5. Автоматизированные инкубаторы. Объем автоматизации и основные технические решения
Инкубация в птицеводстве (от лат. Incubatio – высиживание яиц) – вывод молодняка и яиц птицы в инкубаторах. Инкубация возникла несколько тысячелетий тому назад в южных странах. В Европе и США стала применяться со второй половины XIX в., а широкое распространение получила только с 20-х гг. XX в. и является основным способом размножения сельскохозяйственной птицы. Инкубация играет большую роль в повышении продуктивности и увеличении поголовья птицы. Проводится в инкубаторно-птицеводческих племенных станциях и хозяйствах, имеющих маточные стада (птицезаводы, птицефабрики). Инкубировать можно яйца всех видов домашней птицы во всех климатических зонах в любое время года, когда имеются биологически полноценные яйца. В хозяйствах с однократным комплектованием маточного стада инкубация позволяет получить ранний молодняк, который начинает нестись осенью или рано зимой того же года. В специализированных хозяйствах применяется круглогодовая инкубация, позволяющая комплектовать стадо многократно и обеспечивать равномерное в течение всего года производство яиц и мяса птицы.
Автоматические инкубаторы и контроль параметров режима инкубации яиц. Существует много типов и марок инкубаторов, различающихся по конструкции, емкости, степени автоматизации управления и регулирования. Независимо от типа, размера и специфических особенностей инкубатор представляет собой аппарат, состоящий из одной или нескольких термоизолированных камер, оснащенных следующими устройствами: комплектом лотков для укладки инкубационных яиц и этажерочной или барабанной установки по размещению их внутри камеры; нагревателями и приборами для контроля и регулирования температуры воздуха; увлажнителями и приборами для контроля и регулирования относительной влажности воздуха; вентиляторами для воздухообмена и циркуляции воздуха внутри камеры, приборами для их регулирования; системой охлаждения и устройствами для регуляции ее функционирования; вспомогательным оборудованием (электрооборудование, сигнализация, компьютеры, автоматика).
В зависимости от технологического назначения инкубаторы подразделяются на инкубационные, выводные и комбинированные (или совмещенные).
Автоматический инкубатор содержит камеру, лотки, блок управления поворотом яиц на 180º, нагреватели и увлажнители. Инкубационная камера состоит из двух шкафов, соединенных заслонками и снабженных лотками, представляющими собой ящики с ограничительными перегородками. Для обеспечения равномерного обдува яиц воздухом, камера снабжена перфорированными дном, а также размещенной на нем транспортерной лентой, передвигающейся в направлении, перпендикулярном большой оси яйца с целью его перекатывания в обратном направлении хода ленты. Периодическим перемещением объектов инкубации управляет блок механических поворотов яиц на 180º, выполненный в виде тяговых электромагнитов с реле времени. Для изменения теплового состояния яиц предусмотрены соответствующее реле времени и нагреватели. Обеспечивается упрощение конструкции блока управления поворотом яиц на 180º и снижение расхода электроэнергии на их нагрев.
Основными задачами работы современных инкубаторов являются упрощение конструкции блока управления поворотом яиц на 180º и снижение расхода электроэнергии на их нагрев.
Поставленные задачи решаются тем, что инкубационная камера состоит из двух шкафов, соединенных заслонками и снабженных лотками, представляющими собой ящики с ограничительными перегородками, и, для обеспечения равномерного обдува яиц воздухом, перфорированным дном, а также размещенной на нем транспортерной лентой, передвигающейся в направлении, перпендикулярном большой оси яйца с целью его перекатывания в обратном направлении хода ленты. Причем периодическим перемещением объектов инкубации управляет блок механических поворотов яиц на 180º, выполненный в виде тяговых электромагнитов с реле времени, а для изменения теплового состояния яиц предусмотрены соответствующие реле времени и нагреватели, обеспечивающие конвективно-радиационный способ обогрева яиц.
На рис. 2.29 изображен продольный разрез инкубатора. Автоматический инкубатор содержит камеру 1, разделенную стенкой 2 на два инкубационных шкафа 3, 4, в которых размещены нагреватели 5, 6 и вентиляторы 7, 8 с реле времени 15, увлажнители 9, 10. Причем инкубационные шкафы связаны между собой и окружающей средой соответственно заслонками 11, 12 и створками воздуховода 13, 14. Для контроля изменения положения створок 13, 14 и заслонок 11, 12 также предназначено реле времени 15, подключенное к тяговому электромагниту 16. С целью избежания перегрева яиц в каждом шкафу предусмотрены блоки сигнализации 17, 18. В каждом шкафу размещены инкубационные лотки 19, 20 с расположенными в их гнездах 21 инкубируемыми яйцами 22. Причем каждый лоток представляет собой ящик с ограничительными перегородками 23, а дно лотка перфорировано для обеспечения равномерного обдува яиц воздухом и выполнено с возможностью передвижения, размещенной на нем, транспортерной ленты 24 в направлении, перпендикулярном большой оси яйца для его перекатывания в обратном направлении хода ленты.
Рис. 2.29. Схема автоматического инкубатора
Инкубатор работает следующим образом.
После размещения инкубируемых яиц 22 в гнездах 21 лотков 19 и 20, последние устанавливают в шкафах 3 и 4, подают напряжение на щит электропитания. Шкафы 3 и 4, идентичные по конструкции, работают попеременно в режимах нагрева и охлаждения. Пусть в данный момент времени шкаф 4 работает в режиме охлаждения уже нагретых яиц, а шкаф 3 – в режиме их нагрева. В этом случае в шкафу 4 работает вентилятор 8 при открытых створках 14 и отключенном нагревателе 6. В это время шкаф 3 работает в режиме нагрева яиц воздухом, который при закрытых створках 13 получает тепло от нагревателя 5 при включенном вентиляторе 7, что обеспечивает повышение температуры воздуха до требуемой величины, позволяющей нагреть инкубируемые яйца в шкафу 3 за заданное время, значение которого находится с учетом типа инкубируемых яиц и их количества экспериментально или аналитически перед проведением процесса инкубации. При этом заслонки 11 и 12 закрыты и горячий воздух из шкафа 3 не проходит в шкаф 4, где находятся охлаждаемые яйца. После окончания нагрева яиц в шкафу 3 срабатывает реле времени 15, которое закрывает створки 14, отключает нагреватель 5 и вентилятор 8, включается тяговый электромагнит 16, перемещающий заслонки 11 и 12 так, что они начинают пропускать нагретый воздух из шкафа 3 в шкаф 4. Указанная технологическая операция позволяет использовать тепло, сакуммулированное стенками и яйцами шкафа 4, и тем самым уменьшить расход энергии на нагрев яиц в шкафу 3, в котором реализуется очередной этап процесса инкубации. Таким образом, инкубатор работает как регенеративный теплообменник, для которого характерно использование до 50 % затрачиваемого тепла. При этом реализуется термоконтрастность процесса инкубации. Как только срабатывает реле времени 15, заслонки 11, 12 закрываются, включаются нагреватель 6 и вентилятор 8 шкафа 4, открываются створки 13 шкафа 3. Указанная последовательность операций поочередно повторяется для всех шкафов на протяжении всего цикла инкубационного процесса. При этом на каждом цикле работы инкубатора проводится перенастройка параметров всех реле времени. Для избежания перегрева яиц предусмотрены блоки сигнализации 17, 18, оповещающие звуковыми сигналами о превышении температуры в шкафу критической нормы и открывающие створки 13, 14. Увлажнители 9, 10, представляющие собой емкости с водой, в свою очередь позволяют поддерживать соответственный влажностный режим.
За счет работы блока механических поворотов осуществляются периодические повороты яиц в лотках, представляющих собой ящики с ограничительными перегородками и, для обеспечения равномерного обдува яиц воздухом, перфорированными дном, а также, размещенной на нем транспортерной лентой.