Введение к работе
Актуальность проблемы. Продовольственной программой СССР, Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1986...1990 гг. и на период до 2000 г., принятыми ХХУП съездом КПСС, последующими решениями партии и правительства предусматривается значительное повышение темпов и эффективности развития сельского хозяйства на базе его интенсификации и ускорения научно-технического прогресса. Это требует создания новой, более совершенной системы энергоснабжения сельского хозяйства, основанной на широком применении электрической энергии и энергосберегающих систем и технических средств в технологических и тепловых процессах с полной их автоматизацией.
Использование электрической энергии в тепловых процессах сельскохозяйственного производства в сравнении с топливными системами и средствами теплоснабжения в большей степени способствует увеличению производства продукции, повышению производительности труда, культуры и технического уровня производства, снижению материальных и энергетических ресурсов, дает значительный экономический и социальный эффект, улучшает экологическую обстановку.
Однако использование электрической энергии в тепловых процессах осуществлялось без должного обоснования эффективных схем электротеплоснабжения и технических средств электронагрева. Часто находили применение центральные электрокотельные с внешними тепловыми сетями, с теми же серьезными недостатками, которые присущи традиционным водяным системам теплоснабжения. Отдельные тех-нические средства не отвечали предъявляемым требованиям по техническому уровню, параметрам и надежности, а также по комплектности и объемам их поставки. Все это в значительной степени сдерживало широкое применение электроэнергии на тепловые цели, ограничивало объемы и уровень ее потребления.
В связи с этим необходимо было решить задачи, связанные с обоснованием рационального применения электроэнергии на тепловые цели и разработкой эффективной системы технических средств с учетом: развития общей энергетики и системы распределения электроэнергии в сельском хозяйстве ; тенденций развития технологий сельскохозяйственного производства и распределения тепловых потребителей; социально-экономических вопросов и экологических требований.
Исследования, результаты которых отражены в работе, выполнялись в соответствии е заданием 16.10 Координационного плана
Ыинсельхоза СССР (1976...1980 гг.), заданием 02 программы0.51.21 ГКНГ (I98I...I985 гг.), заданием 02 проблемы 0.51.21 ГКНТ(1986.„ 1990 гг.), заданием 01 программы 0.сх.71 Гасагропрома СССР и ВАСХНИЛ (1986...1990 гг.).
Цель и задачи исследований. Цель диссертационной работы -обоснование и разработка системы технических средств электронагрева, обеспечивающих эффективное использование электроэнергии на тепловые нужды сельскохозяйственного производства.
В соответствии с поставленной целью необходимо было решить следующие основные задачи:
выполнить анализ существующего состояния электрификации тепловых процессов и выявить основные направления работ по созданию, дальнейшему развитию и применению системы технических средств электронагрева;
провести технико-экономическое обоснование эффективности применения.электрической энергии на тепловые цели, определив источники формирования экономического эффекта, области рационального ее применения и схемы распределения;
определить структуру (характеристики) тепловых процессов и нагрузок, режимы работы электротепловых потребителей ;
обосновать рациональное соотношение электротепловых установок прямого и аккумуляционного нагрева в системах электротеплоснабжения с учетом нагрузок и состояния электрических сельских сетей;
на базе системного подхода разработать обобщенные методики энергетического расчета систем электротермического оборудования помещений животноводческих ферм и комплексов ;
обосновать и разработать систему технических средств для подогрева приточного воздуха (в том числе электрических вентиля-ционно-отопительных установок прямого нагрева, с аккумуляцией теплоты и с теплоутилизацией), получения горячей воды и пара, местного электрообогрева молодняка, электрообогрева рассадных культивационных сооружений;
разработать исходные требования на технические средства применения электроэнергии в тепловых процессах ;
разработать практические и методические рекомендации по рациональному использованию электроэнергии в тепловых процессах сельскохозяйственного производства, по расчету и применению систем и технических средств электротеплоснабжешя животноводческих 4
ферм и комплексов;
оценить эффективность применения разработанной системы технических средств электрификации тепловых процессов.
Научная новизна. Определены технико-экономические преимущества и приоритетность децентрализованной системы технических средств электронагрева для небольших сельскохозяйственных объектов.
Разработаны методические основы и метод комплексного подхода к расчету систем электрообогрева животноводческих помещений. Предложена экономико-математическая модель структуры приведенных затрат на систему электротеплоснабжения и устройства ее электроснабжения, позволяющая определить целесообразное соотношение электротепловых установок аккумуляционного и прямого нагрева с целью минимизации этих затрат. Разработаны методики энергетического расчета отдельных систем и технических средств электрообогрева, в основу которых положены математические и теплофизические модели исследуемых объектов. Проведено обоснование основных параметров системы электротермического оборудования (типоразмерных рядов) применительно к различным технологическим процессам. Разработаны исходные требования для промышленности, предложены технические средства и рекомендации по их расчету и применению в сельскохозяйственном производстве.
Совокупность научных положений, разработанных и обоснованных в диссертации, представляет собой теоретическое рбобщение работ и решение крупной научно-технической проблемы повышения эффективности использования электроэнергии в тепловых процессах сельскохозяйственного производства.
Практическая ценность. Выполненный в диссертации комплекс работ является научно-технической базой, на основе которой решаются и в основном уже решены предприятиями Минэлектротехпрома, Минприбора и Минэнерго, головными проектными организациями задачи по созданию рациональных систем и технических средств комплексной электрификации тепловых процессов объектов сельскохозяйственного производства. Получен значительный экономический и социальный эффект. Использование разработанных научных положений и практических рекомендаций позволяет повысить производительность труда в рассматриваемой области в 2,5...3 раза, снизить энергозатраты и приведенные затраты на 20...30%. увеличить производство продукции, улучшить условия труда и уменьшить загрязнение окружающей
ч 5
среды. Высвобождается значительное количество рабочих.
Практическое значение работы состоит в разработке: научных положений для создания наиболее совершенных и перспективных электротермических систем для объектов сельскохозяйственного производства ; комплекса технических средств электронагрева и устройств автоматического управления ими; инженерных методик энергетического расчета электротепловых систем, используемых при проектировании ; методик расчета электротепловых установок, создаваемых промышленностью и исходных требований на них; рекомендаций по применению систем электротеплового оборудования в сельскохозяйственном производстве.
Реализация результатов исследования. Обоснованные в диссертации научные положения, методики расчета и рекомендации представляют научно-методическую основу решения проблемы повышения эффективности использования электроэнергии в тепловых процессах сельскохозяйственного производства.
Результаты исследований использованы при разработке заявок и исходных (зоо- и агротехнических) требований на типоразмерные ряда: электрических водонагревательных установок элементного типа мощностью 12, 18 и 30 кВт (вместимостью 400, 800 и 1600 л) и электродного типа мощностью 25, 100, 250 и 400 кВт; электрокалориферных установок с постоянной и переменной тепловоздухопроизводитель-ностью мощностью,16, 25, 40, 60 и 100 кВт; электропарогенератороз мощностью 25, 160, 250 и 400 кВт ; установок и устройств местного электрообогрева мощностью 11,0 и 0,4 кВт для молодняка животных ; электроконвекторов мощностью 2 и б кВт; нагревательного провода повышенной надежности типа ПНВСВ и комплекта средств управления электрооборудованием для обогрева рассадных теплиц. На основе этих требований за период 1983...1988 гг. промышленностью созданы и внедрены в сельскохозяйственное производство 16 типов нового электротеплового оборудования с общим народнохозяйственным эффектом 154 млн.руб. (доля ВИХХ - 9,8 млн.руб.).
По результатам исследований изданы шесть методических и практических рекомендаций по расчету и применению систем и технических средств электротеплового оборудования для объектов сельскохозяйственного производства. Рекомендации используются проектно-конструкторскими организациями и НИИ. Результаты исследований отражены в ряде ОСТов по испытаниям электротермического оборудования и в указаниях по его эксплуатации. Методики энергетического
6 і
расчета систем электротеплового оборудования и технические средства электронагрева использованы при типовом проектировании.
Разработанные установки неоднократно экспонировались на ВДОС СССР, отмечены медалями и дипломами.
Апробация работы. Основные научные положения и результаты исследований по теме диссертации доложены, обсуждены и одобрены: на Всесоюзных научно-технических конференциях и совещаниях по электрификации сельского хозяйства (Рига, 1974; Кировобад, 1976, 1983 гг. ; Москва, 1979, 1980 гг. ; Тбилиси, 1981 г. ; Киев, 1985, 1988 гг. ; Новосибирск, 1985 г. ; Смоленск, 1985 г. ; Тернополь, 1987 г. ; Минск, 1989 г.) ; секциях Координационного совета по заданию 02 научно-технической программы 0.51.21 (Орджоникидзе, 1976 г. ; Львов, 1983 г.) ; региональном семинаре для специалистов стран-участников ХКАТО ООН (Ташкент, 1976 г.) ; Всесоюзных научно-технических семинарах по применению электроэнергии и средств управления технологическими процессами в сельскохозяйственном производстве (Ленинград, 1983 г. ; Львов, 1985 г.).
На защиту выносятся следующие основные научные положения:
применение для небольших сельскохозяйственных объектов (до 1000 кВт) децентрализованных систем электротеплового оборудования приоритетно перед централизованными системами и электрокотельными с внешними тепловыми сетями;
расчет систем электрообогрева животноводческих помещений целесообразно проводить на основе предлагаемых методических положений и методов комплексного подхода с учетом технологических требований к электротеплоснабжению, сочетания различных способов обогрева и оптимизации теплозащиты зданий;
целесообразное соотношение электротепловых установок аккумуляционного и прямого нагрева необходимо определять на основе предлагаемой экономико-математической структуры-приведенных затрат на систему технических средств электрообогрева и устройства ее электроснабжения, позволяющей минимизировать общие затраты;
расчет энергетических параметров и обоснование отдельных систем и технических средств следует вести на основе предлагаемых методических положений, предусматривающих использование математических и теплофизических моделей исследуемых объектов ;
Разработанная система технических средств электронагрева для различных технологических процессов должна внедряться в практику не только в виде отдельных установок, но и в виде комплектов че-
рез экспериментальные и типовые проекты сельскохозяйственных объектов.
Публикация результатов исследований. Материалы диссертации отражены в 96 печатных работах, в числе которых монография "Основы электрификации тепловых процессов в сельскохозяйственном производстве".
Похожие диссертации на Система технических средств применения электрической энергии в тепловых процессах сельскохозяйственного производства
