mehanizaciya i elektrifikaciya

- устройства тепловой завесы дверей или ворот.

Электрокалориферные установки сельскохозяйственного назначения рассчитаны для работы в следующих условиях:

-температура окружающего воздуха -40…+40 0С;

-относительная влажность до 100%;

-содержание аммиака в воздухе до 0,03г/м3;

-содержание сероводорода до 0,08 г/м3;

-содержание углекислого газа до 1,12 г/м3;

-питание от сети трехфазного переменного тока 380/220В, частотой 50Гц;

-перепад температур нагреваемого воздуха от +15 0С до +70 0С. Калориферная установка представляет собой прямоугольный каркас,

внутри которого расположено несколько секций. Управление установкой осуществляется автоматически в зависимости от температуры в помещении, которая контролируется выносными датчиками температуры, или вручную.

Эластичный переходный патрубок, соединяющий вентилятор и ТЭНы, предотвращает вибрацию калорифера при работе вентилятора.

Работа электрокалориферной установки схематично представлена на рис. 14.23. Холодный воздух через заборное устройство всасывается вентилятором, перегоняется через оребренные ТЭНы, нагревается и подается в распределительную систему воздуховодов.

Рисунок 14.23. Структурная схема электрокалорифера

Для защиты от аварийного перегрева в установках предусмотрены вопервых, блокировка, исключающая работу ТЭНов при отключенном вентиляторе, во-вторых, установлены тепловые реле для защиты ТЭНов от аварийного перегрева.

В помещениях, где не требуется больших перепадов температур окружающего воздуха - в хранилищах овощей, теплицах, производственных зданиях - применяют установки типа СФОО на осевых вентиляторах.

Основные преимущества электрокалориферных установок перед тепловыми, работающими на жидком, твердом или газовом топливе:

-отсутствие продуктов сгорания и систем их вывода;

-простота монтажа и малые капитальные затраты;

-безинерционность;

211

-простота автоматического управления;

-высокий к.п.д.

14.6.4. Электрообогреваемые полы и коврики Электрообогреваемые полы применяют в животноводческих помещениях

и птицеводстве.

Нагревательные провода или кабели закладываются на глубине 4…6 см. При питании полов сетевым напряжением в бетоне на глубине около 2 см от поверхности прокладывают экранную сетку из стальной проволоки, которую заземляют для защиты от шагового напряжения при нарушении изоляции нагревателей. Полы без сетки-экрана питают от сети напряжением 36 В.

Электрообогреваемые коврики и панели выполняются из двух слоев резины или другого электроизоляционного материала, между которыми уложен нагревательный нихромовый изолированный провод (рис. 14.24).

Преимущества электрообогреваемых полов:

-создают благоприятные условия микроклимата в зоне обитания молодняка. Возникает восходящая циркуляция воздуха, под действием которой пол высушивается, уменьшается влажность воздуха и концентрация вредных газов;

-возможно бесподстилочное содержание животных;

-большая аккумуляционная способность позволяет осуществлять подогрев в часы провалов в графиках электрических нагрузок потребителя и допускает перерывы в электроснабжении 6 - 8 часов.

Преимущества электрообогреваемых ковриков и панелей:

-возможность переноски и быстрой подготовки к работе;

-возможность стерилизации при переключении нагревательных элементов, так что температура возрастает до 100…120 0С;

-высокая экономичность при низких капитальных затратах и расходе электроэнергии.

Недостаток – недопустимость перерывов в электроснабжении.

Рисунок 14.24. Элек-

трообогреваемый

коврик:

1 – резиновое покрытие; 2

– нагревательный провод; 3 – выводной провод в металлорукаве; 4 – стальной каркас

14.6.5. Создание микроклимата в теплицах и парниках Для создания требуемого микроклимата необходимо обеспечить:

- оптимальную температуру воздуха;

212

-оптимальный температурный режим для корневой системы растений (обогрев грунта);

-принудительную вентиляцию;

-поддержание соответствующей влажности воздуха;

-создание электрического поля, близкого к естественному;

-полную автоматизацию основных технологических процессов регулирования микроклимата, что ведет к значительной экономии потребляемой электроэнергии.

Воздух теплиц обогревают с помощью нескольких электрокалориферных установок типа СФО-160/1-Т мощностью 160 кВт. Автоматическое регулирование температуры воздуха осуществляется с помощью датчиков темпера-

туры, которыми укомплектованы электрокалориферы. Чтобы обеспечить в ночной период температуру воздуха на 5 – 6 оС ниже, чем в дневное время, используется реле времени 2РВМ. В связи с изменением длительности светового дня программа корректируется через каждые 10 дней.

Для обогрева почвы используется стальная проволока, уложенная в асбестоцементных, керамических или полиэтиленовых трубах. Трубы прокладывают в питательном слое почвы.

Другой способ обогрева закрытого грунта – воздушный. По замкнутой системе асбетоцементных труб, проложенных в почве, циркулирует горячий

воздух, подаваемый через воздуховод от электрокалорифера. Температура почвы может поддерживаться в пределах 15…25 оС. Регулятор температуры автоматически регулирует температуру почвы теплицы, отключая или вклю-

чая ступени электрокалорифера.

При повышении температуры воздуха выше оптимальной на 2-3 оС включается вытяжной вентилятор, который выбрасывает теплый воздух из верхней части теплицы. Положения заслонок наружных воздуховодов регулируются автоматически. По сигналу датчиков температуры включается вытяжной вентилятор.

Рисунок 14.25. Устройство электрообогрева почвы и воздуха в парниках:

1 – рама парника; 2 – элементы воздушного обогрева; 3 – элементы почвенного обогрева

213

При работе принудительной вентиляции необходимо поддерживать оптимальную влажность воздуха (75 – 85%). Один из способов – установка мелкодисперсного распыления воды с помощью компрессора и пульверизатора. Компрессор включается и отключается по сигналу датчика относительной влажности воздуха ВДК.

Для создания электростатического поля на поверхности почвы, в верхней части теплицы, на высоте 2,7 м, на изоляторах подвешена металлическая сетка, на которую подается постоянное напряжение 700 – 900 В. Этим обеспечивается напряженность электростатического поля на уровне 120 – 150 В/м.

Таким образом, использование электроэнергии в качестве единственного вида энергии позволяет унифицировать технологическое оборудование и резко сократить затраты ручного труда в теплице.

14.7. Электротехнологии в сельском хозяйстве

14.7.1. Общие сведения Электротехнологией называют область использования электрической

энергии для непосредственного воздействия на сельскохозяйственные биологические объекты и продукцию.

Электрическая энергия используется для воздействия в виде электромагнитных полей высокой (ВЧ) и сверхвысокой (СВЧ) частоты на семена и растения, определения качества готовой продукции, для диагностики, профилактики и лечения болезней у животных.

Широко используются электротехнологии также и для обработки металлов: защиты от коррозии, электросварки, ультразвуковой обработки.

14.7.2. Применение электрических полей Электрозерноочистительные (электрокоронные) машины делятся на

три типа: решетные, камерные и барабанные. Их принцип действия основан на том, что семена приобретают заряд в электростатическом поле. Заряд за-

214

постоянного напряжения 30…70 кВ около коронирующего электрода 1 в результате коронного разряда образуются ионы. Ионы, перемещаясь от коронирующего электрода к осадительному, заряжают зерно, подаваемое в камеру. Заряженное зерно падает в камере под действием силы тяжести и одновременно перемещается под влиянием электростатического поля. Чем больший заряд имеет зерно, т.е. чем больше его размер, тем ближе к осадительному электроду оно падает.

На решетной электрозерноочистительной машине можно сортировать семена с различной диэлектрической проницаемостью и разной длины.

На машинах барабанного типа сортируют семена, отличающиеся массой, электропроводностью, размерами.

Электрические ионизаторы применяются для искусственной ионизации воздуха в животноводческих и птицеводческих помещениях. Искусственная аэронизация стимулирует обменные процессы организма, улучшает рост молодняка, снижает заболеваемость.

Электрокоронные ионизаторы, к которым подводится постоянное напряжение 10 – 30 кВ, создают электростатическое поле, под действием которого молекулы воздуха ионизируются. Положительные ионы вместе с микроорганизмами оседают на иглах электродов, а отрицательные – рассеиваются в воздухе.

При электроаэрозольной обработке семян урожайность повышается на 12% – 18%.

14.7.3. Обработка электрическим током Предпосевная обработка семян проводится током низкой частоты (50

Гц) и высокой (1 – 2 МГц). При этом необходимо обеспечить подачу напряжения 10 кВ/м на низкой частоте и 200 – 300 кВ/м на высокой в течение 10 – 180 с в зависимости от вида семян. Обработку проводят за 25 – 30 суток до посева. При такой обработке возбуждается жизнедеятельность семян, сокращается вегетационный период, повышается урожайность.

Обеззараживание почвы в защищенном грунте. Установлено, что при электрическом способе обеззараживания летальная температура для вредителей и возбудителей болезней овощных культур ниже, чем при паровом. Нагрев межэлектродного объема осуществляется теплотой, выделяющейся в результате прохождения электрического тока через почву от металлических электродов.

Обеззараживать навоз и сточные воды можно двумя способами: термическим – на переменном токе или электрохимическим – на постоянном токе.

Электрорассоление засоленных почв. На участках, предварительно спланированных и подготовленных к промывке по обычной технологии, в соответствии с физико-химическими и электрическими свойствами почвы монтируют систему электродов, которые погружают в почву. Одноименные электроды соединяются в линии, подключенные к выпрямительной установ-

215

ке, подключаемой к линии электропередач 10 кВ. При таком способе рассоления сокращается расход пресной воды и продолжительность обработки.

14.7.4. Электроимпульсные технологии Электроимпульсная технология основана на применении генераторов им-

пульсов.

Электрические изгороди предназначены для загонной пастьбы скота, защиты животных от хищников, ограждения опасных мест, временной защиты посевов. Электроизгородь состоит из проволоки без изоляции, подвешенной на керамических изоляторах, укрепленных на стойках. От генератора импульсов подаются импульсы напряжения на токоведущую линию. Амплитудное значение напряжения 2 – 10 кВ, амплитуда тока не более 150 мА, длительность импульса не более 5 мс. При касании к изгороди животное получает удар электрическим током, неопасный для его здоровья. Через 2 – 3 дня у животных вырабатывается условный рефлекс – к ограждению они не подходят.

Электроимпульсная обработка растительного сырья применяется для ускорения сушки трав, увеличению выхода сока из овощей и фруктов, ускорения дозревания подсолнечника. Под воздействием электрических импульсов нарушается целостность клеточных оболочек растительной ткани, что облегчает выход и удаление внутриклеточного содержимого – сока.

14.7.5. Магнитная обработка материалов

Магнитные семеочистительные машины оборудуются постоянными магнитами или электромагнитами и применяются для очистки семян культурных растений от семян сорняков. Семена предварительно увлажняют, смешивают с магнитным порошком и подают на вращающийся немагнитный барабан, внутри которого расположен мощный электромагнит. Принцип действия основан на том, что семена сорняков имеют шероховатую поверхность, к которой магнитный порошок прилипает лучше, чем к гладкой поверхности семян культурных растений. Поэтому с вращающегося барабана семена культурных растений скатываются раньше. Степень очитки достигает 98%.

Аппараты магнитной очистки кормов от металлических частиц оснащены постоянными магнитами или электромагнитами. Железные частицы притягиваются к полюсам магнитов и отделяются от кормов.

14.7.6. Обработка воды

Аппараты магнитной обработки воды применяются для придания ей противонакипных свойств, в технологии рассоления почв, для повышения всхожести и урожайности сельскохозяйственных культур. Воду пропускают через рабочий зазор магнитного устройства, в котором созданы магнитные поля чередующейся полярности. Под их действием в воде происходит образование большого числа мелкодисперсных заряженных частиц. Эти частицы способствуют кристаллизации и выпадению образующих накипь солей в шлам. Вода сохраняет свои свойства в течение 6 – 8 ч после обработки.

216

Импульсное магнитное поле способствует обеззараживанию воды, вызывая разрушение клеток микроорганизмов. Этот способ обладает большей бактерицидной эффективностью по сравнению с УФ облучением.

Активирование воды проводится с помощью погруженных в нее серебряных электродов. При прохождении электрического тока вода насыщается ионами серебра. «Серебряная вода» используется для обеззараживания обычной воды, обработки овощей и фруктов, дезинфекции посуды, профилактики желудочно-кишечных заболеваний у животных, введения микроэлементов в корма, при поливе для повышения урожайности сельскохозяйственных культур.

14.7.7. Применение СВЧ технологий в сельском хозяйстве и перерабатывающей промышленности

СВЧ излучение – это излучение электромагнитных волн сверхвысоких частот (300 МГц - 18 ГГц).

СВЧ нагрев семян на стадии их предпосевной обработки применяется для: повышения полевой всхожести, угнетения патогенной микрофлоры, борьбы с сорняками, борьбы с фитопаразитическими червями. Семена обрабатываются в специальных установках при любых погодных условиях, либо в поверхностном слое почвы. Достоинствами этого метода обработки семян являются: равномерный и быстрый прогрев материала, отсутствие загрязнения окружающей среды.

Способ обеззараживания почвы СВЧ излучением прост в технологическом отношении, не оказывает отрицательного влияния на окружающую среду и эффективен для обработки небольших площадей. Стоимость его соизмерима со стоимостью других методов борьбы с сорняками. Для СВЧ облучения почвы подходят частоты 2,45 ГГц, 5,8 ГГц на глубине залегания семян 5

– 40 см, время облучения от 1,3 до 5 с, мощность СВЧ генератора составляет 20 – 26 кВт. При использовании средств защиты и соблюдения правил по технике безопасности СВЧ установки безопасны для обслуживающего персонала.

При переработке пищевых продуктов СВЧ нагрев применяется для: сушки и стерилизации продуктов, приготовления концентратов соков, пастеризации сыпучих, пастообразных и молочных продуктов, размораживании продуктов, стерилизации готовой продукции в полимерной вакуумной упаковке, при консервировании. При размораживании методом СВЧ нагрева время технологического процесса сокращается в 100 раз по сравнению с размораживанием на воздухе и в 10 – по сравнению с ИК-нагревом.

Преимущества СВЧ технологий заключаются в следующем: значительное сокращение времени технологических процессов, сохранение биологической пищевой ценности продукции, высокий уровень инактивации микробов и бактерий, снижение расхода электроэнергии, экологическая чистота процессов, что ведет к улучшению санитарно-гигиенических условий на пищевых производствах, полная автоматизиция, контроль и регулирование технологических процессов.

217

Вкачестве источника СВЧ излучения используется магнетрон (гиротрон), представляющий собой мощную электронную лампу.

Внастоящее время в перерабатывающих отраслях АПК применение

нетрадиционных высоких технологий позволяет более эффективно решать

проблемы экологической безопасности. На основе их разрабатываются экс-

пресс-методы диагностики и контроля инфицированности и токсичности продуктов, системы экологической экспертизы различных технологий, методы контроля и управления экологической ситуацией на производстве.

14.8. Комплексная электрификация производственных процессов в растениеводстве

14.8.1. Электрификация в полеводстве

Для послеуборочной очистки и искусственной сушки зерна используются зерноочистительно-сушильные пункты.

Для очистки и сортировки зернового вороха используются ветрорешетные и триерные машины. Сушат зерно в зерносушилках шахтного и барабанного типов и в установках активного вентилирования.

Каждый агрегат и комплекс содержит набор транспортеров и норий, устройства для загрузки и разгрузки автотранспорта, воздушные циклоны. Все машины согласованы по производительности и объединены в единую поточную линию, обслуживаемую одним - двумя операторами. Это повышает производительность труда в семь - десять раз, снижает себестоимость обработки зерна в два - три раза.

Промышленность выпускает зерноочистительные агрегаты типа ЗАВ и очистительно-сушильные комплексы типа КЗС. Агрегаты типа ЗАВ имеют от 6 до 16 электродвигателей с суммарной установленной мощностью от 16 до 47 кВт. Комплексы типа КЗС - от до 22 до 34 электродвигателей с суммарной мощностью от 65 до 150 кВт.

Комплекс КЗС-20Ш (рис. 14.27) предназначен для послеуборочной обработки зерновых, зернобобовых и крупяных культур. Комплекс состоит из зерноочистительного и сушильного отделений. Зерно из кузова автомобиля с помощью автомобиля-подъемника загружается в завальную яму, откуда загрузочными нориями оно транспортируется в машину предварительной очистки, а затем нориями - в шахты-сушилки, затем - в охладительные колонки. Далее зерно направляется для очистки в ветрорешетные машины и на триерные блоки для сортирования. Очищенные семена и отходы поступают в соответствующие секции блоков бункеров. В воздушных каналах зерносушилки от зерна отделяются легкие примеси и по системе воздуховодов выносятся в осадочную камеру, а очищенный воздух выбрасывается вентилятором наружу. В ветрорешетных машинах зерновая смесь делится на три фракции: очищенные семена, фуражное зерно, отходы. Чистые семена и фракции очитки системой зернопроводов направляются в соответствующие бункера.

218

Рисунок 14.27. Функциональная схема комплекса КЗС-20Ш

14.8.2. Активное вентилирование

Активное вентилирование - продувание массы зерна холодным или подогретым воздухом в вентилируемом бункере. Это наиболее эффективный прием временного консервирования влажного зерна. Оно предупреждает самосогревание, охлаждает и подсушивает зерновые насыпи. Круглосуточное вентилирование необходимо, если влажность зерна выше 20%, в дождливую погоду проводится периодическое вентилирование подогретым воздухом в течение 1,5 часа с периодом в 6 часов.

Для активного вентилирования используются бункера БВ-6, БВ-25, БВ50, К-878. Бункер имеет цилиндрическую форму, внутри него находится воздухораспределительная труба, через которую вентилятор электрокалорифера прогоняет горячий воздух и подает в массу зерна.

Большое значение имеет активное вентилирование сена. При этом существенно сокращаются потери ценных питательных веществ. Предварительно подсушенную траву продувают послойно в сенохранилищах воздухом от вентилятора в течение двух дней до влажности 30%. Для досушивания рассыпного и прессованного сена применяется установка УДС-300. Она состоит из электрокалорифера и системы распределительных воздуховодов. Сезонная производительность установки – 50…60 т высококачественного сена.

219

со съемным светопрозрачным покрытием. Почва в парниках обогревается солнечной энергией, биотопливом, горячей водой или электроэнергией.

Теплицы — это сооружения защищенного грунта, позволяющие при помощи технических средств выращивать растения в любое время года. Микроклимат в теплицах определяется следующими параметрами: световой режим, тепловые режимы воздуха и почвы, водный режим, воздушно-газовый режим.

Сокращение продолжительности светового дня компенсируется дополнительным искусственным облучением. Оно не может быть заменено ка- ким-либо другим агротехническим приемом, так как именно под действием оптического излучения протекает реакция фотосинтеза. Для установок искусственного облучения растений применяются тепличные облучатели с лампами накаливания, люминесцентными лампами, газоразрядными лампами высокого давления (принцип действия ламп см. раздел 14.5.). Для обогрева воздуха используется:

-солнечный обогрев через светопрозрачные ограждения;

-биологический обогрев за счет теплоты, выделяемой биологическими материалами;

-водяной обогрев. В парниках на глубине 0,6 м, укладываются асбестоцементные трубы, по которым обеспечивается принудительная циркуляция горячей воды при помощи электронасоса;

-электрический обогрев (почвенный, воздушный, почвенно-воздушный). Для электрообогрева применяются трубчатые нагревательные элементы, ко-

220