Лекция №18.
1. Электрические источники тепла.
2. Электрический нагрев воды.
3. Электрокалориферные установки.
4. Электрообогреваемые полы и коврики
5. Применение средств автоматизации.
1.
В сельском хозяйстве электрический нагрев можно использовать в самых разнообразных технологических процессах в животноводстве, растениеводстве, производственных помещениях.
Мясо-молочное производство: нагрев воды в моечных и кормокухнях, на доильных площадках, в системах автопоения, групповых поилках (при беспривязном и бесстаночном содержании животных), электропаровая стерилизация доильного оборудования, запаривание сочных кормов, картофеля, пастеризация молока, сливок и обезжиренного молока, местный обогрев пола в репродуктивных свинарниках, обогрев площадок для поросят-отъемышей, местный обогрев пола на скотных дворах, вентиляция с подогревом свежего воздуха в репродуктивных свинарниках, телятниках, обсушка новорожденных животных.
Птицеводство: инкубация, отопление и вентиляция помещений, обогрев птичников, подогрев воды в поилках.
Пчеловодство: выводок деток, обогрев ульев, распечатка сотов, выпаривание вощины.
Из перечисленных процессов некоторые практически нельзя осуществить без электронагрева: инкубация яиц птицы, местный обогрев скота и птицы и т.д.
Электрические нагревательные установки обладают высоким КПД, просты по конструкции и надежны в эксплуатации, компактны, легко поддаются автоматизации, обеспечивают высокий уровень технологического процесса, требуют меньших затрат труда обслуживающего персонала, менее пожароопасны, более полно соответствуют требованиям производственной гигиены и санитарии.
Различают открытые, закрытые и герметические нагреватели.
В открытых – нагревательные сопротивления открыты для доступа воздуха или нагреваемой среды. Их применяют в электрических печах, калориферах, высокотемпературных установках с лучистой теплоотдачей. Преимущества – простота устройства и хорошие условия теплоотдачи.
В закрытых – нагревательные сопротивления размещены в защитном кожухе, предохраняющем их от механических воздействий и нагреваемой среды, а в герметических – и от доступа воздуха.
Широко распространены унифицированные герметические трубчатые электронагреватели – ТЭНы. Их применяют в водонагревателях, калориферах, установках лучистого нагрева, электрообогреваемых полах и др. Преимущества ТЭНов – универсальность, надежность, безопасность обслуживания.
В сельском хозяйстве применяют ТЭНы мощностью 5Вт…15кВт с длиной заготовки 250…6300мм, наружным диаметром 7…19мм и номинальным напряжением 12…380В в одно- или трехэлементном исполнении.
Для обогрева молодняка с.х. животных применяют керамический нагреватель ЭН-0,75И1.Мощность нагревателя 375Вт, напряжение питания 220В.
2.
Для нагрева воды на животноводческих и птицеводческих фермах, в теплично-парниковых хозяйствах, гаражах, мастерских и других помещениях применяют элементные электронагреватели или электродные.
В первых из них нагрев воды осуществляется с помощью электронагревателей аккумуляционного типа УАП, имеющих высокий КПД, автоматическое управление температурой воды и скоростью нагрева. Эти нагреватели способны обеспечить круглосуточное снабжение горячей водой, а включаться только в ночные часы провалов графиков нагрузок энергосистемы.
Для подогрева воды до 90градусов применяют проточный электроводо-нагреватель ВНС-600/0,2.
В электродных водонагревателях нагрев воды осуществляется за счет прохождения эл. тока через воду между электродами. В сельском хозяйстве наиболее распространены электродные водонагревательные установки типов ЭПЗ и КЭВ мощностью 25…100 и 40…1000кВт.
В с.х. производстве также применяют электродные котлы для получения пара, используемого при запаривании кормов, стерилизации молочной посуды, например, котлы типов КЭПР и КЭП.
Недостатки электродных водогрейных установок: зависимость их мощности от удельного сопротивления используемой воды, т.е. от наличия в ней растворимых веществ, определяющих ее проводимость; повышенная электроопасность при аварийных ассиметричных режимах работы установок, а также в питающей электросети; возможность выноса опасных потенциалов через подводящие и разводящие трубопроводы.
3.
Предназначены для подогрева воздуха в системах вентиляции, установках для создания микроклимата на животноводческих и птицеводческих фермах, зерноочистительно-сушильных пунктах и бункерах активной вентиляции, а также для отопления помещений на фермах, где нет центральной котельной.
Эти установки с.х. назначения на центробежных вентиляторах рассчитаны для работы при температуре окружающего воздуха -40…+40градусов, относительной влажности до 100%, содержании аммиака до 0,03 г/м³, сероводорода до 0,08, углекислого газа до 1,12 г/м³.
Электрокалорифер представляет собой прямоугольный каркас из швеллеров, внутри которого в три ряда расположены оребренные ТЭНы. Каждый ряд ТЭНов – это автономная электрическая секция, в которой нагреватели соединены в звезду.
Работа установки заключается в том, что холодный воздух снаружи через заборное устройство забирается вентилятором и прогоняется через Электрокалорифер, в котором, омывая оребренные ТЭНы, нагревается, а затем подается в распределительную систему воздуховодов или непосредственно в помещение. Если нужно уменьшить подачу вентилятора до 50%, применяют заслонку-шибер, установленную за вентилятором.
4.
Электрообогреваемые полы представляют собой дорогостоящие капитальные сооружения, рассчитанные на многолетнее использование. Обычно это бетонные площадки для одного крупного животного (коровы, свиньи), нескольких мелких животных (приплод свиноматки) или группы мелких животных (цыплята).
Нагревательные элементы в виде нагревательных проводов или кабелей заделывают в толщу бетонной площадки на глубину 4…6см. При питании полов сетевым напряжением поверх нагревательных элементов в бетон на глубине около 2см от поверхности прокладывают экранную сетку из стальной проволоки, которую заземляют. Сетка защищает поверхность от нарушения электрической изоляции нагревателей. Одновременно она выравнивает потенциал и защищает животных от шагового напряжения.
Преимущества: обладают хорошими теплоаккумулирующими свойствами (благодаря большой массе) и допускают перерывы в электроснабжении до 6…8 ч, что позволяет осуществлять их работу по принудительному графику в часы провалов в графиках электрических нагрузок потребителя, имеют высокую экономичность, возможность бесподстилочного содержания животных.
Электрообогреваемые коврики выполняют их двух слоев резины, между которыми размещен с равномерным шагом укладки нагревательный провод. Для прочности коврик по краям армируют конструкций из стали.
Для поросят применяют коврики ЭП-935, напряжение питания которых 36В, номинальная мощность 200Вт, размеры 1,2×0,6м, масса 12кг.
Преимущества ковриков: возможность переноски и быстрой подготовки их к работе, высокая экономичность при сравнительно низких капитальных затратах и расходе электроэнергии.
Недостатки: необходимость работы по свободному графику и недопустимость значительных перерывов в электроснабжении.
5.
Средства автоматизации широко используют для замены труда человека по управлению технологическими процессами. Они могут точно устанавливать наиболее выгодную скорость движения агрегатов при изменяющейся нагрузке рабочих органов, выбирать режимы работы агрегатов, обеспечивающие наибольшую производительность при строгом соблюдении технологии и наименьшем расходе энергии, поддерживать требуемую глубину хода рабочих органов или высоту среза при различном рельефе местности и разных почвах, защищать рабочие органы и агрегаты от перегрузок и поломок, оповещать персонал о неисправностях и причинах их появления, выдавать информацию о качестве и количестве выработанной продукции и т.п.
Автоматизировать мобильные агрегаты и осуществляемы ими технологические процессы значительно сложнее, чем стационарные. Работа на открытом воздухе при широко изменяющихся пределах температурно-влажностных параметров, запыленности и загазованности, наличии вибраций и толчков, ограниченности массовых габаритных показателей, а также недостаточность знаний механизаторов о средствах автоматики существенно снижают надежность работы устройств автоматизации мобильной техники.
Однако переход на повышенные рабочие скорости и увеличенную ширину захвата рабочими органами, непрерывное повышение мощности, сложности машин и их производительности, а также более жесткие требования к точности управления технологическими операциями вызвали необходимость в разработке современных систем автоматического управления с.х. агрегатами, используемыми в полеводстве.
Хотя для полеводства проблема автоматизации технологических процессов сложная, тем не менее и здесь начинают применять средства автоматики, в том числе систему датчиков и приборов для тракторов и с.х. машин, систему приборов для периодического контроля (диагностики) технического состояния машин и режимов их работы, систему приборов для определения технико-экономических показателей машин, систему приборов и средств технического обслуживания.
Широко автоматизирована работа стационарных электрифицированных установок для полеводства, в том числе зернопунктов. Это зерноочистительные агрегаты типа ЗАВ, очистительно-сушильные комплексы типа КЗС производительностью 10…100т/ч, вентилируемые бункера вместимостью до 100т. Объединение отдельных машин в поточную линию и их автоматизация в этих комплексах позволили повысить производительность труда в 7…10 раз и снизить себестоимость обработки зерна в 2…3 раза по сравнению с использованием этих же машин в отдельности.
В конструкции отечественных тракторов, комбайнов и других машин использованы лишь простейшие средства контроля температуры среды, вращения или движения рабочих органов, регулирования навесных систем трактора. Отечественная уборочная техника по уровню оснащенности средствами контроля и автоматического управления значительно уступает лучшим зарубежным образцам. Зерноуборочные комбайны оснащены указателем потерь зерна, который не в полной мере удовлетворяет современным требованиям к приборам данного назначения. Только для 10% с.х. орудий и машин разработаны средства автоматического управления дозой или нормой внесения удобрений и средства управления положением рабочих органов.
 |