Введение к работе
';;;,;„ J-
Актуальность работы. Поставленные аграрной реформой большие задачи перед сельским хозяйством нашей страны требуют коренной модернизации отрасли на основе применения высокоэффективных поточных технологических линий производства и переработки получаемой продукции. Особое внимание уделяется интенсификации молочного животноводства как решающего фактора в обеспечении населения' необходимыми продуктами питания. Основными направлениями этого процесса являются: создание экологически чиотых технологий производства молока, дальнейшая автоматизация доильных установок с применением микропроцессорной техники и обеспечением возможности индивидуального подхода к обслуживанию каждого животного, повышение уровня эксплуатационной надежности доильных установок, применение новых методов контроля их технических и технологических показателей. Дальнейшее улучшение производственной деятельности молочных ферм тесно связано с совершенствованием методов и технических средств учета молока на доильных установках.
Учат молока на современном этапе становится базовым звеном, на котором основывается вся технология по обслуживанию животных (управление процессом доения, нормированная раздача кормов в зависимости от продуктивности, зооветмероприятия и т.д.). Конструктивная сложность, низкая точность и недостаточная надежность выпускаемых в настоящее время счетчиков молока не позволяет эффективно решать данные задачи. В связи с этим остается актуальной проблема создания более точных и надежных устройств учета молока. Применением микропроцессоров в системах АСУ ТП в молочном животноводстве позволяет осуществлять новые алгоритмы управления технологическими процессами, которые ранее считались неосуществимыми, с возможностью придания таким системам функции самоконтроля и самодиагностики. Поэтому важной задачей является углубленное изучение технологических основ функционирования доильных установок для разработки новых алгоритмов управления их работой. Усложнение применяемого технологического оборудования для доения и первичной обработки молока предъявляет повышенные требования к надежности его функционирования.
Существующие методы и технические средства диагностики доильных установок весьма трудоемки и несовершенны и не осуществля-
от контроль объекта как единого целого. В доильной установке практически не контролируешь остается линия первичной обработки молока, что приводит к отказам в ее работе и нарушению работоспособности установки. Поэтому актуальной является задача по разработке новых методов безразборной автоматической диагностики доильных установок с применением микропроцессорных систем.
Цель работы. Целью настоящей работы является технологическое обоснование и исследование процессов группового (общего) учета молока на доильных установках с молокопроводом и методов контроля технических и технологических показателей их работы, а также совершенствование метрологических характеристик индивидуального счетчика молока для доильных установок станочного типа с системой АСУ И.
Для выполнения поставленной цели, необходимо провести:
анализ современных методов и технических средств учета молока и диагностики доильных установок с молокопроводом;
исследование и обоснование математической модели процесса преобразования случайного потока молока, поступающего в ыолоко-приемник доильной установки, в дискретный с параметрами пауз и импульсов работы молочного насоса;
исследование и обоснование алгоритмов группового (общего) и индивидуального учета молока счетчиком ковшового типа на станочных доильных установках с системой АСУ ТП;
исследование и обоснование методов автоматического контроля технических и технологических показателей работы доильных установок с возможностью их реализации на доильных установках с системой АСУ Ш;
экспериментальные исследования алгоритмов учета молока и диагностики доильных установок;
экономическая оценка полученных результатов исследований.
Объекты исследования. Объектами исследований в работе являются: системы учета молока и средства диагностики доильных установок с молокопроводом, процесс преобразования случайного потока молока в дискретный, происходящий в автоматическом молокоприемни-ке, процесс диагностики доильной установки по параметрам пауз и импульсов в работе молочного насоса, алгоритмы группового (общего ) индивидуального учета молока с коррекцией погрешности.
Методы исследования. При теоретическом и экспериментальном исследованиях были использованы методы математической статистики, теория ошибок и методы измерения случайных потоков жидкости с автоматической коррекцией погрешности, метод многофакторного планирования эксперимента, метод исследования доильной установки как сложной биотехнической системы "Человек-машина-животное", методы анализа нелинейных дискретных систем с импульсной модуляцией входного сигнала.
Научная новизна. Научная новизна заключается в следующем:
на основе статистического анализа процесса преобразования случайного потока молока, поступающего с доильной установки в молокоприемник, в дискретный с параметрами пауз и импульсов работы молочного насоса получена уточненная математическая модель группового учета молока и разработан новый метод комплексной диагностики доильной установки, включающий автоматическую сигнализацию простоев оператора, контроль качества работы линии доения, производительности молочного насоса и линии первичной обработки молока в целом;
на основе динамического анализа работы индивидуального счетчика молока ковшового типа получен новый алгоритм учета молока с коррекцией погрешности в зависимости от скорости молокоотда-чи, угла поворота и угловой скорости ковша.
Практическая ценность работы. Результаты исследований по совершенствованию метрологических характеристик индивидуального счетчика молока могут быть использованы для разработки модернизированного счетчика молока для доильных установок с АСУ ТП по комплексной научно-технической программе "Агроноосфера-2000". Алгоритмы диагностики доильных установок предполагается использовать на установках, имеющих элементы АСУ ТП (контроллер, микро-ЭВМ) в качестве подсистемы "Диагностика". Микропроцессорное устройство группового учета молока можно использовать на всех типах доильных установок, имеющих автоматический молокоприемник с датчиком уровня, молочным насосом и блоком управления для осуществления группового учета молока на станочных установках, общего учета на установках со стойловым молокопроводом, а также на всех типах вышеуказанных установок для коммерческого расчета с потребителем. На основные результаты работы получены: положи-
- б -
тельное решение ВНИИгаЭ по заявке В 4768355/30-15 (149024) на "Способ диагностики доильной установки с автоматической системой вывода молока из-под вакуума"; положительное решение ВНИЙГПЭ по заявке 9 4844817/15 (070874) на "Способ группового учета молока на доильных установках и устройство для его осуществления"; положительное решение ВНИИГПЭ по заявке * 4844883/15 (070875) на "Устройство для хронометража технологических операций на доильных установках".
Внедрение. На основе проведенных исследований создан опытный образец микропроцессорного устройства группового учета молока, прошедший предварительные Государственные испытания на Подольской ЫИС в 1990 году с положительной рекомендацией. На устройство группового учета молока разработано техническое задание и передано НПО "Электропривод" для разработки трех образцов устройства. Алгоритмы группового и индивидуального учета молока включены в проектные предложения по технологическим линиям доения и первичной обработки молока, осуществляемых в соответствии с Государственной научно-технической программой "Высокоэффективные процессы производства продовольствия" по тематике ГКНТ СССР ферма-завод >"Агроноосфера-2000".
На защиту выносятся:
способ группового учета молока и метод диагностики доильной установки, основанные на статистическом анализе параметров пауз и импульсов в работе молочного насоса;
способ индивидуального учета молока счетчиком ковшового типа с автоматической коррекцией погрепшости в зависимости от скорости молокоотдачи, угла поворота и угловой скорости ковша;
аналитические зависимости основных технологических показателей работы доильных установок "Елочка" УДА-І6А и АДМ-8А от продуктивности коров;
аналитическая зависимость производительности линии первичной обработки молока от объема пройденного молока с фильтром одноразового пользования.
Апробация. Основные положения и выводы диссертации доложен*' и одобрены на заседании секции Электромеханизации молочного животноводства Ученого совета ВИЭСХ в 1985-91 г.г. и на заседаниях научно-технического совета Подольской ЫИС в 1988-91 г.г., а также на научно-технических конференциях по методам и техническим сред-
ствам, применяемым при испытаниях сельскохозяйственной техники в Минске (1988 г.) и во ВНИШОЖе (Киев, 1989 г.).
Публикации. Основные положения и результаты диссертации отражены в 5'публикациях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и 7 приложений на 238 страницах, включая 23 таблицы, 71 рисунка и библиографии из 117 наименований, в том числе 16 на иностранных языках.
