Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и оценка способов регулирования производительности вентиляционных установок 11
1.1 Зооветеринарные требования к параметрам микроклимата в птицеводческих помещениях и современное вентиляционное оборудование. 11
1.2. Приводные характеристики вентиляторов и оценка способов регулирования их производительности 26
1.3. Общие сведения по индукционным регуляторам 40
1.4. Выводы, цель работы и задачи исследований 43
2. Вывод основных электромагнитных соотношений в ИР. математическое моделирование ИР 45
2.1. Анализ методов исследования переходных процессов в асинхронных машинах 45
2.2. Построение математической модели ИР 51
2.3. Выводы 61
3. Реализация математической модели ИР, анализ основных характеристик. разработка рекомендаций, методика и результаты экспериментальных исследований 62
3.1 .Статическая реализация математической модели ИР 62
3.2. Динамическая реализация математической модели ИР 69
3.3. Разработка рекомендаций по составлению схемы электропривода, включающего индукционный регулятор 83
3.4. Результаты экспериментальных исследований ИР 89
3.5. Выводы 95
4. Экономическая эффективность внедрения индукционного регулятора в системе обеспечения микрокламата птичника 97
4.1 Определение эксплуатационных показателей базового и нового оборудований 97
4.2. Экономическая эффективность инвестиций при внедрении ИР в птичнике 103
4.3. Выводы 109
Общие выводы 111
Литература 113
Приложения 125
- Приводные характеристики вентиляторов и оценка способов регулирования их производительности
- Построение математической модели ИР
- Разработка рекомендаций по составлению схемы электропривода, включающего индукционный регулятор
- Экономическая эффективность инвестиций при внедрении ИР в птичнике
Введение к работе
В производстве продукции птицеводства Краснодарский край занимает значительный удельный вес в Южном федеральном округе. В 2004 году на его долю приходилось 30% производства скота и птицы в живой массе и яиц -31% [5]. К 2004 году в краснодарском крае существенно сократилось поголовье свиней ( на 34,2% к 1995 г.), овец и коз (65% к 1995 г), но поголовье птицы стабилизировалось и составляло около 17 млн. гол. Повысилась продуктивность-птицы, так в 1995 г. средняя яйценоскость одной курицы несушки составляла 189 шт., то 2004 году — 284 шт. Анализ статистических данных показывает, что большинство видов продукции животноводства являются убыточными для Краснодарского края, за исключением, молока и молочных продуктов,,а также яиц. Это можно объяснить несколькими причинами: ценовой диспаритет, устаревшие технологии производства, низкая конкурентоспособность, слабая селекционно-племенная работа, низкая мотивация труда. Большое значение имеет, особенно для птицеводства, удельный вес производственных издержек в суммарных затратах, который сейчас достигает 65%. На современных птицефабриках вопросам снижения себестоимости продукции уделяют большое внимание и особенно снижению энергоемкости технологических процессов. В настоящее время основой эффективного развития птицеводства являются интенсивные и ресурсосберегающие технологии.
Многочисленными исследованиями установлено, что продуктивность животных и птицы на 50 - 55 % зависит от рациона кормления, на 20 - 25 % -от породы и уровня селекционно-племенной работы и на 20 - 30 % от параметров микроклимата [11, 55]. В соответствии с нормами технологического проектирования в птицеводческих помещениях необходимо поддерживать сравнительно жесткие параметры воздушной среды. В холодный период года в птичниках для взрослого поголовья температура должна быть, 16... 18 С, при этом относительная влажность воздуха 60...70 %. Исследования и практика показывают, что даже кратковременные (2...4 ч) отключения или выход
из строя системы вентиляции вызывают значительный экономический ущерб из-за резкого снижения продуктивности или даже гибели животных. Поэтому оборудование системы вентиляции должно иметь высокую надежность.
Для создания микроклимата применяют комплекты отопительного, вентиляционного, увлажнительного оборудования, а также приборы, обеспечивающие автоматическое поддержание заданных параметров. Для вентиляции и кондиционирования воздуха выпускались и выпускаются оборудование типа «Климат». В комплект этого оборудования входит от 8 до 24 осевых вентиляторов (ОВ). Осевые вентиляторы укомплектованы специальными трехфазными асинхронными электродвигателями с повышенным скольжением (АИРП 80А6,). В таких электродвигателях изменяется частота вращения в зависимости от подаваемого напряжения (от 70 до 380 В). В комплект универсального оборудования «Климат» входит устройство автоматического регулирования напряжения на зажимах электродвигателей вентиляторов контактного типа с автотрансформатором и станцией ШАП или бесконтактного типа со станцией «Климатика-1». При использовании автотрансформатора приводные электродвигатели имеют возможность регулирования скорости от 5:1 до 10:1 за счет изменения подводимого напряжения. Ступенчатое регулирование скорости позволяет изменять производительность вентиляторов в необходимом диапазоне. Преимуществом данной системы управления является синусоидальная форма напряжений подаваемых на электродвигатели вентиляторов. В качестве недостатка следует отметить низкую надежность силовой части схемы управления, так как имеется большое количество контактов магнитных пускателей, которые работают на индуктивную нагрузку и часто включаются. При такой работе возникает высокая вероятность отказа силовых контактов магнитных пускателей («заваривание» контактов или пропадание одной из фаз из-за износа контактов).
Применяется и бесконтактная станция управления'типа «Климатика-1», которая плавно регулирует частоту вращения вентиляторов в ручном и автоматическом режиме в зависимости от температуры в помещении. Регулиров-
ка частоты вращения производится путем изменения действующего значения подводимого напряжения к электродвигателям. Регулирование напряжения производится тиристорами, имеющими систему импульсно-фазового управления. Недостатком способа регулирования скорости вращения электродвигателей с помощью тиристоров является искажение формы напряжения, подаваемого статор, особенно при глубоком регулировании. Такое искажение приводит к увеличению потерь мощности в электрической машине и возникновению аварий электродвигателей.
Для автоматизации работы установок управления микроклиматом выпускаются различного рода микроконтроллеры. Так, например, контроллеры Stienen СВА-2006 предназначены для управления микроклиматом помещений таким образом, что всегда будет гарантировано правильное соотношение между отоплением и вентиляцией. Контроллеры регулируют положение приточных форточек в зависимости от потребности вентиляции, что постоянно обеспечивает правильное поступление свежего воздуха к птице. Такой способ регулирования неэффективен с точки зрения энергосбережения.
В вентиляционных системах применяются также и многоскоростные электродвигатели. Переключение происходит ступенчато и с большим количеством коммутационных аппаратов и связан с дополнительной прокладкой проводов.
В последние годы наблюдается широкое внедрение преобразователей частоты тока. Однако стоимость их довольно высокая и необходимо оценить экономическую и эксплуатационную эффективность такого внедрения.
Существующее положение на птицефабриках, что связано с конкуренцией выходной продукции приводит к установлению новой оценки эффективности работы электрифицированного оборудования — по эксплуатационным показателям. К таким показателям для рассматриваемой технологии следует отнести: надежность, энергетические характеристики, экономическую эффективность.
Анализ эксплуатационных показателей устройств регулирования подачи воздуха и статистика отказов в системе микроклимата говорят о необходимости продолжения исследований по усовершенствованию существующего и разработки нового оборудования.
Применение асинхронных машин с заторможенным ротором очень ограничено, так как эксплуатационные характеристики их значительно хуже обычного трансформатора. Одно из таких применений является использование в качестве индукционного регулятора, который выполняется в виде трехфазного поворотного автотрансформатора. С помощью такого индукционного регулятора можно изменять уровень подаваемого напряжения к различным потребителям. Отдельные эксплуатационные характеристики индукционных регуляторов напряжения хуже, чем у обычных трансформаторов, что сдерживает широкое использование таких электромагнитных аппаратов.
Рабочая гипотеза. Улучшить эксплуатационные показатели вентиляционных систем птичников можно проведением дальнейших исследований работы индукционных регуляторов напряжения с их установкой в систему электропривода вентиляторов и разработкой соответствующих рекомендаций по выбору оборудования и его эксплуатации.
Целью диссертационной работы является: обоснование установки в электропривод вентиляторов индукционного регулятора напряжения и разработка рекомендаций по составлению соответствующих схемных решений с выбором оборудования для повышения эксплуатационной эффективности вентиляционных систем птичников.
Задачи исследований:
разработать математическую модель индукционного регулятора напряжения (PIP);
произвести статическую и динамическую реализацию математической модели ИР в системе электропривода вентиляторов с использованием современных программных продуктов и проанализировать основные характеристики;
разработать рекомендации по составлению схем электропривода вентиляционных систем с использованием индукционных регуляторов напряжения;
экспериментально подтвердить работоспособность PIP в электроприводе вентиляторов;
определить экономическую эффективность повышения эксплуатационных показателей электропривода с индукционным регулятором при внедрении в птичнике.
Объектом исследований является электропривод вентиляторов в птичниках и способы регулирования производительности вентиляционной системы.
Предметом исследований являются показатели эксплуатационной эффективности электропривода вентиляторов с индукционным регулятором напряжения.
Методика исследований базировалась на математическом моделировании электрических машин, компьютерном моделировании, натурном эксперименте, статистической обработке и графической интерпретации полученных данных.
Научная новина работы:
разработана математическая модель индукционного регулятора напряжения, позволяющая провести реализацию модели на ЭВМ с необходимой для инженерной практики точности оценки электромагнитных и электромеханических переходных процессов в ИР при работе в составе электропривода вентиляторов;
для статической реализации математической модели ИР была получена система уравнений для решения в специализированных программных обеспечениях, позволяющая определить значения ударных токов, что необходимо учитывать при выборе пускозащитной аппаратуры;
получена динамическая модель ИР в составе электропривода вентиляторов, с возможностью отображения графиков изменения характеристик в зависимости от основных электрических параметров, что позволит опреде-
лить необходимые параметры передаточных функций при составлении схем автоматизации.
Практическая ценность результатов исследований:
разработана прикладная программа для расчета эффективности электрифицированных установок для сельскохозяйственного производства, защищенная свидетельством на программный продукт №2008612506;
разработаны рекомендации по составлению схем электропривода вентиляторов, включающих индукционные регуляторы напряжения, что позволяет эффективно эксплуатировать такую электроустановку.
сконструирован индукционный регулятор напряжения, который может быть использован для регулирования угловой скорости электродвигателей вентиляционных установок. Конструкционные особенности индукционного регулятора защищены патентом на полезную модель №29624.
На защиту выносятся следующие положения:
- математическая модель индукционного регулятора напряжения, выра
женная через параметры: активные и индуктивные сопротивления? статора и
ротора, естественные токи фаз по осям а — р — у\ угол 0 (угол между осями
обмоток статора и ротора), входное напряжение;
система уравнений для статической реализации модели ИР, позволяющая произвести коррекцию выбора пускозащитной аппаратуры по значениям ударных токов;
динамическая модель ИР для анализа влияния электрических параметров на выходное напряжение регулятора и работу электродвигателя вентилятора;
- результаты испытаний электропривода вентилятора на основе индук
ционного регулятора напряжения;
рекомендации по составлению схем электропривода вентиляционных систем с использованием индукционных регуляторов напряжения;
результаты сравнения показателей эксплуатационной эффективности станции автоматического управления вентиляцией "Климат-Т-МП-5"
(тиристорное регулирование напряжения электродвигателей вентиляторов) с индукционным регулятором.
Реализация и внедрение результатов исследований. Техническое предложение по индукционному регулятору передано в конструкторское бюро ЗАО «ТЕХНО» для разработки конструкторской документации и создания опытной партии. Индукционный регулятор установлен в системе микроклимата в ООО « Птицефабрика Полтавская-1» Красноармейского района Краснодарского края. Результаты математического и компьютерного моделирования используются в учебном процессе Кубанского ГАУ.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались
и обсуждались на:
-3-й межвузовской научно-технической конференции - ЭМПЭ — 04 (Краснодар, 2004);
4-й южнороссиской научной конференции КВВАУЛ (Краснодар, 2005 г);
2-й международной научно-практической конференции ВГСХА (Волгоград, 2008);
научно-практической конференции СтавГАУ (г. Ставрополь, 2008 г.). -научно-практических конференциях КубГАУ (г. Краснодар, 2007, 2008 г.).
Приводные характеристики вентиляторов и оценка способов регулирования их производительности
Многообразие технологических процессов и зоогигиенических требований, предъявляемых к системам вентиляции, создает определенные трудности для анализа приводных характеристик. Однако для этих механизмов существует ряд основных приводных характеристик, являющихся общими для большинства вентиляционных установок. Технологические характеристики. Режим работы вентиляторов определяется следующими параметрами: подачей Q, напором Н и угловой скоростью ротора СО. Эти параметры связываются зависимостью Н = f(Q) при СО — Const и называются QH характеристики. В практических расчетах часто пользуются графическими экспериментальными QH характеристиками (рис. 1.1). На рисунке 1.9 показаны характеристики при различных скоростях вращения ротора и сопротивления сети. Для вентиляторов в каталогах и справочниках приводятся QH характеристики при различных значениях скорости ротора. При необходимости получения //характеристики при других скоростях производят пересчет пользуясь законами пропорциональности [41, 67, 101]: Эти законы пропорциональности соблюдаются в так называемых динамически подобных режимах. Для пересчета QH характеристики задаются рядом значений Q., которым соответствуют значения Нпі, на номинальной QH характеристики и получают новую характеристику Нн2 (рис. 1.9). Установившийся режим вентилятора определяется графически точкой пересечения QH характеристики центробежного механизма с характеристикой воздухораспределительной сети вентилятора. Характеристика магистрали и воздухораспределительной сети в общем виде описывается уравнением где Hc- полный напор воздухораспределительной сети; Нст- статический напор, обусловленный противодавлением воздухораспределительной сети; кс - коэффициент сопротивления магистрали или сети. В вентиляционных установках Нст, как правило, равно нулю, поскольку при вентиляции помещений воздух забирается и выбрасывается наружу. В связи с этим в вентиляционных системах При проектировании системы с такими механизмами выбор вентиляторов, а также магистралей и воздухопроводных сетей должен производиться таким образом, чтобы обеспечивался максимальный КПД всей установки, то есть учитывается характеристика r]=f(Q) (рис. 1.9). Механические характеристики. Момент сопротивления определяется через мощность Рс и угловую скорость О)
Для построения механической характеристики вентиляционного механизма необходимо иметь семейство QH характеристик при различных угловых скоростях вращения ротора и характеристику воздухораспределительной сети. По этим характеристикам для установившихся режимов работы при различных скоростях вращения определяется момент сопротивления по следующему уравнению: По рассчитанным значениям моментов сопротивления и угловых скоростей строится механическая характеристика. В частном случае, когда И = 0, аналитическое представление механической характеристики может быть получено следующим образом. На основании законов пропорциональности можно записать Инерционные и нагрузочные характеристики. Вентиляторы по сравнению с насосами обладают большими моментами инерции, которые могут превосходить моменты инерции роторов электродвигателей в несколько раз и это приводит к затяжному пуску электропривода. Существенного влияния моменты инерции механизмов на работу электропривода не оказывают. Необходимость учитывать эту характеристику возникает, когда установка начинает работать с частыми пусками или изменением угловой скорости и тогда потери в переходных процессах оказывают влияние на нагрев электрической машины. Нагрузочные характеристики вентиляционных машин определяются по технологическим режимам. Режим работы в этом случае - продолжительный. В регулируемых центробежных установках нагрузочные характеристики являются функцией подачи и способа ее регулирования. При этом электропривод может работать в повторно-кратковременном режиме или в продолжительном с изменением угловой скорости. Кинематические схемы. Передача энергии от электродвигателя рабочему органу происходит с минимальным количеством промежуточных передач, а в большинстве случаев даже с отсутствием таких ступеней — непосредственным соединением электрической машины с механизмом. Таким образом кинематика этих механизмов проста и мало влияет на выбор мощности приводного электродвигателя. Энергетические характеристики. Зависимость момента сопротивления на валу приводного электродвигателя от частоты вращения, как отмечалось выше, носит квадратичный характер, а подводимая к вентилятору мощность пропорциональна кубу скорости. Следовательно, мощность, потребляемая такого типа установкой, значительно изменяется при колебании угловой скорости. Например, при увеличении скорости на 10% мощность возрастает на 32%. Эту особенность необходимо учитывать при изменении угловой скорости, что может быть связано с колебаниями расхода воздуха. Коэффициент полезного действия таких механизмов сильно зависит от режима работы и особенно от производительности агрегата (рис. 1.9). Поэтому энергетические характеристики зависят от способа регулирования производительности. В вентиляционных установках напор измеряется в единицах давления и представляет энергию, сообщаемую единице объема перемещаемого газа.
Таким образом, необходимая мощность на валу составит /общ Электровентиляционные установки чаще идут в комплекте - электрическая машина и механизм, а иногда представляют одно целое и не подлежащее замене по отдельным частям, что не дает возможность установить электродвигатель меньшей или большей мощности. В большинстве случаях электрическая машина остается недогруженной в тепловом отношении, но может и перегружена, это будет зависеть от способа регулирования подачи. Для изменения подачи данных механизмов применяется дискретное и плавное регулирование. При дискретном регулировании изменяется количество механизмов, работающих параллельно на одну магистраль, может меняться время работы и отключения вентиляционной установки, а также ступенчато изменяться частота вращения ротора. Эффективность дискретного регулирования путем количественного изменения работающих механизмов зависит от крутизны QHхарактеристик магистралей. Плавное регулирование имеет более высокие качественные показатели технологического процесса и может производиться двумя путями: изменением положения задвижки, регулированием частоты вращения ротора. При изменении подачи от (до Q2 с помощью задвижки рабочая точка перемещается из положения а, в положение б по характеристике вентилятора (рис. 1.10). Характеристика сети изменяется от вида 1 до вида 2. В этом случае вводится дополнительное сопротивление Ah (за счет задвижки) и напор увеличивается от значения Ні до Н2. Если изменять скорость вращения вентилятора, то изменится характеристика вентилятора и рабочая точка сместится из положения а в положение в. Изменение скорости резко уменьшит значение напора от Ні до Н3.
Построение математической модели ИР
На основе предыдущего анализа проведем математическое моделирование индукционного регулятора. Как показывают классические исследования в электромеханике начинать необходимо с идеализации электрического аппарата. Для построения математической модели трехфазного ИР приведем ее к идеализированной машине. Такая машина является двухполюсной, она имеет гладкий воздушный зазор, все параметры ее линейные, а напряжения на выводах — синусоидальны [60]. В модели машины имеются три фазные обмотки на статоре и три обмотки на роторе с числом витков соответствен но,И ,, WB, Wc и Wa, We, Wc, фазы тех и других сдвинуты на — = 120, как показано на рисунке 2.1.
Пространственная энергетическая модель с учетом автотрансформаторной связи обмоток статора и ротора, описывается следующей системой дифференциальных уравнений [53]: Результирующие потокосцепления в (2.9) описываются системой уравнений, в которой каждое уравнение содержит один член с собственной индуктивностью и пять членов — с взаимными индуктивностями всех остальных фазных обмоток статора и ротора электромагнитно связанных с данной обмоткой ИР. При этом следует иметь в виду, что частота тока статора ИР равна 50 Гц. Результирующие потокосцепления описываются следующей системой уравнений
Все индуктивности фаз статора и ротора (по отдельности) равны между собой и все возможные в машине взаимные индуктивности также равны между собой. Если подставить значения индуктивностей и взаимоиндуктивно-стей, представляющих собой периодические коэффициенты (рис.2.1), изменяющиеся по гармоническому закону при вращении ротора, в систему уравнений (2.10), то они будут иметь громоздкие решения, содержащих периодические коэффициенты.
С целью упрощения математической модели машины целесообразно перейти к системе координат а — /3 — у, (рисунок 2.2.). Анализируя переходные процессы в модели ИР по рисунку 2.2. в ней получаются естественные (реальные) значения искомых величин (фазных токов, включая его ударные значения, установившиеся значения и любых других искомых функций, в том числе — характеризующих тепловой режим машины (если составить соответствующие уравнения теплового баланса). Значения взаимных индуктивностей обобщенной машины в трехфазных преобразованных координатах для двухполюсной машины даны в таблице 2.1 . Для приведения многополюсных машин к двухполюсной используется член рсо, где со — синхронная угловая скорость вращения многополюсной машины. В общем случае для т -фазных машин число уравнений на пряжении в математической модели машины равно N = , где п — число уравнений напряжения в двухфазной системе координат. Таким образом, для 3 трехфазной машины имеем число уравнений напряжения N = 4— = 6, т.е. в 1,5 раза больше, чем в двухфазной системе координат. Однако, о в этом случае отпадает необходимость двукратного (прямого и обратного) преобразования координат. Преобразуем систему уравнений напряжений (2.9) для не-преобразованной системы координат [А — В — С, а — Ь — с) применительно к преобразованной системе координат а- р — у согласно рис.2.2. Имеется то обстоятельство, что электромагнитный момент машины создается только токами статора и ротора, протекающими по разным осям идеализированной машины по рисунку 2.2. Подставив выражение потокосцеплений по (2.12) в уравнения напряжений (2.11), получим уравнения напряжений ИР. Система уравнений (2.16) представляет собой математическую модель электромагнитных переходных процессов ИР. Математическая модель на базе дифференциальных уравнений, как в рассмотренном случае значительно шире известных схем замещения и векторных диаграмм машин. Кроме того математическая модель имеет более глубокий физический смысл и адекватно отражает (прямые и обратные процессы) электромеханического преобразования энергии при максимальных энергетических показателях. При этом, увеличивая число фаз и число гармоник до бесконечности, получаем самый общий случай электрической машины — модель обобщенного электромеханического преобразования энергии. 1. На основании анализа известных методов математического моделирования асинхронных машин выбран метод, основанный на теории обобщенного электромеханического преобразователя энергии (ОЭМПЭ), позволяющий исследовать машину в динамическом режиме работы с учетом изменения следующих параметров сети: частоты, величины напряжения, несинусоидальности и несимметрии питающего напряжения, а также с учетом насыщения и вихревых токов магнитной цепи машины. 2. Анализируя известные системы координатных осей двухфазных — a — J3, d-q, u-v и трехфазных — а — /З — у, d — q — s, u-v — co выбрана трехфазная система координат а — /3 — у, как позволяющая получить естественные характеристики машины, избежав при этом прямое и обратное преобразование координат. Такая система позволяет получить более точные результаты моделирования за счет исключения двойного преобразования координат. 3. Полученная математическая модель ИР выражена через его парамет ры Rs и Rr, Xsи ІЇ, естественные токи фаз по осям а-/3-у; учитывает угол 0 (угол между осями обмоток статора и ротора), а также связана с величиной питающих напряжений, что позволяет провести реализацию модели на ЭВМ с необходимой для инженерной практики точности оценки электромагнитных и электромеханических переходных процессов в ИР.
Разработка рекомендаций по составлению схемы электропривода, включающего индукционный регулятор
При разработке схем электропривода на основе индукционных регуляторов необходимо учитывать повышенное значение ударных токов по сравнению с двухобмоточными трансформаторами и автотрансформаторами, а также возможность подачи к потребителю повышенного значения напряжения. В настоящее время промышленность выпускает индукционные регуляторы серии ИР. Схемы соединений таких регуляторов приведены на рисунке 3.14. Наиболее подходящие по выходной мощности и диапазону регулирования приведены в таблице 3.2. Для обеспечения микроклимата в птичниках можно рекомендовать ИР-61Т4, с мощностью 18, кВА и схемой соединений обмоток по второму типу (рис.3.18). Внешний вид регулятора представлен на рисунке 3.19. Внутри корпуса размещены конечные выключатели двигателя привода, положением которых устанавливают предельные углы поворота ротора регулятора, необходимые для достижения заданного напряжения на нагрузке. Следовательно, в соответствии с выбранным диапазоном регулирования необходимо установить положение конечных выключателей по интервалу регулирования напряжения 104 - 420 В. Это связано, с одной стороны с ограничением подачи повышенного напряжения на электродвигатели, что может привести к перегрузки электрических машин; с другой — при заниженном напряжении может произойти режим «опрокидывания» электродвигателя или автоматическое закрытием заслонок. Нижнее значение напряжения определяется экспериментально, а верхнее — не должно превышать согласно требованиям ГОСТа на качество электроэнергии. а основании выдвинутых требований к электроприводу вентиляторов в птичниках предлагается следующая принципиальная электрическая схема вентиляционной установки типа «Климат» с использованием индукционного регулятора напряжения ИР-6 (рис.3.20). Работа схемы происходит следующим образом. Первоначально система включается переключателем (рубильником) QS1, чтобы не произошло отключений из-за значительных ударных токов. Через 1-2 секунды производится включение автоматического выключателя QF1 и отключение QS1. Если переключатель SA1 находится в ручном режиме, то дальнейшая установка выходного напряжения производится с помощью кнопок SB1-SB3 и при этом контролируется уровень напряжения по вольтметру PV1.
При установке переключателя SA1 в положение «А», схема начинает работать в автоматическом режиме с контролем температуры терморегулятором А1. В случае опасного превышения напряжения срабатывает реле KV1 и размыкающий контакт отключает цепь привода ротора, также загорается сигнальная лампа HL4. В цепи управления привода ротора также находятся конечные выключатели SQ1-SQ2, которые контролируют предельные значения напряжения на выходе индукционного регулятора.
Для надежной работы схемы вентиляции необходимо произвести расчет и выбор устройств управления и защиты в силовой цепи индукционного регулятора. Первоначально необходимо выбрать и поверить на быстродействие и отключающую способность предохранители FU1-FU3. По напряжению сети и рабочему току трансформатора (32,5 А) выбираем предохранители типа ГШ40 с током плавкой вставки 1ПСТ=40 А и предельной отключающей способностью 1пр=200 кА. Определим ударное значение тока. В соответствии с ранее проведенными исследованиями Іуд=(40-50)ІНОМ, тогда для данного регулятора 1уд=(40-50)-32,5=1,3 — 1,6 кА. По защитной - время-токовой, характеристики определяем время срабатывания предохранителя при таком ударном токе - 100-10 секунд [109]. Таким образом, при включении и возникновении ударных токов (до 0,3 с, в соответствии с теоретическими и экспериментальными исследованиями) отключения не произойдет. В качестве автоматического выключателя QF1 принимаем ВА24-29С-32 с номинальным током 32 А и предельно отключающей способностью 2 кА и повышенным значением уставки по току расцепителя перегрузки равным 14. Также можно принять автоматический выключатель ВА23-29К-32 с номинальным током 32 А и предельно отключающей способностью 8 кА и повышенным значением уставки по току расцепителя перегрузки равным 14. При выборе автоматических выключателей серии ВА рекомендуется для данной нагрузки брать выключатели с характеристикой типа «С», «D», «К», у которых уставки расцепителя мгновенного действия лежат в пределах (10-20)1,,. Выбор такого типа автоматического выключателя позволит, в случае необходимости, произвести включение установки, что может произойти только после нескольких попыток, так как ударное значение тока 1,3-1,6 к А, а расцепитель срабатывает при 1К= 14-32=0,45 кА. С учетом того, что выбор производился по максимальному ударному току, который возникает только в определенные моменты включения и время срабатывания расцепителя мгновенного действия при таких токах около 10 мс, то вероятность включения с нескольких попыток очень высокая. В качестве устройства автоматизации работы по температуре в птичнике можно рекомендовать двухканальный ПИД-регулятор ОВЕН ТРМ-151РР, который позволяет создавать системы управления различного уровня сложности — от контуров локального регулирования до комплексных систем управления объектами, интегрирующимися в АСУ. Этот регулятор может производить программное управление различными исполнительными механизмами с 2-х и 3-х регулированием (рис.3.21).
Экономическая эффективность инвестиций при внедрении ИР в птичнике
Основные теоретические положения и методические подходы оценки экономической эффективности инвестиционных проектов рассмотрены в «Методических рекомендациях по оценке эффективности инвестиционных проектов по их отбору для финансирования» [63, 64].
Показатели экономической эффективности проекта в целом характеризуют с экономической точки зрения технические, технологические и организационные решения, принимаемые в проекте. Эффективность проектов должна определяться на основе денежного потока, представляющего собой зависимость от времени денежных поступлений и платежей для всего расчетного периода [22, 71, 103].
При проведении экономических обоснований за расчетный период принимается временной интервал от начала действия проекта до его окончания. Расчетный период целесообразно разбить на шаги (0, 1, ..., т, ..., п), используемые для оценки финансовых показателей. Разбивка обычно ведется для временного интервала год (квартал, месяц). На каждом шаге значение денежного потока характеризуется: притоком, равным размеру денежных поступлений (результатов в стоимостном выражении) и оттоком, равным платежам на этом шаге. К притокам обычно относится выручка от реализации продукции, а также другие поступления. К оттокам — производственные издержки, налоги и покупка дополнительных материалов и оборудования.
Согласно Методическим рекомендациям [22, 63, 64,] при оценке проекта приведение разновременных (относящихся к разным шагам расчета) значений денежного потока к ценности на начальный период t0 = 0 осуществляется путем дисконтирования. С помощью дисконтирования в финансовых вычислениях учитывается фактор времени, который связан с инфляционными процессами, уровнями банковских ставок по кредитам, стоимости ценных бумаг. Для приведения разновременных затрат, результатов и эффектов используется норма дисконта (Е), равная норме дохода на капитал и выраженная в долях единицы или процентах в год. Технически приведение денежного потока к базисному (обычно начальному) моменту времени осуществляется путем умножения его на коэффициент дисконтирования ат, определяемого для постоянной нормы дисконта В рыночной экономике при использовании собственного капитала нормы дисконта определяются исходя из депозитного процента по вкладам, а на практике она выше этого процента за счет инфляции и риска, связанного с инвестициями. В случае, когда весь капитал заемный, норма дисконта представляет собой соответствующую процентную ставку, определяемую условиями процентных выплат и погашений по займам.
В мировой практике наибольшее распространение получил метод оценки экономической эффективности с использованием следующих четырех показателей: чистого дисконтированного дохода, индекса доходности, внутренней нормы доходности и срока окупаемости капитальных вложений.
Чистый дисконтированный доход (ЧДД) характеризует превышение суммарных денежных поступлений над суммарными затратами для данного проекта с учетом неравномерности эффектов (затрат, результатов), относящихся к различным моментам времени. Для признания проекта эффективным, с точки зрения инвестора, необходимо, чтобы чистый дисконтированный доход проекта был положительным. При проведении сравнительной оценки предпочтение следует отдать проекту с большим значением ЧДД (при выполнении условия его положительности). Очевидно, что при ЧДД 0 проект следует принять, при ЧДД 0 отвергнуть, а при ЧДД = 0 проект не прибылен, но и не убыточен. В проекте величину ЧДД рекомендуется определять по следующей формуле: где Пт — прибыль или доход (разница между притоком и оттоком денежных средств), получаемые на m — том шаге; Кт — капитальные вложения на га — том шаге. Частным случаем динамической постановки задачи по определению эффективности инвестиционных проектов является статическая, при которой расчеты производятся за один год. Среднегодовой эффект от внедрения мероприятий, вызывающих изменение эксплуатационных показателей оборудования определяется по формуле: где: ЛК - изменение капиталовложений в электропривод; ЛИ - изменение годовых издержек по эксплуатации электропривода; ЛУ - снижение годового экономического ущерба от отказов электропривода. В нашем- случае можно принять, что изменения капиталовложений будут незначительные и включать их в расчеты, не имеет большого смысла. Годовые издержки на эксплуатацию электропривода можно условно разделить на две составляющие - Smo (затраты на техническое обслуживание), Ипр (отчисления на текущий ремонт, амортизацию, стоимость потребленной электроэнергии и т.д): В этой составляющей при установки АИР будет сокращение потребленной электроэнергии, которая будет иметь следующий размер: Снижение годового экономического ущерба также определяется из двух составляющих: снижение затрат на замену элементов электропривода Ур и снижение технологического ущерба Ут, включающего издержки от недовыпуска продукции, простоя рабочих и оборудования [9, 10, 22, 70]: Составляющую ущерба Ур, обусловленную заменой вышедшего из строя і-того элемента электропривода, можно определить по формуле: где: Сі - издержки связанные с заменой /-го элемента электропривода; Пі - количество вышедших из строя 1-х элементов. Так как с новым оборудованием увеличился срок службы электродвигателей 3,1 до 5.1 года, то на 4-й год будет наблюдаться снижение затрат, связанных с приобретением новых электродвигателей: Имея интегральные показатели технологического ущерба [9, 10], то составляющую ущерба, связанного с порчей и недовыпуском продукции можно определить по формуле: где: у - удельный технологический ущерб, зависящий от вида животных или птицы, а также от технологической операции, руб/гол.час; п -количество птицы, гол. Значения технологического ущерба имеются в литературе только на 2001 год, поэтому необходимо произвести индексацию в соответствии с [71]: Определим величину снижения технологического ущерба: ЛУт = 0,070 8760 30000(0,893 - 0,836; = 1050000 руб. Результаты расчета ЧДД при различных уровнях банковской ставки и инфляции сведены в таблицы 4.2-4.4.
