12]. Однако этой
информации недостаточно для объективной оценки того, насколько
эффективно используются отдельные виды ресурсов, насколько исчерпан
ресурсный потенциал в различных группах хозяйств, как может повлиять
рациональное ресурсное обеспечение на конечные результаты деятельности
сельскохозяйственных товаропроизводителей [1, 13, 14]. В настоящем
исследовании для оценки эффективности использования отдельных видов
производственных ресурсов применяется неоклассический подход в рамках
концепции, предложенной Фаррелом [15]. В частности, представлен анализ
201
аллокативной эффективности использования производственно-технических
ресурсов. Как известно [13–18], анализ аллокативной эффективности позволяет
судить о том, является ли использование того или иного ресурса избыточным,
оптимальным или недостаточным при сложившихся ценах на рынке ресурсов и
конечной продукции, а также о доступном уровне для данной совокупности
производителей технологий и организации производства продукции.
Для оценки аллокативной эффективности в настоящей работе применен
следующий алгоритм. Используя достоверный статистический материал,
полученный по результатам обследования конкретных фермерских хозяйств
Тамбовской области, строится производственная функция и проводится ее
анализ, который является основой для оценки эластичности выпуска по
ресурсам.
Проводится оценка аллокативной эффективности – оценка
адекватности решений относительно объемов применяемых ресурсов. Исходя
из накопленного опыта проведения аналогичных исследований и анализа
современной научной литературы, использован метод стоимости предельного
продукта (VMP – Value of Marginal Product) [13, 14, 16–18].
В силу сложности экономических процессов производственная функция в
форме линейной модели является нереалистичной. Как правило, используются
нелинейные модели, например, очень часто используется широко известная
мультипликативная функция Кобба-Дугласа:
b
b
Y  f ( x1 ,...,x n )  b  x1 1  ..... x n n ,
где Y – объем производства;
Хi – ресурсы (факторы) производства (i = 1,…,n);
b, bi – коэффициенты зависимости.
В принципе, ничто не препятствует применению других форм
производственных функций, например, Спилмана, гиперболических и т.п.
Однако они не нашли широкого применения, вероятно, из-за сложности
интерпретации получаемых оценок коэффициентов при переменных этих
нелинейных функций. В случае использования функции Кобба-Дугласа
предельный продукт i-того ресурса опишется зависимостью:
Y
b
b
b
b
b 1
(1)
MPi 
 b i  x i i  b  x1 1  ... x i i11  x i i11  ... x n n ,
x i
где x j – средние значения постоянных ресурсов (j ≠ i).
Определим значение предельного продукта при среднем значении
ресурса. Умножив правую часть равенства (1) на дробь x i / x i , получим:
b 1
MP i 
(b i  x i i
b
b
b
b
 b  x1 1  ... x i i 11  x i i11  ... x n n )  x i
Y
 bi 
,
xi
xi
то есть предельный продукт i-того ресурса при данном (среднем) его значении
пропорционален средней производительности с коэффициентом bi.
202
Так как в правой части равенства (1) все члены, кроме xi, постоянны и
имеют определенные значения, то функцию предельного продукта i-того
ресурса можно записать в следующем виде:
Y
b 1
MPi 
 di  xi i ,
x i
где
b
b
b
b
d i  b i  b  x1 1  ... x i i11  x i i11  ... x n n .
Этот постоянный множитель рассчитан как произведение средних
значений постоянных факторов xj (j≠i) в соответствующей степени, свободного
члена производственной функции b и показателя степени переменного ресурса
i, то есть тех составляющих формулы (1), которые являются постоянными и не
зависят от величины переменного фактора xi.
В общем виде оптимальные значения ресурсов определяются решением
задачи на максимум прибыли:
PR  Y  Z  max , где Z  P1  x1  ...  Pn  x n – функция затрат.
Значение ресурса xi, при котором функция прибыли PR примет
максимальное значение, определится решением уравнений:
PR
Y Z
Y
0


 Pi  MPi  Pi .
x i
x i x i
x i
Таким образом, оптимальное значение переменного ресурса хi (при
условии, что значения остальных ресурсов постоянны и зафиксированы на
средних уровнях) удовлетворяет равенству МРi = Рi, где Рi – стоимость
единицы i-того ресурса. Если в производственной функции ресурс представлен
не в физическом, а в денежном исчислении, то, естественно, последнее
уравнение будет иметь вид МРi = 1. Значения ресурса хi, удовлетворяющие
неравенству МРi > Pi, свидетельствуют о недоиспользовании ресурса:
увеличение ресурса приведет к увеличению прибыли. Значения ресурса хi,
удовлетворяющие неравенству МРi < Pi, свидетельствуют об избыточном
использовании ресурса: прибыль можно увеличить путем уменьшения
использования ресурса.
По результатам мониторинга деятельности фермерских хозяйств
Тамбовской области [3–11, 14, 16–21] получено следующее аналитическое
описание производственной функции, отражающей результаты их деятельности
в 2001–2012 гг.:
Y  4,94  X10,11  X02,197  X30,321  X04,125  X50,244  X06,204 ,
(2)
где Х1 – площадь пашни, га; Х2 – количество единиц техники (тракторы,
комбайны и грузовые автомобили), шт.; Х3 – затраты на приобретение
топливо-смазочных материалов, тыс. руб.; Х4 – затраты на приобретение
запасных частей, тыс. руб.; Х5 – затраты на приобретение семян, удобрений и
прочих материалов, оплату услуг сторонних организаций, тыс. руб.; Х6 –
количество работников в хозяйстве, чел.; Y – объем товарной продукции, тыс. руб.
203
Средние статистические характеристики ресурсов производства приведены в
таблице 1.
Таблица 1 – Статистические характеристики ресурсов производства
Факторы (ресурсы)
Х1 Площадь пашни, га
Х2 Количество техники (тракторы,
комбайны и грузовые автомобили),
шт.
Х3 Затраты на приобретение ТСМ, тыс. руб.
Х4 Затраты на приобретение запасных
частей, тыс. руб.
Х5 Затраты на приобретение семян,
удобрений и прочих материалов,
оплату услуг сторонних организаций,
тыс. руб.
Х6 Количество работников в хозяйстве,
чел.
Y Выручка от реализации
сельскохозяйственной продукции,
тыс. руб.
101,9
119,4
7,4
Предельная
ошибка
выборки
(Δх)
±9,7
2,8
45,9
1,6
82,6
3,6
11,4
±0,1
±6,7
18,1
34,0
11,9
±2,8
13,1
29,0
14,0
±2,4
2,0
1,1
3,5
±0,1
97,1
184,1
12,0
±14,9
Среднеквад- Ошибка
Среднее
ратическое репрезензначение
отклонение
тативнос(~
x)
(σ)
ти (μ%)
Результаты анализа функций предельных продуктов, представляющих собой
первые производные функции (2) по каждому из анализируемых ресурсов при
постоянных (средних) значениях остальных, приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Величина предельного продукта
факторов (ресурсов)
производства
Х1
Средняя
производительность
ресурса (выручка на
единицу затрат ресурса),
тыс. руб.
1,045
Х2
38,039
Х3
2,321
Х4
5,885
Х5
8,131
Х6
53,255
Факторы
(ресурсы)
Функция
предельного
продукта
b 1
МРi = di  Xi i
7,05  X10,89
17,13  X 2 0,803
10,01  X 3 0,679
9,27  X 4 0,875
13,87  X 5 0,756
18,86  X 60,796
Величина предельного
продукта (МPi) при
среднем значении
ресурса, тыс. руб.
0,115
7,494
0,745
0,736
1,984
10,864
Анализируя полученные материалы, установлено, что использование
основных производственных ресурсов в обследованных фермерских хозяйствах
204
является аллокативно неэффективным. Задача определения оптимального
ресурсного обеспечения фермерского хозяйства при условии, что все
рассмотренные выше ресурсы
аллокативно эффективны, сводится к
нахождению максимума производственной функции (2) при равенстве
предельного продукта i-того ресурса его стоимости.
Используя обоснованные цены ресурсов [17, 18], представленных в
производственной функции в физическом исчислении, поставленную задачу
можно записать в следующем виде:
Y  4,94  X10,11  X02,197  X30,321  X04,125  X50,244  X06,204 → max
при условии
0,543× X1-0,89 × X 0,197
× X 30,321 × X 0,125
× X 50,244 × X 0,204
= 0,377;
2
4
6

0,11
-0,803
0,321
0,125
0,244
0,204
0,973× X1 × X 2 × X3 × X 4 × X 5 × X 6 = 9,9;
1,586× X 0,11 × X 0,197 × X -0,679 × X 0,125 × X 0,244 × X 0,204 = 1;

1
2
3
4
5
6

0,11
0,197
0,321
-0,875
0,244
0,204
0,618× X1 × X 2 × X 3 × X 4 × X5 × X 6 = 1;
1, 2051× X 0,11 × X 0,197 × X 0,321 × X 0,125 × X -0,756 × X 0,204 = 1;
1
2
3
4
5
6

1,008× X10,11 × X 0,197
× X 30,321 × X 0,125
× X 50,244 × X -0,796
= 9, 2.
2
4
6
(3)
(4)
Решение этой задачи методом Лагранжа дает единственную точку
(55,7; 3,8; 61,3; 23,9; 46,6; 4,2). Полученная критическая точка является точкой
условного локального (также глобального) максимума функции (3) при
системе ограничений (4).
Таким образом, применение всех производственных ресурсов будет
аллокативно эффективным, если фермерское хозяйство имеет расчетное
ресурсное обеспечение, приведенное в таблице 3. При этом расчетная выручка
от реализации произведенной продукции составит 191 тыс. руб.
Таблица 3 – Расчетные оптимальные параметры ресурсного обеспечения
Факторы (ресурсы)
Х1 Площадь пашни, га
Х2 Количество техники (тракторы, комбайны и грузовые автомобили),
шт.
Х3 Затраты на приобретение ТСМ, тыс. руб.
Х4 Затраты на приобретение запасных частей, тыс. руб.
Х5 Затраты на приобретение семян, удобрений и прочих материалов,
оплату услуг сторонних организаций, тыс. руб.
Х6 Количество работников в хозяйстве, чел.
205
Оптимальное
значение
55,7
3,8
61,3
23,9
56,6
4,2
Литература
1. Тиллак,
П.
Техническая
эффективность
сельскохозяйственных
предприятий
Ленинградской области / П. Тиллак, Д. Эпштейн // Международный сельскохозяйственный
журнал. – 2003. – № 4. – С. 33–46.
2. Butterfield, J. Peasant Farming in Russia / J. Butterfield, M. Kuznetsov, S. Sazonov // Journal of
Peasant Studies. – 1996. – Vol. 23. – № 4.– Pp. 79–105.
3. Сазонова, Д. Структура и динамика доходов и расходов в крестьянских (фермерских)
хозяйствах //АПК: экономика, управление. – 2004. – № 2. – С. 53–62.
4. Сазонов, С.Н. Обеспечение нефтепродуктами фермерских хозяйств / С.Н. Сазонов,
Д.Д. Сазонова, О.Н. Попова // Наука в центральной России. – 2013.– № 1. – С. 44–50.
5. Сазонов, С.Н. Техническое оснащение как фактор восстановления фермерских хозяйств /
С.Н. Сазонов, Д.Д. Сазонова // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2010.
– № 5. – С. 24–26.
6. Никитин, А.В. Учет и налогообложение в фермерских хозяйствах / А.В. Никитин,
Д.Д. Сазонова, Е.В. Иванова. – Мичуринск: МичГАУ, 2013. – С. 54.
7. Сазонова, Д. О соразмерности социальных платежей и результатов деятельности
фермерских хозяйств / Д. Сазонова, С. Сазонов // Человек и труд. – 2013. – № 7. – С. 34–39.
8. Сазонов, С.Н. Динамика землепользования и оснащения техникой фермерских хозяйств /
С.Н. Сазонов, Д.Д. Сазонова // Достижения науки и техники АПК. – 2004. – № 7. – С. 38–40.
9. Сазонова, Д.Д. Первоочередные объекты производственной инфраструктуры в фермерских
хозяйствах / Д.Д. Сазонова, С.Н. Сазонов, О.Н. Попова // Техника и оборудование для села.
– 2006. – № 12. – С. 14–16.
10. Сазонова, Д.Д. Фермерские хозяйства Тамбовской области / Д.Д. Сазонова // Аграрная
наука. – 2004. – № 11. – С. 6.
11. Сазонова, Д.Д. Фермерство на тамбовщине: состояние и тенденции развития /
Д.Д. Сазонова, С.Н. Сазонов // Социологические исследования. – 2006. – № 7. – С. 61–70.
12. Сазонова, Д.Д. Совершенствование механизма кредитования фермерских хозяйств /
Д.Д. Сазонова, С.Н. Сазонов // Никоновские чтения. – 2011. – № 16. – С. 349–352.
13. Эпштейн,
Д.Б.
Аллокативная
эффективность
использования
ресурсов
сельхозпредприятиями //АПК: экономика, управление. – 2006. – № 3. – С. 39–42.
14. Сазонова, Д.Д. Аллокативная и техническая эффективность фермерских хозяйств /
Д.Д. Сазонова, С.Н. Сазонов // Серия «Научные доклады: независимый экономический
анализ». – № 208. – М: Моск. общ.-научн. фонд, 2010. – 160 с.
15. Farrel J. Michael. 1957: The measurement of Productive efficiency // Journal of the Royal
Statistical Society. Series A, General 125 Part 2. – Рр. 252–267.
16. Sazonov S. and Sazonova D. Development of Peasant Farms in Central Russia // Comparative
Economic Studies. – 2005. – Т. 47. – № 1. – Pp. 101–114.
17. Сазонова, Д.Д. Аллокативная эффективность использования производственных ресурсов в
фермерских хозяйствах / Д.Д. Сазонова, С.Н. Сазонов // Экономика: вчера, сегодня, завтра.
– 2013. – № 3–4. – С. 33–54.
18. Сазонова, Д.Д. Оценка эффективности использования производственно-технических
ресурсов в фермерских хозяйствах / Д.Д. Сазонова, С.Н. Сазонов // Вестник Мичуринского
государственного аграрного университета. – 2014. – № 1. – С. 96–103.
19. Сазонова, Д.Д. Результаты мониторинга фермерских хозяйств / Д.Д. Сазонова,
С.Н. Сазонов. – Тамбов: НЭАЦентр КФХ, 2005. – 114 с.
20. Сазонова, Д.Д. Влияние приоритетного национального проекта «Развитие АПК» на
результаты деятельности фермерских хозяйств / Д.Д. Сазонова, С.Н. Сазонов. – Тамбов:
НЭАЦентр КФХ, 2008. – 130 с.
21. Сазонова, Д.Д. Ретроспективный экономический анализ деятельности фермерских хозяйств
/ Д.Д. Сазонова // Серия «Научные доклады: независимый экономический анализ». – № 194.
– М: Моск. общ.-научн. фонд, 2007. – 147 с.
206
УДК 631.115.11:338.242.4
АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
РЕСУРСОВ В ФЕРМЕРСКИХ ХОЗЯЙСТВАХ ТАМБОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Д.Д. Сазонова, к.э.н., доц., С.Н. Сазонов, д.т.н., проф.
Государственное научное учреждение
«Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и
нефтепродуктов Российской академии сельскохозяйственных наук»
(ГНУ ВНИИТиН Россельхозакадемии)
г. Тамбов, Российская Федерация
Понятие технической эффективности подразумевает сравнение хозяйств
по степени использования ими своих ресурсов с наилучшими, передовыми по
эффективности использования ресурсов, «эталонными» хозяйствами. Для
оценки технической эффективности нами был использован метод анализа
оболочки данных АОД (Data Envelopment Analysis). Суть этого метода состоит
в следующем [1–5]. Каждое анализируемое хозяйство можно описать вектором
(Х1, Х2,...Хn, Y) в n+1-мерном пространстве, где Х1, Х2,...Хn – используемые
ресурсы, а Y – выход продукции. Если соединить начало координат с каждой
из полученных n+1-мерных точек (векторов, описывающих хозяйства) и точкихозяйства между собой, то получим выпуклую линейную комбинацию этих
векторов. Мы как бы натягиваем из начала координат выпуклую линейную
оболочку на множество точек-хозяйств, и каждое хозяйство оказывается либо
на поверхности этой оболочки, либо лежит ниже нее. Первые хозяйства
относятся к «эталонным» и служат масштабом для измерения эффективности,
вторые – могут улучшить свои показатели.
Спроецировав точку (Х1, Х2,...Хn, Y0), лежащую ниже оболочки, на ее
поверхность, мы получим точку (Х1, Х2,...Хn, Y1), которая опишет виртуальное
хозяйство, использующее то же количество тех же ресурсов, но выход
продукции в нем будет выше. Отношение Y0/Y1 можно рассматривать в
качестве меры эффективности использования ресурсов, ориентированной на
увеличение выпуска (output oriented). Причем Y0/Y1 < 1.
Если же провести из внутренней точки (Х1, Х2,...Хn, Y0) луч в точку (0,
Х2,...Хn, Y0) и найти проекцию этого луча на оболочке, то мы получим на ее
поверхности точку с координатами (Х01, Х2,...Хn, Y0), в которой то же
количество продукта получается при меньшем использовании ресурса Х1.
Проделав эту комбинацию с каждым ресурсом и образовав линейную
комбинацию полученных проекций, найдем точку на поверхности оболочки, в
которой один или несколько ресурсов будут меньше, чем у исходного
хозяйства. Полученное хозяйство будет «эталоном»: оно лежит ближе к началу
координат и при меньшем количестве ресурсов выпускает то же Y0 количество
продукции. Мерой эффективности использования ресурсов, ориентированной
на их минимизацию (input oriented), служит отношение R1/ R0, (R1 /R0 < 1), где
R0 – это расстояние от начала координат до точки (Х1, Х2,...Хn, Y0), а R1 –
расстояние от начала координат до найденного «эталона».
Проецируя таким образом точки, лежащие внутри линейной оболочки, на
ее поверхность, мы получаем оценки технической эффективности с
207
постоянным эффектом масштаба, ориентированные как на увеличение выпуска
продукции – TECO, так и на уменьшение затрат ресурсов – TECI. В эталонных
хозяйствах, лежащих на линейной оболочке, с увеличением количества
ресурсов отдача не снижается, и оценка технической эффективности,
измеряемой таким образом, является строгой: для каждой точки существует
всего один линейный участок оболочки с максимальной результативностью.
Если предположить, что с ростом количества ресурса его отдача меняется,
то в качестве оболочки, на которую проецируется лежащая ниже точка,
принимается не линейная, а кусочно-линейная оболочка. Тогда «эталоном» для
любого хозяйства может оказаться значительно более близкая по количеству
ресурсов точка, характеризующаяся меньшей результативностью или большим
потреблением ресурсов, чем проекция на строго линейную оболочку. Путем
проецирования хозяйств на кусочно-линейную оболочку мы можем оценить
техническую
эффективность
с
переменным
эффектом
масштаба,
ориентированную на увеличение выпуска или на уменьшение затрат – TEVO и
TEVI.
Чистая эффективность масштаба (TES) определяется как отношение
технической эффективности с переменным эффектом масштаба к технической
эффективности с постоянным эффектом масштаба.
Расчеты показателей технической эффективности проводились с
применением программного пакета EMS.
Исходя из опыта предыдущих исследований [2–6], в качестве входящих
ресурсов приняты: Х1 – площадь пашни (га); Х2 – количество техники в
хозяйстве (тракторы гусеничные и колесные, зерноуборочные комбайны и
грузовые автомобили), шт.; Х3 – затраты на приобретение топливно-смазочных
материалов (ТСМ), тыс. руб.; Х4 – затраты на приобретение запасных частей,
тыс. руб.; Х5 – затраты на приобретение семян, удобрений и прочих материалов
и на оплату услуг сторонних организаций, тыс. руб.; Х6 – количество
работников в хозяйстве, чел. В качестве выходного продукта (Y) принята
выручка от реализации сельскохозяйственной продукции и продуктов ее
переработки.
Параметры оценки технической эффективности, ориентированной на
минимизацию затрат ресурсов, представлены в таблице 1.
Модель с постоянной отдачей масштаба, как было сказано выше, является
более строгой и накладывает серьезные дополнительные ограничения. И
естественно, что среднее значение технической эффективности, рассчитанной
по этой модели, равное 0,52, значительно ниже рассчитанного по переменному
эффекту масштаба, составившего 0,83. Чистая эффективность масштаба,
характеризующая отношение эффективности, рассчитанной по постоянному
эффекту масштаба, к эффективности по переменному эффекту, составляет в
среднем 66 %.
Доля фермерских хозяйств, сформировавших эффективный фронт
(«эталонные» хозяйства), при постоянном и переменном эффектах масштаба
составила соответственно 12,3 % и 55,8 %. Следовательно, если оценивать
техническую эффективность, ориентированную на минимизацию ресурсных
208
затрат, по менее жесткой модели (с переменным эффектом масштаба), то
можно полагать, что 44,2 % фермерских хозяйств могут улучшить показатели
своей деятельности за счет снижения затрат на ресурсы.
Таблица 1 – Параметры технической эффективности, ориентированной на
минимизацию ресурсных затрат
Доля фермерских
хозяйств с:
Среднее Стандартное
Минимум Максимум
значение отклонение
ТЭ=1, ТЭ>0,9 ТЭ<0,4
%
%
%
Техническая
эффективность с
постоянным
эффектом
масштаба (TEC)
Техническая
эффективность с
переменным
эффектом
масштаба (TEV)
Чистая
эффективность
масштаба (TES)
0,52
0,279
0,018
1
12,3
17,1
38,7
0,83
0,226
0,279
1
55,8
59,9
3,4
0,66
0,3299
0,033
1
12,6
30,9
24,5
Параметры
технической
эффективности,
ориентированной
на
максимизацию выпуска продукции (в нашем случае – выручки от реализации
сельскохозяйственной продукции) приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Параметры технической эффективности, ориентированной на
максимизацию валовой выручки
Доля фермерских
хозяйств с:
Среднее Стандартное
Минимум Максимум
ТЭ
значение отклонение
ТЭ=1, ТЭ>0,9,
<0,4,
%
%
%
Техническая
эффективность с
постоянным эффектом
масштаба (TEC)
Техническая
эффективность с
переменным
эффектом масштаба
(TEV)
Чистая эффективность
масштаба (TES)
0,52
0,279
0,018
1
12,3
17,1
38,7
0,63
0,292
0,019
1
24,5
30,1
26,4
0,84
0,206
0,196
1
16,0
59,1
4,8
Значение технической эффективности, рассчитанной по постоянному
эффекту масштаба, при решении задачи на максимум выхода продукции
совпадает со значением этого показателя, полученным при решении задачи,
ориентированной на минимум ресурсных затрат, и составляет 0,52.
209
Среднее значение технической эффективности, рассчитанной по
переменному эффекту масштаба, составило 0,63.
Доля фермерских хозяйств, сформировавших эффективный фронт
(«эталонные» хозяйства), при переменном эффекте масштаба составила 24,5 %.
Следовательно, можно полагать, что 75,5 % фермерских хозяйств могут
улучшить показатели своей деятельности за счет увеличения размера валовой
выручки, не увеличивая при этом затраты на ресурсы.
Оценивая полученные результаты, отметим следующее. Фермерские
хозяйства имеют существенные резервы повышения эффективности своей
деятельности.
Например,
средние
коэффициенты
эффективности
использования производственного потенциала, определенные по каждой из
трех моделей, составляют соответственно 0,83, 0,63 и 0,52.
При этом чистая эффективность масштаба составила по модели,
ориентированной на минимум затрат, 0,66, а по модели, ориентированной на
максимум продукции, – 0,84. Это означает, что в среднем хозяйства
реализовали свой ресурсный потенциал не более чем на 66 и 84 %
соответственно.
Анализ распределения фермерских хозяйств по уровню показателей
эффективности позволяет утверждать, что как минимум 44,2 % фермерских
хозяйств в состоянии улучшить показатели своей деятельности за счет только
снижения затрат на ресурсы. Подчеркнем, что, как следует из результатов
предыдущих исследований [7–20], речь может идти только о снижении затрат
на ресурсы, но не о снижении физического количества используемых ресурсов.
При этом имеется в виду достижение этими хозяйствами эффективности,
ставшей уже доступной для реально существующих фермерских хозяйств.
Если ориентироваться на теоретически достижимый уровень эффективности
(при постоянном эффекте масштаба), то доля таких хозяйств составляет 87,7 %.
Следовательно, со стратегических позиций, ориентация реализации
приоритетного национального проекта «Развитие АПК» и государственной
программы в отношении фермерских хозяйств на снижение затрат при
привлечении основных и оборотных средств является абсолютно верной и
актуальна для 44,2–87,7 % фермерских хозяйств. Иными словами, это
направление государственной поддержки фермерского сектора аграрной
экономики потенциально может улучшить экономическое положение до 87,7 %
фермерских хозяйств.
С другой стороны, если ориентироваться на максимизацию валовой
выручки, то здесь потенциал еще выше. Например, проведенные расчеты
позволяют утверждать, что от 75,5 % (при переменном эффекте масштаба) до
87,7 % (при постоянном эффекте масштаба) фермерских хозяйств могут
увеличить валовую выручку, не увеличивая при этом затраты на ресурсы.
210
Литература
1. Тиллак,
П.
Техническая
эффективность
сельскохозяйственных
предприятий
Ленинградской области / П. Тиллак, Д. Эпштейн // Международный сельскохозяйственный
журнал. – 2003. – № 4. – С. 33–46.
2. Сазонова, Д.Д. Аллокативная и техническая эффективности фермерских хозяйств /
Д.Д. Сазонова, С.Н. Сазонов – М.: МОНФ, 2010. – 159 с.
3. Сазонова, Д.Д. Влияние результатов реализации национального проекта «Развитие АПК»
на техническую эффективность фермерских хозяйств Тамбовской области / Д.Д. Сазонова //
Никоновские чтения. – 2008. – № 13. – С. 297–299.
4. Сазонова, Д.Д. Оценка технической эффективности использования производственных
ресурсов в фермерских хозяйствах / Д.Д. Сазонова, С.Н. Сазонов // Экономика: вчера,
сегодня, завтра. – 2012. – № 3–4. – С. 108–128.
5. Сазонов, С.Н. Техническая эффективность использования производственных ресурсов в
фермерских хозяйствах / С.Н. Сазонов, Д.Д. Сазонова // Техника в сельском хозяйстве. –
2012.– № 6. – С. 25–27.
6. Сазонова, Д.Д. Аллокативная эффективность использования производственных ресурсов в
фермерских хозяйствах / Д.Д. Сазонова, С.Н. Сазонов // Экономика: вчера, сегодня, завтра.
– 2013. – № 3–4. – С. 33–54.
7. Сазонова, Д.Д. Кредитная поддержка фермеров и изменение их количества / Д.Д. Сазонова,
С.Н. Сазонов // Никоновские чтения. – 2009. – № 14. – С. 385–387.
8. Сазонова, Д.Д. Совершенствование механизма кредитования фермерских хозяйств /
Д.Д. Сазонова, С.Н. Сазонов // Никоновские чтения. – 2011. – № 16. – С. 349–352.
9. Sazonov, S. Development of Peasant Farms in Central Russia / S. Sazonov, D. Sazonova //
Comparative Economic Studies. – Т. 47. – № 1. – С. 101–114.
10. Сазонова, Д.Д. Влияние приоритетного национального проекта «Развитие АПК» на
результаты деятельности фермерских хозяйств / Д.Д. Сазонова, С.Н. Сазонов. – Тамбов:
АНО НЭАЦентр КФХ, 2008. – 131 с.
11. Сазонова, Д.Д. Результаты мониторинга фермерских хозяйств / Д.Д. Сазонова,
С.Н. Сазонова. – Тамбов: АНО НЭАЦентр КФХ, 2005. – 113 с.
12. Сазонов, С.Н. Динамика землепользования и оснащения техникой фермерских хозяйств /
С.Н. Сазонов, Д.Д. Сазонова // Достижения науки и техники АПК. – 2004. – № 7. – С. 38–40.
13. Сазонов, С.Н. Обеспечение нефтепродуктами фермерских хозяйств / С.Н. Сазонов,
Д.Д. Сазонова, О.Н. Попова // Наука в центральной России. – 2013. – № 1. – С. 44–50.
14. Сазонова, Д.Д. Первоочередные объекты производственной инфраструктуры в фермерских
хозяйствах / Д.Д. Сазонова, С.Н. Сазонов, О.Н. Попова // Техника и оборудование для села.
– 2006. – № 12. – С. 14–16.
15. Сазонова, Д.Д. Фермерские хозяйства Тамбовской области / Д.Д. Сазонова // Аграрная
наука. – 2004. – № 11. – С. 6.
16. Сазонов, С.Н. Эффективность использования нефтепродуктов в фермерских хозяйствах /
С.Н. Сазонов, В.В. Остриков // Сельский механизатор. – 2012. – № 10. – С. 32–33.
17. Ерохин,
Г.Н.
Использование
зерноуборочных
комбайнов
за
пределами
регламентированного срока службы / Г.Н. Ерохин, В.В. Коновский, Н.П. Тишанинов. – М.:
РАСХН, 2005. – 63 с.
18. Ерохин, Г.Н. Потери эффективности уборки зерновых культур в сельхозпредприятии /
Г.Н. Ерохин, А.С. Решетов // Наука в центральной России. – 2013. – № 1. – С. 40–44.
19. Сазонов, С.Н., Моделирование показателей использования зерноуборочных комбайнов
ACROS 530 и VECTOR 410 / С.Н. Сазонов, Г.Н. Ерохин, В.В. Коновский // Вестник
Челябинской государственной агроинженерной академии. – 2013. – Т. 65. – С. 114–117.
20. Ерохин, Г.Н. О надежности работы зерноуборочных комбайнов / Г.Н. Ерохин, С.Н. Сазонов,
В.В. Коновский // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. – 2013.
– № 6. – С. 59–64.
211
УДК 631.22.01
ИССЛЕДОВАНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СЕРВИСА
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА СВИНОВОДЧЕСКИХ
ФЕРМАХ И КОМПЛЕКСАХ РОССИИ
А.Г. Елисеев, руководитель, С.Г. Елисеев, ведущий инж., А.А. Семин, ведущий инж.
Инновационный центр ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии
г. Москва, Российская Федерация
Приоритетным направлением развития животноводства, в том числе
свиноводства, на ближайшие годы будет дальнейший переход от экстенсивных
к интенсивным формам ведения отрасли на основе улучшения кормовой базы и
применения современных ресурсосберегающих технологий.
Важное место в обеспечении продовольственной безопасности страны
отводится свиноводству. Отрасль характеризуется быстрой оборачиваемостью
капитала, обеспечивающей высокую рентабельность и окупаемость
инвестиций.
Сегодня многие руководители свиноводческих комплексов и ферм заняты
поиском резервов экономического роста предприятий. Безусловно, одним из
резервов является снижение себестоимости, при этом все обращают внимание
на сокращение расходов по таким чувствительным позициям, как
полнорационные корма, энергетические и человеческие ресурсы, в ущерб
удовлетворению физиологических потребностей животных.
Современные генетические линии, используемые в племенном
животноводстве, методы разведения, в том числе гибридизация, позволяют
получить высокопродуктивный скот. Поэтому основной задачей в свиноводстве
является использование и раскрытие высокопродуктивных свойств животных,
ограниченных их генетическим потенциалом, что, в свою очередь, достигается
максимальным удовлетворением всех физиологических потребностей к
условию содержания, микроклимату, кормам и поению.
Таким образом, существенное увеличение объемов производства
продукции свиноводства, даже при текущей численности животных, возможно
за счет создания оптимальных условий жизнедеятельности, полностью
удовлетворяющих физиологическим потребностям животных. То есть
необходимо обеспечить качественное выполнение всех агрозоотехнических
операций в соответствии со сроками, предусмотренными технологическим
процессом. Этой цели невозможно достичь без механизации и автоматизации
производственных процессов в животноводстве [1].
Внедрение
современных
технологий
производства
продукции
свиноводства сопровождается созданием поточных производственных
автоматизированных технологических линий. Это обстоятельство предъявляет
повышенные требования к надежности, безотказности, износостойкости и
ремонтопригодности техники, работающей в сложных условиях, так как отказ
любого узла или участка может вызвать простой всей линии, привести к
нарушению режима содержания животных, снижению их продуктивности и как
следствие – к нанесению предприятию материального ущерба.
212
В соответствии с изложенным и в целях организации помощи
сельскохозяйственным товаропроизводителям Инновационным центром
машинно-технологического обслуживания животноводства ГНУ ГОСНИТИ
Россельхозакадемии проведен мониторинг отказов и видов износов
отечественного и зарубежного оборудования свиноводческих ферм и
комплексов.
Мониторинг отказов и видов износов отечественного и зарубежного
оборудования свиноводческих комплексов (ферм) проведен на территории 6
федеральных округов Российской Федерации в 52 сельскохозяйственных
предприятиях. С уровнем охвата исследованием можно ознакомиться на
рисунке 1.
Рисунок 1 – Уровень охвата исследованием сельскохозяйственных предприятий
по федеральным округам Российской Федерации
С целью проведения теоретического исследования результатов
мониторинга, выявления закономерности в отказах и износах оборудования,
определения среднего размера затрат на ремонт мы воспользовались
статистическими методами комбинационных группировок [2].
В связи с небольшим количеством сельхозпредприятий в группах II–VI,
VII–VIII и IX–XII было проведено укрупнение интервального ряда
распределения сельскохозяйственных предприятий по поголовью свиноматок.
В итоге после объединения указанных групп было получено четыре группы
(см. таблицу 1).
Таблица
1
–
Укрупненный
интервальный
ряд
распределения
сельскохозяйственных предприятий по поголовью свиноматок
№
п/п
I
I
Группа СХП по среднегодовому поголовью
свиноматок
min
max
–
319
320
1919
Количество значений в
группе
24
13
I
I
1920
4195
8
I
свыше 4196
–
6
II
V
213
В I группе – сельскохозяйственные предприятия со среднегодовым
поголовьем до 319 свиноматок (47,06 % сельскохозяйственных предприятий),
во II группе – от 320 до 1919 свиноматок (25,49 % сельскохозяйственных
предприятий), в III группе – от 1920 до 4195 свиноматок (15,69 %
сельскохозяйственных предприятий), в IV группе – свыше 4196 свиноматок
(11,76 % сельхозпредприятий). Анализ технической оснащенности
свиноводческих ферм и комплексов, а также отказов и видов износов
отечественного и зарубежного технологического оборудования осуществлен в
соответствии с группами таблицы 1.
Оборудование свиноводческих ферм и комплексов постоянно находится
под воздействием повышенных концентраций углекислого газа, аммиака и
влаги, вследствие чего подвергается коррозионному износу. Доля
коррозионного износа свиноводческого оборудования доходит до 80 %, а
механического – 20 % (рисунок 2) [2].
Рисунок 2 – Доля характера износа свиноводческого оборудования
Исследование показало, что станочное оборудование свиноводческих ферм
и комплексов в большей степени подвержено коррозионному износу.
Агрессивная среда действует на арматуру и крепежные элементы. Так, анализ
отказов станочного оборудования показал, что в 56 % случаев они возникают
именно по причине выхода из строя узлов крепления и регулировки (рисунок 3)
[3].
Для станочного оборудования характерны и механические повреждения.
Они характеризуются деформациями различной степени вследствие
физического воздействия животных. Подобные причины зафиксированы в 28 %
случаев отказа. Основными способами ремонта станочного оборудования
являются проведение сварочных работ, замена изношенных частей
оборудования и крепежей [4].
Средний ежегодный размер затрат на проведение ремонта станочного
оборудования на одно хозяйство в группах интервального ряда распределения
сельскохозяйственных предприятий по поголовью свиноматок в I группе
составляет 36 тыс. рублей, во II группе – 48 тыс. рублей, в III группе – 57 тыс.
рублей, в IV группе – 79 тыс. рублей. В стоимость входят затраты на
приобретение расходных материалов – арматуры, крепежей (без учета затрат на
оплату труда и накладные расходы) [5].
214
16%
56%
28%
Узлы крепления и регулировки
Конструкция
Полы, логово
Рисунок 3 – Соотношение отказов по узлам и элементам станочного
оборудования, %
Технологическая линия системы кормления свиноводческих ферм и
комплексов
состоит
из
кормохранилища,
кормоприготовления,
транспортировки корма и кормораздачи. Данному оборудованию свойственен
коррозионный и механический износ [6].
Стоит отметить, что в 45 % случаев отказы систем кормления связаны с
транспортировкой корма, в 31 % случаев отказы возникают в
кормораздаточных узлах и лишь в 24 % случаев отказы вызваны
неисправностью кормоприготовительных станций и кормокухонь (рисунок 4).
Механический износ свойственен движущимся и трущимся деталям
оборудования в связи с постоянным воздействием высоких нагрузок.
Коррозионному износу, в свою очередь, подвержены статические элементы
систем кормления (датчики, сенсоры, пульты управления, кормушки и корыта).
Ремонт оборудования производится путем замены неисправных деталей и
элементов системы кормления. Отметим, что коррозионному износу
подвержены лишь определенные модели кормушек и корыт, выполненные из
стали с нанесением лакокрасочных покрытий [7].
24%
31%
45%
Кормоприготовление
Транспортировка
Кормораздача
Рисунок 4 – Соотношение отказов по элементам систем кормления, %
В целом ремонт оборудования осуществляется в зависимости от его
сложности либо собственными силами инженерно-технических групп, либо с
привлечением сторонних специалистов – для устранения неполадок в
импортном и технически сложном оборудовании [8].
Среднегодовой размер затрат на проведение ремонта оборудования систем
кормления свиноводческих ферм и комплексов на одно хозяйство в I группе
215
составляет 43 тыс. рублей, во II группе – 64 тыс. рублей, в III группе – 89 тыс.
рублей, в IV группе – 148 тыс. рублей. В стоимость входят затраты на
приобретение расходных материалов, запасных частей.
По сведениям предприятий, принявших участие в исследовании, отказы
системы поения связаны с неисправностью электродвигателей вследствие
колебания напряжения в энергосети и механического износа. Кроме того,
другой массовой неисправностью является обрыв крыльчаток насосов из-за
плохого качества воды и попадания в насос посторонних примесей (глины).
В большей степени для систем поения характерен механический износ,
нежели коррозионный. Ремонт в сельскохозяйственных предприятиях
осуществляется собственными силами путем замены деталей и узлов.
Соотношение поломок элементов системы поения приведено на рисунке 5.
28%
36%
36%
Насосы
Поилки
Водопроводы
Рисунок 5 – Соотношение отказов по элементам системы поения, %
Неисправности водопровода в основном характеризуются коррозионным
износом труб. Между тем присутствует и человеческий фактор –
размораживание системы из-за воздействия отрицательных температур,
приведшее к разрыву системы. Ремонт водопровода осуществляется
предприятиями собственными силами.
Среднегодовые затраты на ремонт в I группе составляют 26 тыс. рублей, во
II – 41 тыс. рублей, в III группе – 56 тыс. рублей, в IV – 61 тыс. рублей.
Система микроклимата свиноводческих помещений включает в себя
систему вентиляции и обогрева, отдельно стоит выделить систему управления
микроклиматом. Соотношение отказов системы можно увидеть на рисунке 6.
На свиноводческих предприятиях, где воздуховоды сделаны из черного
металла, встречается коррозия, что связано с повышенной влажностью
воздуха. Ремонт воздуховода идет путем замены его изношенных участков.
Не менее распространенной проблемой системы вентиляции является
выход из строя электродвигателей. Они подвергаются ремонту путем замены
деталей и узлов. В случае неремонтопригодности электродвигатель заменяется
полностью. Не ремонтируются электродвигатели с трещинами корпуса,
превышающими 50 % его длины, с трещинами на подшипниковых щитах до
посадочных мест и повреждениями деталей и активных частей, исключающими
их восстановление известными методами ремонта.
216
28%
54%
18%
Вентиляция
Управление микроклиматом
Обогрева
Рисунок 6 – Соотношение отказов по элементам системы микроклимата, %
Вся
система
вентиляции
свиноводческого
комплекса
управляется контроллерами. Температура, влажность и мощность потока
воздуха в помещении определяются датчиками автоматически, и на основании
полученных данных выставляется оптимальный климатический режим. Из
строя выходят датчики, платы управления и реле. Неисправности связаны с
воздействием агрессивной внешней среды. Проблема решается путем замены
вышедших из строя элементов.
Распространенной неисправностью системы охлаждения является
засорение и выход из строя форсунок высоконапорной системы охлаждения. В
первую очередь это связано с плохим качеством воды (жесткость, посторонние
примеси и т. д.).
Отказы систем обогрева возникают в основном по причине выхода из
строя ИК-ламп, а также колосников газовых котлов, нагревательных элементов
электрокотлов вследствие коррозионного износа, закипания внутренних трубок
котлов, покрытия системы отопления слоем накипи.
Ремонт систем осуществляется собственными силами предприятий и с
привлечением сторонних специалистов в том числе надзорных органов.
Основным способом устранения неисправности является замена деталей и
узлов системы отопления [7].
Среднегодовые затраты на ремонт системы микроклимата в I группе
составляют 50 тыс. рублей, во II группе – 73 тыс. рублей,
в III группе – 92 тыс. рублей, в IV группе – 137 тыс. рублей.
Причинами изнашивания деталей и узлов свиноводческого оборудования
являются:
 влажность;
 температурные изменения;
 присутствие в воздухе углекислоты, аммиака;
 механические воздействия;
 запыленность;
 высокая загрузка оборудования и короткие промежутки технологических
перерывов.
Обобщая проделанную работу, можно сделать вывод, что для поддержания
высокой работоспособности и предупреждения отказов технологического
217
оборудования с целью создания оптимальных условий содержания и
обслуживания животных в соответствии с их физиологическими
потребностями необходимо проведение ежедневного и периодического
технического обслуживания. А именно: восстанавливать регулировки и
посадки (зазоры, натяги) в сопряжениях, узлах и агрегатах; устранять
подтекание
масла
и
течь
воды
из
трубопроводов;
заменять
быстроизнашивающиеся детали и узлы новыми или отремонтированными, для
чего на фермах необходимо иметь ремонтные комплекты, запасные части и
материалы. Следует отметить, что одни детали и узлы изнашиваются
медленнее, а другие – быстрее. Объясняется это тем, что детали и узлы
изготавливаются из материалов разной изнашиваемости, имеют неодинаковую
нагрузку.
Техническое обслуживание машин может быть эффективным только тогда,
когда оно поставлено на прочную современную техническую основу. Для этого
необходимо иметь комплекты контрольного и диагностического оборудования,
набор приспособлений для оснащения предприятий технического сервиса
животноводческого оборудования.
Организация работы предприятий технического сервиса должна
базироваться на принципах совместной ответственности с эксплуатирующими
технологическое оборудование хозяйствами за исправную работу всех
технических систем. Такая система проведения работ позволит снизить
себестоимость технического обслуживания более чем на 25 %.
При внедрении рекомендуемой ГНУ ГОСНИТИ системы современного
технического сервиса можно достигнуть повышения уровня технической
готовности до 98 % и снизить годовые затраты на ремонт и техобслуживание до
5 %, продлить срок службы технологического оборудования на 20–25 %.
Литература
1. Елисеев, А.Г. Направления совершенствования технического сервиса свиноводческого
оборудования / А.Г. Елисеев, С.В. Васильев, И.В. Ранцева // Вестник Всероссийского
научно-исследовательского института механизации животноводства. – 2013. – № 4 (12). –
С. 65–71.
2. Денисов, А.П. Исследование затрат средств на ремонт сельскохозяйственной техники на
основании анкетирования предприятий и организаций АПК / А.П. Денисов, З.Н. Волкова //
Труды ГОСНИТИ. – 2012. – Т. 109, № 1. – С. 17–22.
3. Елисеев, А.Г. Зооветеринарный аудит на свиноводческих предприятиях: зачем он нужен и
как его проводить? / А.Г. Елисеев, В.Д. Илиеш, А.В. Топчин // Свиноводство. – 2012. – № 6. –
С. 59–60.
4. Черноиванов, В.И. Основные подходы к ремонту и повышению уровня сервиса
сельскохозяйственной техники / В.И. Черноиванов, С.А. Горячев // Техника и оборудование
для села. – 2012. – № 12. – С. 2–4.
5. Филиппова, Е.М. Новые разработки для модернизации ремонтно-обслуживающей базы
АПК / Е.М. Филиппова, Н.А. Петрищев // Сельскохозяйственная техника: обслуживание и
ремонт. – 2012. – № 2. – С. 42–46.
6. Черноиванов, В.И. Состояние и перспективы развития технического сервиса машин в АПК
/ В.И. Черноиванов // Труды ГОСНИТИ. – 2012. – Т. 109, № 1. – С. 4–8.
7. Черноиванов, В.И. Технический сервис технологического оборудования животноводческих
ферм и комплексов как условие повышения эффективности отраслей животноводства /
218
В.И. Черноиванов, А.Г. Елисеев // Вестник Всероссийского научно-исследовательского
института механизации животноводства. – 2013. – № 2. – С. 35–42.
8. Черноиванов,
В.И.
К
вопросу
повышения
квалификации
специалистов
агропромышленного комплекса России / В.И. Черноиванов, Р.Ю. Соловьев, В.С. Герасимов
// Техника и оборудование для села. – 2012. – № 7. – С. 2–4.
УДК 636.034
ПУТИ ОПТИМИЗАЦИИ КЛИМАТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ В
ПТИЦЕВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЯХ
Т.И. Лохвинская, зав. кафедрой «Теплогазоснабжение и вентиляция», аспирант
кафедры «Механизация сельского хозяйства»
Государственного аграрного университета Молдовы
Бендерский политехнический филиал приднестровского государственного университета им.
Т.Г. Шевченко
г. Бендеры, Приднестровская Молдавская Республика
Введение
Поддержание оптимального микроклимата в птицеводческих помещениях
при любых внешних температурах – обязательное условие успешного производства товарной птицы. В предложенных исследованиях рассматриваются
мероприятия, позволяющие не допустить теплового стресса в жаркий период, а
также минимизировать негативные последствия теплового стресса для птицы.
Методика и материалы исследования
Температура – важнейший фактор внешней среды, влияющий на показатели выращивания птицы. Температура неизбежно снижает производственные
показатели как при содержании бройлеров, так и племенной и яичной птицы.
Этот эффект заметно усиливается в условиях высокой относительной
влажности. В условиях высокой внешней температуры и влажности (> 30 °C,
> 60 %) у птицы быстро развивается стресс, внутренняя температура тела
повышается на 0,5–1° С, дыхание учащается с 22 до 200 циклов в минуту
(гиперпноэ), активизируются артериально-венозные анастомозы в участках
тела, через которые осуществляется основная теплоотдача: гребни, сережки,
открытая кожа ног. Через респираторный тракт птица избавляется от влаги,
уносящей с собой избыточное тепло. Это важнейший путь терморегуляции у
птиц – в отличие от млекопитающих, которые могут потеть. Но этот процесс не
может длиться долго и имеет негативный эффект – вместе с выдыхаемым
воздухом птица теряет большое количество СО2, что может привести к
респираторному алкалозу с последующим понижением рН крови и
метаболическому ацидозу. В состоянии теплового стресса в плазме крови
птицы наблюдается повышение уровня кортикостерона, лептина и глюкагона, а
также снижение количества гормона щитовидной железы и инсулина. Эти
процессы неминуемо сказываются на метаболизме птицы и могут привести к
целому ряду негативных последствий, проявляющихся снижением таких
показателей, как:
– потребление корма – на 4–5 % на каждый градус свыше 30 °С;
219
– среднесуточный привес и конверсия корма;
– спермопродукция (до 50 %) и оплодотворяющая способность племенных
петухов (до 30 %);
– яичная продуктивность (до 8 % при повышении температуры с 21 до
32 °С);
– качество скорлупы (утоньшение, хрупкость) у промышленной и
племенной несушки;
– масса яйца снижается на 0,4 г при повышении температуры на каждый
градус выше 21 °С;
– качество бройлерной тушки: разрыв кожи при снятии пера, плохое
обескровливание, жесткое мясо, темная пигментация, биохимические
изменения состава мяса – снижение содержания протеина, повышение
процента жира в тушке;
– иммунный статус птицы и сохранность в старшем возрасте.
Существует ряд мер, помогающих минимизировать негативное
воздействие высоких внешних температур на птицу.
Первый – технологические приемы:
– Снижение плотности посадки. Расчет плотности посадки для взрослой
птицы определяется следующим образом:
К
2Т 100
,
а 

2
  Пя
 100 
где К – величина посадочного коэффициента птицы для напольной системы
содержания, приведена в таблице 1, %;
Т – продолжительность технологического цикла, недель;
а – выбраковка птицы с учетом падежа, %;
Пя – продолжительность продуктивного использования, недель.
Таблица 1 – Расчетные коэффициенты продолжительности продуктивного
использования и плотности посадки птицы
Вид птицы
Куры яичных кроссов
Куры мясояичных пород
Куры мясных пород
Возрастные технологии
(в неделях)
1 - 17 (16) - 74 (76)
1 - 17 (18) - 55 (58)
1 - 18 (19) - 60 (64)
Посадочный
коэффициент, %
132,3 - 138,5
142,9 - 145,4
151,9 - 154,6
– Ограничение по глубине используемой подстилки до 3–5 см.
– В условиях старых птичников зону открытого бетонного пола по
внутреннему периметру здания вдоль стен шириной по 1 м2 периодически
орошать водой, создавая дополнительный источник испарительного
охлаждения.
– Система поения должна обеспечивать круглосуточный свободный доступ
птицы к воде.
– Увеличение фронта поения на 20–25 %.
– Применение светового режима, чередующего 1 час света и 3 часа
темноты, начиная с 4-дневного возраста.
220
– Избегать кормления в самый жаркий период суток.
Второй – кормовые факторы:
– Добавление в корма антиоксидантов, недопущение контакта витаминов и
микроэлементов вплоть до момента выработки кормов, применение защищенных (инкапсулированных) форм витаминов.
– Увеличение содержания витаминов А, Е и витаминов группы В в
кормах. (Хлорида калия 0,25–0,5 % выпойкой либо 0,5–1,0 % в корм, витамина
Е – до 250 мг/кг корма, аскорбиновой кислоты (витамин С) в дозах 100, 150 и
200 г/т готового корма).
– Добавление мультиферментных препаратов (амилазы, протеазы,
ксиланазы) к кормам в период снижения поедаемости.
– Добавление в корм бикарбоната натрия из расчета 4–10 кг/т
восстанавливает в организме уровень щелочного буфера, утраченного при
алкалозе в результате гиперпноэ птицы в жару.
– Добавление цинка бацитрацина или кормовых антибиотиков
положительно сказывается на сохранности птицы в период теплового стресса.
Третий – инженерно-технические решения: монтаж и использование основного и дополнительного технологического оборудования. Это наиболее эффективные и дорогостоящие меры недопущения теплового стресса у птицы.
Планирование строительства птичников в нашем регионе с длительными периодами высоких температур необходимо ориентировать в восточно-западном
направлении. Максимальная высота крыши должна быть не менее 4 м со скатом не менее 200 мм. Покрытие наружной стороны стен – качественный теплоотражающий материал, внутренней стороны – водонепроницаемый. Окраска
внутренней поверхности крыши в белый цвет позволяет снизить ее теплопоглощение на 10–15 %. Для затенения стен птичника хорошо
изолированная крыша должна выступать над ними на 1–1,5 м. Эти меры
предупреждают негативное тепловое воздействие на птицу от накаляющейся в
жару кровли птичника. Но основная роль в минимизации негативного
воздействия высоких внешних температур на птицу принадлежит системе
вентиляции. Работа климатического оборудования, используемого для
охлаждения птицы при высокой внешней температуре, основана на двух
основных принципах: конвекционном и
испарительном (влажностном)
охлаждении.
Конвекционный метод основан на охлаждении воздуха за счет высокой
скорости движения. Этот метод организации инженерно-технических решений
называется тоннельной вентиляцией. Она приемлема для нашего региона:
пиковая дневная температура не превышает 42 °С в течение не более 3 часов в
сутки на протяжении 5–10 дней в году. Эффективность охлаждения при этом
напрямую зависит от скорости движения воздуха на уровне птицы и разницы
температур воздуха внутри и снаружи птичника. Скорость движения воздуха
(V, м/с) внутри птичника определяют три основных фактора: герметичность
конструкции, поперечное сечение птичника (м2) и максимальная производительность вытяжки воздуха (м3/ч). Для эффективной работы тоннельной венти221
ляции максимальный уровень воздухообмена – 5–7 м3/ч на килограмм живого
веса птицы при скорости потока воздуха 2–2,5 м/с на уровне птицы. Конвекционный метод охлаждения позволяет снизить ощущаемую птицей температуру на 4–6 °С.
В основе испарительного метода охлаждения лежит принцип поглощения
тепла испаряющейся жидкостью. Теплопоглощающая способность воздуха напрямую зависит от его температуры и относительной влажности. Взаимосвязь
температуры и влажности выражается психрометрической диаграммой Молье
(Mollier). За счет испарительного метода охлаждения происходит фактическое
снижение температуры на 4–6 °С. В основе конвекционного и испарительного
методов систем лежит принцип адиабатического охлаждения, при котором вода
изменяет фазовое состояние путем свободного испарения. Увеличение абсолютного влагосодержания приводит к понижению температуры воздуха и
ассимиляции избыточного тепла без использования искусственного холода. В
птицеводстве применимы следующие типы систем охлаждения: распылительный и испарительный. Распылительное охлаждение осуществляется через дисковые увлажнители или форсунки. Дисковые (центробежные) увлажнители
распыляют воду в виде тумана при вращении диска на больших оборотах. Такие распылители устанавливают в закрытую систему приточной вентиляции
или непосредственно перед приточными шахтами внутри птичника. Форсунки
низкого и высокого давления воды позволяют получить спрей или аэрозоль.
Испарительное охлаждение осуществляется посредством кассет рециркуляционного охлаждения, состоящих из гофрированных целлюлозно-бумажных листов с различными углами гофров, по которым стекает холодная вода. Часть
воды испаряется, а оставшаяся осуществляет функцию промывки охлаждающей кассеты и отводится обратно в насосную станцию через систему рециркуляции. Воздух, выходящий из кассеты, одновременно увлажняется и охлаждается. Прочная конструкция кассеты повышенной долговечности, защищенной
от гниения и разрушения, создана по специальной технологии пропитки. За
счет теплообмена с водой температура воздуха снижается на 4–6 °С. Воздух
проходит через птичник в системе тоннельной вентиляции, эффективно снимая
тепло с птицы.
Результаты и обсуждения
Для нашего региона в теплый период года характерны температуры,
превышающие 30 °С. В таких условиях выращивания поголовья птичьего стада
степень угрозы теплового стресса и возможность ущерба для птицеводства
региона в отдельные периоды может быть критической. Поэтому для
предотвращения у птицы теплового стресса необходимо сочетание
конвекционного и испарительного охлаждения. Это позволяет снизить
температуру на 6–12 °С. Необходимо отметить при этом некоторые сложности
в работе инженерного оборудования:
222
– эксплуатация форсунок низкого и высокого давления при
распылительном охлаждении подразумевает наличие системы водоподготовки,
поскольку высокое содержание солей быстро выводит их из строя;
– системы охладительных кассет дорогостоящи.
Для повышения качества температурно-влажностного режима в
помещениях, уменьшения энергоемкости и трудоемкости его обеспечения
необходимо предусмотреть схему автоматизации управления отоплением и
вентиляцией.
Выводы
Система кассетного охлаждения в сочетании с тоннельной вентиляцией
является единственно оптимальным выбором для повышения эффективности
производства птицеводческой продукции Республики Молдова. Использование
комплектных импортных технических средств отопительно-вентиляционного и
другого вспомогательного оборудования для производства и переработки мяса
птицы позволит получить птицеводческую продукцию по экологически чистым
и ресурсосберегающим технологиям.
Литература
1. Богуславский, В.Н. Отопление и вентиляция: учебник для вузов в двух частях, ч. II:
Вентиляция / В.Н. Богуславский. – Москва: Стройиздат, 1976. – 480 с.
2. Время считать цыплят // Управление магазином. – № 8. – 2004. – С. 15–17.
3. Гримитлин, М.И. О выборе рационального размещения приточных и вытяжных отверстий
/ М.И. Гримитлин, Г.М. Позин // Вентиляция промышленных зданий: сб. – Ленинград:
ЛДНТП, 1973.
4. Гримитлин, М.И. Проблемы организации воздухообмена в производственном помещении /
М.И. Гримитлин // Исследование различных способов организации воздухообмена в
производственном помещении. – М.: Стройиздат, 1975. – С. 6–12.
5. Дмитриев, А.Н. Руководство по оценке эффективности инвестиций в энергосберегающие
мероприятия / А.Н. Дмитриев, Ю.А.Табунщиков, И.Н. Ковалев. – М.: АВОК–ПРЕСС, 2005.
– С. 50–52.
6. Лохвинская, Т.И. Количественная оценка параметров микроклимата помещений /
Т.И. Лохвинская // Вестник Приднестровского университета. Сер.: Физ.- мат. и техн. науки.
– 2011. – № 3. – С. 114–116.
7. ГН 2.2.5.1313–03. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей
зоны. – М.: Минздрав РФ, дополнение № 2, 2003.
УДК 631.312.32.(075)
МАШИНЫ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ЭТАПА
РЕКУЛЬТИВАЦИИ ТЕХНОГЕННО НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ
Б.А. Волик, к.т.н., доц., И.Н. Когут, аспирант
Днепропетровский государственный аграрно-экономический университет
г. Днепропетровск, Украина
Введение
Рекультивация земель – комплекс работ, направленных на восстановление
продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных и
загрязненных земель, а также на улучшение условий окружающей среды. Ее
223
проведение в Днепропетровской области очень актуально из-за большого
количества заброшенных горных выработок.
Рекультивация состоит из двух этапов: горнотехнического и
биологического. Горнотехнический, или просто технический, предусматривает
подготовку поверхности выработки и покрытие ее плодородным слоем почвы.
Биологический
этап
включает
комплекс
агротехнических
и
фитомелиоративных мероприятий, направленных на восстановление
ландшафта и плодородия земель для использования в сельском или лесном
хозяйстве.
Специфика образования плодородного слоя проявляется в следующем:
– слой – тонкий и укладывается на основу, которая принципиально
отличается от него механико-технологическими свойствами;
– на начальном этапе этот слой не имеет прочной связи с материнской
породой и в случае уклона местности может быть просто снесен;
– в процессе формирования структуры желательно свести к минимуму
оборачивание пласта, т. к. это приводит к его высушиванию;
– работы проводятся практически всегда на больших уклонах местности.
В таких условиях использование традиционных почвообрабатывающих
орудий усложнено. Для осуществления технического этапа рекультивации
необходимо иметь систему специальных почвообрабатывающих машин.
Основная часть
Кафедрой
сельскохозяйственных
машин
Днепропетровского
государственного аграрно-экономического университета (ДГАЭУ) совместно с
ДП «Гуляйпольский механический завод» ПАТ «Мотор-Сич» разработан ряд
почвообрабатывающих рабочих органов для использования в системе
рекультивации почвы.
Лемешный плуг с плоским отвалом. При работе на местности с уклоном
неизбежно постепенное сползание почвы к основанию склона. Компенсировать
явление можно путем проведения пахоты поперек, со смещением пласта в
противоположном сползанию направлении. Учитывая, что почва чаще всего
еще не консолидирована, необходимо свести к минимуму крошение и
оборачивание пласта. По этой же причине (отсутствие консолидации) полевая
доска не в полной мере компенсирует поперечную составляющую силы тяги и
возникает проблема стабилизации хода машины.
Для решения поставленных задач нами предлагается следующая
конструкция лемешно-отвального плуга (рисунок 1).
Нами предлагается 4 варианта корпусов, конструктивные параметры
которых отработаны. Варианты различаются установкой лемехов разной
конструкции. Для всех вариантов общими являлись:
– угол постановки лемеха ко дну борозды 5–7°;
– отвал плоской формы, т. е. образующая отвала – прямая линия с углом
постановки к стенке борозды 43° и прямолинейной направляющей с углом
постановки ко дну борозды 36°;
224
– ширина захвата корпуса 25 см;
– полевая доска не устанавливается.
а
б
в
г
1 – лемех; 2 – отвал
а – лемех традиционной конструкции (γ = 43°); б – лемех с отрицательным углом
постановки к стенке борозды (γ = 105°); в – лемех с двумя режущими кромками
(γ1 = 75°, γ2 = 135°); г – лемех скругленной формы
Рисунок 1 – Внешний вид плуга и варианты исполнения лемеха
Все предлагаемые варианты исполнения лемехов могут применяться в
зависимости от состояния обрабатываемого слоя. Проведенные исследования
показали, что:
– вариант а – наиболее компактный и эффективен при работе на рыхлых
грунтах;
– вариант б – обеспечивает лучшую из всех вариантов стабильность хода
за счет направленности реакций лемеха и отвала в противоположные стороны;
– вариант в – формирует гребнистость поверхности за счет разрыва пласта
по оси носка лемеха;
– вариант г – формирует волнообразную поверхность за счет переменного
коэффициента скольжения на криволинейном участке.
Известно [1], что наиболее интенсивное крошение почвы происходит при
угле постановки лемеха к дну борозды в интервале 30–40°. Поэтому выбранный
нами угол 5–7° делает крошение минимально возможным. В отвале плоской
225
формы угол оборачивания не развит, поэтому отвал работает, в основном, на
сдвиг. Таким образом, основные требования к технологическому процессу
соблюдаются.
Орудие для улучшения механического состава почвы. В процессе
технического этапа рекультивации часто возникает необходимость в
перераспределении почвенных отдельностей по горизонтам: мелких – в нижние
слои, более крупных – на поверхность, что вызвано необходимостью снижения
вероятности ветровой и водной эрозии.
Нами отработана конструкция орудия V-образной формы [2, 3] в
пассивном и активном вариантах (рисунок 2).
1 – корпус; 2 – эксцентриковый механизм; 3 – упругая опора
Рисунок 2 – Орудие V-образной формы, активный вариант
В процессе работы корпус 1 отделяет от общего массива призму грунта,
которая во время движения обжимается боковыми стойками, интенсивно
крошится и сбрасывается на дно борозды. В процессе схода с рабочей
поверхности корпуса пласт перегибается и, благодаря интенсивному
трещинообразованию, мелкие структурные отдельности просыпаются в нижние
слои. В дальнейшем с целью интенсификации процесса к корпусу посредством
эксцентрика 2 были подведены круговые колебания. Такая конструкция хорошо
себя зарекомендовала как в условиях рекультивации, так и на подкапывании
столовых корнеплодов и луковичных культур (рисунок 3).
226
Рисунок 3 – Полевые испытания орудия V-образной формы в варианте
агрегатирования с мотоблоком
Экспериментально установлено, что наиболее качественное выполнение
технологического процесса осуществляется при следующих рациональных
параметрах кинематического режима: амплитуда колебаний – 3–5 мм, частота
колебаний – 20 с–1.
Дисковый плуг, адаптированный для работы в условиях рекультивации.
Разработанная конструкция дискового плуга (рисунок 4) адаптирована к работе
в сложных условиях: повышенной влажности, насыщенности почвы
посторонними включениями, больших уклонов местности. Это делает его
перспективным
в условиях рекультивации
в случае
необходимости
произвести обработку с оборотом пласта.
Особенность конструкции состоит в том, что стойка корпуса
комплектуется дисками двух видов – сплошным и вырезным, установливаемых
с возможностью изменения углов постановки по направлению движения и к
вертикали. Последнее обеспечивается оригинальной конструкцией стойки
(рисунок 4в.). Это дает возможность получать такие заданные показатели
качества обработки, как степень крошения, оборачивания и сдвига пласта.
Немаловажным является то, что профиль борозды не зависит от угла наклона
местности.
227
1 – рама; 2 – диск; 3 – колесо опорное; 4 – колесо бороздное
а – расчетная схема плуга; б – общий вид; в – механизм регулирования углов постановки
к направлению движения и к вертикали
Рисунок 4 – Расчетная схема и общий вид дискового плуга
Конструктивные решения, делающие разработанный дисковый плуг
адаптированным к условиям рекультивации и отличающие его от уже
известных:
 механизм регулировки углов постановки диска в трех плоскостях;
 смещение на 40 мм в расчете на один корпус навески плуга относительно
продольной составляющей силы тяги в сторону необработанного участка;
 съемник (чистик), профиль которого повторяет профиль сечения диска в
месте установки;
 угол постановки продольной балки к направлению движения ω = 48°, что
меньше на 5° в сравнении с серийными образцами;
 расстояния между корпусами изменены и соответствуют аналитически
обоснованным: Δ1 = 255 мм, Δ = 510 мм.
Адаптация конструктивных параметров
дискового плуга позволила
добиться необходимых показателей качества обработки почвы. Так,
коэффициент структурности стало возможным регулировать в диапазоне
КСТ = 0,13–0,34, что существенно превышает (на 7–25) показатель
228
неадаптированного плуга. Важным элементом является то, что пятикорпусный
вариант плуга можно агрегатировать с трактором класса 14 кН.
Заключение
Предложенный комплекс почвообрабатывающих машин специально
адаптирован для работы в сложных условиях рекультивации техногенно
нарушенных почв. Несмотря на малую потребность в таких машинах, важность
задач, которые они решают, делает актуальным их использование. Внедрение
комплекса позволит ускорить рекультивацию и, как следствие, улучшить
экологическую обстановку в области.
Литература
1. Панченко, А.Н. Теория измельчения почв почвообрабатывающими орудиями /
А.Н. Панченко. – Днепропетровск: Днепропетр. гос. агр. ун-т., 1999. – 140 с.
2. Панченко, А.Н. Исследование влияния конструктивных параметров V-образного
рыхлителя с виброприводом при использовании его для подкапывания корнеплодов /
А.Н. Панченко // Проблемы и перспективы создания свеклоуборочной техники: материалы
Междунар. науч.-практ. конф. – Винница, 1996. – С. 66–67.
3. Панченко, А.Н.
Исследование процесса взаимодействия вибрационного объемного
глубокорыхлителя с почвой при ее рекультивации / А.Н. Панченко // Применение
колебаний в технологиях. Расчет и проектирование машин для реализации технологий:
материалы Второй международной науч.-практ. конф. – Винница, 1994. – С. 77.
4. Семенюта, А.М. Аналитическое обоснование параметров и результаты полевых
исследований дискового плуга / А.М. Семенюта, А.В. Белокопытов, Н.П. Кольцов,
Б.А. Волик // Праці Таврійського державного агротехнологічного університету. – 2011. –
Вип. 11, т. 5. – С. 198–205.
УДК 537.562:631.36
МОДЕЛИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ СОЧНОГО РАСТИТЕЛЬНОГО
СЫРЬЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ И ХРАНЕНИИ
В.А. Музыченко, к.т.н., ст.н.сотр.
Национальный научный центр
«Институт механизации и электрификации сельского хозяйства»
Национальной академии аграрных наук Украины (ННЦ «ИМЭСХ»)
п.г.т. Глеваха, Киевская обл., Украина
Снижение потерь при хранении растительной продукции с сочными
тканями позволяет сократить расход ресурсов в кормопроизводстве, в том
числе энергоресурсов.
Установлено, что биопотенциалы растительной продукции с сочными
тканями дают информацию о ее состоянии, позволяющую определять
соответствующие режимы обработки [1] и хранения [2].
Получены выражения, описывающие изменение биопотенциалов
растительной продукции с сочными тканями во времени при обработке и
хранении [3].
Целью работы было определение возможности достижения заранее
заданной эффективности обработки растительной продукции с сочными
229
тканями и создание предпосылок для оптимизации режимов обработки с
учетом свойств объекта обработки.
Предлагается моделировать состояние сочного растительного сырья при
обработке и хранении с целью получить максимальную сохранность продукции
при минимальных режимах обработки, используя в качестве информации от
объекта обработки и хранения его окислительно-восстановительные
потенциалы (ОВП).
Установлено, что изменениям, которые происходят в растительной
продукции с сочными тканями как при хранении, так и при обработке,
соответствуют изменения ее окислительно-восстановительного потенциала
(ОВП) по экспоненциальному закону, причем при хранении этот потенциал
возрастает, а при обработке – уменьшается [3].
Эффективность хранения обработанного материала определяется как
Qуст  Qхробр
Yхробр 
,
Qуст  Qабс
где Qуст – установившееся значение ОВП, которого объект может достигнуть
при tхр= ∞;
Qхробр – значение ОВП при хранении обработанного материала в течение
определенного срока;
Q абс – гипотетическое абсолютное значение ОВП, которого объект может
достигнуть при неограниченных продолжительности и интенсивности
обработки.
Эффективность обработки определяется после одной или многих
обработок и соответствующего интервала между ними:
n


t хроб   tобi  t хробi 
i 1
Установившееся значение ОВП объект приобретает при хранении в
течение длительного времени при условии, что на него не действуют
искусственные факторы, изменяя этот потенциал.
Установившееся значение ОВП можно определить на основе измерения
текущих значений, не дожидаясь достижения объектом конечного (или
близкого ему) значения ОВП по выражению [3]:
Qуст 
Qхрi 1Qхрi  2 Qхрi Qхрi 3
Qхрi 1  Qхрi  2 Qхр
i
Qхрi 3
.
Для определения режимов периодической обработки разработана
математическая модель. Критерием оптимизации в данном случае будет
максимальная эффективность хранения, соответствующая минимальным
потерям.
230
Yхр
об
i

Qуст  Qхр
об
Qуст  Qнач
i
 max,
где Qнач – значение ОВП до начала обработки.
Модель подразумевает определение продолжительности, периодичности и
интенсивности обработки.
Зависимость ОВП от продолжительности обработки [3]:
 tобоб 
 tобоб

Q  Qуст 1  e
  Qначe
,


(1)
где tоб – продолжительность обработки;
τоб – постоянная продолжительности обработки.
Аналогичными уравнениями описывается зависимость ОВП от
интенсивности и периодичности обработки, а также от иных режимов
обработки.
Зависимость ОВП от продолжительности хранения необработанной
продукции [3]:
t

 хр


Qхр  Qуст 1  e хр



Зависимость
продукции [3]:
ОВП
от
t

 хр

  Q e  хр
.
на ч



продолжительности
хранения
(2)
обработанной
t хр
t хр

 об 
 об


Qхроб  Q 1  e хроб   Qобрe хроб ,
(3)




где Q∞ – значение ОВП после хранения;
Qобр – значение ОВП после обработки (до начала хранения).
Уравнения (1), (2), (3) и аналогичные имеют по две неизвестные, которые
можно определить по результатам двух опытов с помощью системы уравнений:
Qуст 
Q2  Qнач

ln
e

e

t2
t2

;

1
t1
.
Q1  Qуст
Qнач  Qуст
Эти же сведения можно получить из литературных источников или по
результатам предыдущих опытов.
Постоянные продолжительности, интенсивности и периодичности
обработки, а также продолжительности хранения зависят в первую очередь от
231
свойств объекта обработки и хранения, но могут зависеть также и от режимов
обработки и хранения соответственно. При необходимости производятся
дополнительные исследования для получения таких зависимостей.
Определив необходимые константы, можем рассчитать эффективность
обработки. При исследовании влияния продолжительности обработки
предлагается следующий порядок расчетов.
tоб
t

 1 
 об1
 об
 об
  Qнач
Qоб1  Q1  1 
;




t хр
t хр

 1 
 1
 хр
  Qоб  хр ;
Qхроб  Qуст 1 
1
1




Qуст  Qхроб
1
Yхроб 
;
1
Qуст  Qнач
e
e
e
Qоб2
Qхроб
2

 Q2 1 



 Qуст 1 



e
Yхроб 
e

 об
  Qхроб
1


t хр
 2 
 хр
  Qоб
2


tоб2
e
e
Qуст  Qхроб
2
Qуст  Qнач
2

Qобi  Qi 1 



Qхробi  Qуст 1 



e
Yхроб i 


  Qхроб
i 1


t хр i


 хр
  Qоб
i


tобi

e

e
e
i
Qуст  Qнач
 об
;
t хр 2
 хр
;
;
 об
Qуст  Qхроб
tоб2
tобi
 об

e
;
t хр i
 хр
;
.
Аналогично определяется зависимость эффективности хранения
обработанной продукции от продолжительности, интенсивности и
периодичности обработки.
При оценке влияния этих трех факторов на эффективность обработки
изменение ОВП соответствует выражению [4].
232

 об
об

Qоб t , , f  {(1  e )[Q f (1  e
fоб
wоб

)  Qначe
fоб
wоб

об
об

tоб
 об

tоб
 об
]  Qначe }(1  e )  Qначe ,
где ηоб – интенсивность обработки;
τоб – постоянная интенсивности обработки;
fоб – периодичность обработки;
wоб – постоянная периодичности обработки;
Qf∞ – значение ОВП, которого объект может достигнуть при fоб = ∞.
Модель использовалась в исследованиях по определению влияния
аэроионной обработки на растительное сырье с сочными тканями, а именно на
картофель, яблоки, абрикосы и черешню, на их сохранность, и показала ее
адекватность.
Производственная проверка показала, что при хранении яблок в
количестве 500 тонн в течение 6 месяцев потери составили 18 % (в контрольной
партии – 30 %).
Выводы
Таким образом, получена возможность оптимизировать режимы обработки
растительного сырья с сочными тканями с целью сокращения потерь при его
хранении, а также прогнозировать состояние продукции по истечении срока
хранения, учитывая при этом свойства объекта обработки.
Литература
1. Савченко, В.В. Вплив енергетичної дози обробки картоплі у магнітному полі на
біопотенціал і урожайність / В.В. Савченко // Науковий вісник Національного університету
біоресурсів і природокористування України. – 2011. – Вип. 163, ч. 3. – С. 73–79.
2. Спосіб прогнозування лежкості плодоовочевої продукції: пат. 56662 Україна, МПК А 23L
3/32, G01N 33/2. / Г.Б. Іноземцев, О.В. Окушко. – 2011. – Бюл. № 2.
3. Музиченко, В.А. Моделювання процесу аероіонної обробки рослинної сировини /
В.А. Музиченко // Вісник аграрної науки. – 1998. – № 4. – С. 54–57.
4. Музиченко, В.А. Визначення режимів електрообробки рослинної продукції з соковитими
тканинами / В.А. Музиченко, І.B. Бондаренко // Механізація та електрифікація сільського
господарства. – 2013. – Вип. 97, т. 2. – С. 194–201.
УДК 631.3.06:004
ИДЕНТИФИКАЦИЯ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ
В.О. Тымочко, к.т.н., доц., Р.И. Падюка, аспирант
Львовский национальный аграрный университет
г. Дубляны, Украина
Постановка проблемы
Идентификация машинно-тракторного агрегата – это определение вида
сельскохозяйственной машины и соответствующего трактора для выполнения
технологической операции механизированного технологического процесса с
одновременным определением для сформированного агрегата его основных
233
показателей эффективности выполнения операции – производительности и
удельного расхода топлива.
Для выполнения операции могут использоваться разные виды
сельскохозяйственных машин с разной мерой обеспечения заданных
технологических показателей выполнения этой операции. Учитывая большое
множество видов сельскохозяйственных машин и действие значительного
количества факторов внешней среды, которые задаются свойствами объекта
преобразования и агрометеорологическими условиями, решение задачи
идентификации машинно-тракторного агрегата нуждается в применении
современных информационных технологий.
Анализ последних исследований и публикаций
Идентификация основных эксплуатационных показателей машиннотракторного агрегата, таких как нормативная производительность и расход
топлива для сельскохозяйственной техники, проводится с помощью
нормативных справочников [1]. В нормативных справочниках информация
большей частью подается в табличном виде, что обусловливает значительные
трудозатраты для обоснования этих параметров. Кроме того, нормативные
справочники разработаны лишь для тех видов машинно-тракторных агрегатов,
которые уже довольно продолжительное время эксплуатируются в
предприятиях. Вместе с тем для новых видов сельскохозяйственных машин эти
нормативы отсутствуют.
В мире для анализа и обработки больших массивов данных широко
применяют методы искусственного интеллекта, в частности нейронные сети.
Теория нейронных сетей применяется во время анализа и обработки
мультимодальных образов [2], классификации изображений [3], классификации
текстовых документов [4], идентификации нечетких ситуаций [5] и т. п. Однако
вопрос автоматизации определения параметров машинно-тракторных агрегатов
в сельскохозяйственном производстве еще недостаточно разработан.
Цель работы – разработка методологических основ идентификации
машинно-тракторного агрегата на основании использования нейронных сетей.
Изложение основного материала
Технологический процесс производства сельскохозяйственной продукции
предусматривает выполнение множества технологических операций {Oi},
каждая из которых предназначена для выполнения физических преобразований
почвы, растения или материала. Для идентификации отдельных операций в
процессе производства продукции растениеводства технологическую операцию
можно задать кортежем с такими атрибутами:
Оi  VOi , AVi , i , ti  ,
(1)
где VOi – вид операции (пахота, лущение, культивация, опрыскивание и т. п.);
AVi  – множество агротехнических требований к операциям (глубина
возделывания, норма внесения удобрений и т. п.); τi – агротехнически
234
обусловленное время начала операции; [ti] – допустимая продолжительность
выполнения операции.
Во время выполнения операции Oi технологического процесса
производства сельскохозяйственной продукции на нее действует множество
факторов внешней среды (входных нейронов) {х1, х2 ,х3 ,х4}, где х1 – удельное
сопротивление почвы поля; х2 – средний угол склона на поле; х3 – длина гона
поля; х4 – состояние объекта преобразования (растения или материала). Каждый
из этих факторов также имеет свой вес ω, который влияет на эффективность
выполнения операции.
Одной из основных задач планирования технологического процесса
производства сельскохозяйственной продукции является подбор из множества
{СМі} имеющихся в предприятии или на рынке сельскохозяйственных машин
такой машины, которая бы обеспечила выполнение заданного физического
преобразования с соблюдением множества соответствующих агротехнических
требований AVi  . Для несамоходных сельскохозяйственных машин нужно
определить из множества {ЕЗі} тракторов такой трактор для привода данной
машины, который бы обеспечил наиболее эффективное выполнение заданной
технологической операции. В случае формирования нового машиннотракторного парка предприятия или его реинжиниринга сельскохозяйственную
машину выбирают среди множества имеющихся на рынке машин {СМі}. Если
формируется календарный план работ в действующем предприятии, то
машинно-тракторный агрегат (МТА) формируют из множества имеющихся на
предприятии сельскохозяйственных машин {СМі} и тракторов {ЕЗі}.
Для
идентификации машинно-тракторного агрегата возникает
потребность учитывать ряд названных выше факторов, что обусловливает
целесообразность использования теории нейронных сетей.
Основу каждой нейронной сети составляют относительно простые, в
большинстве случаев – однотипные элементы (ячейки), имитирующие работу
нейронов мозга. Далее под нейроном будет иметься в виду искусственный
нейрон, то есть ячейка нейронной сети. Каждый нейрон характеризуется своим
текущим состоянием по аналогии с нервными клетками головного мозга,
которые могут быть возбуждены или приостановлены. Он владеет группой
синапсов – однонаправленных входных связей, соединенных с выходами
других нейронов, а также имеет аксон – выходную связь данного нейрона, из
которого сигнал (возбуждение или торможение) поступает на синапсы
следующих нейронов. Общий вид нейрона приведен на рисунке 1. Каждый
синапс характеризуется величиной синаптической связи или ее весом wi,
который в физическом смысле эквивалентен электропроводности.
235
Входы Синапсы
Ячейка
x1
иw1
нейрона
w1
x2
Аксон Выход
S
OU
w1
x3
T
wn
xn
Рисунок 1 – Общий вид искусственного нейрона [6]
Текущее состояние нейрона определяется как взвешенная сумма его
входов (NET):
n
NET   xi  wi .
(2)
i 1
Выходом нейрона является функция его состояния или так называемая
функция активации нейрона:
OUT  f ( NET  ) ,
(3)
где  – значение порогового уровня данного нейрона.
В теории построения нейронных сетей существует большое количество
видов функций активации, выбор которых обусловливается спецификой задачи,
удобством реализации на ПК и алгоритмом обучения сети.
Поскольку во время идентификации машинно-тракторного агрегата
возникает потребность учитывать действие ряда факторов внешней среды, то
целесообразно использовать нейронную сеть в виде многослойного
перцептрона (рисунок 2), входами которого является множество имеющихся на
рынке или у предприятия сельскохозяйственных машин {СМі} и тракторов
{ЕЗі} для их привода.
x1
x2
x3
S1
S2
S3
x4
S4
С
У
М
М
А
Т
О
Р
Y1
Y2
Yn
Рисунок 2 – Нейронная сеть идентификации машинно-тракторного агрегата
Первый шар нейронов S1 сети выполняет функцию выбора среди
множества сельскохозяйственных машин {СМі} на входе таких машин, которые
обеспечивают выполнение заданного вида операции VOі. Вид функции
236
активации нейронов в данном шаре называют «жесткой ступенькой»
(рисунок 3) [6].
OUT
1
0
NET
Θ
Рисунок 3 – Функция активации нейрона «жесткая ступенька»
1,VOi  PM i
OUT  
,
0,VOi  PM i
(4)
где PM i – технологическое предназначение сельскохозяйственной машины.
Множество отобранных нейроном машин одновременно являются входами
следующего шара нейронов S2. Данный шар предназначен для выбора машины,
которая обеспечивает выполнение заданных агротехнических требований к
операции. Например, такую операцию, как лущение стерни, можно выполнять
дисковыми лущильниками, боронами или лемешными лущильниками, которые
выполняют эту операцию с разной степенью эффективности (весом) w. В свою
очередь, эффективность выполнения работы wі определяется степенью
обеспечения
заданных
агротехнических
требований
Avi
данной
сельскохозяйственной машиной.
Для большинства операций, которые необходимо выполнить в процессе
производства определенного вида сельскохозяйственной продукции,
существуют минимальные границы Avmin и максимальные границы Avmax
допустимых агротехнических требований к выполнению операции. В свою
очередь, сельскохозяйственные машины тоже имеют заданные заводомизготовителем минимальные Trmin и максимальные Trmax границы
технологических регулирований рабочих органов машины. Поэтому в данном
случае проверка машины на соответствие агротехническим требованиям будет
осуществляться последовательно с помощью двух нейронов по минимальной и
максимальной границам технологических регулирований.
В качестве функции активации для данных нейронов целесообразно также
использовать «жесткую ступеньку». Выход нейрона выбора по нижней границе
технологических регулирований будет иметь вид:
1, AVmin    AVmin  TRmin
OUT  
,
0, AVmin    AVmin  TRmin
(5)
где  – пороговый уровень нейрона, который задает допустимое отклонение от
заданных агротехнических требований к операции.
237
Аналогичный вид будет иметь выход нейрона S3 выбора по верхней
границе технологических регулирований:
1, AVmax  AVmax    TRmax
OUT  
.
0, AVmax  AVmax    TRmax
(6)
Каждая
несамоходная
сельскохозяйственная
машина
может
агрегатироваться с соответствующим множеством тракторов. В нейронной сети
функцию выбора трактора выполняет нейрон S4 (рисунок 2). Этот нейрон
осуществляет выбор трактора по параметрам сельскохозяйственной машины, а
именно – тяговому классу, основным показателем, которые характеризуют
возможность агрегатирования сельскохозяйственной машины и трактора.
Функция активации данного нейрона аналогична функции активации первого
шара сети, а именно – «жесткой ступеньке»:
1, PHi  RHj
OUT  
,
0
,
P

R
Hi
Hj

(7)
где РНі – номинальное тяговое усилие на крюке і-го энергетического средства,
кН; RНі – тяговое сопротивление j – ї сельскохозяйственной машины в данных
условиях внешней среды х1 и х2, кН.
Множество сформированных агрегатов анализируется с помощью
сумматора, при помощи которого получаем исходный нейрон с множеством
эксплуатационных характеристик (Y1 – часовая производительность агрегата на
операции; Y2 – удельный расход топлива и другие необходимые характеристики
Yn) выбранного сетью оптимального МТА для данной операции.
Выводы
1. Идентификация машинно-тракторного агрегата в технологическом
процессе производства сельскохозяйственных культур предусматривает учет
значительного количества факторов, которые влияют на эксплуатационные
показатели МТА. Большое множество тракторов и сельскохозяйственных
машин, эффективность использования которых проявляется в определенных
условиях внешней среды, обусловливает использование современных
информационных технологий, в частности теории нейронных сетей.
2. Задачу идентификации машинно-тракторного агрегата целесообразно
решить с помощью нейронной сети в виде многослойного перцептрона. Первый
его шар осуществляет выбор машины по виду операции, второй и третий
осуществляют выбор машины по нижней и верхней границам технологических
регулирований, а четвертый среди выбранных сельскохозяйственных машин
проводит выбор энергетического средства по параметрам машины. Выходной
нейрон с помощью сумматора осуществляет выбор оптимального МТА в
заданных условиях внешней среды.
Литература
1. Типичные нормы производительности машин и затрат топлива на предпосевном
возделывании грунта. – К.: НИИ «Украгропромпродуктивність», 2005. – 672 с.
238
2. Кушнир, Д.А. Радиально-базисная нейронная сеть встречного распространения /
Д.А. Кушнир // Научно-теоретический журнал «Искусственный интеллект». – Донецк:
ИПИИ, 2005 – № 4. – С. 364–370.
3. Бондаренко, А.Н. Адаптивный двухступенчатый метод классификации изображений /
А.Н. Бондаренко, А.В. Кацук // Научно-теоретический журнал «Искусственный интеллект».
– Донецк: ИПИИ, 2006 – № 4. – С. 676–680.
4. Бодянский, Е.В. Классификация текстовых документов с помощью нечеткой вероятностной
нейронной сети / Е.В. Бодянский, Н.В. Рябова, О.В. Золотухин // Восточно-Европейский
журнал передовых технологий: научный журнал. – Харьков: Технологический центр, 2011.
– № 6/2 (54). – С. 16–18.
5. Нечаев, Ю.И. Идентификация нечетких ситуаций с использованием искусственных
нейронных сетей и когнитивных структур [Электронный ресурс] / Ю.И. Нечаева,
А.Б. Дегтярев, И.А. Кирюхин. – Режим доступа: http://www.csa.ru/int/Grants/cai2000.pdf. –
Дата доступа: 11.04.2014.
6. Бровкова, М.Б. Системы искусственного интеллекта в машиностроении: учеб. пособие /
М.Б. Бровкова. – Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2004. – 119 с.
УДК 631.35
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ПОВОРОТА КОЛЕС
САМОХОДНОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ МАШИНЫ ПРИ
ПОМОЩИ ПАКЕТА ADAMS
Д.В. Джасов, вед. инж.-констр., А.Я. Машук, вед. инж.-констр,
Ю.В. Чупрынин, к.т.н.
Открытое акционерное общество
«Научно-технический центр комбайностроения»
г. Гомель, Республика Беларусь
Введение
Одним из наиболее важных и ответственных узлов самоходной
сельскохозяйственной машины, обеспечивающим ей необходимые ходовые
свойства, является механизм поворота колес управляемого моста.
Механизм поворота колес представляет собой рычажный механизм,
обеспечивающий согласованный поворот правого и левого управляемых колес
на необходимые углы для движения сельскохозяйственной машины по
криволинейной траектории с минимальным уводом.
Механизмы поворота колес тракторов и автомобилей подробно
рассмотрены в специальной технической литературе [1, 2, 3]. Однако очень
мало внимания уделено математическому описанию, позволяющему в простой
и доступной форме определить для всех положений механизма потребное
усилие для поворота колес и потребное давление в гидросистеме, что крайне
важно при проектировании рулевого управления для обеспечения его
гарантированного функционирования.
Основная часть
Одним из вариантов для кинематического и силового анализа рычажного
механизма является использование современных компьютерных технологий
автоматизации инженерных проектов для расчетов и всестороннего
исследования механических систем. К числу фирм, предлагающих
239
комплексные компьютерные технологии автоматизации инженерных проектов,
относится «MacNeal-Schwendler Corporation». Данная фирма известна как
разработчик
перспективного
программного
комплекса
виртуального
моделирования механических систем ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of
Mechanical Systems), который в отдельных отраслях машиностроения является
стандартом и применяется как эталон при сертификации. Программный
комплекс сертифицирован по ISO 9001, 9002 и гарантирует правильность
расчетов при точном воспроизведении исследуемого объекта и действующих на
него нагрузок [4].
Проведенное при помощи данного пакета моделирование различных типов
рычажных механизмов сельскохозяйственных машин показало его высокую
эффективность при выполнении определенных типов задач, а также высокую
степень сходимости полученных результатов с результатами натурных
экспериментов.
Проиллюстрируем составление математической модели в ADAMS на
примере схемы, показанной на рисунке 1.
1
14
13
12
11
2
10
9
8
4
3
7
6
5
1, 3 – наклонные шкворни; 2 – балка моста управляемых колес; 4, 14 – кулаки управляемых
колес; 5, 13 – шарнир крепления тяги с кулаком; 6, 12 – шарнир крепления гидроцилиндра с
кулаком; 7, 11 – гидроцилиндры; 8, 10 – шарнир крепления гидроцилиндра с балкой моста;
9 – поперечная синхронизирующая тяга
Рисунок 1 – Расчетная модель механизма поворота колес
Исследуемая модель механизма поворота колес состоит из: балки моста,
шкворней колес, гидроцилиндров, поперечной тяги, осей крепления
гидроцилиндров и поперечной тяги (см. рисунок 1). Каждая из частей
взаимодействует между собой шарнирами, контактными связями и другими
способами.
При создании модели механизма использовались внутренние функции
программы: JOINT (сочленение, связь), GRAVITY (сила тяжести), MOTION
(движение), SFORCE (однокомпонентная сила вокруг одной из осей или
240
крутящий момент вокруг одной из осей) и другие внутренние функции
программы.
Расчет модели выполняется в несколько этапов: оценка числа степеней
свободы и возможностей перемещения шарниров, расчет кинематических
параметров системы (линейных и угловых перемещений, скоростей и
ускорений), динамический расчет механизма.
Сочленение кулаков с балкой моста описывается функцией вращательного
шарнира (JOINT/Revolute) по оси вращения подшипника шкворня с помощью
соответствующего маркера, описывающего центр вращения. Сочленение тяги с
кулаком, гидроцилиндра с кулаком, а также гидроцилиндров с балкой моста
описывается с помощью соответствующих маркеров сферических шарниров
(JOINT/Spherical), описывающих центр вращения. Для описания движения
гидроцилиндров
вводим
поступательно-вращательный
шарнир
(JOINT/Cylindrical) между штоком гидроцилиндра и гильзой гидроцилиндра.
Характер описания взаимодействий элементов модели между собой сведем
в таблицу 1.
Таблица 1 – Описание связей элементов модели между собой
Базовый
элемент
most
kulak1
kulak2
GC1
GC1
Название связи
JOINT_1
JOINT_7
JOINT_8
JOINT_9
JOINT_10
JOINT_16
JOINT_17
JOINT_14
JOINT_15
JOINT_20
JOINT_21
Способ
описания связи
JOINT/Fixed
JOINT/Revolute
JOINT/Revolute
JOINT/Spherical
JOINT/Spherical
JOINT/Spherical
JOINT/Spherical
JOINT/Spherical
JOINT/Spherical
JOINT/Cylindrical
JOINT/Cylindrical
Элемент
взаимодействия
ground
kulak1
kulak2
GC1
GC2
shtok_gc1
tayga
shtok_gc1
tayga
shtok_gc1
shtok_gc1
Расчет проводился с помощью интегратора GSTIFF с допустимой ошибкой
1е-4, со стандартными параметрами начального равновесия Equilibrium. Время
расчета выбрано равным 10 с, что соответствует времени поворота колес из
одного крайнего положения в другое.
Определение потребного давления
Для проведения силового анализа необходимо приложить к модели
внешние силовые факторы (и движущие, и сопротивления) в направлении
действия этих факторов.
Для задания внешней нагрузки на кулаки колес определим значение
момента сопротивления повороту колеса. Момент сопротивления повороту
колеса состоит из момента трения и момента сопротивления перекатыванию.
241
С учетом вышеизложенного момент сопротивления повороту колеса
определится из выражения:
(1)
Mск  Fa( fтр  Rтр  fсп  Lобк ) ,
где Mcк – момент сопротивления повороту колеса;
Fa – вертикальная реакция на колесе;
Rтр – радиус трения колеса;
fтр – коэффициент трения колеса по опорной поверхности;
fсп – коэффициент сопротивления перекатыванию;
Lобк – плечо обкатки.
Зная реакцию на колесе и момент сопротивления, задаем их в виде
многокомпонентной силы GFOTIRE1, действующей на тело модели kulak1, и
GFOTIRE2, действующей на тело модели kulak2.
Потребное давление в гидросистеме для поворота колес определим
косвенным способом. Для этого задаем движение через шарнир Joint 20 с
помощью функции MOTION1 на величину, соответствующую ходу этого
гидроцилиндра при повороте из одного крайнего положения в другое. Если
существует возможность использовать модуль гидравлики, то эта задача
упрощается созданием гидросхемы привода гидроцилиндров поворота колес.
После проведения расчета в модуле Adams/Solver получаем силу в этом
шарнире и по формуле (2) проводим расчет давления в гидросистеме, зная
параметры
гидроцилиндров и полученные реакцию
и скорости
гидроцилиндров.
F ' (t )  Vгц1(t )
Pгц (t ) 
,
(2)
( Sгц _ пор  Vгц1(t )  Sгц _ шт  Vгц 2(t ))  
где F’(t) – получаемая величина реакции на гидроцилиндре Adams/Solver, на
котором задано движение (в нашем случае левый ГЦ, работающий
поршневой полостью);
Vгц1(t) – скорость гидроцилиндра, работающего поршневой полостью,
полученная в Adams/Solver;
Vгц2(t) – скорость гидроцилиндра, работающего штоковой полостью,
полученная в Adams/Solver;
Sгц_пор и S гц_шт – площади поршневой и штоковой полостей
гидроцилиндров соответственно.
Результат расчета в виде графика изменения потребного давления в
гидросистеме зерноуборочного комбайна КЗС-10К при повороте колес в
зависимости от времени, сформированный в ADAMS/Solver, показан на
рисунке 2.
242
Рисунок 2 – Изменение потребного давления в гидросистеме
На рисунке 3 приведены графики зависимости давления в гидросистеме
поворота колес от угла поворота для комбайна КСЗ-10К, полученные
расчетным путем в ADAMS и экспериментально.
Рисунок 3 – Графики изменения расчетного и экспериментального значений
давления в гидросистеме
Из рисунка 3 видно, что представленная математическая модель с
достаточной адекватностью позволяет определить потребное давление в
гидросистеме поворота колес сельскохозяйственной машины.
Заключение
Сформированная в пакете для исследования механических систем ADAMS
расчетная модель механизма поворота колес сельскохозяйственной машины
243
позволяет быстро и адекватно проводить всесторонний анализ с последующим
выводом графических результатов расчета. Пакет ADAMS может заменить
дорогостоящие и длительные натурные эксперименты быстрым и подробным
компьютерным моделированием, обеспечивая предприятию экономию
значительных средств и выход на рынок с всесторонне оптимизированными
изделиями.
Можно выделить некоторые достоинства и недостатки применения пакета
ADAMS в процессе проектирования новых изделий механизмов поворота колес
сельскохозяйственных уборочных машин по сравнению с математическим
моделированием.
К достоинствам следует отнести:
– наглядность модели и визуализацию результатов расчета;
– возможность подробного компьютерного моделирования и исследования
механизма поворота колес на этапе исследования поведения всего комбайна в
движении;
– возможность учета с помощью встроенного модуля Durability
податливости элементов конструкции на поведение исследуемой модели;
– возможность быстрой предварительной оценки прочности конкретных
элементов модели на этапе прототипирования конструкции;
– определение кинематических (перемещения, скорости, ускорения и пр.) и
силовых параметров (реакции, моментов, силы контакта и пр.) исследуемой
модели по результатам расчета сразу во всех элементах конструкции;
– удобство вывода и интерпретацию результатов расчета в виде различных
графиков и таблиц.
К недостаткам можно отнести трудоемкость создания новой модели
механизма поворота колес по сравнению с созданием его математической
модели векторным способом, предложенной нами в статье [5], для его оценки
по критерию определения углов увода, критерию правильности замыкания
полостей гидроцилиндров, оценки максимального потребного давления и пр. В
пакете нет возможности автоматической регенерации габаритных размеров
деталей конструкции при изменении определенных кинематических
параметров механизма (например, длины рычага) для случая, когда требуется
провести еще и оценку податливости элементов и их прочностных свойств.
Чтобы это сделать, необходимо создать полностью параметризированную
модель средствами пакета ADAMS, что опять же приводит к большой
трудоемкости.
Поэтому наиболее оптимальный процесс разработки нового изделия будет
выглядеть следующим образом.
Сначала необходимо подобрать
кинематическую схему механизма, отвечающую необходимым критериям, с
помощью математической модели [5]. Затем провести подробное исследование
модели с помощью пакета ADAMS на этапе прототипирования компоновочной
схемы в пакетах 3D-моделирования (PRO-E, SolidWork). По результатам
подробного исследования этой модели, при необходимости, ввести изменения в
конструкцию и оформить ее в виде КД.
244
Литература
1. Гуськов, В.В. Тракторы, теория / В.В. Гуськов. – М.: Машиностроение, 1988. – С. 210.
2. 2. Наумов, Е.С. Рулевое управление колесных тракторов: учебное пособие / Е.С. Наумов,
В.М. Шарипов, И.М. Эглит. – М.: МАМИ, 1999. – С. 5.
3. Гришкевич, А.И. Автомобили. Конструкция, конструирование и расчет. Системы
управления и ходовая часть / А.И. Гришкевич. – Минск: Вышэйшая школа, 1987. – С. 200.
4. Using ADAMS / Solver. Version 9, Part number 91 SOLVUG-01. – Mechanical Dynamics, Inc.,
USA, 1998. – 653 p.
5. Джасов, Д.В. Применение векторного анализа для математического описания
пространственных рычажных механизмов на примере моста управляемых колес
сельскохозяйственной машины // Д.В. Джасов, А.Я. Машук, Ю.В. Чупрынин // Актуальные
вопросы машиностроения: сб. науч. тр. – Минск: Объед. ин-т машиностроения, 2013. – Вып.
2. – С. 102–106.
УДК 621.565.83
ИЗУЧЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛЕНИЯ В ОДНОПОТОЧНОЙ
ВИХРЕВОЙ ТРУБЕ
С.А. Нагорнов, д.т.н, проф., С.С. Павлов, к.т.н., А.П. Ликсутина, к.т.н.
Государственное научное учреждение
«Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и
нефтепродуктов Российской академии сельскохозяйственных наук»
(ГНУ ВНИИТиН Россельхозакадемии)
г. Тамбов, Российская Федерация
Впервые «странное поведение» турбулентных потоков или вихрей заметил
150 лет назад английский ученый G. Stokes. Позже французский инженер
G. Ranque, занимаясь вопросами совершенствования вентиляционного
оборудования, в частности циклонов, в одном из экспериментов обнаружил, что
струя газа, выходящая из центра циклона, имеет более низкую температуру,
чем газ, поступающий в циклон. В конце 1931 года G. Ranque на основе
сделанного наблюдения изобрел устройство, которое получило название
«вихревая труба» (ВТ) [1]. Несмотря на ее конструктивную простоту,
функционирование ВТ основывается на сложнейшем, многоплановом,
исключительно точно сбалансированном термогазодинамическом процессе,
который пока труднообъясним. В мировом сообществе специалистов,
изучающих вихревой эффект и разрабатывающих ВТ, считается, что низкая
экономичность ВТ – результат отсутствия теории, достоверно описывающей
физические процессы, происходящие в ней.
Для устранения этого негативного момента нами проведены исследования
определения структуры потоков в ВТ и распределения температуры в них.
Исследовано температурное поле воздушного потока (рисунок 1), движущегося
в однопоточной ВТ [2], вихревая зона которой изготовлена из оргстекла
(рисунок 2).
245
1 – компрессор; 2 – вихревая труба; 3 – температурный регистратор; 4 – манометр;
5 – регулятор давления; 6 – термодатчики
Рисунок 1 – Схема экспериментальной установки
Рисунок 2 – Однопоточная вихревая труба
Длина трубы – 180 мм, внутренний диаметр – 19,3 мм. Два
тангенциальных ввода имеют круглое сечение диаметром 6 мм, диаметр
отверстия диафрагмы равен 6,2 мм.
Исследовано температурное поле внутри области отверстия диафрагмы.
Измерение температуры производилось термопарами ХК стандартной
градуировки, выполненными из хромеля и копеля. Диаметр электродов –
0,5 мм, диаметр головки термопары – 1 мм. Погрешность измерения
температуры не превышала 2 оС. Термопара вводилась в вихревую трубу через
отверстие диафрагмы (рисунок 3б) и устанавливалась в периферийной части
(рисунок 3а). Сжатый воздух подавался в ВТ компрессором под давлением
P = 0,9 МПа, температурой Твход= 20 ºС с расходом Q = 400 л/мин. Замеренная
температура термопары в периферийной области отверстия диафрагмы
(Т(а)) = 5 ºС, а температура термопары в приосевой области отверстия
диафрагмы (Т(б)) = 18 ºС.
а)
б)
а) расположение термопары в периферийной области отверстия диафрагмы (Т(а));
б) расположение термопары в приосевой области отверстия диафрагмы (Т(б))
Рисунок 3 – Расположение термопар
246
С целью измерения температуры осевого потока (Тос) дальнейший ввод
термодатчика в вихревую трубу производился по оси вихревой трубы в
направлении от отверстия диафрагмы к закрытому концу вихревой трубы
(рисунок 4). Результаты эксперимента были занесены в таблицу1.
Рисунок 4 – Ввод термодатчика через отверстие диафрагмы
Таблица 1 – Распределение температур по оси вихревой трубы
L , мм
Tос , ºС
5
10
25
33
45
34
65
40
85
40
105
42
125
43
145
46
165
45
185
46
Установлено, что введение термопары во внутреннюю область вихревой
трубы не влияет на параметры потока в ней, что подтверждается данными [3].
При этом потоки воздуха стремились закрутить вводимую через отверстие
диафрагмы термопару и переместить ее в периферийную область ВТ.
Исследовано изменение температуры периферийного потока (Тпер). Для
этого в корпусе вихревой трубы проделаны отверстия диаметром 1 мм,
глубиной 0,7 мм, при этом толщина стенки вихревой трубы составляла 1 мм. В
данных отверстиях были установлены термопары. Термопары были
расположены по длине трубы, начиная с отступа от отверстия диафрагмы,
равного 30 мм, с шагом Р 10 мм (рисунок 5).
В ходе эксперимента в первоначальный момент времени τ = 1 с термопары
кратковременно фиксировали температуру в диапазоне 80–100 ºС, в
дальнейшем температура понижалась до значений, представленных в таблице
2.
Рисунок 5 – Расположение термопар в корпусе вихревой трубы
247
Таблица 2 – Показания термопар, расположенных в корпусе ВТ
№ термопары
Tпер , ºС
1
20
2
34
3
44
4
42
5
42
6
48
7
56
8
56
Эти данные были сопоставлены с полученными при помощи
компьютерного моделирования. Теоретические исследования проводились на
«виртуальном стенде» при помощи программного комплекса ВГД
«FlowVision», предназначенного для моделирования трехмерных течений
жидкости и газа в технических и природных объектах, а также визуализации
этих течений методами компьютерной графики.
Основные параметры вихревой трубы для виртуальной модели оставались
неизменными и равнялись: длина трубы – 180 мм, внутренний диаметр –
19,3 мм. Два тангенциальных ввода имели круглое сечение диаметром 6 мм,
диаметр отверстия диафрагмы равен 6,2 мм. Для создания варианта в
программном комплексе было выбрано: математическая модель – полностью
сжимаемая жидкость; вещество – воздух; на граничном условии «вход» были
заданы следующие значения: температура – 20 ºС; скорость – 60 м/c; давление –
0,9 Мпа; диафрагма (свободный выход); начальная сетка – 8000 ячеек.
Полученное поле распределения температур представлено на рисунке 6.
Рисунок 6 – Заливка из температур
Данные, представленные в таблице 1, были сопоставлены с данными,
полученными при помощи компьютерного моделирования (таблица 3).
Таблица 3 – Сопоставление результатов экспериментов
L, мм
Натуральный
эксперимент, ºС
Виртуальный
эксперимент, ºС
5
25
45
65
85
105
125
145
165
185
10
33
34
40
40
42
43
46
45
46
3,8
49,4
56,2
63,1
69,3
74,5
78,4
81,2
81,9
80,6
Сходимость полученных значений представлена на рисунке 7.
248
Рисунок 7 – Результат сходимости натурального и виртуального эксперимента
(по данным, полученным при измерении приосевого потока)
Данные, представленные в таблице 2, были сопоставлены с данными,
полученными при помощи компьютерного моделирования, и занесены в
таблицу 4.
Таблица 4 – Сопоставление результатов экспериментов
№ термодатчика
Натуральный
эксперимент, ºС
Виртуальный
эксперимент, ºС
1
2
3
4
5
6
7
8
20
34
44
42
42
48
56
56
22,7
34,2
37,2
39,1
41,1
42,8
44,9
47,4
Данная сходимость представлена графически на рисунке 8.
Рисунок 8 – Результат сходимости натурального и виртуального экспериментов
по данным, полученным при измерении периферийного потока
249
Анализ полученных данных показал, что имеющиеся расхождения
возникают вследствие следующих факторов:
1. В виртуальном эксперименте не учитывалась шероховатость стенки
вихревой трубы.
2. В виртуальном эксперименте не учитывался теплообмен горячего
потока со стенкой вихревой трубы.
3. При проведении натурального эксперимента в подаваемом сжатом
потоке воздуха присутствовало компрессорное масло, что негативно
сказывается на энергетическом разделении.
При проведении компьютерного моделирования в момент времени τ = 1 с
была зафиксирована температура периферийного потока 63 ºС. Данный скачок
зафиксирован непосредственно в начале движения периферийного потока. При
этом распределение температуры периферийного потока по длине вихревой
зоны представлено в виде графика на рисунке 9.
Рисунок 9 – Температурный скачок периферийного потока, зафиксированный в
программном комплексе FlowVision
Проведенные эксперименты показали, что выход холодного потока через
отверстие диафрагмы осуществляется в пристенной области, в центр которой
проникает атмосферный воздух. Было замечено, что эффект энергоразделения в
вихревой трубе происходит не по длине вихревой зоны, а в области улитки.
Полученные данные необходимы для проектирования вихревых устройств и
понимания структуры потоков в них.
Литература
1. Пиралишвили, Ш.А. Анализ влияния турбулентных характеристик течения в вихревых
трубах на геометрию трубы и термодинамику процесса энергоразделения /
Ш.А. Пиралишвили, Б.В. Барановский. – Рыбинск, 1991. – Деп. в ВНИИТИ 1991,
№ 1011-В91.
2. Меркулов, А.П. Вихревой эффект и его применение в технике / А.П. Меркулов. – М.:
Изд-во «Машиностроение», 1969. – 183 с.
3. Visheratin, K.N. Cyclostrophic adjustment and cooling processes in Ranque-vortex tube /
K.N. Visheratin, M.V. Kalashnik // International Journal of Low Carbon Technologies. – 2007. –
V. 2., No. 1. – P. 10–19.
250
Рефераты
УДК 631.223.6 : 636.084.74
Гутман, В.Н. Результаты разработки комплекта оборудования для
приготовления сухих кормосмесей свиньям / В.Н. Гутман, М.В. Навныко,
С.П. Рапович, С.А. Цалко, А.А. Зубарик // Научно-технический прогресс в
сельскохозяйственном производстве: материалы Междунар. науч.-техн. конф.: в 3 т. /
РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства». – Минск, 2014. –
Т.3. – С.3-12.
В статье приводится анализ оборудования для приготовления сухих
кормосмесей. Разработанное оборудование обеспечит приготовление сухих
кормосмесей (хранение, смешивание в потоке и выдачу сухих кормосмесей) и может
применяться при реконструкции и переоснащении свиноводческих комплексов и
ферм. – Рис. 4, библиогр. 9.
Gutman V.N., Naunuko M.V., Rapovich S.P., Calko S.A., Zubarik А.А.
The results of developing a set of equipment for preparation of dry feed mix for
pigs
This article provides an analysis of equipment for preparation of dry feed mix.
Designed equipment will ensure the preparation of dry feed mix (storage, mixing in the flow
and delivery of dry feed mix) and can be used in the reconstruction and re-equipment of pigbreeding complexes and farms.
УДК 631.17:005.571.1
Буклагин,
Д.С. Сравнительные испытания – основа модернизации
сельскохозяйственного производства / Д.С. Буклагин // Научно-технический
прогресс в сельскохозяйственном производстве: материалы Междунар. науч.-техн.
конф.: в 3 т. / РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства». –
Минск, 2014. – Т.3. – С.13-18.
Рассмотрены
влияние
и
значение
сравнительных
испытаний
сельскохозяйственной
техники
на
эффективность
модернизации
сельскохозяйственного производства. Показана необходимость увеличения объемов
сравнительных испытаний, на основе которых обновляется машинный парк и
повышается
конкурентоспособность
отечественного
сельскохозяйственного
машиностроения. – Рис. 1, табл. 1, библиогр. 7.
Buklagin D.S.
Comparative tests are the basis for modernization of agricultural production
The paper shows the impact and importance of comparative tests of agricultural
machinery on the effectiveness of modernization of agricultural production. It shows the
need to increase the scope of comparative tests based on which the fleet is updated and
competitiveness of domestic agricultural engineering is increased.
УДК 631.363.2
Пунько, А.И. Результаты испытаний опытного образца комплекта
оборудования для приготовления кормовых добавок на основе рапсового жмыха
КДР-0,8 / А.И. Пунько, В.И. Хруцкий, М.В. Иванов, Д.В. Касперович // Научнотехнический прогресс в сельскохозяйственном производстве: материалы Междунар.
251
науч.-техн. конф.: в 3 т. / РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского
хозяйства». – Минск, 2014. – Т.3. – С.18-23.
В статье представлены результаты выполненных исследований и проведенных
испытаний комплекта оборудования для приготовления белково-витаминноминеральных добавок на основе рапсового жмыха КДР-0,8. – Рис. 2, табл. 1,
библиогр. 2.
Punko A.I., Khrutsky V.I., Ivanov M.V., Kasperovich D.V.
The test results for the control sample of the set of equipment for preparation of
fodder additives based on rapeseed cake KDR-0,8
The article presents the results of research and tests for the set of equipment for
preparation of protein-vitamin-mineral additives based on rapeseed cake KDR-0,8.
УДК 636.085.55:631.363.2
Пахомов, В.И. Концепция технологической модернизации комбикормового
производства юга России на основе применения автономных технологических
модулей / В.И. Пахомов, С.В. Брагинец, О.Н. Бахчевников // Научно-технический
прогресс в сельскохозяйственном производстве: материалы Междунар. науч.-техн.
конф.: в 3 т. / РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства». –
Минск, 2014. – Т.3. – С.23-28.
Изложено состояние комбикормового производства на юге России, приведена
концепция
его
технологической
модернизации
на
основе
синтеза
внутрихозяйственной системы приготовления комбикормов на базе использования
автономных стационарных и мобильных технологических модулей. – Рис. 3,
библиогр. 6.
Pakhomov V.I., Braginets S.V., Bakhchevnikov O.N.
The concept of technological modernization of feed production in the south of
Russia on the basis of autonomous technological modules
The paper describes the state of the fodder production in the south of Russia, shows
the concept of its technological modernization based on the synthesis of on-farm animal
feed preparation system on the basis of autonomous stationary and mobile technological
modules.
УДК 63:(620.95:504.064.34)
Капустин, Н.Ф. Комплекс программно-аппаратных средств систем
автоматического управления биогазовыми установками / Н.Ф. Капустин,
Е.И. Шаманович, А.И. Александровский, А.А. Александровский // Научнотехнический прогресс в сельскохозяйственном производстве: материалы Междунар.
науч.-техн. конф.: в 3 т. / РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского
хозяйства». – Минск, 2014. – Т.3. – С.29-31.
В статье описаны назначение и принцип работы комплекса программноаппаратных средств систем автоматического управления биогазовыми установками,
представлены примеры рабочих окон системы управления биогазовой установкой.–
Рис.1 , библиогр. 2.
Kapustin N.F., Shamanovich E.I., Aleksandrovskiy A.A., Aleksandrovskiy A.I.
Complex software and hardware systems for automatic control of biogas plants
252
This article describes the purpose and principle of operation of complex software and
hardware systems for automatic control of biogas plants, examples of working windows of a
biogas plant management system.
УДК 631.35:636.086.1/.085.6
Резник, Е.И. Эффективность технологий и технических средств заготовки
зерносенажа для фермерских хозяйств / Е.И. Резник, С.Г. Карташов, Л.З. Бестаев //
Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: материалы
Междунар. науч.-техн. конф.: в 3 т. / РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации
сельского хозяйства». – Минск, 2014. – Т.3. – С.31-38.
Проведен анализ процесса заготовки кормов для фермерских хозяйств КРС.
Даны расчетные зависимости производительности поточных линий и организации
ритмичной работы уборочных агрегатов: определены потребность в кормах и
потребная площадь для заданного поголовья животных; степень использования
кормов; размещение кормовых культур на полях и сроки их уборки; состав уборочнотранспортного комплекса машин. – Рис. 3, библиогр. 4.
Resnick E.I., Kartashow S.G., Bestaev L.Z.
Efficiency of the technologies and equipment for haylage storage for farms
The analysis of the process of storage of forages for cattle farms. The article provided
rated dependencies of production lines throughput and smooth operation of harvesting units:
the need for forage and the required area for a specified number of animals, forage use,
fodder crops location in the fields and the timing of their harvest, harvesting and transport
complex machines structure have been determined.
УДК 631.363:636.087
Карташов С.Г. Система импульсного ввода жидкости в смеситель (СИВЖ) /
С.Г. Карташов, Е.И. Резник // Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном
производстве: материалы Междунар. науч.-техн. конф.: в 3 т. / РУП «НПЦ НАН
Беларуси по механизации сельского хозяйства». – Минск, 2014. – Т.3. – С.38-41.
Предложена принципиально новая форма организации процесса ввода лечебных
препаратов в виде жидких компонентов в смеситель,при этом вместо стационарного
(прямого) их ввода, применяемого в существующих отечественных и зарубежных
аналогах, используется импульсная система. Изложены результаты исследований
такой системы. – Рис. 2, табл. 2, библиогр. 1.
Kartashow S.G., Resnick E.I.
System for pulsed injection of liquid into the mixer (СИВЖ)
The article proposes a radically new form of organization of the process of injection of
therapeutic agents in the form of liquid ingredients into the mixer, thus instead of their
stationary (direct) injection used in the current domestic and foreign analogues, a pulse
system is used. The results of investigations of such a system are described.
УДК 621.389
Стребков, Д.С. Бесконтактный высокочастотный метод электроснабжения
мобильных средств / Д.С. Стребков А.И. Некрасов, В.З. Трубников // Научнотехнический прогресс в сельскохозяйственном производстве: материалы Междунар.
науч.-техн. конф.: в 3 т. / РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского
хозяйства». – Минск, 2014. – Т.3. – С.42-46.
253
Предложен бесконтактный высокочастотный метод
электроснабжения
мобильных средств. Обосновано применение электромагнитных полей передающей и
приемных обмоток магнитоиндукционной системы для бесконтактной передачи
электроэнергии. Даны описание и результаты испытаний макетного образца
бесконтактной энергоприемопередающей установки. – Рис. 2, библиогр. 3.
Strebkov D.S., Nekrasov A.I., Trubnikov V.Z.
Contactless high-frequency method of power supply for mobile means
The paper proposes a contactless high-frequency method of power supply for mobile
means. Use of electromagnetic fields of transmitting and receiving coils of the magnetic
induction system for contactless power transmission has been explained. Description and
test results for a model sample of the contactless power receiving and transmitting machine
have been provided.
УДК 338.436
Кузьмин, В.Н. Экономическая интеграция и техническое оснащение
сельского хозяйства России / В.Н. Кузьмин // Научно-технический прогресс в
сельскохозяйственном производстве: материалы Междунар. науч.-техн. конф.: в 3 т. /
РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства». – Минск, 2014. –
Т.3. – С.46-52.
Рассмотрено появление новых экономических факторов – результатов
экономической интеграции: Таможенного союза, Единого экономического
пространства, Евразийской экономической комиссии, и их воздействие на
техническое оснащение сельского хозяйства в России. – Табл. 3, библиогр. 5
Kuzmin V.N.
Economic integration and technical equipment of Russian agriculture
New economic factors as the results of economic integration of the Customs Union,
the Common Free Market Zone, the Eurasian Economic Commission and their impact on
the technical equipment of agriculture in Russia were discussed.
УДK 631.363:636.086.15/087.79
Гутман, В.Н. Результаты разработки комплекта оборудования для
приготовления кормовой добавки на основе консервированного влажного зерна
кукурузы / В.Н. Гутман, М.В. Навныко, С.А. Цалко, С.П. Рапович, А.А. Зубарик //
Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: материалы
Междунар. науч.-техн. конф.: в 3 т. / РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации
сельского хозяйства». – Минск, 2014. – Т.3. – С.53-64.
Разработанное в РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского
хозяйства» оборудование обеспечивает приготовление кормовой добавки на основе
консервированного влажного зерна кукурузы и может
применяться при
реконструкции и переоснащении свиноводческих комплексов и ферм. – Рис. 6,
библиогр. 12.
Gutman V.N., Naunuko M.V., Calko S.A., Rapovich S.P., Zubarik А.А.
The results of developing a set of equipment for preparation of the feed additive
on the basis of wet preserved corn
The equipment developed by RUE «Scientific and Practical Center of the National
Academy of Science of Belarus for Agriculture Mechanization» provides a feed additive
254
based on wet preserved corn and can be used in reconstruction and re-equipment of pigbreeding complexes and farms.
УДК662,62:53/54(4)
Иванова,Т. Тенденции развития систем производства твердого биотоплива в
Молдове / Т. Иванова, Б. Гаврланд, А. Мунтян, В. Побединский // Научнотехнический прогресс в сельскохозяйственном производстве: материалы Междунар.
науч.-техн. конф.: в 3 т. / РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского
хозяйства». – Минск, 2014. – Т.3. – С.64-69.
В Республике Молдова потенциал формирования сельскохозяйственных отходов
составляет 4 млнт ежегодно. В энергетическом эквиваленте – около 60000 ТДж. Их
эффективное использованиеосуществляется путем утилизации и переработкина
предприятиях по производству твердого биотопливапри помощи современного
технологического оборудования.
Ivanovа T., Muntean A., Pobedinskii V., Gavrland B.
Trends in development of solid biofuels production systems in Moldova
In the Republic of Moldova the potential of formation of agricultural waste makes 4
million tons annually. In energy terms it is about 60,000 TJ. Their effective use is carried
out by recycling and processing at solid biofuels production enterprise with the help of
advanced technological equipment.
УДК 63: 631. 371: 530.1
Свентицкий,
И.И.
Общность
информационно-коммуникационных
технологий
и
энергетическая
экстремальность
самоорганизации
/
И.И. Свентицкий, А.М. Башилов, В.А. Королев, А.В. Палагин // Научно-технический
прогресс в сельскохозяйственном производстве: материалы Междунар. науч.-техн.
конф.: в 3 т. / РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства». –
Минск, 2014. – Т.3. – С.70-74.
Проанализированы публикации по использованию принципа энергетической
экстремальности самоорганизации и прогрессивной эволюции и выявлена его
естественнонаучная
общность
для
формирования
информационнокоммуникационных технологий в различных сферах деятельности человека. – Рис. 1,
библиогр. 9.
Sventitskij I.I., Bashilov A.M., Korolev V.А., Palagin A.V.
Communality of information and communication technologies and energy
extremeness of self-organization
The paper analyzes publications on using the principle of energy extremeness of selforganization and the progressive evolution and reveals its natural scientific communality for
formation of information and communication technologies in various spheres of human
activity.
УДК 63:(620.95:504.064.34)
Капустин, Н.Ф. Электрический метод дезинтеграции коллоидных частиц
субстрата для повышения эффективности процесса анаэробного сбраживания /
Н.Ф.
Капустин,
Ю.А.
Сунцова
//
Научно-технический
прогресс
в
сельскохозяйственном производстве: материалы Междунар. науч.-техн. конф.: в 3 т. /
255
РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства». – Минск, 2014. –
Т.3. – С.74-77.
В статье обоснован метод дезинтеграции коллоидных частиц субстрата для
повышения эффективности процесса анаэробного сбраживания в биогазовой
установке, представленыконструктивный вид дезинтегратора и его техническая
характеристика.–Рис.2, табл. 1, библиогр.2.
Kapustin N.F., Suntsova J.A.
Electrical method of disintegration of colloidal substrate particles to improve the
anaerobic fermentation process
The article describes the method of disintegration of colloidal substrate particles to
improve the anaerobic fermentation process in the biogas plant, presents a structural view of
the disintegrator and its specifications.
УДК 637.118
Антошук, С.А. Конструктивные особенности и эксплуатационные
показатели вакуумной станции СВЭ / С.А. Антошук, Э.П. Сорокин, М.В. Колончук
// Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: материалы
Междунар. науч.-техн. конф.: в 3 т. / РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации
сельского хозяйства». – Минск, 2014. – Т.3. – С.77-83.
Предложена новая конструкция вакуумной станцииСВЭ, при эксплуатации
которой на 75 % снижаются затраты электроэнергии по сравнению сотечественными.
Станциявысоконадежна в работе. – Рис. 3, табл. 1, библиогр. 4.
Antoshuk S.A., Sorokin E.P., Kolonchuk M.V.
The design features and operational performance of the vacuum station SVE
A new design of vacuum station SVE has been proposed; the station operation reduces
power consumption by 75 % compared to domestic ones. The station is highly reliable in
operation.
УДК 631.171
Королев, В.А. К вопросу управления в агротехноценозах / В.А. Королев //
Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: материалы
Междунар. науч.-техн. конф.: в 3 т. / РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации
сельского хозяйства». – Минск, 2014. – Т.3. – С.83-89.
Применение стандартных математических зависимостей в агрегатных моделях
упрощает технические реализации, создает возможности унификации схемных и
программных решений в реализациях устройств управления техногенной частью
агротехноценозов, сокращает затраты времени и материально-трудовых ресурсов на
этапе их разработки. – Библиогр. 8.
Korolev V.A.
Control in agrotechnocenosis
Use of standard mathematical functions in aggregate models simplifies the technical
implementation, creates possibilities for unification of schematic and software solutions in
implementation of control of technogeneous part of agrotechnocenosis, reduces the time and
cost of material and labor during at the stage of their development.
УДК 628.94
256
Ракутько, С.А. Энергосберегающий светодиодный облучатель для
светокультуры / С.А. Ракутько, С.В. Таличкин // Научно-технический прогресс в
сельскохозяйственном производстве: материалы Междунар. науч.-техн. конф.: в 3 т. /
РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства». – Минск, 2014. –
Т.3. – С.89-93.
Рассмотрены конструкция и характеристики светодиодного фитооблучателя,
предназначенного для использования в светокультуре и обеспечивающего
максимальное
энергосбережение,
повышенную
надежность
и
меньшую
материалоемкость. – Рис. 3, табл. 1, библиогр. 3.
Rakutko S.A., Talichkin S.V.
Energy-saving LED irradiator for photoculture
The article considers the design and characteristics LED irradiator which designed for
use in photoculture and ensures maximum energy efficiency, increased reliability and lower
material consumption.
УДК (631.95:573.6):631.147
Абрамчук С.А. Применение автоматизированных факельных устройств для
утилизации вредных выбросов в биогазовых энергетических комплексах /
С.А. Абрамчук, Н.Ф. Капустин, Э.К. Снежко // Научно-технический прогресс в
сельскохозяйственном производстве: материалы Междунар. науч.-техн. конф.: в 3 т. /
РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства». – Минск, 2014. –
Т.3. – С.93-98.
Специалисты РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства» и
ОДО
«МИГ»
предлагают
достаточно
простой
образец
устройства
автоматизированного факельного (УАФ), работающего в широком диапазоне
содержания метана в сжигаемом биогазе, изготавливается в виде отдельной
конструкции, вынесенной за пределы ферментеров на взрывобезопасное расстояние,
и включает в себя автоматизированную систему поджига биогаза и поддержки
устойчивого его горения.
Система
содержит
специальное
стабилизирующее
устройство,
предотвращающее возможный отрыв пламени «свечи» в случае снижения скорости
распространения
пламени,
огнепреградитель
(отсекатель
пламени),
предотвращающий проскок пламени при случайном увеличении содержания
кислорода, запальное устройство и напорный вентилятор. – Рис. 2, библиогр. 3.
Abramtschuk S.A., Kapustin N.F., Snezhko E.K.
The use of automated torch devices for disposal of harmful emissions into biogas
and energy systems
Specialists of RUE «Scientific and Practical Center of the National Academy of
Science of Belarus for Agriculture Mechanization» and SLC «MIG» offer a fairly simple
sample of an automated torch device (UAF) operating in a wide range of methane content in
combustible biogas; it is manufactured as a separate structure located outside the fermenters
at explosion-safe distance and includes an automated system of ignition of biogas and
support of its sustainable burning.
The system contains a special stabilizing device preventing possible «candle» lifted
flame in the case of reducing the rate of flame spread, flame arrester (flame cutter)
257
preventing breakthrough in case of accidental increasing the oxygen content, an ignition
device and a pressure fan.
УДК 636.084.7
Фаталиев, К.Г. Анализ результатов экспериментальных исследований
универсального измельчителя кормов / К.Г. Фаталиев, Н.М. Нуриев, И.А. Алиев //
Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: материалы
Междунар. науч.-техн. конф.: в 3 т. / РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации
сельского хозяйства». – Минск, 2014. – Т.3. – С.98-101.
Проведен анализ результатов экспериментальных исследований с учетом основ
теории измельчителей ударного действия. Результаты согласуются с основными
положениями теории измельчения машинами ударного действия. – Библиогр. 4.
Fataliyev K.G., Nureyev N.M., Aliev I.A.
Analysis of the results of experimental studies of the universal fodder shedder
The analysis of the results of experimental studies with consideration of the
fundamentals of the shock-action shedders theory has been performed. The results are
consistent with the basic principles of the theory of chopping using the shock-action
machines.
УДК 637.11/.112
Антошук, С.А. Почетвертное доение вымени – путь к сохранению
здоровья животного и снижению затрат на обслуживание
сосковой резины /
С.А. Антошук, Э.П. Сорокин // Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном
производстве: материалы Междунар. науч.-техн. конф.: в 3 т. / РУП «НПЦ НАН Беларуси
по механизации сельского хозяйства». – Минск, 2014. – Т.3. – С.101-106.
Применение почетвертного доения вымени животного помогает избежать
«сухого» доения в неотселекционированных стадах и при работе с неодинаковой
жесткостью сосковой резины. – Рис. 1, табл. 1, библиогр. 2.
Antoshuk S.A., Sorokin E.P.
Quarter milking is the way to preserve the health of the animal and lower the
maintenance costs for liners
Use of quarter milking of an animal udder helps to avoid «dry» milking in unselected
herds and when working with non-uniform hardness of liners.
УДК 629.3.015.5
Дюбин, В.А. Методы расчета шума на рабочем месте оператора самоходной
сельскохозяйственной машины / В.А. Дюбин // Научно-технический прогресс в
сельскохозяйственном производстве: материалы Междунар. науч.-техн. конф.: в 3 т. /
РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства». – Минск, 2014. –
Т.3. – С.106-112.
Рассмотрено применение современных виброакустических методов для расчета
шума на рабочем месте оператора самоходной сельскохозяйственной машины.
Приведены достоинства и недостатки указанных методов. – Рис. 2, библиогр. 6 .
Dyubin V.A.
Methods for calculating the noise at the workplace of the self-propelled
agricultural machine operator
258
The use of up-to-date methods for calculation of vibro-acoustic noise at the workplace
of the self-propelled agricultural machine operator has been considered. The article shows
the advantages and disadvantages of these methods.
УДК 631.17:633/635
Колос, В.А. Анализ уровня энергоэффективности процесса энергогенерации
установкой на биотопливе / В.А. Колос, Ю.Н. Сапьян // Научно-технический
прогресс в сельскохозяйственном производстве: материалы Междунар. науч.-техн.
конф.: в 3 т. / РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства». –
Минск, 2014. – Т.3. – С.112-116.
Получены зависимости индекса, характеризующего уровень энергетической
эффективности процесса энергогенерации установками, работающими на биотопливе,
по сравнению с установками на традиционном нефтяном топливе, определены и
проанализированы параметры и показатели, при которых достигаются его
приемлемые значения. – Табл. 1, библиогр. 7.
Kolos V.A., Sapyan J.N.
Analysis of the level of energy efficiency of the power generation by plants using
biofuel
The dependences of the index, which characterizes the level of energy efficiency of the
power generation plants using biomass as compared to the plants using the traditional fuel
oil have been determined, the parameters and indicators for which the acceptable values of
the index are achieved have been identified and analyzed.
УДК [631.223.2:628.8]+631.67
Гордеев, В.В. Использование вторичных ресурсов животноводства в
защищенном грунте / В.В. Гордеев, Т.И. Гордеева, В.Н. Миронов, Т.Ю. Миронова //
Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: материалы
Междунар. науч.-техн. конф.: в 3 т. / РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации
сельского хозяйства». – Минск, 2014. – Т.3. – С.116-119.
Представлены результаты исследований влияния навозосодержащих стоков
доильных залов и вентиляционных выбросов коровников на рост и развитие
цветочных культур. – Библиогр. 6.
Gordeev V.V., Gordeeva T.I., Mironov V.N., Mironova T.Yu., Gordeev V.V.
The use of secondary livestock resources in the frame area
The results of studies of the effect of milking parlors manure containing drains and
vent emissions of barns on the growth and development of flower crops have been
presented.
УДК 001.895:631
Маринченко,Т.Е. Оценка инновационных проектов в рамках реализации
Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования
рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013–2020
годы / Т.Е. Маринченко // Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном
производстве: материалы Междунар. науч.-техн. конф.: в 3 т. / РУП «НПЦ НАН
Беларуси по механизации сельского хозяйства». – Минск, 2014. –
Т.3. –
С.119-126.
259
Подпрограмма «Техническая и технологическая модернизация, инновационное
развитие» Государственной программы развития сельского хозяйства и
регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на
2013–2020 годы предусматривает отбор наиболее перспективных инновационных
проектов для их последующего софинансирования. Планируется создание базы
данных,
включающей
информацию
о
всех
инновационных
проектах,
поддерживаемых институтами развития. Составной частью отбора должна быть
система оценки инноваций. – Рис. 1, библиогр. 12.
Marinchenko T.E.
Assessment of innovative projects in the framework of realization of the State
program for development of agriculture and control of markets for agricultural
products, raw materials and food in 2013–2020
Sub-program «Technical and technological modernization, innovative development»
of the State program the State program for development of agriculture and control of
markets for agricultural products, raw materials and food in 2013–2020 provide for
selection of the most promising innovative projects for their subsequent co-financing. It is
planned to create a database containing the information about all the innovative projects
supported by development institutions. The integral part of the selection system should be
the innovation assessment system.
УДК 621.315
Королев,
В.А.
Технологическое
видеонаблюдение
в
сельских
электроэнергетических системах / В.А. Королев, А.М. Башилов, В.В. Петрушин //
Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: материалы
Междунар. науч.-техн. конф.: в 3 т. / РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации
сельского хозяйства». – Минск, 2014. – Т.3. – С.126-129.
Рассмотрены возможности повышения надежности и эффективности
функционирования сельских энергосистем за счет использования в системах контроля
и управления ими технических средств видеонаблюдения. – Рис. 1.
Korolev V.A., Bashilov A.M., Petrushin V.V.
Technological video monitoring in rural electric power systems
The paper considers the possibility of improving the reliability and efficiency of rural
energy systems through the use of control systems and technical video monitoring
equipment management.
УДК 636.085.51/54;631.363.2
Антошук, С.А. Агрегат АПРС-12 с системой самозагрузки кормовкомпонентов – машина для приготовления и раздачи высококачественных
кормосмесей на фермах КРС / С.А. Антошук, Ю.А. Башко, А.Ю. Башко // Научнотехнический прогресс в сельскохозяйственном производстве: материалы Междунар.
науч.-техн. конф.: в 3 т. / РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского
хозяйства». – Минск, 2014. – Т.3. – С.129-132.
В статье отражены основные результаты испытаний и использования агрегата
для приготовления и раздачи кормов на фермах КРС с системой самозагрузки
АПРС-12 в технологии полнорационных кормосмесей. – Рис. 1, библиогр. 4.
260
Antashuk S.А., Bashko Y.А., Bashko A.Y.
APRS-12 unit with a self-loading forage components system is the machine for
preparation and distribution of high-quality forage mixtures in cattle farms
The article describes the main test results and the use of the machine for preparation
and distribution of forage in cattle farms with the self-loading system APRS-12 in the
technology of complete forage mixtures.
УДК 577.115.083:582.26
Ликсутина, А.П. Перспективы развития альтернативных источников
энергии в регионе Центрального Черноземья России / А.П. Ликсутина,
Ю.В. Мещерякова, И.В. Ерохин // Научно-технический прогресс в
сельскохозяйственном производстве: материалы Междунар. науч.-техн. конф.: в 3 т. /
РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства». – Минск, 2014. –
Т.3. – С.132-136.
Статья посвящена проблеме поиска нетрадиционных источников энергии,
перспективных в условиях современного развития мировой экономики. Проведен
анализ существующего мирового опыта. Выявлены приоритетные для Тамбовской
области направления развития в сфере производства биодизельного топлива. – Рис. 1,
табл. 1, библиогр. 14.
Liksutina A.P., Meshcheryakova Yu.V., Erokhin I.V.
Prospects for development of alternative energy sources in the Central Black
Earth Region in Russia
The article refers to the search for alternative energy sources perspective in today's
global economy. Analysis of the current world experience has been performed. Priorities for
development of the sphere of biodiesel fuel production in Tambov region have been
determined.
УДК 631.361:637
Луц, С.М.
Обоснование
конструктивно-технологической
схемы
универсальной машины для внесения соломенной подстилки на основе
численного моделирования / С.М. Луц, Э.Б. Алиев // Научно-технический прогресс
в сельскохозяйственном производстве: материалы Междунар. науч.-техн. конф.: в 3 т. /
РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства». – Минск, 2014. –
Т.3. – С.137-141.
Численное
моделирование
позволило
обосновать
конструктивнотехнологическую схему универсальной машины для внесения соломенной подстилки,
основной
конструктивной
особенностью
которой
является
применение
направляющей и наклонной (поджимаемой) пластин. – Рис. 6, библиогр. 9.
Luts S.М., Aliev E.B.
Explanation of constructive and technological scheme of the universal machine
for applying litter on the basis of numerical simulations
Numerical simulation allows to prove constructive and technological scheme of
universal machines for applying litter, the main structural feature of which is the use of the
guide and inclined (tightened) plates.
УДК 340.1
261
Лыков, А.С. Информационные технологии как фактор развития
агропромышленного комплекса / А.С. Лыков, А.Г. Кудряков // Научно-технический
прогресс в с