Исследование надежности фекальной перекачивающей системы Красногорского свинокомплекса

Исследования на постоянных и временных пробных площадях во второй год после рубки показали, что снижение количества подроста не происходит. Наблюдается замирание в его развитии. На третий-четвертый год после рубки хвоя приобретает насыщенный темно-зеленый цвет, побеги дают небольшой прирост (в среднем 3-5 см). Пасеки с молодняком и средневозрастными деревьями представляют собой после рубки целостные участки молодого лесонасаждения естественного происхождения.

Проведенные исследования позволили сделать вывод, что при соблюдении технологии лесозаготовительного процесса процент сохраненного жизнеспособного подроста при использовании машин фирмы «Джон Дир» выше, чем при использовании отечественной техники. Такие факторы, как ширина волока, ширина пачки деревьев и сортиментов, их количество в пачке, объем пачки, оказывающие влияние на количество сохраненного подроста на пасеках после рубки леса, зависят от применяемой техники и технологии.

Литература

1. Гугелев, С.М. Заготовка и транспортировка сортиментов / С.М. Гугелев // Лесн. пром-сть. - 1993. -№ 5-6. - С. 15-16.

2. Гугелев, С.М. Влияние ВТМ на лесную среду / С.М. Гугелев, В.Ю. Савицкий // Лесн. пром-сть. - 1992. -№ 6. - С. 25-26.

3. Закревский, П.Б. Аргументы в пользу используемого норматива / П.Б. Закревский // Лесн. пром-сть. -1988. - № 7. - С. 10.

4. Михеев, Н.И. Особенности роста сосны в Западном Приангарье / Н.И. Михеев // Вопр. совершенствования организации лесного хозяйства Сибири и Дальнего Востока. - Новосибирск, 1966. -С. 199-207.

5. Петров, Н.Ф. Учет сохранившегося подроста и лесоводственная оценка технологии лесосечных работ /

Н.Ф. Петров // Возобновление и формирование лесов Сибири. - Красноярск: Ин-т леса и древесины СО АН СССР, 1969. - С. 169-172.

6. Рунова, Е.М. Влияние технологии рубок на сохранность подроста / Е.М. Рунова, В.А. Савченкова // Тр. Братского гос. техн. ун-та. - Братск: Изд-во БрГТУ, 2003. - Т.2. - С. 259-261.

7. Савченкова, В.А. Лесовосстановление после сплошных рубок в условиях Восточной Сибири / В.А. Сав-ченкова // Леса европейского региона - устойчивое управление и развитие: мат-лы докл. междунар. науч.-техн. конф. - Минск, 2002. - Ч. 1. - С. 138-140.

8. Соколов, В.А. Основы управления лесами Сибири / В.А. Соколов. - Красноярск: Изд-во СО РАН, 1997. -309 с.

9. Тюрин, Е.Г. Обеспеченность подростом северных лесов / Е.Г. Тюрин // Лесн. хоз-во. - 1981. - № 1. -С. 36-38.

----------♦-------------

УДК 21.67.001.57 Ю.П. Ильин, Н.Ю. Кузьмина

ИССЛЕДОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ ФЕКАЛЬНОЙ ПЕРЕКАЧИВАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ КРАСНОГОРСКОГО СВИНОКОМПЛЕКСА

В статье исследована частота отказов трубопроводов фекальных систем от сезонности и числа работающих насосов. Получены графики работы барботажных электронасосов и частоты отказов трубопроводов. Приводится зависимость интенсивности отказов трубопроводов от производительности барботажной системы и сезонности. Получена зависимость вероятности безотказной работы трубопроводов.

Челябинская область занимает пятое место по объему производимой продукции в России, являясь регионом с крупным энергетическим комплексом и природными ресурсами. Поэтому в области, наряду с наращиванием собственных энергетических мощностей, остро стоит вопрос эффективности использования имеющихся ресурсов в целом [1].

Концентрация животных на крупных объектах приводит к накоплению больших объемов жидкого навоза и навозных стоков. Существующие машинные технологии предусматривают уборку и подготовку к использованию навоза, получаемого на репродукторных и свиноводческих комплексах. Подготовка навоза к использованию проводится в зависимости от его физико-механических свойств при изменяющейся влажности в пределах 88-98%.

Рассмотрим технологию переработки свиного бесподстилочного навоза на примере Красногорского свинокомплекса. Навозные стоки проходят через отделитель механических включений в карантинные емкости, где усредняются, дезодорируются и подаются на разделение, затем, пройдя биологическую обработку, поступают в отстойники. Как мы видим, оборудование для анаэробного сбраживания не используется, а, следовательно, исключается возможность получения биогаза и высококачественного органического удобрения. Для проектирования биогазовых установок с высокой степенью надежности необходимо определить количественные показатели надежности конкретного объекта и его оборудования. На Красногорском свинокомплексе работают две электронасосные фекальные системы: перекачки фекальных стоков и барботаж-ная. Каждая система представлена N количеством подсистем, состоящих из последовательно соединения трубопровода и электронасоса. В процессе исследования оказалось, что интенсивность отказов электронасосов и трубопроводов транспортировки фекальных стоков высока и ее необходимо учитывать при расчете надежности всей системы. При оценке надежности работы электронасосных фекальных систем свинокомплекса нами была использована методика, изложенная в [2].

Исследование отказов трубопроводов на Красногорском свинокомплексе проводилось в течение трех лет (2002-2004 гг.). Частота отказов по месяцам приведена на рис. 1 и имеет два максимума: в летний и зимний периоды. Наиболее вероятной причиной отказов трубопроводов транспортировки фекальных стоков является комкообразование из-за осаждения частиц твердой фракции навозного субстрата на дно приемного резервуара. Эти результаты согласуются с исследованиями [3]. Зависимость частоты отказов трубопроводов от сезонов приведена на рис. 2.

N

14

12

10

2 4 6 8 10 12 2 4 6 8 10 12 2 4 6 8 10 12 месяцы

2002 2003 2004

Годы

Рис. 1. Частота отказов трубопроводов

8

6

4

Рис. 2. Зависимость частоты отказов напорных трубопроводов транспортировки фекальных стоков от сезонности

Для определения зависимости частоты отказов трубопроводов от количества работающих барботажных электронасосов нами был получен график их работы (рис.3) для того же периода наблюдений, что и на рис. 1.

к

4   -----------

2

2 4 6 8 10 12 2 4 6 8 10 12 2 4 6 8 10 12 месяцы

2002 2003 2004

Рис. 3. Количество работающих барботажных электронасосов в период с 2002 по 2004 г.

0

Зависимость частоты отказов от числа работающих барботажных электронасосов можно описать полиномом Лагранжа [4]:

Р = пу

Х т=0 (хт —х0>---(хт —хт—1>хт _ хп>

где х - число работающих барботажных электронасосов (х = 0; 2; 4); у - средняя частота отказов (у = 5,5; 4; 3); т = 0, 1, 2 (п) точки полинома.

После преобразования получим

Рх = 5,5 _ 0,5х.

Зависимость N = ^к) приведена на рис. 4.

Из рис. 4 следует, что частота отказов трубопроводов обратно пропорциональна количеству работающих барботажных электронасосов. Кроме этого, на образование осадка в приемном резервуаре влияет размер частиц твердой фракции и плотности раствора.

Рис. 4. Зависимость частоты отказов напорных трубопроводов от числа работающих барботажных электронасосов для летнего периода

В [5] показано, что вероятность безотказной работы трубопроводов транспортировки фекальных стоков подчиняется экспоненциальному закону. В качестве основного параметра экспоненциального распределения принимается интенсивность отказов А(Ц.

При расчетах рис. 5 учитывалось, что кроме электронасосов с трубопроводами барботажной системы работает электронасос с трубопроводом перекачивающей системы. Показатель определялся [2]:

*=ПЯ

где V - объем приемного резервуара, м3;

п - количество работающих электронасосов барботажной системы;

Q - производительность насоса, м3/ч.

Для рассмотрения влияния интенсивности отказов трубопроводов на надежность перекачивающей

системы рассмотрим три варианта: при одной, двух и трех подсистемах. Расчет надежности вышеуказанных

систем проводился по методике [2] для времени t. Из графов состояний [6] следует, что состояниям 1, 2, 3 соответствует неработоспособности системы.

Вероятности безотказной работы для указанных случаев описываются выражениями:

P

P

P

Рис. 5. Изменение интенсивности отказов трубопроводов от доли часовой производительности электронасосов барботажной системы к объему приемного резервуара: 1 - зимний период;

2 - летний период; 3 - за весь период наблюдений

Расчеты выполнены для максимального Ai=15,3-10"3 '1/4 и минимального Л2=1,2-10-3 '1/4 значений интенсивности отказов трубопроводов фекальных стоков. Результаты расчетов вероятности безотказной работы систем управления представлены на рис.6.

Из рис. 6 следует, что изменение интенсивности отказов трубопроводов от Л™ до Лтах приводит к снижению вероятности безотказной работы установившегося режима более 20% для одной подсистемы, на 6% - при двух подсистемах и на 2% - при трех подсистемах. Следовательно надежность перекачивающей системы необходимо согласовывать со временем года и производительностью барботажной системы. Все рассмотренные воздействия вызывают отклонения от номинальных значений основных технических параметров и характеристик трубопроводов фекальных стоков, причем случайный характер этих воздействий обусловливает рассеяние характеристик перекачивающей системы.

Рис. 6. Вероятность безотказной работы трубопроводов фекальных стоков

Представленный материал необходим для решения вопросов программы развития и реконструкции топливно-энергетического комплекса Челябинской области, целью которой является повышение энергетической безопасности и надежности энергоснабжения при снижении сдерживающего влияния энергетики на развитие хозяйств и улучшение социальной и экологической обстановки.

Литература

1. Сборник нормативно-правовых документов. - Челябинск, 1999. - 272 с.

2. Новосельцева, М.П. Методика оценки надежности фекальных систем свинокомплексов / М.П. Новосельцева // Науч. тр. ЧИМЭСХ. - Челябинск, 1978. - Вып. 143. - С. 58-63.

3. Технический отчет НИС (№ 79/547) по теме «Исследование, разработка, внедрение прибора по определению начала забивания трубопроводов транспортировки стоков. - Челябинск: Изд-во ЧИМЭСХ, 1979. -43 с.

4. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. - М.: Наука, 1968. - 720 с.

5. Сырицын, Т.А. Надежность гидро- и пневмопривода / Т.А. Сырицын. - М.: Машиностроение, 1981. -216 с.

6. Березина, Л.Ю. Графы и их применение / Л.Ю. Березина. - М.: Просвещение, 1979. - 143 с.

♦