Повышение надежности оборудования микроклимата в животноводстве

УДК 636.2.083.314

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ МИКРОКЛИМАТА В ЖИВОТНОВОДСТВЕ

Н.Н.Новиков, Б.И.Назаров

Рассмотрены пути повышения надежности электромеханических вентиляторов в условиях животноводческих ферм. Приведены схемы защиты тепловен-тиляционных агрегатов от отказов. Предложен прорывной способ повышения надежности систем тепломассообмена путем широкого применения вентиляторов канального типа.

Ключевые слова: тепломассообмен в животноводстве, надёжность тепло-вентиляционных агрегатов, канальные вентиляторы.

Опыт эксплуатации оборудования микроклимата в животноводстве показывает, что реализация интенсивных технологий производства продукции требует существенного повышения его надёжности и ремонтопригодности.

Основные факторы, вызывающие отказы в работе оборудования микроклимата, сводятся к следующим:

- постоянным присутствием оборудования в агрессивной воздушной среде, содержащей одновременно пары углекислоты, аммиака, сероводорода, влаги, пыли;

- круглосуточным режимом работы;

- более 70% оборудования изготавливается из черных металлов, имеющих низкую устойчивость против коррозии;

- недостаточным качеством изготовления: рабочие колеса центробежных вентиляторов (ВР 80 и др.) имеют значительный эксцентриситет, приводящий к вибрации и выходу из строя опорных подшипников и т.д.);

- отсутствием средств автоматики (автоматической защиты пароводяных калориферов от размораживания, устройств защиты электропривода вентиляторов от неполнофазных режимов и т.д.);

- применением, главным образом, централизованных систем вентиляции, в которых отказ какого-либо группового оборудования приводит к отказу всей системы;

- незначительным применением современных коррозионностой-ких синтетических материалов;

- большой номенклатурой применяемого оборудования, которое включает более 25 наименований технических средств, состоящих из оригинальных узлов.

Поэтому в настоящее время принят ряд мер, позволяющих увеличить показатели надежности и долговечности оборудования микроклимата, повысить его

ремонтопригодность, что даст возможность повысить надежность обеспечения всего процесса поддержания микроклимата в животноводческих помещениях. Среди примененных мер необходимо отметить следующие.

Расширение применения коррозионно устойчивых материалов:

- изготовление лопастей вентиляторов из пластмасс, что повышает их ресурс на 70...80%, снижает металлоемкость и стоимость;

- применение пленочных воздуховодов вместо металлических позволяет увеличить срок их службы, повышает коэффициент теплоутилизации, позволяет создать режим движения холодного воздуха, при котором одновременно с нагревом производится его подсушивание;

- применение теплообменных аппаратов из алюминиевых сплавов дает возможность почти вдвое увеличить срок их службы.

Внедрение децентрализованных систем микроклимата.

Децентрализованные системы микроклимата животноводческих помещений предусматривают безвоздуховодную подачу свежего воздуха за счет увеличения количества автономно работающего оборудования при одновременном уменьшении мощности и массогабаритных параметров каждой единицы такого оборудования.

Несмотря на то, что децентрализованные системы микроклимата по сравнению с централизованными создают повышенный шум в помещении, а также трудности с обработкой приточного воздуха, надежность технологического процесса поддержания микроклимата возрастает в несколько раз.

Из-за использования в децентрализованных системах однотипного оборудования несколько уменьшаются эксплуатационные затраты.

Защита пароводяных калориферов от размораживания.

Наиболее эффективная защита калориферов от размораживания может быть решена по следующей схеме

Рис. 1. Схема защиты

калорифера от размораживания:

1- калорифер 2 - электродвигатель вентилятора 3- терморегулятор дилатометрический электрический типа ПР3201

На обратном трубопроводе калорифера устанавливается специальная гильза, в которую помещается чувствительный элемент терморегулятора ПР3201. Сам регулятор представляет собой закрытый корпус размером 50х30х20 мм с задатчиком уставки температуры отключения калорифера. Имеется также нормально-замкнутый контакт, который размыкается при понижении температуры чувствительного элемента терморегулятора ниже температуры уставки.

Дифференциал при регулировании температуры у данного типа терморегулятора фиксирован и составляет 2..3°С относительно уставки. Контакты терморегулятора включаются в цепь магнитного пускателя вентилятора.

При понижении температуры обратного теплоносителя после калорифера ниже заданной (10...15°С) производится отключение вентилятора, воздушный клапан приточного канала закрывается, прекращая подачу холодного воздуха к калориферу.

Терморегулятор ПР3201 серийно изготавливается в настоящее время на многих предприятиях, его стоимость около 800 рублей.

Применение защиты калориферов от размораживания позволит увеличить их срок службы с существующих 2-3 х лет до 7 лет.

Защита электродвигателей.

Средняя наработка электродвигателя до первого отказа составляет 3,5 года (около 20000 часов). Главная причина отказов - работа под нагрузкой при непол-нофазном режиме и перегрев обмоток.

На 40-80% увеличить ресурс трехфазных асинхронных электродвигателей оборудования микроклимата позволяет специальное устройство защиты УЗОТЭ-2У (рис.2), которое обеспечивает следующие виды защит: от перекоса фазных напряжений и обрыва фаз, от перегрузки, от перегрева обмоток, понижения сопротивления изоляции обмоток электродвигателя.

Техническая характеристика УЗОТЭ-2У. Напряжение питание прибора 220 !22 В, 50 Гц,

Потребляемая мощность, не более 5 Вт,

Мощность защищаемого электродвигателя, 1,6-250 кВт,

Допустимая нагрузка на контакты встроенного реле при напряжении 380 (220) В,

не более 8 А, 250 В, соБф=0,4

Время подготовки устройства к работе, не более 10 с

Максимальная длина линии:

- между устройством и датчиком температуры

(при сопротивлении линии не более 5 Ом), 300 м

Температура защитного отключения двигателя 80. ..90° С

Время срабатывания устройства:

- при обрыве фазы не более 4... 12 с

- при перегрузке по току в 1,5 раза, не более 30...60 с

- при перегрузке по току в 4 раза, Рабочее положение прибора Условия эксплуатации:

- температура окружающей среды

- относительная влажность, не более

- атмосферное давление Степень защиты корпуса Габаритные размеры, мм Масса устройства, не более

8...24 с любое

0...+50°С

95% 84... 107 кПа

1Р44 130 х 105 х 60 0,7 кг

Схема включения УЗОТЭ-2У представлена на рис. 2, данная схема соответствует случаю, когда задействованы все виды защит.

Рис. 2. Схема включения устройства защиты электродвигателей УЗОТЭ-2У

Повышение качества изготовления оборудования микроклимата

животноводческих ферм.

Наиболее часто отказы вентиляционных агрегатов вызываются повышенной вибрацией осей вентиляторов из-за несбалансированности рабочего колеса.

Поломка и разрушение подшипников опор у вентиляторов типа ВР 80 происходят в среднем через 2500...3000 часов работы, а срок службы осевых вентиляторов комплекта оборудования "Климат-4" составляет 2...3 года.

С целью избавления от этих недостатков нами разработана и проверена в производственных условиях система тепловоздухообмена с вентиляторами канального типа (рис.3).

вентилятор 1 секции конюшни

Ж

2

вентилятор 2 секции

г

О денник о О —©

1 - Е5 проход ШМ0 п (О) (О) (Шфлодец Щ^поздухорсщМелитель чЗУ -1-Ё=

о о —— —в— —О 0— - ? 1 —

ворота -

3

вентилятор 3 секцш

V

вентилятор 4 секцш

Рис. 3. План размещения вентиляционного оборудования в помещении

Канальные вентиляторы устанавливаются внутри воздуховодов или в их разрывах (рис.4).

а)

б)

в)

Рис. 4. Канальный вентилятор: а - общий вид; б - схема установки; в - фрагмент монтажа в животноводческом помещении

В канальных вентиляторах используются двигатели с внешним ротором. При работе ротор вращается вокруг статора, что делает двигатель компактным и экономичным. Достоинство такой конструкции состоит в обеспечении более эффективного охлаждения электропривода во время работы, что увеличивает срок его эксплуатации. Степень защиты двигателя IP 44. Особое внимание в двигателях выбранного вентилятора уделено вопросам защиты обмоток. Вентиляторы оснащены термоконтактными реле, обеспечивающими защиту от перегрева и самозапуска двигателя. Термисторы тепловой защиты встроены в обмотку статора, что обеспечивает быстродействие и безотказность срабатывания защиты. Колесо вентилятора оснащено лопатками, вогнутыми назад. Лопатки и колеса вентилятора изготавливаются из специальной пластмассы. Допускается эксплуатировать вентиляторы в помещениях с невзрывобезопасными газовыми смесями, при температуре до +60°С, с содержанием твердых веществ до 100 мг/м . Минимальная длина воздуховода для канальных вентиляторов вычисляется по формуле:

L= 44 НВ/п,

где L - min длина воздуховода;

Н - высота воздуховода;

В - ширина воздуховода.

Отметим основные достоинства канального вентилятора:

- совмещение рабочего колеса вентилятора с ротором электродвигателя;

- улучшенные пусковые и регулировочные характеристики Q-H;

- точность балансировки;

- большой срок службы;

- повышенная надежность;

- малые габариты и масса;

- удобство монтажа и регулировка.

Унификация оборудования микроклимата

Унификация оборудования микроклимата животноводческих помещений позволит перейти от применяемых в настоящее время 25 типов оборудования, практически не имеющих взаимозаменяемых узлов, к 2 модулям, состоящим из унифицированных узлов и блоков. Системы микроклимата всех типов и размеров животноводческих ферм необходимо комплектовать из этих модулей.

Первый модуль может быть использован на малых фермах. Он должен обеспечивать микроклимат в помещениях 150-200 свиней или 50 голов молочного стада. Воздухопроизводительность модуля 2000 м /ч. Состав: утилизатор с коэффициентом теплоутилизации 0,4, электрокалорифер, осушитель, устройства очистки и обеззараживания, автоматика.

Второй тип модуля должен быть рассчитан на применение в животноводческих фермах и комплексах: помещений на 600 свиней, 200 голов КРС. Воздухо-производительность его должна составлять 12000 м /ч. Состав: теплоутилизатор с коэффициентом теплоутилизации 0,6, калорифер, устройство очистки и обеззараживания, автоматика.

Унификация оборудования микроклимата позволит повысить его ремонтопригодность, снизить время простоев.

Повышение качества обслуживания оборудования микроклимата. Особенности оборудования микроклимата состоят в том, что при его обслуживании требуются специалисты как тепломеханических, так и электрических специальностей. В условиях дефицита кадров необходимо ориентировать подготовку специалистов на стыке указанных специальностей. Выводы

Повышение надежности оборудования микроклимата животноводческих помещений позволит повысить надежность всего оборудования животноводческих ферм, вследствие уменьшения отрицательного воздействия на него агрессивных газов и паров, увеличить в 1,5...2 раза срок службы зданий, повысить продуктивность животных на 9.. .11%.

Литература:

1. Судаченко, В.Н. Структура энергоносителей, состояние и перспективы их использования с/х производством // Сб. науч. тр. / ГНУ ВИЭСХ. - М.,2010. - Т.7, ч.1. - С.76-80.

2. Растимешин, С.А. Применение канальных электрокалориферов в энергосберегающих системах обеспечения микроклимата // Сб. науч. тр. / ГНУ ВИЭСХ. - М.,2010. - Т.7, ч.3. -С.193-200.

3. Заводов, А.В. Дифференциальная система микроклимата // Сб. науч. тр. / ГНУ ВНИИМЖ. - Подольск, 2011. - Т.22, ч.2. - С.238-246.

Новиков Николай Николаевич, кандидат технических наук, зав. отделом

Назаров Борис Иванович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник

ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства Рос-

сельхозакадемии

Тел. 8(495)867-43-33

E-mail: vniimzh@mail.ru

Consider ways of improving reliability of electro-mechanical ventilators in livestock farms. Teploventilacionnyh protection schemes are aggregates of bounce. A breakthrough way to increase system reliability by wide use of channel-type fans. Keywords: teplomassobmen in animal husbandry, the reliability of teploventilacionnyh units, ductedfans.