Програма дисципліни «Основи енергозбереження»

Програма дисципліни «Основи енергозбереження»

Основи енергозбереження

Самостійне вивчення

Для студентів аграрних вищих навчальних закладів

І-ІІ рівнів акредитації по підготовці молодших

Спеціалістів із спеціальності 5.10010201

„Експлуатація та ремонт машин і обладнання

Агропромислового виробництва”

 

У даній роботі висвітлено матеріали, які виносяться на самостійне вивчення з навчальної дисципліни „ Основи енергозбереження” згідно навчальної програми, розробленої та затвердженої у Борщівському агротехнічному коледжі.

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

Програмою дисципліни «Основи енергозбереження» передбачено вивчення загальних питань організації енергозбереження, заходів по економії енергоресурсів і основні установки по використанню місцевих енергоресурсів. Виконання розрахунково-практичних робіт сприяє активізації розумової здатності студентів, розвитку навиків творчого застосування на практиці отриманих знань, виховання відповідальності за якість роботи, привчає до практичної оцінки своїх дій та узагальнення результатів роботи, допомагає поглибити теоретичні знання і отримати додаткову наукову інформацію.

Тільки добра теоретична підготовка студентів до розрахунково-практичних занять дозволить їм підтвердити досвідом теоретичні положення, виявити високий ступінь самостійності та набути навиків науково-дослідної роботи. До початку виконання розрахунково-практичної роботи студенти повинні чітко уявляти тему, мету, теоретичні основи, методику її виконання - у цьому полягає основне завдання методичних вказівок.

Для закріплення і поглиблення теоретичних знань а також отримання практичних навиків діючою навчальною програмою передбачено 16 годин розрахунково-практичних занять. При виконанні розрахунково-практичних робіт студент затрачає багато часу на освоєння матеріалу. Для полегшення цієї роботи пропонуються методичні вказівки, які дадуть студенту більше вільного часу для творчого та більш якісного виконання розрахунково-практичних робіт.

В результаті виконання розрахунково-практичних робіт студент повинен:

Знати: Основні принципи розробки планів енергозбереження; методи визначення економії енергоресурсів; методи перевірки заходів на економічну доцільність; загальні принципи нормування; методи обліку енергоресурсів; способи контролю за витратою енергоресурсів; методи стимулювання економії енергоресурсів; заходи по економному зберіганні, витраті енергоресурсів; способи економного використання двигунів внутрішнього згоряння, електроспоживачів, котелень, тощо; типові заходи реконструктивного характеру по використанню місцевих енергоресурсів, заміні дефіцитних видів палива, застосуванню вторинних енергоресурсів, електротехнології, енергозберігаючої автоматики; схеми перетворення енергії, основні параметри установок, умови експлуатації, економічні вимоги щодо них; будову і роботу гідроустановок, установок по використанню сонячної енергії, вітру тощо;

Вміти: Розрахувати доцільність впровадження енергозберігаючого заходу; визначити економічну ефективність при впровадженні енергозберігаючої установки; розрахувати енергетичні характеристики установки; визначити економічність використання енергоресурсів; визначити найбільш економний привід; визначити втрати енергії при експлуатації установки; визначити економію енергії від збільшення завантаження агрегата.

Перелік тем для самостійного вивчення з

Навчальної дисципліни: „Основи енергозбереження”

Самостійне вивчення 1. Методи визначення економії енергоресурсів

Самостійне вивчення 2. Методи стимулювання економії енергоресурсів

Самостійне вивчення 3. Енергетичний баланс і енергетичні характеристики

С/г виробництва

Самостійне вивчення 4. Використання електроспоживачів. Робота нагрівних пристроїв і котелень

Самостійне вивчення 5. Енергозберігаюча автоматизація. Побутові енергозберігаючі установки

Самостійне вивчення 6. Типові методи реконструкції виробництва. Використання енергоресурсів

Самостійне вивчення 7. Економія енергоресурсів за кордоном

Самостійне вивчення 8. Гідроелектростанції для малих рік

Самостійне вивчення 9. Інші енергоустановки

Самостійне вивчення 1.

Тема: Методи визначення економії енергоресурсів.

План:

1 .Розрахунок витрати природніх енергоресурсів.

2. Розрахунок визначення потреби в умовному паливі.

Література: 1. Корабльов А. Д. „Экономия енергоресурсов в сельськом хозяйстве”ст. 10-17

Методи визначення економії енергоресурсів

Під енергетичними ресурсами розуміються природні джерела енергії, придатні для використання в народному господарстві. Потреба в них прийнято оцінювати в „умовному паливі”. За 1 т умовного палива була прийнята теплота згоряє, рівна 29,З∙106 кДж.

Згідно Положенню про державний енергетичний нагляд в СРСР, кожний новий технічний захід повинен бути обґрунтовано з позицій раціонального використовування енергії. Наприклад, у багатьох випадках по наведених витратах економічно опалювати приміщення електроенергією. Проте це може привести до перевитрати первинного енергоресурсу – вугілля, тому електроопалення часто не допускається. Витрата природних енергоресурсів в сільському господарстві (в тоннах умовного палива) можна розрахувати по формулі:

Де n - вид енергоресурсу, що використовується; q - теплота згоряння натурального палива, кДж/ т; В - витрата натурального палива; η – ККД добування палива й його транспортування до сільськогосподарського споживача.

Теплота згорання 1 т найбільш поширено в сільському господарстві видів палива: якісні нафтопродукти - 41,1...49,4 МДж-103, мазут - 39,14...41,15, природний газ 32,16...42,96, зжатий газ - 90,91...121,40, кам’яне вугілля - 23,82...35,59, буре вугілля - 10,54...27,63, торф, дрова - 7,60... 18,30, горючі сланци-19,60... 25,50 МДж-103.

В сільському господарстві користуються штучно створеними енергоносіями, наприклад паром, електроенергією, гарячою водою й т. д., потреба в яких також потрібно враховувати. Електроенергію можна розрахувати (в т у. т.) по формулі:

Де m - вид штучно створеного енергоносія; Rп - коефіцієнт переводу штучного енергоносія в умовне паливо;

Wп – потрібна витрата енергоносія в сільськогосподарському виробництві, кВт·год / кДж; кВт·год, кг і т. п.);ηи - коефіцієнт корисного використовування (к. к.в.) первинного енергоресурсу в сільськогосподарському виробництві.

Коефіцієнти перекладу еквівалентної енергії енергоносіїв в умовне паливо:

Електрична й механічна енергія – 0,123∙10-3 кВт ∙год;

Теплова енергія – 0,034∙10-5 кДж;використовуюча нормальна пара – 91,5∙10-6 кг.

Коефіцієнт ηи відображає ефективність використання первинних енергетичних ресурсів на всіх стадіях виробництва: в добуванні (ηд), при переправці (ηтр), переформуванні в інший вид енергії (ηг), його передачі ηп й розподілі (ηр), при користуванні споживачем (ηис). Величина ηи – може бути підрахована так:

ηИ= ηД · ηТр · ηГ · ηП · ηР · ηИс.

При виборі ж енергозберігаючої технології слід застосовувати методи їх порівняльної оцінки.

Всі джерела енергії ділять на дві групи: з обмежиними й практично необмежиними запасами. До першої групи віднесені всі енергоресурси, що не відновлюються (вугілля, сланці, нафта, природний газ) й електроенергія, одержувана за рахунок їх спалювання.

Друга група включає відновлюючі й вторинні енергоресурси, а саме: енергію вітру, променисту енергію сонця, енергію морських приливів й відливів, водостоків, не освоєних „великий енергетикою”, відходів виробництва. Їх використовування не приводить до виснаження запасів викопного палива. Враховуючи це, для вимірювання й визначення енергозберігаючої техніки й технології кожного технологічного процесу користуються формулою розрахунку потреби в енергоресурсах:

Де кв - коефіцієнт, що враховує частку не відновлюваних енергоресурсів, використаних в технологічному процесі; ωн − корисна витрата енергії в технологічному процесі на одиницю продукції, кДж.

Коефіцієнт кн для не відновлюваних видів палива й енергії, одержуваної від енергосистем, приймають =1; для відновлюваних й вторинних енергоресурсів, а також одержуваної за їх рахунок електроенергії − кн = 0; при комбінованих енергоносіях:

Кн = / ωН,

Де ωВ -- корисна витрата не відновлюваного енергоресурсу в ехнологічному процесі на одиницю продукції, кДж.

Наприклад: Визначити потребу в умовному паливі процеса по приготуванню гарячої води на молочно - товарній фермі, що дає 1200 т молока в рік, якщо для нагрівання води використовується 70 % електроенергії, одержуваної від енергосистеми (кн = 0,7; ηа = 0,28), і 30 % сонячної радіації, питома корисна потреба в тепловій енергії ωп = 0,252 •106 кДж/т.

Розв’язок: Питома потреба в умовному паливі складає, т:

.

Загальна для ферми Bу = 0,0215·1200 = 25,8 т.

В практиці часто корисна витрата енергії ωп – невідомий, але відома кількість енергоносія, що витрачається.

Коли порівняльні варіанти розрізняються дією на оточуюче середовище, то для усунення цих відмінностей потрібні додаткові енергоресурси.

У сфері навколишнього середовища сільське господарство в основному впливає на землю й воду. Наприклад, землю займають під різні забудови й відходи сільськогосподарського виробництва, а воду забруднюють хімікатами або витрачають для потреб сільського господарства й населення. Відповідно додаткові затрати енергоресурсів Вд складається з таких складових:

Вд == ∆Вз + ∆Вв,

Де ∆Вз - додаткова витрата енергоресурсів на відновлення землі;

∆Вв - ті ж, але води.

Додаткова витрата енергоресурсів ∆Вз встановлений із умови, що в дану годину практично вже відсутні вільні землі зручні для сільськогосподарського виробництва, й при відведенні орної ділянки під будівлі, споруди й т. д. потрібні

Енергозатрати на освоєння нових земель. Тому величину ∆Вз можна розраховувати так:

∆Вз == bнз · F · Eн,

Де bнз –питома витрата енергоресурсів на освоєння нових земель (меліорація, планування, розсіяння й т. д.). В середньому bнз =600 т у. т/га;

F-площа займаної території, га;

Eн - нормативний коефіцієнт ефективності капіталовкладень в сільському господарстві.

Збільшення витрати води вимагає пере розподілення водних ресурсів країн за рахунок будівництва ірригаціонних систем. Потрібні для цього енергоресурси досягають питомої величини bнз =0,04 т у. т. на 1 м3 що доставляється в рік води. Загальна ж величина ΔВв буде:

∆Вв == bнз · Vв,

Де Vв - потреба в додатковій витраті воду, м3/год..

Самостійне вивчення 2.

Тема: Методи стимулювання економії енергоресурсів

План:

1. Соціальні методи впливу.

2. Матеріальні методи впливу.

3. Примусові методи впливу.

Література:1.Корабльов А. Д. „Экономия енергоресурсов в сельськом хозяйстве” ст. 46-51.

В сільському господарстві методи стимулювання економії енергоресурсів поділяються на соціальні, матеріальні і примусові.

1. Соціальні методи впливу:

Соціальні методи включають заходи моральної дії на членів суспільства — від пропаганди до різних форм індивідуального заохочення.

До методів пропаганди прийомів і способів економії енергоресурсів можна віднести вивішування на видних місцях плакатів, що ілюструють ці прийоми і способи; оголошення конкурсів на пропозиції по найекономічніших режимах роботи і по енергозберігаючих пристроях і технологіях; розробку відповідних пропозицій для раціоналізаторів і винахідників; постачання робітників інструкціями з експлуатацій устаткування, що враховують енергозберігаючі прийоми роботи; вивчення і розповсюдження наявного досвіду споріднених підприємств по економічних прийомах експлуатації устаткування. До форм індивідуального заохочення можна віднести накази з оголошенням подяки, вручення Почесних грамот, занесення на дошку пошани, статті в газеті, привласнення звань кращого раціоналізатора і т. д. Для вживання цих методів велике значення має знання закономірностей соціальної психології і індивідуальної психіки людини.

2. МАТЕРІАЛЬНІ МЕТОДИ ВПЛИВУ.

З матеріальних методів дії в сільському господарстві отримали розповсюдження системи матеріального заохочення за економію енергоресурсів. Для цього були розроблені спеціальні системи економічного стимулювання. Ними дозволяється частину вартості заощаджених в порівнянні з нормованою кількістю паливно-енергетичних ресурсів перевести до преміального фонду на заохочення працівників, що заощадили паливо і енергію. При цьому преміальна фундація формується незалежно від інших - господарських показників. Розмір винагород, виплачуваних працівникам автомобільного транспорту за економію бензину і дизельного палива, досягає 95 % їх оптової вартості. За перевитрату палива понад затверджені норми з

Вини працівників транспорту з них утримується 200 % вартості перевитратного бензину або дизельного палива. Виплату премій за економію або утримання за перевитрату проводять щокварталу. Якщо в подальшому кварталі допущений раніше перевитрата була заповнена, то потрібно зробити перерахунок з поверненням утриманих раніше сум. Остаточний розрахунок премій проводять в кінці календарного року. При виконанні тракторних робіт за економію палива і змащувальних матеріалів проти встановлених норм витрати при дотриманні агротехнічних вимог трактористу-машиністу виплачується 70 % вартості заощаджених паливно-мастильних матеріалів, бригадиру тракторно-рільничої, тракторної або комплексної бригади—7%, помічнику бригадира — 3, майстру-налагоджує

— 5 і заправнику палива — 3 % вартості нафтопродуктів, заощаджених по бригаді. У механіка відділення радгоспу премія складає 3 % вартості заощаджених паливно-мастильних матеріалів по відділенню, у завідуючого нафтогосподарським — також 3 %. Робітником ремонтних майстерень, зайнятим на роботі по регуліровці паливної апаратури, виплачується 5 % стой-т1 мости паливно-мастильних матеріалів, заощаджених в цілому по господарству. Така премія виплачується незалежно від других видів премій, понад встановлені їх максимальні розміри. Засоби для преміювання за економію паливно-мастильних матеріалів направляють до фонду

Матеріального заохочення господарства, підприємства і використовують за цільовим призначенням — на виплату премій працівникам, для яких вони установлені. Ці премії враховують при численні середнього заробітку працівників. За економію котельно-пічного палива, електричній і тепловій енергії на винагороду можна витрачати:

До 30 % вартості заощадженого палива;

До 45 % вартості заощадженої теплової енергії;

До 45 % преміальної суми, отриманої підприємством від енергозабезпечуючої організації;

До 55 % вартості заощаджених електричній енергії, стислого повітря і води.

Залежно від організації обліку і звітності за наслідками роботи преміюються бригадири, відділення, зміни, ферми і інші виробничі одиниці за квартал. Конкретні розміри засобів для преміювання працівників встановлюють керівники господарств за узгодженням з комітетом профспілки. При цьому із загальної суми на преміювання інженерно-технічних працівників повинне витрачатися не більше 30 % преміальних засобів. Керівництву господарств надається право не виплачувати премію повністю або частково працівникам, що припустилися аварії або брак в роботі, порушення технологічного процесу і виробничих інструкцій. Невиплата премії повинна бути оголошений наказом з вказівкою причини невиплати. Загальна сума премії, виплачуваної одному працівнику за квартал, не може перевищувати 0,75 величини місячної тарифної ставки (посадового окладу). Підставою для нарахування премії є дані бухгалтерської або затвердженої статистичної звітності. Норми переглядаються не частіше одного разу в квартал. При цьому для працівників, за ініціативою і за участю яких були здійснені заходи щодо економії паливно-енергетичних ресурсів, відповідні норми переглядаються тільки після закінчення шести місяців після їх упровадження.

Колгоспам рекомендовано преміювати працівників за економію паливно-мастильних матеріалів і паливно-енергетичних ресурсів, а також утримувати суми із заробітку за їх перевитрату в порядку і розмірах встановлених для працівників державних підприємств сільського господарства.

3.ПРИМУСОВІ МЕТОДИ ВПЛИВУ.

За перевитрату паливно-мастильних матеріалів з вини працівників адміністрація має право проводити утримання: з тракториста-машиніста — 50 % вартості перевитратних нафтопродуктів, з бригадира тракторно-рільничої (тракторної, комплексної) бригади—10, з помічника бригадира і заправника пального—5% вартості перевитратних матеріалів по бригаді а з механіка відділення колгоспу— 5 % вартості паливно-мастильних матеріалів, перевитратних по відділенню. Якщо перевитрата паливно-мастильних матеріалів допущена не з вини працівників, то до 30 % їх списує керівник господарства. Якщо перевитрата, допущена не з вини працівників, а через складні умови виконання сільськогосподарських робіт, перевищує 30% то його списує керівник вищестоящої організації, яка зобов'язана контролювати витрату нафтопродуктів. Обґрунтовуванням для такого списання є акти комісії, що складається з керівника господарства (голова комісії) головного фахівця (агронома або інженера) і бригадира тракторно-рільничої (тракторної, комплексної) бригади. Терміни і перерахунки виплати премій такі ж, як працівникам автомобільного транспорту. При виконанні тракторних робіт з порушенням встановлених агротехнічних вимог адміністрація зобов'язана утримати з тракториста-машиніста 50 %, а з бригадира тракторно-рільничої (тракторної, комплексної) бригади—10 % вартості паливно-мастильних матеріалів, витрачених на роботу, виконану недоброякісно. За перевитрату паливно-енергетичних ресурсів стягується в дохід держави вартість цієї перевитрати в 1,5-кратному розмірі. Вказана сума перераховується колгоспом або радгоспом в місячний термін в дохід союзного бюджету за підсумками роботи за рік. Примусові методи дії, направлені на економію енергоресурсів, частіше за все виступають як потенційна можливість у вигляді законів, інструкцій, нормативних положень і рекомендацій. Їх виконання перевіряють при контрольно-ревізійних обстеженнях з оформленням відповідних розпоряджень. Якщо при повторному обстеженні раніше встановлене розпорядження не було виконано, то застосовують наступні заходи: направляють лист у вищестоящу організацію з проханням про вживання дисциплінарних заходів дії до порушника; на особливо недбайливих осіб направляють матеріали в комітети народного контролю і адміністративні комісії місцевих Рад народних депутатів для розгляду і накладення персональних штрафів. У випадках, коли заподіюється значний матеріальний збиток або істотна шкода державним або суспільним інтересам, посадовці можуть притягати до кримінальної відповідальності. Підводячи підсумки методам стимулювання економії палива і електроенергії, слід мати на увазі, що технологічні і енергетичні режими у багатьох випадках взаємозв'язані. Оптимальним енергетичним режимам відповідає максимальна продуктивність технологічного устаткування з мінімальними питомими витратами енергії.

Самостійне вивчення 3

Тема: Енергетичний баланс і енергетичні характеристики

С/г виробництва

План:

1. Нормування витрат енергоресурсів.

2. Енергетичний баланс с/г виробництва.

3. Енергетичні характеристики с/г виробництва.

Література 1. Корабльов А. Д. „Экономия енергоресурсов в сельськом хозяйстве” ст. 20-26.

1. Нормування витрати енергоресурсів.

Головна мета енергетичного нормування складається в розробці норм витрати енергії й палива на інші операції й процеси, бригади й ферми, а також на кожний вид сільськогосподарської продукції. Норма витрати - це максимально допустима кількість палива, електричної й теплової енергії для виробництва одиниці продукції (або роботи) встановленої якості з врахуванням місцевих природних й організаційно-технічних умов.

В своїй повсякденній роботі персонал енергогосподарства використовує норми енергоспоживання в якості технічної бази для:

А)планування енергоспоживання господарства й аналізу енергоспоживання:

Б) розробки планів організаційно-технічних заходів по економії енергії й
палива й оцінки фактичного їх виповнення;

В) оцінки роботи персоналу в області енерго-використовування й
преміювання працівників за досягнуту економію енергії й палива.

Нормі витрати палива, електричної й тепловий енергії повинні бути прогресивними й економічними, то єсть забезпечувати найраціональніше й ефективне використовування енергоресурсів на основне обліку й узагальнення передових прийомів й методів роботи й мобілізації внутрішніх резервів їх економії. Вони повинні періодично переглядатися й удосконалюватися ;-. технічного прогресу й зміни умов виробництва (зміни технології й організації виробництва, номенклатури й об'єму сільськогосподарської продукції).

Перегляд інших норм може виражатися як в їх збільшенні, так й зменшенні Зростання об'єму продукції й поліпшення організації виробництва приводять до зменшення, а механізація підприємницьких процесів — до збільшення інших норм витрати енергії.

Правильне встановлення норм витрати енергії й палива має важливе значення для економії й встановлення потреби в них колгоспів й радгоспі

На жаль, сучасне енергетичне нормування в сільському господ;.:: безліч недостатків. В більшості випадків норми питомого розходу електроенергії навіть для енергоємних процесів, й операцій або відсутні, або залишені достатнього технічного обґрунтовування. Багато господарств не враховують, не нормують ні виходу, ні використовування вторинні: енергоресурсів. Для нормування все ще характерна практика затвердження явно завищених норм енергоспоживання, не був зжитий недооблік закономірного зростання інших норм витрати енергії в результаті змінних умов виробництва, його механізації автоматизації й інтенсифікації. Енергетики багатьох господарств взагалі не знайомі з правилами й, методами нормування.

Щоб позбутися тих недоліків, енергогосподарствам необхідно па нормування енергоспоживання як найважливішого ричага використовування економії енергії.

Для розробки прогресивних норм слідує в першу чергу вивчити енергетичний баланс й енергетичну характеристику кожного технологічного процесу сільськогосподарського виробництва.

2. Енергетичний баланс сільськогосподарського виробництва.

Термін „енергетичний баланс" означає порівняння між витратою й приходом енергії для виконання якого-небудь виробничого процесу. Отже, енергетичний баланс містить дві частини: витратну й прибуткову. Витратну частину складає потреба сільськогосподарського виробництва в енергії, а приходячу - енергія, що поступає для задоволення цієї потреби.

В сільському господарстві енергетичні баланси розробляють для Держагропрому, його підрозділів, інших господарств (колгоспів й радгоспів), а також для підприємницьких процесів й інших агрегатів.

Основна задача енергетичного балансу для Держагропрому - міжгалузева й міжгосподарська ув'язка джерел й споживачів паливно-енергетичних ресурсів (ТЄР) з метою повного задовільнення потребі сільського господарства в енергії. Будова енергетичного балансу основується на техніко-економічному аналізі показників з обліком: взаємозамінності різних ТЗР в споживанні; можливості перетворення одного виду енергії в другу; можливості використовування місцевих й вторинних енергоресурсів.

Енергетичний баланс сільського господарства поділяється на плановий й отчетний. В плановому балансі передбачають необхідні темпи зростання використання енергії, цілісно-образні способи покриття цього споживання, об'єми використовування централізованих й місцевих енергоресурсів. В звітному балансі відображають ці ж показники фактичного використовування.

Паливно-енергетичний баланс сільського господарства повинен бути згрупований за джерелами й носіями енергії. Угрупування за джерелами енергії дозволяє пов'язати енергетичний баланс з місцевими енергоресурсами, а по енергоносіям - з потрібністю в тепловій, механічної й електричної енергії.

Таким чином, паливно-енергетичний баланс, який розрахований для Держагропрому й його підрозділів, визначає загальну потребу в кожному вигляді енергії й джерела їх покриття.

Паливно-енергетичний баланс іншого хазяйства був призначений для аналізу ефективності використовування енергії

Й палива, визначення прогресивних норм їх витрати, зміни структури ТЄР виявлення ефективності заміни енергоносіїв більш економічними й визначення перспективної потреби господарства в енергоресурсах.

Базою для розробки паливно-енергетичного балансу господарства є баланси, виконання для інших технологічних процесів й агрегатів.

Паливно-енергетичний баланс окремого технологічного процесу або агрегату, так само як й інші баланси, складається з прибуткової (ΣWА), й витратної (ΣWБ ) частин, то є

В прибуткову частину входить енергія Wс, підведена від енерго - й паливно-постачаючих систем, фізична теплота Wфт матеріальних компонентів й теплота Wек екзотермічних реакцій:

 

У витратній частині балансу знаходять своє відображення корисна енергія Wп, безповоротні втрати енергії Wпр й втрати енергії Wв, які можуть бути використані повторно в інших технологічних процесах (інші енергоресурси). Відповідно рівняння витратної частини енергетичного балансу буде виглядати так:

Величина витратної частини енергетичного балансу істотно залежить від режиму роботи устаткування. Це визнано переважно впливом його загрузки на втрати енергії.

3. Енергетичні характеристики с/г виробництва.

Втрати енергії в устаткуванні діляться на чотири групи:

Перша група - втрати, обумовлені пробиванням устаткування у включеному стані. Вони не залежать від навантаження й називаються умовно - постійними. Це втрати на випромінювання теплоти від казанів, трубопроводів в оточуючу середовище на намагнічування електричних машин й трансформаторів, механічні втрати верстатів при холостому ходу. При незадовільному стані устаткування (порушення ізоляції, знос підшипників й т. д.) ці втрати можуть зрости в 2-3 рази проти нормативної величини, їх зниження досягається поліпшенням теплоізоляції, кращим мастилом поверхонь і т. д.

Друга група - втрати, залежні від ходу й інтенсивності операції.

А-загальна витрата енергії; Б - витрата енергії; 1 - корисна витрата енергії; 2 - перша група втрат енергії; 3 - друга група втрат анергії; 4 - третя група втрат енергії: 5 - четверта група втрат енергії.

Мал. 1. Залежність витрати енергії W парового казана ДКВРТ-2,5 ;

Від його завантаженості.

Сюди входять омічні втрати І в електродвигунах, навантажувальні втрати в енерго - приймачах й ін. Вони, як правило, зростають з збільшенням навантаження, проте питома величина може й знижуватися.

Третя група - втрати від того, що недовикористання енергії в енергоносії (втрати з відпрацьованою парою, газами й, що відходять і т. д.). їх залежність аналогічна залежності другої групи.

Четверта група - додаткові втрати, визвані неможливістю забезпечення нормального ходу процесу в зонах малих навантажень й в зонах форсування.

Втрати другої й четвертей груп є перемінними, їх можна понизити шляхом вибору найвигіднішого режиму роботи устаткування, поліпшення його конструкції, а також утилізації других енергоресурсів.

Самостійне вивчення 4.

Тема: Використання електроспоживачів. Робота нагрівних пристроїв і котелень.

План:

1. Використання електрспоживачів.

2. Розрахунок вибору електроспоживачів.

3. Робота нагрівних пристроїв і котелень

Література:1. Корабльов А. Д ст. 63-77

1.Використовування електроспоживачів.

Основними електроприймачами сільськогосподарського виробництва, при експлуатації яких проводять заходи щодо економії енергії, є прилади електричного освітлення і електроприводи машин.

При експлуатації приладів освітлення витрату електроенергії можна понизити, наприклад, за рахунок постійного очищення від бруду світлових отворів приміщень, освітлювальної арматури, білення стель і своєчасного відключення приладів освітлення.

Забруднення світильників речовинами, що знаходяться в повітрі (пил, бруд, конденсат пари і газів), приводить до різкого зниження їх КПД і зміни сили світла. В запорошених і брудних приміщеннях освітленість в 8—10 разів нижче. Через забруднення світильників доводиться встановлювати лампи підвищеної потужності або збільшувати їх число, а значить, перевитрачати електроенергію. Тому постійна підтримка світильників в належній чистоті має величезне значення для раціонального використання електроенергії в електроосвітлювальних установках.

В сільськогосподарському виробництві багато чоботів виконуються періодично. В той же час електричне освітлення робочих місць часто не виключається в проміжки часу між технологічними операціями, а іноді і за відсутності робочого персоналу. Тому один із заходів економії енергії — відключення електроосвітлення або зниження освітленості в періоди між роботами. Для цього можуть; бути були введені автоматичні пристрої.

В протяжних сільських електричних сітях при зміні навантаження часто виникають коливання напруги. На кінцях ліній воно іноді падає нижче за допустиме значення. Зниження напруги на 1 % викликає зменшення світлового потоку ламп розжарювання на 3...4 %, люмінесцентних—на 1,5 і ДРЛ — на 2,2 %. Щоб забезпечити необхідну освітленість в період зниження напруги в сіті, часто завищують потужність ламп в порівнянні з розрахунковою, що приводить до перевитрати електроенергії.

Для усунення впливу коливань напруги на ефективність освітлювальної установки застосовують компенсуючі або вольтодобавочні пристрої, що включаються строго по добовому графіку. Останнім часом для стабілізації напруги в освітлювальних установках використовують автоматичні регулятори.

Велике значення для економії електроенергії має виконання таких вимог організаційного характеру, як своєчасне очищення стекол в світлових отворах, прибирання снігу з світлових ліхтарів, дотримання чистоти стін і стель приміщень, їх, забарвлення в світлі тони.

Найбільше поширені самі експлуатаційні способи зниження витрати електроенергії на освітлення.

2.Розрахунок вибору електроспоживачів.

Конкретну величину очікуваної економії електроенергії (кВт·ч/год) від реалізації заходів можна розрахувати по формулі:

 

Де ∆Рос—зниження потужності освітлювальних установок, кВт;

Tос — річна тривалість роботи освітлювальних установок, ч/год;

Рос — потужність освітлювальних установок (до реалізації енергозберігаючих пропозицій), кВт;

∆tос — зменшення річної тривалості роботи освітлювальних установок. ч/год.

Електропривод в сільському господарстві переважно використовують для насосних установок, пристроїв роздачі кормів і видалення гною, вентиляції, машин доїння, кормоприготування і ін.

Всі сільськогосподарські машини, обладнані електроприводом, мають наступні режими роботи: з рівномірним навантаженням; з нерівномірним навантаженням; періоди роботи чергують з періодами; холостого ходу. Для кожного з цих режимів розроблені відповідні заходи щодо економії енергії.

Прикладом рівномірного навантаження є робота! вентиляторів і насосів. Для них рекомендується підвищення на 20...25 % номінальної потужності електродвигунів в порівнянні з фактичним навантаженням робочого механізму. Додаткова вартість двигуна більшої потужності відносно невелика. В той же час він є більш надійним і довговічним. Це забезпечується за рахунок відсутності перевантажень які виникли б у двигунів без запасу потужності при пониженні напруги що часто трапляється в сільських сітях. Двигун підвищеної потужності має менші втрати енергії.

Приклад. Навантаження вентилятора незмінне і складає 7 кВт. Вимагається визначити, який з двох асинхронних двигунів — з номінальною потужністю 7,5 або 10 кВт — більш економічний.

Рішення. Втрати активної потужності можна визначити по формулі:

 

Де Р і η— навантаження і відповідне їй значення КПД електродвигуна. Для двигуна 7,5кВт η=87 %, а 10 кВт—88%

 

В цьому випадку це є електродвигун більшої потужності має менші втрати енергії.

В сільському господарстві багато двигунів, які слабо завантажені. У ряді випадків їх навантаження не перевищує 50...60%. Такі електродвигуни вигідніше замінити на менш могутні. Одержуване в цьому випадку зниження втрат електроенергії компенсує; навіть витрати, пов'язані із заміною двигунів.

При нерівномірному навантаженні устаткування вибирають потужність двигуна, близьку до максимального розрахункового навантаження. Це найбільш поширене в практиці рішення по вибору електродвигунів, яке забезпечує економне використовування електроенергії.

Проте в тих випадках, коли пік навантаження перевищує приблизно в 2 рази її величину в період мінімуму, доцільно застосувати спеціальні прийоми зниження втрат електроенергії. Одним з таких прийомів є перемикання обмоток асинхронного електродвигуна з „трикутника” на „зірку” в періоди його недовантаження, тоді втрати електроенергії зменшуються приблизно в 1,5 рази. Це пояснюється тим що при перемиканні обмоток двигуна з „трикутника” на „зірку” напруга кожній фази знижується в 1,73 рази, відповідно знижуються реактивне навантаження (підвищення cos φ) і втрати активної потужності. Проте для виконання таких перемикань необхідно, щоб обмотки асинхронних двигунів були розраховані на лінійну напругу (380 В). Для перемикання рекомендується використовувати автоматичні пристрої.

Деякі види устаткування працюють із значними періодами холостого ходу. Втрати електроенергії на холостий хід іноді досягають 15...20 % загальної її кількості, що витрачається. Для усунення таких втрат треба своєчасно відключати електроживлення.

В тих випадках, коли машини працюють з частими періодами холостого ходу, що перевищують 10 з між окремими робочими операціями, наприклад подрібнювачі кормів з ручним завантаженням сировини, метало-ріжучі верстати майстерних і т. п. доцільно застосовувати автоматичні обмежувачі холостого ходу. Вони є автоматичними вимикачами, які відключають устаткування протягом 10 з, якщо його завантаження відповідає режиму холостого ходу. Такі обмежувачі дозволяють не тільки заощадити електроенергію, але і усунути аварійні ситуації у разі неуважності і недисциплінованості робітників, обслуговуючих устаткування.

Іншим прийомом економії електроенергії устаткуванням, що працює з частими пусками і короткочасними зупинками, є вживання багато-швидкісних електродвигунів. Такі електродвигуни забезпечують рекуперацію електроенергії за рахунок перемикання з підвищеної швидкості на знижену в період гальмування.

Втрати електроенергії можна понизити і за рахунок зниження реактивного навантаження двигунів. До недавнього часу унаслідок невеликої потужності сільськогосподарських об'єктів не уділялося необхідної уваги реактивному навантаженню двигунів.

Зараз електричне навантаження окремих тваринницьких ферм і птахофабрик досягає 6 тис. кВт і більш. В результаті їх реактивна потужність виросла до декількох тисяч квар. Встановлено що 1 квар реактивній потужності приводить до додаткових втрат від 1 до 15 % електроенергії. Це пояснюється тим, що реактивний струм, проходячи по обмоткам електродвигуна, затрачує електроенергію на подолання їх опору.

Величина додаткових втрат від реактивного навантаження тим більше, чим менше був завантажений електродвигун. Наприклад, якщо для асинхронного двигуна потужністю 5,5 кВт при 100 % завантаженню соs φ=0,8, то при 50 %—0,65, при 30 % — 0,51. При коефіцієнті переходу реактивної енергії в активні втрати 0,1 кВт/квар додаткові втрати на 1 кВт корисно використаній потужності в даному прикладі складають при 100 % навантаженню 0,075 кВт, 50 % —0,116 кВт, 30 % — 0,170кВт.

Понизити втрати електроенергії можна і за рахунок підвищення якості ремонту електродвигунів, яка полягає в точному забезпеченні номінальних даних. В осоружному випадку з ремонту можуть бути випущені двигуни з підвищеним споживанням реактивної потужності, нерівномірним навантаженням окремих фаз, збільшеним струмом холостого ходу значним відхиленням від заводських обмотувальних даних і іншими серйозними недоліками.

Конкурентну величину очікуваної економії електроенергії (кВт-ч/год) від реалізації перерахованих заходів можна розрахувати так.

Від скорочення тривалості холостого ходу обладнання:

 

Де Р, — потужність холостого ходу устаткування, кВт; Д — зниження тривалості роботи устаткування на холостому ходу, ч/год.

Від скорочення тривалості робочого періоду устаткування:

Де Рр — розрахункове навантаження устаткування, кВт;

∆tр — скорочення тривалості робочого періоду устаткування, ч/год.

Від заміни потужності електродвигуна:

Де ∆Р1,∆Р2 — активні втрати потужності у замінюваного і замінюючого електродвигуна, кВт;

∆Q1,∆Q2 — то ж, але реактивні втрати, квар;

Rэ — економічний еквівалент реактивного навантаження (Rэ≈1 кВт/квар); t - річний час роботи електродвигуна, ч/год.

Від перемикання з «трикутника» на «зірку» недовантажених електродвигунів:

Де ∆Р, ∆Q — зменшення втрат активної (кВт) і реактивної (квар) потужності;

∆tп — річна тривалість роботи електродвигуна в режимі „зірка”, ч/год.

Приклад. Визначити економію електроенергії від переключення обмотки статора асинхронного двигуна з «зірки» на 'I «трикутник», якщо Рн=7,8 кВт, ηн=0,86, соs φ=0,8; Rэ ==0,13. Двигун був завантажений на 25 % протягом ∆tп=2000 ч в рік. При цьому навантаженню соs φ∆=0,5; η∆=0,78; tg φ∆=1,42, навантаження на валу Р= Rэ, Рн= 0,25.7,8 =1,95 кВт.

Рішення. Після перемикання з „трикутника” на „зірку” виходить ηλ=0,85; соs φλ=0,85; tg φλ=0,62, тобто дані, близькі до номінальних.

Зменшення втрат активної потужності складе

Узагальнюючи заходи щодо економії електроенергії за рахунок раціоналізації роботи електроприводу, слід зазначити що найважливіший спосіб економії електроенергії на тваринницьких фермах — створення потокового виробництва за допомогою сучасних високомеханізованих установок.

При потоковому безперервному виробництві різко скорочуються паузи (холостий хід) у виробничому процесі і, навпаки, збільшується машинний час. Для більш рівномірного завантаження електричних сітей використовують зсунуті графіки виробництва правильне поєднання енергоємних процесів в часі. Щоб це не суперечило соціальним інтересам (робота в нічний і вечірній час, безперервний тиждень), виробничий процес автоматизують аж до повного того, що вивільняється з нього людини. Останнє дозволяє безперешкодно формувати оптимальні графіки завантаження устаткування і сітей протягом доби.

В даний час в потокових лініях ведуться роботи по об'єднанню ряду розрізнених автономних процесів тваринництва в єдину систему з централізованим диспетчерським або автоматичним управлінням використовуванням програмних пристроїв і автоматичних регуляторів.

Економію електроенергії, що досягається за рахунок інтенсифікації виробництва, можна розрахувати по формулі:

Де β1,β2 — коефіцієнти в порівнюваних варіантах питомої витрати енергії, що враховують навантаження і тривалість роботи в режимі холостого ходу; Wо — виділена витрата енергії при максимальному використовуванні робочої машини; Рм — потужність споживана робочим органом машини, кВт; Тм — машинний час або час корисної роботи, ч.

Коефіцієнт β можна знайти з виразу:

 

Де Rн — коефіцієнт навантаження; Rт — коефіцієнт використовування робочої машини; а — коефіцієнт, залежний від типу і конструкції

Робочої машини, рівний 0,7...0,9; ηмн — КПД робочої машини при повному навантаженні. Rн= Рмн/ Рм, де Рмн — номинальная потужність електродвигуна, кВт.

Коефіцієнт Rт знаходиться таким чином:

 

Де Тм — машинний час або час корисної роботи, ч; Тх — час неодруженої роботи, ч.

Питома витрата енергії Wо складає величину:

3.Робота нагрівальних пристроїв і котельних

Теплові установки застосовують у високо-, середньо - і низькотемпературних процесах сільськогосподарського виробництва.

До високотемпературних були віднесені процеси, які протікають при температурі вище 400 °С. Виконують їх переважно в механічних майстернях (різка і зварка металу, термічна обробка деталей). Середньо-температурні процеси виконуються приблизно в діапазоні 100...400°С (це в основному сушка, пропарювання і прогрів); низькотемпературні—до 100 °С (це головним чином опалювання і гарячіше водопостачання). '.

Енергозберігаюча експлуатація теплових установок зводиться переважно до раціоналізації режимів роботи і поліпшенню теплоізоляції нагрівальних установок.

Раціоналізація режимів роботи досягається сучасними автоматичними і регулюючими системами. Наприклад, теоретичними дослідженнями і розрахунками, виконаними ВІЕСХ за спеціальною програмою з використанням ЕОМ, встановлено що перехід від двохпередачного регулювання теплової потужності системи мікроклімату пташника на 35 тис. курей-несучок до чотирьох - п´ятипередачному скорочує витрату енергії від 10 до 30 % [25]. Аналогічні висновки були отримані для свинарських приміщень.

Управляють мікрокліматом за допомогою сигналу, що поступає в систему від первинного термоперетворювача, який встановлюють в характерній точці приміщення з температурою, рівною середньому значенню температури зони. Перехід до управління тепло-вентиляційним устаткуванням систем мікроклімату передбачається по усередненому сигналу груп первинних термоперетворювача.

Ще більше зниження питомих енерговитрат може бути забезпечено завдяки переходу від централізованих систем мікроклімату до децентралізованих з повною автоматизацією систем.

Вивчення впливу режимів роботи електрифікованої вентиляційно-опалювальної установки ЕВОУ на параметри мікроклімату показало, що встановлені потужності ЕВОУ можна понизити на 20...25 %, витрати енергії—на 14...20 % за рахунок: плавного регулювання продуктивності вентилятора в діапазоні 1 : 3 і потужності калорифера в діапазоні 1 : 10; монтажу системи управління ЕВОУ за комбінованим принципом (регулювати по температурі атмосферного повітря з урахуванням параметрів повітря в приміщенні); збільшення приблизно в 3 рази співвідношення продуктивності вентиляторів і потужності калориферів. Все це можна виконати при імпульсному способі регулювання з використанням тиристорних комутаторів.

В даний час ведуться роботи по вдосконаленню автоматизованих систем управління і регулювання нагрівальних процесів у всіх видах сільськогосподарського виробництва. Розробляються автоматизовані системи управління параметрами навколишнього середовища (АСУ ПОС), створюється система комплексної автоматизації різних технологічних процесів з диспетчерським управлінням контролем і сигналізацією енергетичних процесів і технологічних параметрів з використанням мікроЕОМ, вживанням вдосконалених технічних систем цифрової сигналізації на базі інтегральних мікросхем в поєднанні з світодіодними індикаторами, вдосконаленою тиристорною структурою для управління електродвигунами вентиляторів і водяних калориферів систем забезпечення мікроклімату. Ці рішення дозволять ще більш підвищити ефективність теплових процесів і понизити питомі витрати енергії.

Економія теплової енергії, що досягається, залежить від призначення нагрівальних установок.

Економію енергії (кВт-ч), корисно тій, що використовується для опалювання приміщень, можна розрахувати по формулі

 

Де ∆Q—зниження питомих тепловтрат через захищаючі конструкції приміщення, кВт/(м2∙К); F—площа захищаючих конструкцій, м2;

∆t°— перевищення внутрішньої температури приміщення над зовнішньою °С; tвід — тривалість опалювального періоду, ч.

Видалені тепловтрати Q [кВт/(м2∙К)] визначаються із формули:

 

Де а - коефіцієнт теплопереходу від повітря приміщення до захищаючої стінки. Приблизно можна прийняти а=0,012 кВт/(м2∙К);

А' - то ж, але від захищаючої стінки до поверхневого повітря; S - товщина стінки, м; λ - коефіцієнт тепло­провідності стінки, Вт/(м∙К);

Солом'яне ущільнене різання, скляна вата 0.05

Непресований очерет 0,06

Шлакова, вата, мати мінераловаті 0,07

Торф 008

Деревна тирса 0,09

Дерево (сосна, ялина і ін.) 0,16

Руберойд, пергамин, толь 0,17

Азбестовий картон 0,21

Керамзитовий гравій, керамзитобетон 0,22

Щебінь з доменного шлаку 0,23

Нафтовий бітум 0,27

Шлакова засипка 0,30

Азбестоцементні листи 0,49

Цегляна кладка 0,70

Скло 0,75

Штукатурка 0,80

Асфальтобетон 1,05

Бетон на гравії або щебені 1,80

Залізобетон 1,98

Коефіцієнт а' при спокійному стані повітря можна прийняти а'=а. За наявності вітру його прибли­жено можна розрахувати по формулі:

 

Де v - швидкість руху повітря, м/с.

В тих випадках, коли визначають питомі темпе­ратури при передачі теплоти від металу до рідин або навпаки, відношенням 1/а або 1/а´ можна нехтувати.

 

1-наружный шар руберойду завтовшки 2 мм (S=2 мм); 2-два шару підкладкового руберойду на бітумній мастиці, S=6 мм; 3 - керамзито­бетон, S=140 мм; 4 - пергамин, S=1,5 мм; 5-залізобетонна плита S=50 мм; 6-бетон МЗОО; 7-ущільнений щебенем грунт. Мал. 2. Приклад приміщення для розрахунку втрат теплоти, через поверхневі огорожі.

Крім захищаючих конструкцій, витік тепло­ти з приміщення відбувається через відкриті вікна і двері. Втрати енергії (Вт∙ч) в цьому випадку можна визначити так:

 

Де 0,36-питоме теплозбереження повітря, Вт∙ч/(К∙м3); Vв - об'єм повітрообміну на розрахунковий період часу через відкриті вікна і двері, м3.

При визначенні потреби в теплоті тварино-розвідних приміщень в розрахунках необхідно враховавути тепловиділення тварин. В загальному випадку потребується сумарну потужність нагрівальних уста­новок системи опалювання можна розрахувати по формулі:

 

Де Qог - тепловтрати через будівельні огорожі приміщення; Qв-теплота, що видаляється витяжною вентиляцією з викидним повітрям; Qт-тепловтраті поверхонь, що обігріваються (на­приклад, при підлогах, що обігріваються); Qіс - витрата теплоти на випаровування вологи з внутрішніх поверхонь приміщення; Qж - теп­ловиділення тварин.

Значну економію палива можуть дати сіль­ські котельні після раціоналізації. Щоб організувати найекономнішу робо­ту котельних або іншого крупного енергоспоживаючого устаткування (наприклад, агрегатів АВМ), для них доцільно розробити режимні карти. В процесі експлуатації теплоспоживаючого устаткування і теплопроводів пари і гарячої води необ­хідно стежити за станом їх ізоляції, оскільки порушення ізоляції приводить до значних втрат теплоти. Для визначення теплових втрат через ізоляцію теплоспоживаючого устаткування і теплопроводів випускається прилад ІТП-6 (вимірник теплових втрат). Цей прилад був призначений для безпосередніх вимірювань локальних втрат теплоти що відноситься за рахунок вільної конвекції і випромінювання в оточуюче середовище, через теплову ізоляцію тепловикористовуючого устаткування і трубопроводів. Його можна використовувати для вимірювання конвективних і радіаційних теплових втрат. Межі вимірювання теплових потоків: О... 1000; 0...2060; 0...5000 Вт/м2 при. ціні ділення шкали відповідно 20; 40; 100 Вт/м2.Додаткова погіршеність від вимірювання температури навколишнього повітря не перевищує половини основ­ної погрішності на кожні 10 °Із зміни цій тем­ператури. Прилад працює при відносній вологості повітря до 80 % і температурах: навколишнього воздуху - от 30 до 50°С; поверхні контрольованої ізоляції - до 80 °С. Дія вимірника тепло­вих втрат засновано на явищі термоелектричного ефекту виникаючого в датчику при проходженні через нього теплового потоку

Самостійне вивчення 5.

Тема: Енергозберігаюча автоматизація.

Побутові енергозберігаючі установки

План:

1. Енергозберігаюча автоматизація.

2. Побутові енергозберігаючі установки.

Література:1. Корабльов А. Д. ст. 126-135

1. Енергозберігаюча автоматизація.

Автоматика-це галузь техніки, що розробляє методи й засоби автоматизації виробничих процесів. Енергозберігаюча автоматизація, захоплює тільки ту частину автоматики, яка направлена на економію енергоресурсів.

З метою економії енергоресурсів застосовують три направлення автоматизації:

Забезпечення розрахункової продуктивності технологічного устаткування, оскільки звичайно в розрахунковому режимі спостерігається мінімальна витрата енергоресурсів на одиницю продукції;

Більш точне забезпечення необхідною кількістю енергії, особливо при нерівномірній потребі ній;

Скорочення й усунення періодів холостої роботи устаткування.

Прикладом першого направлення енергозберігаючої автоматизації служать установки водопостачання, регулювання температури повітря, поточні лінії первинної обробки молока, електроводонагрівачі. В цих установках енергоприймачі працюють в розрахунковому режимі. Вони одночасно є прикладами й третього направлення, оскільки відключаються на період холостого ходу.

Принцип такої автоматизації видний з конкретного прикладу - схеми баштової водокачки (рис. 1).; Її основні частини - електродвигун М, що приводить в дію водяний насос, автоматичний вимикач QF, магнітний пускач КМ, реле рівня КV, включене через випрямлячий міст V1. ..V4, електродний датчик рівнів із електродами SL1..SL2(Верхнього і нижнього рівнів).

Перемикач SA Служить для ручного (положення Р) або автоматичного (положення А) управлення. При положенні А включають автоматичний вимикач QF. Якщо в баку во­докачки немає води, то ланцюг електричного струму проходить через з’єднані розмикаючі контакти реле рівня КV:1 і котушку магнітного пускача КМ, який спрацьовує і замикає свої головні кон­такти КМ в ланцюзі трифазного електродвигуна М, що обертає водяний насос. Вода починає

Поступати в напірний бак водокачки. Рівень води в баку поступово досягає датчика нижнього рівня SL2, вода заповнює простір між його електродами й продовжує підійматися. При заповненні бака водою до датчика верхнього рівня SL1 утворюється електричний ланцюг ТV – V1...V2 – КV – SL1 – TV.

Рис. 1. Електрична схема автоматичної баштової водо­качки.

Реле рівня спрацьовує й розриває своїми розмикаючими контактами KV:1 ланцюг живлення котушки магнітного пускача КМ, що у свою чергу, визиває зупинку електродвигуна М і водяного насоса. Спрацьовує реле КV визиває також з'єднання замикаючих контактів КV : 2 і в результаті цього утворюється ланцюг ТV – V1...V4 – КV – КV:2 – SL2 – TV, по якій проходить струм, до тих пір, поки рівень води в баку не опуститься нижче за датчик нижнього рівня SL2. При цьому через котушку реле рівня перестає протікати струм, якір реле відпадає й знову збирається ланцюг С - QF – FU1 – SA – КV:1 – КМ – N , включаються магнітний пускач й електродвигун, насос знову подає воду в бак. Все повторюється в колишній послідовності. При відключенні насоса включається зелена сигнальна лампа HL1, при його роботі - червона HL2.

Прикладом другого направлення енергозберігаючої автоматизації - більш точного забезпечення потреби в енергії - є системи автоматичного управлення мікрокліматом.

Для створення оптимального мікроклімату в тваринницьких приміщеннях промисловість серійно випускає комплексне

Електрообладнання «Климат-4М» в трьох виконаннях: «Клімат-44» з вентиля­торами ВО-4 (до 30шт.), «Клімат-45» з вентилятора­ми ВО-5 (до 20 шт.) і «Клімат-47» з вентиляторами ВО-7 (до 10шт.).

Спеціально розроблені низьконапірні осьові вентилятори використовують із електродвигунами Д80А4П хімічно стійкого виконання, частоту обертання яких можна східчасто регулювати як 5:1, змінюючи напругу, що підводиться, від 70 до 380 В за допомогою підключеного до виводів автотрансформатора

АТ-10.

Система управлення вентиляторами в установці «Клімат-4М» включає два напівпровідникових трьохпозиційних терморегулятори ПТР-3, настроєних на різні температури спрацювання (рисунок 2).

Якщо температура повітря в приміщенні відповідає заданій, то замкнуті контакти терморегуляторів SK1: 2, SK2:1, SK2:2 зважаючи на це включені пускачі К2, К4 І К5. Електродвигуни при цьому працюють на середній частоті обертання.

При збільшенні температури замикаються контакти (розімкнений SK1:2), і пускачі КЗ...К5 получають живлення. Електродвигуни переключаються на вищу частоту обертання.

Рис. 2. Функціональна схема системи управлення мікрокліматом за допомогою установки «Клімат-4М».

При пониженні температури замикаються контакти SK1:3, SK2:1, SK2:2, в ланцюг вводяться котушки пускачів К1, К.4 і К5 й електродвигуни переключаються на низьку частоту обертання. Якщо температура продовжує знижуватися то замкнутим виявиться тільки контакт SK2:2 і пускач К4 відключає групу електродвигунів № 3. При подальшому пониженні температури відключається пускач К5, залишається включеною тільки одна група вентиляторів. При падінні температури нижче рівня замикається контакт SK2:3 і видається аварійний сигнал.

В схемі управлення установкою вентилятора передбачено можливість ручного управління всіма групами вентиляторів.

Прикладом третього направлення енергозберігаючої автоматизації - усунення періодів холостої роботи являється схема автоматичного управлення освітлювальними установками з фотореле ФР-1 ( рис. 3 ).

Фотореле реагує на зміну світлового потоку, забезпечує автоматичне

Управління додатковим освітленням в пташниках й теплицях, а також вуличним освітленням.

Використовування фотореле економить до 30 % електроенергії. На схемі (див. рис. 3) фоторезистор BL ФСК-1 включений послідовно з високочутливими і поляризованим реле KV1 РП-7 (підсилювальний елемент). Виконавче реле РПНН управляє котушкою магнітного пускача КМ. Змінюючи значення резистора R2 В ланцюзі котушки реле KV1, настроюють реле. Обмежуючий резистор R2 Запобігає реле й фоторезистор від перевантажень

Фотореле працює так. В денний час, коли природне освітлення достатньо інтенсивне, опір фоторезистора BL Мало, струм в ланцюзі котушки реле КV1 Більше струму спрацювання і воно було включено, реле КV2 Було відключено. В вечірню пору опір фоторезистора зменшується до силу струму відключення реле.

Рис. 3. Принципіальна схема управлення з фотореле ФР-1.

При цьому відбувається розмикання контактів КV1 і включення реле КV2, Яке включає магнітний пускач КМ, що управляє освітлювальними установками. Вимикач SA служить для управле­ння освітлювальними установками вручну.

Отже, автоматизація сільськогосподарського виробництва також дозволяє зекономити енергоресурси головним чином за рахунок поліпшення режиму роботи енергоприймачів. .

2. Енергозберігаючі установки.

Головною задачею сучасного етапу будівництва є підйом матеріального благополуччя й культурного рівня українського народу. В рішенні цієї задачі важлива роль відводиться створенню сучасних комфортних умов в будинках сільського населення, механізації, а надалі і автоматизації побутових процесів; складання оптимального мікроклімату повністю відповідального сучасним вимогам гігієни праці й побуту; створенню екологічно повноцінного середовища, включаючи оздоровлення атмосфери населених пунктів; поліпшенні засобів прийому й відтворювання інформації (радіофікація, телебачення, телеінформація).

В той же час в теплових побутових процесах (приготуванні їжі, опалювання і горяче водопостачання) використані джерела енергозабезпечення не завжди відповідають сучасним вимогам населення А саме енергоносій не забезпечує

Сучасних комфортних умов, не відповідає мінімуму рас-хода паливно –енергетичних ресурсів; платня насе­лення за використані енергоносії трохи відрізняється від вживаної в даний час.

З урахуванням цих умов далі розглянуті найбільш економні для сільських жилих будинків енергоносії.

Використовування вугілля для приготування їжі не відповідає сучасним комфортним умовам: погіршується гігієнічний стан будівель, виниают трудності по доставці і спалюванню палива, потрібні значні затрати часу на приготування їжі (необхідно спочатку розтопити піч).

В порівнянні з огневими газові плити забезпечують кращі комфортні умови будівель проте ним віповідають ряд недоліків: при спалюванні газу виділяються шкідливі продукти - окись вуглецю й вуглекислий газ, погіршується температурний режим приміщення.

Кардинальнім рішенням проблеми комфорту являється перехід на стаціонарні електричні плити, які повністю не мають недоліків газових плит й дозволяють регулювати а при відповідній апаратурі й автоматизувати процеси приготування їжі.

Багаточисленними дослідженнями встановлено, що ККВ (коефіцієнт корисного використання) вугілля на приготування їжі складає 0,1...0,5 (максимальне значення – при поєднанні процесів приготування їжі й опалювання приміщень); ККВ газових плит-0,5...0,65, електричних - 0,28...0,30 тобто по витраті енергоресурсів найбільш економічно використовувати природний газ. Проте багато гірські сільськогосподарські райони країни насичені запасами енергоресурсів малих річок, енергія яких може бути легко освоєна колективними господарствами і т. д. Пі­сля їх освоєння вживання електроплит збереже такі енергоресурси, як нафта, при­родний газ, вугілля, і ККВ наблизиться до одиниці. Тому в даних районах перевагу потрібно віддати електроенергії.

Гаряче водопостачання і опалювання - найбільш енергоємні процеси, що вимагають до 20 % енергії, споживаної сільським господарством.

Для опалювання й гарячого водопостачання сільське | населення використовує головним чином вугілля у вогневих печах, у меншій мірі природний газ й незначно - електроенергію (2,1 %). В той ж час і вживання вугілля вимагає великих витрат праці й не забезпечує оптимальний температурний режим (то тепло, то холодно). Крім того, ККВ вугілля складає тільки 0,25...0,35.

В останні роки для села розроблено п'ять най­більш раціональних схем теплопостачання, що гарантують необхідні комфортні умови: централізоване від невеликих котельних, працюючих на вугіллі або газі; централізоване від електрокотельні використовуючи електроенергію в провали графіка навантаження енергосистеми; індивідуальне від водонагрівачів, працюючих

На зрідженому газі; індивіду­альне комбіноване від нагрівачів, що використовують сонячну й електричну енергію; індивідуальне від сонячних водонагрівачів з наводчиками теплоти від теплових насосів і електронагрівників.

Невеликі сільські котельні, працюючі на вугіллі або зрідженому газі, через відсутність автоматики, некондиційності палива, недостатньо високого рівня експлуатації мають порівняно невисокий ККВ - 0,4...0,6. ККВ індивідуальних газових водо­нагрівачів також не більше 0,6.

При виробці електроенергії по вільному графіку ККВ сучасних теплових електростанцій складає 0,37...0,4. При виробці електроенергії для електрокотельних в провали графіка навантаження енергосистеми за рахунок донавантаження більш

Економічних базис­них агрегатів й ТЕЦ ККД енергосистеми еквівалентно 0,44...0,60.

Середньорічний ККВ індивідуальних нагрівачів, що використовують сонячну енергію (через «гарячий ящик»), досягає 0,7...0,85 по витраті енергоресурсів. В таких нагрівачах додатково до сонячної витрачається електрична енергія тіль­ки в похмурі і особливо холодні дні.

В південнихх районах країни населення часто використовує в літній час кондиціонери повітря. В зимній час їх можна перетворити в теплові насоси й використовувати як додаткові джерела теплоти до сонячних нагрівних установок. В тих випадках коли і цієї теплоти недостатньо (в похмурі й особливо холодні дні), додатково включають електронагрівники. Середньорічний ККД таких нагрівачів досягає 0,8...0,9 по використовуванню енергоресурсів. По приведеним витратах розглянуті варіанти гарячого водопостачання і опалювання розрізняються.

При узагальненні можливих способів економії енергоресурсів, здійснених за рахунок запитальних вкладень, можна відзначити, що випускаються промисловістю енергозберігаючого устаткування дозволяють значно понизити потребу в паливі й

Електроенергії головним чином за рахунок удосконалення енергетичного господарства, заміни нафтопродуктів на менш цінні види палива, вживання техніки по використовуванню місцевих й вторинних енергоресурсів, а також різних енергозберігаючих технологій. Проте не всі можливості енергозберігання ще вивчені.

Самостійне вивчення 6.

Тема: Типові методи реконструкції виробництва.

Використання енергоресурсів.

План:

1. Типові заходи.

2. Використання місцевих енергоресурсів

Література: 1. Корабльов А. Д. ст. 89-102

Ця група заходів виявляється в результаті перевірки відповідності діючих технічних і технологічних рішень сучасним енергозберігаючим технологіям, що вимагають таких капіталовкладень, які необхідно передбачати планами на реконструкцію або модернізацію господарств. Маючи на увазі, що ці заходи вимагають істотних витрат, їх особливо ретельно перевіряють на економічну доцільність.

До основних енергозберігаючих заходів реконструктивного порядку можна віднести типові, які здійснюють в проектній практиці згідно встановленим нормативам, використовування місцевих енергоресурсів, заміну цінних видів палива на менш цінні, вживання вторинних енергоресурсів, використовування відходів промисловості, упровадження нових енергозберігаючих електротехнологій і автоматизацію виробництва.

1.Типові заходи:

Під типовими розуміють ті заходи, які традиційно розглядають і застосовують проектні організації при проектуванні або реконструкції сільськогосподарських об'єктів. До цієї групи можна віднести заходи, розглянуті в розділі «Експлуатаційні заходи», якщо вони були включені в план реконструкції із значними капіталовкладеннями, і, окрім них, заходи щодо використовування енергозберігаючих установок. При будівництві нового або реконструкції існуючого нафтоскладу в господарстві в першу чергу звертають увагу на місткість резервуарного парку. Це необхідне для забезпечення енергоустановок нафтопродуктами з урахуванням роздільного зберігання по сортах и марках, а також об'ємів і термінів надходження. Таке розмежування дозволяє понизити загальну витрату нафтопродуктів на 2 %.

Типові заходи, що використовуються при проектуванні пристроїв теплопостачання, залежать від прийнятої схеми—децентралізованої або централізованої.

При децентралізованому теплопостачанні застосовують місцеві теплогенеруючі установки — казани-пароутворювачі або теплогенератори. Тут з енергозберігаючих позицій в проекти включають розрахунки максимальних витрат теплоти на всі види тепло-споживання (опалювання, вентиляція, гарячіше водопостачання і технологічні потреби) і закінчують підбором відповідних генераторів теплоти і визначенням витрати палива. Для індивідуального користування промисловість випускає теплогенератори продуктивністю від 100 до 500 Мкал. При централізованому теплопостачанні в умовах сільського господарства найбільш прийнятні водяні двотрубні теплові сіті відкритого типу, з яких частина теплоносія розбирається споживачами на гаряче водопостачання. Місцеву розводку гарячого водопостачання приєднують до подаючого і зворотного трубопроводів тепломережі через змішувач, регулюючий температуру змішаної води, яка, йде на водорозбір.

Системи опалювання будівель приєднують до поверхневих водяних теплових сіток по двох основних схемах: безпосередньо (коли температура теплоносія в подаючому трубопроводі не перевищує граничнодопустиму температуру води для місцевої системи опалювання) і через елеватор (коли температура теплоносія більше допустимої для води системи опалювання даної будівлі).

Калорифери вентиляційних систем і повітряного, опалювання безпосередньо підключають до теплової мережі. В парових теплових сітях початкові параметри теплоносія повинні прийматися по параметрах пари споживача з урахуванням втрат тиску і падіння температури пари в паропроводах при розрахунковому режимі.

Системи опалювання, вентиляція і споживання пари приєднують безпосередньо до теплової сітки, а системи гарячого водопостачання — через пароводяні підігрівачі.

Розрахункове теплове навантаження (Вт) котельної централізованого теплопостачання визначають окремо для холодного і теплого періодів року по наступних формулах

 

де 1, 2 — коефіцієнт запасу, що враховує втрати теплоти в теплових сітях, витрата теплоти на власні потреби котельної і резерв на можливе збільшення теплоспоживання господарством.

Залежність укрупненого показника питомого потоку теплоти ф від розрахункової температури зовнішнього повітря була приведена на малюнку 4.

При проектуванні котельних з виробництвом пари особлива увага звертається на повернення конденсату.

Це технічне рішення забезпечує економію палива від 10 до 30 %.

В сільських електричних сітях втрати електроенергії досягають 13 % і більш. Тому реконструкція електричних сітей часто направлена на зниження цих втрат.

Оскільки ці роботи не виконуються в сільськогосподарському виробництві, вони в даній книзі не розглядаються.

Для безперебійного їх енергозабезпечення часто будують резервні лінії електропередачі. Втрати електроенергії в сітях пропорційні активному опору дротів. Отже, щоб понизити втрати доцільно в нормальному режимі роботи навантаження розподіляти між робочими і резервними лініями.

Втрати електроенергії в трансформаторах можна звести до мінімуму шляхом правильного вибору потужності і числа трансформаторів і раціонального режиму їх роботи. Вибір числа трансформаторів був пов'язаний

З режимом навантаження споживачів. В сільському господарстві технологічні процеси в основному виконуються періодично, і навантаження часто і різко коливається. Вживання на об'єкті одного постійно включеного трансформатора викликає великі втрати холостого ходу. Тому на сільськогосподарських об'єктах рекомендується використовувати підстанції З двома і більш трансформаторами.

 

Скоротити споживану потужність і різко понизити пов'язані з цим втрати енергії можна регулюючи кількість паралельно працюючих трансформаторів.

Одна із задач проектування, що часто зустрічаються, — визначення оптимальних енергетичних параметрів джерел світла, їх типів, а також раціональне розміщення пристроїв освітлення.

Мал. 4. Залежність укрупненого показника питомого потоку теплоти Ф від розрахункової температури зовнішнього воздуху (за даними СНіП 11-36—73).

Освітлювальні лампи випускаються промисловістю мають різну світлову віддачу: лампи розжарювання — 23 лм/Вт; ртутна лампа — 56; люмінесцентна лампа — 80; металлогалогенная лампа — 100; натрієва лампа високого тиску — 130; натрієва лампа низького тиску — 180; лампи ідеально білого кольору — 220 лм/Вт.

По раціональному використовуванню джерел світла наука вже виробила для сільського господарства ряд практичних рекомендацій, що відповідають умові мінімуму енергетичних і фінансових витрат.

Для загального освітлення тваринницьких і птахівничих приміщень основного виробництва в першу чергу слід використовувати газорозрядні джерела світла низького тиску (ЛВ, ЛТБ, ЛХБ, ЛДЦ), в теплицях—лампи денного світла (ЛД) неонові (червоне світло), або ртутні (синьо-голубе світло), в допоміжних приміщеннях—лампи розжарювання (В, Би, Г, Бк). Відкриті території, виробничі майданчики і проїзди краще освітлювати лампами газорозрядними або розжарювання.

Для сільськогосподарських будівель використовують системи загального і комбінованого освітлення. Систему загального освітлення передбачають з локалізованим розміщенням світильників в приміщеннях при розташуванні тварин в ряд наприклад при клітинному вирощуванні птаха, прив'язному змісті корів. Систему комбінованого освітлення застосовують там, де потрібна підвищена освітленість окремих ділянок виробництва (ділянки сортування продукції, місця розміщення приладів терезів і т. д.). Ця система включає загальне освітлення і світильники, що розташовуються у робочих місць підвищеної освітленості. Рівень освітленості вибирають по галузевих нормах освітлення сільськогосподарських підприємств.

Світильники слід відбирати з урахуванням світлорозприділення, а також виконання залежно від навколишнього середовища і енергетичної економічності. В сільськогосподарських приміщеннях, стіни і стелі яких мають властивості, що відображають доцільно застосовувати світильники прямого світла. Їх тип і потужність вибирають по критерію енергетичної економічності Е/гН2 (де Е — освітленість по нормах; 1г—коефіцієнт запасу; Н—висота підвісу).

Світильники розташовують з урахуванням економічних і енергетичних показників, зручності обслуговування і вимог до якості освітлення. Найпоширеніші варіанти розміщення світильників: з лампами розжарювання — по кутах прямокутника і в шаховому порядку; з люмінесцентними — рядами, розташованими паралельно стінам з вікнами. Відключення світильників передбачається по рядах, паралельним стінам з вікнами. Це дозволяє раніше вимикати і пізніше включати ряди світильників, розташованих ближче до вікон, що пов'язано з нерівномірністю освітленості в приміщенні.

2.Використовування місцевих енергоресурсів:

Місцевими називають енергоресурси, які знаходяться в зоні розміщення сільськогосподарських об'єктів і не відносяться до фондів централізованого розподілу. Це в основному гідроенергія малих річок, не освоюваних „великою” енергетикою, сонячна радіація, біоенергоресурси і енергія вітру. Ці ресурси відновлювані і є одними з найважливіших засобів економії викопного палива.

Гідроенергоресурси знаходяться переважно в гірських районах. Можливість їх освоєння сільським господарством характеризується густиною розміщення водостоків, величиною їх енергетичної потужності і умовами освоєння гідроенергії.

Гірські утворення є істотним чинником конденсації і акумуляції в горах атмосферних опадів, які у вигляді талих вод високогірних снігів і льодовиків живлять численні гірські річки і струмки. Гірські райони переважно (98,8 %) насичені річками, що мають протяжність до 25 км. При густині розміщення таких річок, що досягає 0,501 км на 1 км2, практично кожний об'єкт знаходиться в зоні гідроенергоресурсів. Річки протяжністю до 25 км в основному мають потенційну потужність до 0,25 млрд. кВт-ч/год.

Енергія таких річок важко освоюєма і звичайно нерентабельна для „великої” енергетики. Тому вона має місцеве значення і відноситься до місцевих енергоресурсів.

Приватні модульні коефіцієнти, зміни середньодекадних витрат, що відображають, щодо середньорічних, досягають від 0,2 до 3,6. Такі значні коливання дебітів водостоків в різні періоди року істотно відображаються на можливості освоєння енергії малих річок. В літній час можна використовувати для виробництва електроенергії 90 % водостоків, а саме з дебітом вище 0,01 м3/с. Маючи на увазі, що вони в основному розташовані на висоті більше 1 - км, де 46 % об'єктів знаходиться в безпосередній близькості від водостоків, напрошується висновок можливості використовування гідроенергії приблизно для 425 % (46-90 = 42,5 %) кочових об'єктів. В зимовий час, коли переважно працюють стаціонарні об'єкти, можна використовувати енергію тільки 8 % річок з дебітом понад 0,1 м3/с. В безпосередній близькості від водостоків знаходиться тільки 51 % об'єктів. Отже, тільки 4 % стаціонарних споживачів енергії можна забезпечити гідроенергією без будівництва сітей. Решта об'єктів може використовувати місцеві ресурси гідроенергії тільки при споруд ліній електропередачі від місць розміщення малих ГЕС до споживачів.

В освоєнні гідроенергоресурсів є ряд труднощів: насиченість водостоків твердими осіданнями, можливість появлення льоду і селевих потоків на річках. Насиченість стоку річок твердими осіданнями приводить до засмічення водоводів зносу лопаток турбін і зниженню працездатності ГЕС. Спостереження за наносами; здійснювані гідрометеопостами, показали, що каламутність не перевищує 0,3 кг/м3 тільки для 50 % річок. Для 30 % водостоків вона коливається від 0,3 до 1 кг/м3 витрати води а для 20 % — від 1 до 4 кг/м3. Основна дія на каламутність річок надає спосіб їх живлення. Річки з переважанням сніго-дощового живлення мають більшу каламутність, ніж річки з переважанням високогірного льодово-снігового живлення. Це пояснюється тим що сніго-дощові паводки супроводяться інтенсивною ерозією схилу.

На поперечний перетин водоводів ГЕС істотно впливає появлення льоду. Лід, намерзаючи на стінки водоводові, знижує витрату води і відповідно потужність станцій. Спостереження гідро-метеорологів за появленням льоду показали що у високогірних районах максимальна товщина льоду в південних районах країни, де переважно знаходяться гидро-енерго-ресурси малих річок, досягає 100...120 мм. Появлення льоду, як правило починається в листопаді—грудні і закінчується в лютому — квітні.

В гірських районах, де річки переважно протікають в кам'янистому руслі з великими швидкостями, є сприятливі умови для розвитку шуги. Вона утворюється з донного і берегового льоду, який намерзає в холодний нічний час доби а з настанням дня підтає, відривається потоками води і рухається по руслу. Шуга забиває водоприймальні пристрої, водоводи, гідроагрегати і приводить до зниження працездатності невеликих ГЕС в зимовий період року.

Один з важливих чинників, що утрудняють споруду і експлуатацію невеликих ГЕС, — можливість різкого зростання термінових витрат води, тобто утворення селевих потоків. Витрата води в селевих потоках зростає в десятки разів і може поруйнувати водозабірні пристрої ГЕС. Це повинне бути враховано в конструкціях малих гідроелектростанцій.

Гідроенергоресурси є в значній кількості в гірських сільськогосподарських районах і можуть бути цілком освоєні. Проте при створенні ГЕС слід враховувати специфічні особливості малих річок і умови їх експлуатації.

Для багатьох сільськогосподарських об'єктів, розташованих в південних районах країни, характерний високий рівень сонячної радіації. Річна її величина залежно від місця розміщення об'єкту складає від 1200 до 2100 кВт-ч/м2. Інтенсивність сонячної радіації, залежить як від ясності погоди, так і географічної широти місцевості, часу доби і року.

Надходження сонячної радіації в окремі сезони украй нерівномірно. Воно особливо велике в літній період року. В зимові місяці рівень сонячної радіації значно знижується (приблизно в 2,5 рази). В той же час потреба в енергії сільськогосподарських об'єктів особливо велика в зимові місяці.

Одна із специфічних особливостей надходження сонячної радіації — її крайня добова нерівномірність. Вдень її потужність досягає 800 Вт·ч/(м2·ч), тоді як вночі вона рівна нулю. Тому для енергозабезпечення об'єктів в необхідне для них час сонячні енергетичні установки повинні мати або акумулюючу здатність, або інші резервні джерела енергії.

Інша особливість надходження сонячної, радіації—наявність похмурих днів в основному в зимовий період року, коли якнайбільше потрібен сонячної энергии. Це істотно знижує ефективність сонячних енергоустановок і вимагає додаткового вживання спеціальних довідників теплоти, заснованих на використовуванні викопних видів палива.

Враховуючи особливості надходження сонячної радіації і її низьку густину, можна зробити висновок, що конструкції енергоустановок сонячної енергії повинні мати значні майданчики володіти акумулюючою здатністю і вимагати порівняно невисоких питомих капіталовкладень. Тільки в цьому випадку сонячні енергоустановки можуть бути ефективними. В практиці приклади таких установок є.

Останнім часом об'єктом пильного вивчення стала біомаса. Під цим терміном розуміється все те, що виникає завдяки діяльності біосфери, — різноманітні продукти рослинного, мікробіологічного або тваринного походження. За допомогою спеціально створених ученими технологічних процесів стала можливою успішна переробка біомаси і одночасне отримання важливих видів рідкого палива — етилового, бутилового спирту і органічних кислот, а також газоподібного палива - водню і метану.

Як продукт фотосинтезу біомаса є своєрідним акумулятором сонячної енергії, що нагромаджується в рослинах і далі у всьому

Живому світі. Особливість її - в постійній освіті. Щорічно в біомасі запасається в 10 разів більше енергії, ніж споживається в світі.

З біоенергоресурсів особливий інтерес представля­ет виробництво метану.

Метанове бродіння - розпад під дією спе­цифічних мікроорганізмів у відсутність кислоро­ду - забезпечує отримання метану і вуглекислого газу. Процес протікає в закритих резервуарах (метантенках) об'ємом від сотень до декількох тисяч ку­бометрів при різних температурах. Максимальна потужність резервуару об'ємом 1 тис. м3 рівна 3,5...5 млн. м3 Метану, або 5..,7 тис. т умовного палива в рік.

Багатообіцяючою сировиною для отримання Метану є відходи тваринництва.

В нашій країні щорічно утворюється до 1 млрд. м3 відходів тваринництва (головним чином гною) із змістом близько 250 млн. т органічного добрива. Оскільки їх повна переробка поки не налагоджена, то за підрахунками фахівців, ми втрачаємо не тільки біологічно цінні продукти, але і щорічно 50...60 млрд. м3 метану.

Окрім газу, сільське господарство з 250 млн. т від­ходів тваринництва може отримати і направити на поля 5 млн. т азоту, 2,5 млн. т окислу фосфору, 10 млн. т окису калія. Це означає, що капітальні вкладення в будівництво метангенеруючих заводів окупляться у вельми короткий термін - протягом двох років.

Проте загальний об'єм сучасних наукових досліджень недостатній. Те ж відноситься до конструкторських і технологічних розробок.

Іншим крупним джерелом сировини для отримання '. газоподібного і рідкого (наприклад, етилового спир­ту) палива можуть стати відходи зерновиробництва - солома, значна частина якої до справжнього часу не використовується. Є вірогідність отримання з 100 млн. т соломи 10 млн. т рідкого палива (етанолу) і до 10...15 млрд. м3 метану. Одночасно землеробству буде повернено значна кількість азоту, окислів фосфору і калію.

Цінною сировиною для отримання рідкого і газоподібного палива стають, судячи з останніх винаходів учених, відходи бавовництва. Це буде мати велике значення для наших Середньоазіатських республік. Там щорічно утворюється до 8...10 млн. т сухих відходів бавовництва, з яких можна отримати 500...800 т етилові спирти і до 1 млрд. м3 Метану.

Можна також використовувати відходи м'ясо-молочної і харчової промисловості.

Дослідженнями встановлено, що при переробці рідких відходів методом метанового бродіння мож­на отримати високий економічний ефект. В зоні сільськогосподарського виробництва є значні запаси енергії вітру. Облік ка­дастра вітрової енергії показує, що вони становлять близько 2400 млрд. кВт·ч, що набагато перевищує загальну потребу сільського господарства в енергії.

Розподіл вітрової енергії в зоні сельхозугодий украй нерівномірний. Наприклад, в зоні Казах­стану є райони, де переважають сильні віт­ри (швидкість від 5 до 20 м/с). Причому число легковажних днів в році досягає 140. Встановлено що гірські райони захищені від вітрів. При цьому штильові пе­ріоди іноді тривають по декілька місяців.

По інтенсивності вітру територія Радянського Союзу була розділена на три зони:

Перша - райони сильних вітрів з середньорічною швидкістю 6 м/с і більш. Це - Прикаспійські райо­ни, острів Сахалін і ряд областей, прилеглих до Північного Льодовитого океану;

Друга - райони середньої інтенсивності вітру (з середньорічною швидкістю від 3,5 до 6 м/с). В цю зону входять райони європейської частини СРСР, Закавказзя і рівнинна територія Казахської РСР;

Третя - райони слабої інтенсивності вітру (з середньорічною швидкістю до 3,5 м/с). Це - гірські райони Середньої Азії, Казахстану і Сибіру.

При використовуванні енергії вітру слідує враховувати:

Низьку густину повітряного потоку, що визиває необхідність виготовляти вітрові колеса зна­чних діаметрів для порівняно невеликих потужностей енергетичних установок; нерівномірність швидкості вітру, через що застосовують спеціальні регулюючі пристрої; наявність штильових періодів, вимагаючих застосування резервних джерел енергозабезпечення; зміни напряму вітру.

З урахуванням цих особливостей були створені ефективні, конструкції вітроенергетичних агрегатів для першої і другої зон інтенсивності вітру.

За наявності місцевих енергоресурсів можна в значній степені замінити і навіть виключити застосування централізованих фундацій викопного палива. Природно, що така заміна повинна бути в кожному випадку економічно обґрунтована.

Самостійне вивчення 7.

Тема: Економія енергоресурсів за кордоном.

План:

1. Тенденції розвитку с/г виробництва.

2.Основні напрямки по виконанні робіт по енергозбереженню.

3. Характеристика напрямків.

Література: 1. Корабльов А. Д. ст. 145-149

1.Тенденції розвитку с/г виробництва:

Одна з тенденцій сучасного сільськогосподарського виробництва — оснащення його енергонасиченою технікою. Тільки за останні 10 років потужність машинно-тракторного парку сільського господарства промислово розвинутих країн подвоїлася, досягнувши 1500 млн. кВт. Частка споживання енергії сільським господарством в цих країнах складає від 5 до 18% загального споживання енергії.

За підрахунками іноземних експертів, при сучасних крупних витратах енергії світові запаси нафти будуть вичерпані через 40 років, газу — через 50 і вугілля — через 70...100 років. Тому за кордоном також ведуться великі дослідницькі роботи з метою зниження витрати енергоресурсів.

2.Основні напрямки по виконуваних робіт по енергозбереженню:

Основні напрями робіт, що проводяться: автоматизація виробництва із застосуванням обчислювальної техніки і електроніки;

Використовування енергії відходів сільськогосподарського виробництва;

Вдосконалення організації енергозбереження;

Вдосконалення техніки і технології сільськогосподарського виробництва.

3.Характеристика напрямків:

На першому напрямі дослідження ведуться по широкому використовуванню електроніки і обчислювальної техніки для стеження за технічним станом складальних одиниць складних машин, для регулювання виробничих процесів і підтримки підходящих режимів їх роботи, для контролю і обліку роботи енергоспоживаючих установок.

Наприклад, фірма БПВ (Швейцарія) розробила автоматизовану систему реєстрації, аналізу і обробки даних про стан і роботу автопоїздів. Вона складається з бортової мікроЭВМ, сполученої з електронним блоком і датчиком на вузлах автопоїзда, і стаціонарної міні-ЭВМ, що знаходиться на автотранспортному підприємстві. Інформація зі всіх датчиків поступає на електронний блок, де покази порівнюються з граничними запрограмованими значеннями. Водій зразу ж одержує сигнал від мікроЭВМ при виході окремих показників за допустимі межі, і це дозволяє управляти автопоїздом в найекономічніших режимах. Вся інформація про технічний стан основних складальних одиниць автопоїзда, режимах роботи, витрати палива, простоях в дорозі, надходженнях і виконаннях замовлень поступає з магнітного блоку бортової мікроЭВМ на ЭВМ автопідприємства.

Отримана на ЕОМ інформація обробляється і використовується технічною і комерційною службами для управління системою технічної експлуатації і службою перевезення.

Аналогічна автоматизована система управління вантажним автопарком була розроблена фірмою Киенцле (ФРН). Такі системи доцільно розглянути на предмет використовування в автотранспортних господарствах агропромислового комплексу.

В Угорщині і Данії, наприклад, починають вводити мікропроцесорний контроль за процесом сушки. Мікропроцесор, одержуючи сигнали від різних датчиків, управляє процесом сушки в автоматичному режимі відповідно до заданої програми, не допускаючи перевитрати енергії і забезпечуючи сушку тільки до заданого програмою рівня. Спеціальні сенсори реєструють вогкість продукту і автоматично враховують всі відхилення від заданої величини.

По другому напряму — використовування енергії відходів сільськогосподарського виробництва — основні дослідження ведуться в справі створення біогазових установок і за способами спалювання відходів рослинництва.

Закордоном дані установки набувають все більше і більше поширення, особливо на великих комплексах, де потрібна швидка переробка гною на органічне добриво.

Для спалювання рослинних відходів, наприклад соломи, стебел кукурудзи, соняшнику і т. п., в багатьох західноєвропейських країнах і США були розроблені спеціальні агрегати, що служать для виробництва теплової енергії. По розрахунку західнонімецьких фахівців, енергетичний потенціал соломи, одержуваної з 1 га посівів зернових, еквівалентний 1200... 1800л рідкого палива. Рослинні відходи пресують в пакунки, які і спалюють в печах. Істотною трудністю при спалюванні стебел кукурудзи є їх висока вогкість (35...60 %), що не дозволяє пресувати їх в пакунки. Перешкодою є також висока вартість машин для прибирання, зберігання і спалювання стебел. Тому в цій області основні дослідження ведуть по вдосконаленню конструкцій печей Для спалювання відходів.

По третьому напряму — вдосконалення організації енергозбереження — основні дослідження ведуться по методах стимулювання економії палива. Так. наприклад, в Угорщині була введена система придбання палива для автотранспорту за готівковий розрахунок. Не витрачені на паливо гроші залишаються у водія як винагорода. Завдяки такому матеріальному стимулюванню водіїв став зразковим зміст автомобілів, їзда — більш економічної.

Постійно контролюється витрата палива. При перевищенні витрати на 10 % в порівнянні з нормами повинна бути в шестиденний термін була виявлена причина цієї перевитрати. Якщо продовжується експлуатація несправного автомобіля, то винні карають штрафом рівним 100-процентній вартості перевитрачаного палива. Такі жорсткі заходи забезпечили особливо дбайливе відношення до автотранспорту.

По четвертому напряму досліджень — вдосконалення техніки і технології сільськогосподарського виробництва — роботи виконуються аналогічно роботам, що проводяться в нашій країні. Це сушка сільськогосподарських продуктів активним вентилюванням використовування теплоти охолоджуваного молока і відпрацьованого повітря тваринницьких приміщень через рекуператори і регенератори енергії для нагріву повітря і води.

Самостійне вивчення 8.

Тема: Гідроелектростанції для малих рік.

План:

1. Гідроелектростанції для малих рік.

2. Водоводи.

3. Регулювання параметрів електричного струму.

Література: 1. Корабльов А. Д. ст. 157-159, 162-165, 172-176.

1. Гідроелектростанції для малих рік:

В області створення і будівництва малих і мікро ГЕС в нашій країні ведуться наступні роботи:

- організація обстеження і продовження робіт по уточненні оцінки гідроенергетичного потенціала малих річок по економічних районах країни;

- проведення необхідних науково – дослідних і конструкторських робіт із створення спеціального високоавтоматизованого гідромеханічного і гідросилового устаткування;

- організація дослідницьких робіт, розробка проектної техдокументації для будівництва малих ГЕС в районах децентралізованого енергопостачання ціллю зменшення чисельності діючих дизельних електростанцій і скорочення витрати дорого дизельного палива.

В даний час були створені проекти на споруду сучасних автоматизованих малих ГЕС потужністю 0,5...2,0 МВт з уніфікованим обладнанням і уніфікованими будівельними конструкціями.

Розроблені стаціонарні і транспортабельні мікро ГЕС. Вони були розраховані на роботу без постійного обслуговуючого персоналу.

Практика будівництва виробила ряд вимог, якими слід керуватися при конструюванні малих ГЕС:

- вживання стандартних або наперед спроектованих вузлів для зниження вартості будівельно-монтажних робіт;

- пристосованість до широкого діапазону витрат і натисків;

- використовування спрощених схем ручного і автоматичного управління;

- вживання робочих коліс з високою частотою обертання;

- використовування спрощених конструкцій турбін з мінімумом поворотів потоку.

На основі узагальнення технічних і економічних досягнень по будівництву малих і мікро ГЕС, наявність. гідроенергоресурсів, потребі сільського господарства в енергії були сформульовані Основні принципові напрями в конструюванні ГЕС для сільського господарства:

–стосовно видів споживачів типи ГЕС повинні бути як стаціонарні (для об'єктів), так і транспортабельні для кочового періоду роботи.(рисунок 1);

–стаціонарні ГЕС можуть працювати як за відсутності, так і наявності сітей централізованого електропостачання. В першому випадку ГЕС є автономною електростанцією, а в другому розрахована на віддачу надлишку електроенергії в енергосистему і фактично є підживленням ГЕС;

1 - річка; 2 – водозабірний прилад; 3 – рукав для напору; 4 – енергоблок.

Рис.1. Схема трансрортабельної ГЕС.

–в гірських районах слід застосовувати конструкції ГЕС з дериваційною схемою використовування водної енергії. Деривація — сукупність споруд, що здійснює підведення води водоводом (трубопроводом, каналом або тунелем) до гідротурбіни. Вживання деривації обумовлено великими ухилами в гірській місцевості і короткими спорудами дериватів, що не вимагають великих капіталовкладень. Крім того, термінові витрати води і селеві потоки не руйнують такі ГЕС, чим забезпечується тривалий термін їх експлуатації.

Основні вузли дериваційних ГЕС (рисунок. 2) — 1 - водозабірний пристрій, водоводи 2, 3, 4, 5 і 6, що складається з гідротурбіни, гідрогенератора і пристроїв автоматики.

1 - водозабірний пристрій; 2 – безнапірний участок водоводу(лоток);

3 – опорна конструкція водоводу; 4 - напірний басейн;

5 - напірний участок водоводу; 6 – гідро електроагрегат;

7 – поперечний переріз безнапірного участка водоводу.

Рис.2. Схема дериваційної ГЕС.

2. Водоводи:

В цілях ефективного використовування енергії водотоку дериваційні водоводи повинні забезпечувати пропуск необхідної кількості для роботу ГЕС води з якнайменшими втратами. Дериваційні водоводи можуть, бути виконані по безнапірній або напірній схемі.

Для невеликих стаціонарних ГЕС, встановлюваних в гірській місцевості, доцільні водоводи комбіновані із стаціонарних безнапірних залізобетонних лотків і напірних сталевих трубопроводів. Безнапірні лотки 2 (дивись рисунок 2) розміщують залежно від рельєфу місцевості: або на ґрунті, або на опорних конструкціях. Такі конструкції вимагають незначних ґрунтових робіт, які важко

Здійснювати в скелястій гірській місцевості. Водоводи виготовляють завчасно заводським способом.

Напірна ділянка водоводу (звичайно сталевий трубопровід) встановлюють безпосередньо на спусках перед електростанцією, він служить для створення необхідного натиску безпосередньо на гідроенергоагрегаті. Ці ділянки мають порівняно невелику відстань.

Для транспортабельних ГЕС, що використовуються в кочових умовах роботи, водовід застосовують повністю напірний. Його виготовляють з меліоративної тканини, яка забезпечує гнучкість трубопроводу з урахуванням рельєфу місцевості, володіє високою міцністю, а при транспортуванні легко змотується в бухти. Ці властивості забезпечують транспортабельну ГЕС і розміщення їх на новому місці без додаткових капітальних вкладень на споруду трубопроводу (дивись рисунок 1).

При прокладці водоводів слід уникати поворотів траси, що створюють значні додаткові опори. Якщо ж без поворотів не обійтися, то мінімально допустимий радіус закруглення R (м) рекомендується встановлювати в залежності відсередньої швидкості перебігу води υ (м/с) у водоводі і площі його перетину ω (м2) по формулі:

R = 11 · υ2 · + 12.

При будівництві безнапірної ділянки деривації дуже важливий вибір ухилу ί дна каналу, від якого залежить швидкість потоку води в ньому. При малих швидкостях потоку може замулитися або зарости водовід, а в зимовий час —утворитися шуга, крижаний шар і виникнути затори.

Замулювання, шуга, лід, як правило, не виникають при швидкостях (м/с) води:

υ > (tн)0,06,

TН — розрахункова мінімальна температура зовнішнього повітря, ºС.

В той же час, при великих швидкостях води помічаються значні втрати тиску, а отже і потужності ГЕС. Тому швидкість водотоку деривації повинна бути від 1,0 до 1,5 м/с.

Необхідну величину ухилу каналу визначають по формулі Шезі:

,

R — гідравлічний радіус живого перетину каналу, м; С — коефіцієнт Шезі.

Коефіцієнт Шезі С Можна знайти, наприклад, по формулі Меннінга:

С = R ·,

Де N — коефіцієнт шорсткості, який для бетонних лотків можна прийняти

N = 0,012...0,014.

Втрати натиску на безнапірній ділянці водоводу, використаного для невеликих ГЕС, складуть величину Δh, приблизно рівну:

Δh = ί·L,

Де L – довжина водоводу, м.

Втрати тиску (м) на напірній ділянці водоводу, і |також в гнучких напірних трубопроводах транспортабельних ГЕС можна приблизно розрахувати по формулі:

Δh = ,

де λ — коефіцієнт тертя води об стінки труб (звичайно складає 0,02.,.0,03 м3/с); Q —дійсна витрата, м3/с; D— діаметр трубопроводу, м.

На напірних трубопроводах можуть також виникнути значні місцеві

Втрати, викликані різкими поворотами, несправністю засувок і т. п. Їх величину (м) можна визначити з виразу, м.:

Δh = ,

Де F—коефіцієнт місцевого опору (для засувок він рівний 0,5; для закруглюючого на 90° коліна—0,3). Для напірних ділянок водоводів важливо дотримувати умови заповнення водою їх горловини. Незаповнення водою горловини фактично приводить до того, що недовикористання перепаду рівнів напірного трубопроводу, а зрештою — до зниження потужності електростанції.

Це особливо негативно позначається на транспортабельних ГЕС, обладнаних гнучкими трубопроводами. За відсутності повного заповнення горловини водоводу виникають коливання її стінок і відповідно тертя об грунт що швидко приводить до стирання меліоративної тканини і її передчасного зносу.

Щоб уникнути цього, горловина напірних водоводів виконує змінного перетину. Мінімально допустиму площу (м2) поперечного перетину

Sмв окремих ділянок горловини можна приблизно.(без урахування опору горловини через малі швидкості в ній) визначити по формулі:

Де ΔHв — різниця між рівнем води в напірному басейні перед напірним водоводом і верхньою точкою даного перетину його горловини, м.

Капіталовкладення в напірні трубопроводи переважно залежать від їх діаметра, який можна розрахувати по формулі:

Після визначення основних параметрів напірного водоводу вибирають конструкцію гідротурбіни.

3. Регулювання параметрів електричного струму:

Як вже наголошувалося, експлуатація малих ГЕС здійснюється без спеціального обслуговуючого персоналу. Тому всі процеси по

Регулюванню потужності, напруги і частоти електричного струму автоматизують, а ручне управління зводиться, наприклад до закриття засувки або натиснення кнопки.

Основні параметри малих ГЕС, що підлягають регулюванню при змінах навантаження споживачів, —напруга і частота електричного струму. Спосіб регулювання параметрів залежить від типу генератора ГЕС і умов його роботи. На малих ГЕС в основному застосовують асинхронні генератори. Вони працюють спільно з енергосистемою і автономно.

При паралельній роботі малої ГЕС з енергосистемою відпадає необхідність в регулюючій апаратурі по частоті і напрузі для асинхронного генератора. Ці параметри автоматично регулюються електричним струмом енергосистеми.

У автономних ГЕС процес регулювання частоти струму і напруги дещо складніше, оскільки вони залежать як від швидкості обертання ротора, так і від активного навантаження, при зміні якого змінюється реактивна потужність і резонанс коливального контуру. Щоб не була потрібна їх регулювання, стабілізують загальне навантаження генератора. Для цього до електричної мережі підключають корисне баластне навантаження, загальна величина яких постійна. При збільшенні корисного навантаження відповідно зменшується частка баластної. Баластне навантаження може бути використаний для різних виробничих цілей, наприклад акумуляція теплоти, що використовується надалі для опалювання і гарячого водопостачання.

Як розподільний орган між робочим і баластним навантаженнями служить пристрій стабілізації напруги (рис.3), забезпечує високу надійність регуляторів і простоту їх конструкції.

Схема пристрою стабілізації напруги включає (Рис.3) стрічно-паралельний включені тиристори VS1, VS2, сполучені послідовно з баластним навантаженням R1. Управляючі електроди тиристорів через струмообмежувачі і захисні ланцюги VD1, R2, VD2, R3 підключені до фазозсувного пристрою з РС - ланцюгом, виконаному на трансформаторі Т1, конденсаторі С1, С2 і транзисторі VТ1, VТ2; останній застосовується як управляючого резистора. Напруга з вторинної обмотки трансформатора Т1 випрямляється діодом VD1, VD2, згладжується конденсатором СЗ, С4 і порівнюється з установкою, що задається потенціометром RР1, RР2.

Рис. 3. Електрична схема пристрою стабілізації напруги.

1—направляючий апарат; 2—робоче колесо; 3—втулка без пальця;

4—втулка без паза; 5—корпус генератора; 6—зовнішня втулка з пальцем;

7 — палець; 8—внутрішня втулка з косим пазом; 9 — регулювальна пружина; 10— станина;11—обмежувач ходу.

Рис.4.Схема механічного регулятора напруги мікроГЕС

При перевищенні напруги заданого значення струм поступає на транзистор УТ1, УТ2, змінюючи його провідність, а отже, і кут зсуву вхідної і вихідної напруг фазозсувного пристрою. При роботі генератора з корисним навантаженням номінальної потужності або під час пуску, коли напруга генератора не перевищує розрахункової величини, тиристор VS2 був закритий, оскільки напруга на |керуючому електроді зміщено по фазі на 180° по відношенню до прикладеного. При зборі частини корисного навантаження напруга генератора дещо підвищується, що приводить до зменшення кута вихідної напруги фазозміщеного пристрою і відкриття тиристора. Струм починає протікати через баластне навантаження R1, компенсуючи зменшення струму через корисне навантаження. Управління тиристором VS1 аналогічно. Таким чином, пристрій стабілізації напруги підтримує на заданому рівні загальне навантаження генератора, забезпечуючи задані напругу і частоту струму генератора.

На мікроГЕС вважають за краще використовувати порівняно прості і надійні механічні регулятори напруги (рис. 4). В основу цього пристрою встановлена залежність потужності ГЕС і відповідно напруги і частоти струму від витрати води, що поступає на лопатки, тобто, змінюючи фактичне навантаження споживача, змінюють витрату води так, щоб зберігалося число оборотів турбіни, а звідси — напруга і частота струму.

На торцевих частинах генератора 5 (дивись. рис. 4) встановлені кільцеві втулкові пари, з них зовнішні втулки 3, 6 жорстко з'єднані із станиною 10, а внутрішні 4, 8—з корпусом генератора. На втулці 8 однієї з пар виконаний гвинтовий паз, в який входить палець 7, закріплений на зовнішній втулці 6.

Між торцевою частиною генератора й станиною була розміщена регулююча

Пружина 9.

За відсутності корисного навантаження генератор з робочим колесом 2 під впливом пружини зміщується відносно направляючого апарату, від чого не повністю використовується енергія потоку води. При виникненні корисного навантаження створюється реактивний момент статора. Останній, долаючи опір пружини, повертається на деякий кут, від чого палець, переміщаючись по гвинтовій канавці, створює поступальний рух (по стрілці „А”) генератора й робочого колеса, яке, поєднуючись з потоком води, виходячи з направляючого апарату, забезпечує необхідну швидкість обертання ротора генератора й потрібна напруга.

Виходячи з розглянутих конструктивних особливостей малих й мікроГЕС, здійснюють їх проектування, монтаж й експлуатацію.

Самостійне вивчення 9.

Тема: Інші енергоустановки

План:

1. Механічні установки по використовуванню гідроенергії.

2. Установки по використовуванню біоенергоресурсів.

3. Установки по використовуванню енергії вітру.

Література: 1. Корабльов А. Д. “Экономия енергоресурсов в сельськом хозяйстве”.

1.Механічні установки по використовуванню гідроенергії:

Механічними установками по використовуванню гідроенергії називають пристрої, що перетворюють гідравлічну енергію в механічну. Ці пристрої служать як механічний привід млина, верстатів, молотів, насосів, повітропроводів і т. п. Історія їх вживання налічує тисячоліття, і лише в XX столітті з розвитком електроенергії цей привід був замінений на електричний.

В даний час з механічних установок основне розповсюдження отримали гідравлічні двигуни і струменеві водопідйомники.

Гідравлічний двигун — машина, що перетворює механічну енергію потоку води в механічну енергію відомої ланки (валу, штока і т. п.). В сільському господарстві гідравлічні двигуни застосовують для приводу млинів, засувок системи іригації, очищення решіток водозабірних споруд від наносів і деяких інших задач.

Струменевий водопідйомник — це машина, в якій використовується енергія безпосередньо води, що рухається. Із струменевих водопідйомників в сільському господарстві доцільно застосовувати гідротарани і гідроелеватори. Вони майже не мають частин, що рухаються і тому високонадійні.

Гідротарани (рис.1) можна ефективно використовувати в гірській місцевості при підйомі води для напування тварин або поливання пасовищ. Конструкція гідротарану була заснована на використовуванні імпульсної енергії гідравлічного удару.

Основні елементи гідротарана — верхній бак 1, нижній бак 3 і клапани 4, 5. Всі елементи сполучені трубопроводами 2, 6. Підйом води здійснюється таким чином. Гідравлічний удар виникає в трубопроводі 6 при закритті ударного відбійного клапана 4 під дією динамічного натиску води, що поступає з джерела. Унаслідок підвищення тиску при гідравлічному ударі відкривається напірний клапан 5 і вода підіймається в нижній бак 3, тиск в трубопроводі 6 падає, клапан 5 закривається, а клапан 4 відкривається. Клапан 4 закривається тоді, коли потік води досягає певної швидкості. Висота підйому доходить до 80 м, а добова продуктивність— 4...40 м3. Ще порівняно недавно гідротарани випускалися промисловістю серійно. Проте їх виробництво було необґрунтовано припинено. Враховуючи, що гідротарани дозволяють істотно зберегти електроенергію, що витрачається насосними установками, доцільно їх виробництво відновити.

1- верхній бак; 2,6 - трубопроводи;

3 - нижній бак; 4,5 – клапани; 7 – річка;

Р – Сила, яка необхідна для відкриття клапана;

H – Висота падіння води;

Н – висота піднімання води.

Рис.1 Схема гідравлічного тарана

1 – нарощувальний трубопровід;

2 – всмоктуючий патрубок;

3 – змішуюча камера;

4 – дифузор;

5 – сопло (насадка).

Рис.2 Схема гідроелеватора.

Робота гідроелеватора (рис.2) була заснована на використовуванні енергії струменя води, що підводиться до насадки під натиском. Проходячи з великою швидкістю через проточну частину гідроелеватора, струмінь води створює при вильоті з насадки перепад тиску. Це викликає надходження в камеру змішувача гідроелеватора матеріалу, що транспортується, з патрубка 2. Струмінь робочої рідини захоплює з камери змішувача гідросуміш, що утворюється, в дифузор. В дифузорі швидкість руху гідросуміші знижується але підвищується її тиск за рахунок переходу частини кінетичної енергії струменя в потенційну енергію потоку, ніж і обумовлюється переміщення гідросуміші по трубопроводах.

.

2. Установки по використовуванню біоенергоресурсів:

Біоенергоресурси — енергонасичений продукт, одержаний за рахунок життєдіяльності організмів. Це переважно продукти життєдіяльності мікроорганізмів, вироблювані у вигляді горючих газів (метан, сірководень і т. п.) або рідин (етил, метанол і т. п.). Для використовування біоенергоресурсів в країні є різні установки.

В сільськогосподарському виробництві застосовують переважно біогазові установки, призначені для одночасного отримання горючого газу і високоякісного органічного добрива. Виробництво горючого газу (біогазу) засновано на біологічному перетворенні органічних відходів (гною) в газ і що збагатило азотом органічну речовину.

Нормальний процес метанового розпаду органічних речовин досягається при строгому виконанні ряду фізико-хімічних умов, що забезпечують активну життєдіяльність метанових бактерій. До цих умов відноситься необхідність підтримки оптимальної температури бродильної маси її вогкості і тиску.

Режим роботи біогазових установок звичайно термофільний, з температурою 45...55 °С, що супроводиться швидким інтенсивним газовиділенням. При даному режимі період переробки гною триває не більш одного-двох місяців. Вогкість повітря в бродильній камері повинна бути 90...92 %, а надмірний тиск—0...0,1 МПа.

Режим виробництва біогазу — малолужний. Наявність кислотності в бродильній масі вбиває метаноутворюючі бактерії. Підвищення змісту лугу веде до якісної зміни складу газу, що генерується, — з'являється сірководень.

Поліпшення властивостей удобрювачів гною полягає в тому, що при його зберіганні в компостних купах втрачається 40...50 % азоту, а після його бродіння в біогазових установках азот зберігається до 97 %, тобто втрачається тільки 3 %. Крім того при бродінні гною знищуються хвороботворні бактерії, втрачається схожість насіння смітних трав.

1 – завантажувальний бункер; 2 – заслінка;

3 – кришки; 4,7,12 – труби;

5 – трубопровід; 6 – резервуар;

8 – газосховище; 9 – нагрівник;

10 – мішалка; 11 – камера.

Рис. 3 Схема біогазової установки по переробці гною.

Зразкова конструкція біогазової установки була приведена на рис 3.

В завантажувальному бункері при закритій заслінці 2 біомаса вогкістю 90...92 % (питомим вагою 0,92 г/см3) перемішується до отримання однорідної консистенції. З відкриттям заслінки 2 по трубі 12 перемішана біомаса потрапляє в бродильну камеру 11. Для руйнування біологічної кірки в камері 11 встановлена лопатева мішалка 10. Для нагріву біомаси до заданої температури був застосований електричний нагрівник 9.

В результаті бродіння біомаси у верхній частині камери 11 нагромаджується біогаз, який по трубі 4 поступає в газосховище 8. Надмірний тиск в бродильній камері і газосховищі забезпечується різницею рівнів води в резервуарі 6 і газосховищі 8, зв'язаних між собою трубою 7. Для усунення витоків газу бродильна камера і газосховище була закрита масивними кришками 3 з гумовим ущільнювачем. Біогаз з газосховища 8 по трубопроводу 5 подається споживачу.

3. Установки по використовуванню енергії вітру:

По своєму призначенню і комплектації вітроустановки класифікують на вітроагрегати спеціалізовані і вітроелектричні станції. Безпосередньо для сільського господарства промисловість випускає два типи вітроагрегатів:

– уніфіковані малій потужності (до 2 кВт), призначені для шахтних колодязів і свердловин діаметром 100 мм і більш;

– швидкохідні для роботи з заглибними електронасосами, опріснювальними установками і іншими електроприймачами. В цих установках енергія вітру перетвориться тільки в електричну.

В сучасних вітроелектричних агрегатах кінематика і комплектуючі вузли знаходяться на високому технічному рівні. Так, вітрові колеса оснащені автоматичними пристроями (виндзорами) орієнтації залежно від напряму і швидкості вітру. Генератори забезпечені тиристорними пристроями або постійними магнітами для самозбудження в цілях скорочення маси і габаритів, були розраховані на високу частоту обертання.

РЕЦЕНЗІЯ

На матеріали самостійного вивчення по навчальній дисципліні

«Основи енергозбереження»

Для студентів аграрних вищих навчальних закладів

І-ІІ рівнів акредитації по підготовці молодших

Спеціалістів із спеціальності 5.10010201

„Експлуатація та ремонт машин і обладнання

Агропромислового виробництва”

Дані матеріали самостійного вивчення по навчальній дисципліні „Основи енергозбереження” Розроблені на основі навчальної програми, затвердженої у Борщівському агротехнічному коледжі.

Основною метою матеріалів є надання допомоги студентам при опрацьовуванні тем, які виведено на самостійне вивчення по даній навчальній дисципліні.

В темах самостійного вивчення міститься матеріал описового та ілюстраційного характеру, який пояснює суть методів визначення і стимулювання економії енергоресурсів, впровадження у виробництво енергозберігаючих технологій…

Матеріали самостійного вивчення розроблені в простій, доступній формі і можуть допомогти студентами зекономити час при підготовці до заняття по даній темі.

Запропоновані матеріали призначені для викладачів і студентів відділення „Електрифікація і автоматизація сільського господарства” аграрних вищих навчальних закладів І - II рівнів акредитації.

Рецензент: Голова циклової комісії

Електротехнічних дисциплін, викладач-методист Борщівського агротехнічного коледжу.

________ Цимбал Г. І.

ЗМІСТ

Пояснювальна записка

Перелік тем самостійного вивчення

Самостійне вивчення 1. Методи визначення економії енергоресурсів

Самостійне вивчення 2. Методи стимулювання економії енергоресурсів

Самостійне вивчення 3. Енергетичний баланс і енергетичні характеристики

С/г виробництва

Самостійне вивчення 4. Використання електроспоживачів. Робота нагрівних пристроїв і котелень

Самостійне вивчення 5. Енергозберігаюча автоматизація. Побутові енергозберігаючі установки

Самостійне вивчення 6. Типові методи реконструкції виробництва. Використання енергоресурсів

Самостійне вивчення 7. Економія енергоресурсів за кордоном

Самостійне вивчення 8. Гідроелектростанції для малих рік

Самостійне вивчення 9. Інші енергоустановки

Рекомендована література:

1. Кораблев А. Д. Экономия энергоресурсов в сельском хозяйстве. – М.: Колос, 1988.

2. Ганелин А. М. Экономия энергоресурсов в сельском хозяйстве. - М: Колос, 1983.

3. Экономия энергии в электрических сетях. И. И. Магда,

С. Я. Меженный, В. Н. Сулейманов и др.; Под. ред. Н. А. Качановой и

Ю. В. Щербины. – К.: Техника, 1986.

4. Бебко В. Г., Меженний С. Я., Стафійчук В. Г., Юрчук В. Ф. Економне використання енергоресурсів в сільськогосподарському виробництві. – К: Урожай, 1991.

5. Бебко В. Г., Меженний С. Я., Стафійчук В. Г., Юрчук В. Ф. Зниження втрат у сільському господарстві. – К: Урожай, 1991.

6. Драганов Б. Х., Пчолкін Ю. М. Економія енергоресурсів у сільському господарстві. – К: Урожай, 1993.