Навчальний посібник Автоматизація технологічних процесів і систем автоматичного керування (частина 2)
Страница 11 из 15
2.6.3. Автоматизація установок інфрачервоного опромінення.
При промисловій технології вирощування тварин, для зберігання здоров’я молодняка, значне місце відводиться використанню інфрачервоного опромінення. Інфрачервоне випромінювання – оптичне випромінювання з інтервалом довжини хвиль від 0,002м до 760нм інтервалом частот від 150 ГГц до 400 ТГц. Оскільки інфрачервоні промені погано поглинаються повітрям, то основна їх частина передається безпосередньо тілу, що опромінюється.
Довгохвильове ІЧ випромінювання поглинається верхніми шарами шкіри і викликає їх почервоніння, а короткохвильове проникає в підшкірні шари тканин і органів, де його енергія перетворюється в теплову, в результаті чого посилюються кровообіг, активізуються біологічні процеси і процеси обміну речовин. Все це підвищує біологічні функції організму, сприяє зростанню захисту до простудних захворювань, а в результаті сприяє зберігаємості, кращому росту і розвитку молодняка. ІЧ випромінювання має також позитивний вплив на нервову систему, а через неї і на внутрішні органи.
ІЧ опромінення рекомендується проводити в осінньо-зимовий і ранньовесняний період для курчат, індичат до віку 40…60 днів; качат і гусенят –15…20 днів; поросят-сисунів – 30 …45; телят і ягнят до 10…15 денного віку. В залежності від кліматичних умов тривалість сезону опромінення може бути продовжена чи зменшена. ІЧ опромінення можна використовувати також з лікувальною метою.
Джерелом інфрачервоного випромінювання є будь-яке нагріте тіло. В якості джерел інфрачервоного випромінювання широко використовують інфрачервоні дзеркальні лампи типу ИКЗ, ИКЗК, ИКЗС (світлі випромінювачі), ТЕНи, Керамічні електронагрівники та інші низькотемпературні електронагрівники (темні випромінювачі). Максимум спектрального розподілу енергії "світлих" випромінювачів не співпадає з максимумом спектральної чутливості шкіри тварин. В цьому відношенні перевагу мають "темні" випромінювачі. З енергетичної точки зору вони на 10-25% ефективніші "світлих". "Темні" випромінювачі порівняно з "світлими" мають переваги за надійністю роботи, строком служби, рівномірністю поля під опромінювачем. В їх спектрі відсутнє видиме випромінювання, що непокоїть тварин. Переваги "світлих" випромінювачів - незначні втрати теплоти через теплопровідність і конвекцію.
Вказані джерела використовуються в ІЧ опромінювачах ОРИ-1, ООИ-1, ССПО-250, ИКО, брудерах, установках комбінованого опромінення "ИКУФ", "Луч" та інших.
Аналізуючи дію інфрачервоних випромінювачів слід звернути увагу, що вагому роль визначає температура обігріву. Вона залежить від типу джерела випромінювання, його потужності та напруги живлення, висоти підвісу опромінювача. Використання високотемпературних "світлих" випромінювачів крім того повинно обмежуватися в тривалості, адже тривалий перегрів пагубно впливає на білкові тканини, призводить до "спалювання" кисню. Враховуючи це, автоматизація інфрачервоного опромінення повинна передбачати регулювання температури в зоні дії опромінювачів, а для "світлих" ще й програмне керування тривалістю обігріву.
Рисунок 2.6.10. Інфрачервоний опромінювач ОКБ-3296Т: 1 - сітка; 2 - кожух; 3 - нагрівник; 4 - кожух виводів.
Для інфрачервоного опромінення молодняку тварин промисловість випускає опромінювач ОКБ-3296Т (рисунок 2.6.10). Опромінювач має три нагрівальних елементи типу ТЕН потужністю по 400 Вт кожний. Трубчасті нагрівники розміщені в конусоподібному стальному кожусі з подвійними стінками, простір між якими заповнено теплоізоляцією. Знизу нагрівники захищені сіткою. Кожен нагрівний елемент має свій вимикач, розміщений на захисному кожусі 2. Опромінювач забезпечує обігрівання опоросу в одному станко-місці. Зміною висоти підвішування опромінювача та вмиканням різної кількості нагрівних елементів можна регулювати температуру в зоні обігріву.
Для обігрівання 500...600 Курчат віком від 1 до 30 днів при утриманні їх на підлозі використовують брудери БП-1А (рисунок 2.6.11). Брудер являє собою зонт у вигляді шестигранної зрізаної металевої піраміди. Він складається з системи блоків 1, вантажу противаг 2, що призначені для регулювання підйому зонда 6. Під зондом розміщено чотири трубчатих електронагрівачі 4, які забезпечують обігрів. Для освітлення під зондом знаходиться освітлювальна лампа 5. Всередині зонта встановлено чотири нагрівальних електричних елементи потужністю по 250 Вт кожний, терморегулятор і термометр. Дві секції піраміди мають круглі отвори з відкидними кришками для забезпечення обміну повітря під брудером. На кришці встановлена сигнальна лампа.
А 
Б
Рисунок 2.6.11. Брудер БП-1А: а - зовнішній вигляд;б – принципова електрична схема; 1- система блоків; 2- вантаж противаги; 4 - ТЕНи; 5 - освітлювальна лампа; 6 - зонд.
Принципова електрична схема брудера зображено на рисунку 2.6.11 б. При вмиканні брудера в електричну мережу напівпровідниковий регулятор температури одержить живлення і ввімкне нагрівальні елементи ЕК1...EK4 в електричну мережу. Нагрівальні елементи складені за схемою рівноплечого моста, в діагональ якого ввімкнена сигнальна лампа. Сигнальна лампа засвічується при перегорянні одного з нагрівальних елементів. Якщо температура під брудером досягає заданої норми, то регулятор вимикає нагрівальні елементи. При зниженні температури повітря під брудером нагрівальні елементи знову вмикаються.
Опромінювач інфрачервоний (рисунок 2.6.12) ССП 05, що використовується для місцевого обігріву молодняка тварин виконаний в вигляді сферичного відбивача, в якому при допомозі патрона Е-27 кріпиться інфрачервона дзеркальна лампа ИКЗК-220-250, захищена металевою сіткою. Кріплення опромінювача до перекриття здійснюється за допомогою підвісного пристрою. Висота підвісу для створення відповідного теплового режиму регулюється в межах 0,7м і вище.
Рисунок 2.6.12 Опромінювач ССП05-250-003-У3: 1– сальник; 2 – зборка затискачів; 3 – патрон; 4- корпус; 5 – ущільнювач; 6 – відбивач; 7 – захисна сітка; фіксатор; 9 – підвісний пристрій.
Для управління процесом інфрачервоного обігріву при використанні опромінювача ССП05-250-003-У3 може Бути використана система керування, яка передбачає програмне керування періодичністю та тривалістю обігріву і регулювання температури в зоні дії опромінювача. Принципова електрична схема керування опромінювачем зображена на рисунку 2.6.13. Підготовка опромінювача до роботи виконується автоматичним вимикачем QF. Добова циклічність ввімкнення і вимкнення опромінювача здійснюється за допомогою програмного реле часу КТ, яке своїм контактом забезпечує ввімкнення та вимкнення магнітного пускача КМ. Контакти КМ забезпечують подачу напруги в кола лампи опромінювача ІR. При ввімкненні вимикача SA програмне реле часу не використовується.
Підтримання температурного режиму на заданому рівні виконується пропорційним регулятором температури з регулюванням напруги живлення на лампі IR. Температура обігріву задається резистором R6. В основі системи підтримання температурного режиму використано регулятор напруги виконаний на базі тиристора VS1. Контроль температури обігріву здійснюється за допомогою терморезистора R7, що установлений в зоні дії опромінювача. Величина струму через тиристори VS1,VS2 залежить від постійних часу заряду та розряду ємності С4, які визначаються співвідношенням опорів R6 та R7. Зі збільшенням температури опір терморезистора зменшується і в результаті чого зростає струм заряду ємності С4 через терморезистор та діод VD6 і напруга на ємності С4 зменшується. Керуюча напруга потрапляє на тиристори через підсилювач струму, утримуючи постійну та змінну складову. Змінна складова формується за допомогою фазообертача R3, C1 І через ємність С2 потрапляє на базу транзистора VT1. Цим забезпечується плавна зміна кута відкривання тиристора а отже і струм через навантаження. Резисторами R1, R4 задається відпровідно режим роботи тиристорів VS1, VS2. Про наявність напруги на блоці управління температурним режимом свідчить сигнальна лампа HL1. Захист кіл опромінювача від коротких замикань здійснюється автоматичним вимикачем QF, а кіл керування запобіжниками FU1 та FU2.
Рисунок 2.6.13. Принципова електрична схема керування опромінювачем ССП05-250-003-У3 .
Особливо добрі результати дає одночасне опромінення тварин і птиці інфрачервоними і ультрафіолетовими променями. Промисловість випускає для одночасного інфрачервоного і ультрафіолетового опромінення установки "ИКУФ", "Луч", "СОЖ". Деякі установки комбінованого опромінення крім того комплектуються аероіонізаторами.
Рисунок 2.6.14. Опромінювач установки ІКУФ-1:
1— інфрачервона лампа; 2— еритемна лампа; 3 — кожух пуско - регулюючого апарата з перемикачами; 4—підвіска; 5—захисна решітка.
До складу однієї установки ІКУФ-1М входить 40 опромінювачів, силовий щиток і блок програмного керування. Кожен опромінювач (рис. 2.6.14) має дві інфрачервоні лампи типу ІКЗК-220-250 і одну ультрафіолетову лампу ЛЕ-15, які змонтовані в загальній арматурі разом з пусковою апаратурою для лампи ЛЕ-15. Один опромінювач забезпечує обігрівання і опромінювання поросят-сисунів у двох станко-місцях, а телят — в одному станко-місці.
Рисунок 2.6.15. Принципіальна електрична схема установки ІКУФ-1М.
Принципіальну електричну схему установки ІКУФ-1М зображено на рис. 2.6.15. В схемі передбачено ручне і автоматичне керування. При ручному керуванні тумблери SA1 і SA2 встановлюють у положення «А». Якщо подати на схему напругу, то спрацює реле часу КТ1 типу 2РВМ і через свої контакти подасть напругу на котушки електромагнітних пускачів КМ1 і КМ2. Пускачі спрацюють і ввімкнуть інфрачервоні та ультрафіолетові лампи. Ультрафіолетові лампи розраховані на напругу 127 В і живляться від спеціальних трансформаторів. Програмне реле регулюють на потрібний режим роботи, і воно автоматично підтримує потрібну тривалість роботи ламп.
Універсальна автоматизована установка «Луч» призначена для інфрачервоного обігрівання і ультрафіолетового опромінення молодняку тварин і птиці. Вона складається з пульта керування і 40 опромінювачів (рисунок 2.6.16).
Рисунок 2.2.16. Опромінювач установки "Луч":1 - еритемна лампа; 2 - інфрачервона лампа; 3 - кожух пускорегулюючої апаратури; 4 - підвіска; 5 - захисна решітка.
Опромінювач являє собою жорстку овальну конструкцію, в якій на кронштейні змонтовані дві інфрачервоні лампи 2 і між ними одна еритемна лампа типу ЛЭ-15 або ЛЭО-15. Шарнірне кріплення інфрачервоних ламп дає можливість регулювати їх положення до 90º. Зверху в кожусі 3 розташована пускорегулююча апаратура лампи ЛЭ-15. Знизу опромінювач закритий захисною решіткою 5. Для ступінчастого регулювання напруги на інфрачервоних лампах служать автотрансформатори типу AT-10, забезпечує зміну температурного режиму у процесі вирощування молодняку.
Принципіальна електрична схема установки «Луч» зображена на рис. 2.6.17. Схема забезпечує ручне і автоматичне керування. При ручному керуванні вмикають і вимикають інфрачервоні лампи перемикачем SA1 а необхідну напругу на лампах встановлюють перемикачами Q2 і Q3. При автоматичному керуванні перемикач SA1 встановлюють у положення «А». Після цього перемикачами Q2 і Q3 встановлюють необхідну напругу для інфрачервоних ламп. Тривалість періодів роботи і перерв регулює реле часу типу 2РВМ, яке має дві програми.
Ручне керування лампами ЛЕ-15 здійснюють вимикачем SA2. При автоматичному керуванні лампами ЛЕ-15 перемикач SA2 встановлюють у положення «А», а режим роботи забезпечує друга програма реле часу 2РВМ (контакт KT1: 2) відповідно до заданої добової дози.
Рисунок 2.6.17. Принципова електрична схема установки "Луч".
В сучасних установках інфрачервоного опромінення для регулювання напруги живлення на інфрачервоних лампах, з метою регулювання температурного режиму, використовують тиристорні регулятори напруги.
ЗАПИТАННЯ
1. Що використовують в якості джерел інфрачервоного випромінювання? 2. Як поділяються за спектральним складом джерела інфрачервоного випромінювання та особливості їх використання? 3. Охарактеризуйте будову і принцип дії установок інфрачервоного опромінення 4. Які основні принципи керування установками інфрачервоного обігріву. 5. Які установки використовуються для одночасного інфрачервоного і ультрафіолетового опромінення? 6. Принципи керування установками комбінованого опромінення.
ТЕСТИ
1. Які лампи використовують в інфрачервоних випромінювачах?
A. Лампи типу ИКЗ, ИКЗК, ИКЗС.
B. Лампи типу ЛЭ-15, ЛЭ0-3.
C. Лампи типу ИКЗ, ЛЭ-15, ИКЗК.
2. Для чого використовується інфрачервоне випромінювання?
A. Інфрачервоне випромінювання використовують для освітлення молодняку тварин і птиці.
B. Інфрачервоне випромінювання використовують для обігрівання молодняку тварин і птиці.
C. Інфрачервоне випромінювання використовують для утворення з провітаміну активно діючого вітаміну D.
3. Які переваги "темних" випромінювачів порівняно зі "світлими"?
A. "Темні" випромінювачі мають переваги - незначні втрати теплоти через теплопровідність
B. "Темні"випромінювачі мають переваги за надійністю роботи, строком служби, рівномірністю поля під опромінювачем
C. "Темні" випромінювачі мають переваги за надійністю роботи.
4. До яких випромінювачів відносяться брудери БП-1А?
A. До "світлих"
B. До "червоних"
C. До "темних"
5. Який пристрій здійснює автоматичне керування електробрудером БП-1А?
A. Терморегулятор
B. Програмне реле часу.
C. Датчик температури.
6. Які пристрої використовуються для автоматичного керування опромінювачем ССП05-250-003-У3?
A. Терморегулятор
B. Фотореле.
C. Програмне реле часу та регулятор температури.
7. Які пристрої використовуються для автоматичного керування установкою "ІКУФ-1М"?
A. Терморегулятор
B. Автотрансформатор.
C. Програмне реле часу.
8. Використовуючи принципову електричну схему "Луч"вкажіть за допомогою якого пристрою здійснюється регулювання напруги на інфрачервоних лампах?
A. За допомогою перемикача SА2 та електромагнітного пускача КМ1.
B. За допомогою перемикача SА1 та автотрансформатора ТV1.
За допомогою Програмного реле часу КТ.
