Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследований 11
1.1 Особенности приводных и технологических характеристик средств электромеханизации работ в садоводстве и виноградарстве 11
1.2 Существующие электроинструменты и электротехнологические установки в исследуемой отрасли сельского хозяйства 18
1.3 Применяемые источники питания для электроинструмента и электротехнологических установок 34
1.4 Выводы и задачи исследований 40
2 Теоретические исследования асинхронных генераторов как источников питания электрифицированных инструментов и электротехнологических установок 43
2.1 Анализ нагрузочных диаграмм электропотребителей и определение значения показателей качества электроэнергии 43
2.2 Метод формирования схем статорных обмоток 54
2.3 Предлагаемая схема источника питания электроснабжающей установки 70
2.4 Выводы 74
3. Расчёт параметров асинхронных генераторов и экспериментальные исследования 77
3.1 Расчёт параметров асинхронного генератора 77
3.2 Экспериментальные исследования нагрузочных устройств по отдельным технологическим процессам 86
3.3 Экспериментальные исследования асинхронного генератора 97
3.4 Выводы 105
4 Экономическая эффективность внедрения мобильных устройств для электроснабжения средств электромеханизации обрезки и электро технологических установок в садах и виноградниках 107
4.1 Расчет капитальных вложений на мобильный электроснабжающий агрегат со средствами электромеханизации обрезки и электротехнологическими установками 207
4.2 Расчет прямых эксплуатационных затрат при эксплуатации мобильного агрегата со средствами электромеханизации обрезки и электротехнологическими установками 112
4.3 Определение эффективности инвестиций при внедрении мобильного агрегата в садоводстве 117
4.4 Выводы 120
Общие выводы 121
Литература 124
Приложения 139
- Существующие электроинструменты и электротехнологические установки в исследуемой отрасли сельского хозяйства
- Анализ нагрузочных диаграмм электропотребителей и определение значения показателей качества электроэнергии
- Экспериментальные исследования нагрузочных устройств по отдельным технологическим процессам
- Расчет прямых эксплуатационных затрат при эксплуатации мобильного агрегата со средствами электромеханизации обрезки и электротехнологическими установками
Введение к работе
Увеличение потребления плодов и ягод населением наряду с другими видами продукции является важной экономической задачей. Для достижения высоких темпов производства плодов и ягод, обеспечивающих потребление согласно установленным нормам, на сегодняшний день необходимо реконструировать существующие и заложить новые насаждения на значительной площади - до 1,5 млн.га. Однако резервы расширения площадей под плодово-ягодные культуры в Краснодарском крае и в центральной части Северного Кавказа (как наиболее благоприятной территории с точки зрения климатических условий) исчерпываются, и идет освоение склоновых земель горных территорий. В связи с этим, вопросы электромеханизации основных видов работ становятся все более актуальными. Специфика садоводства и виноградарства требует снижения трудоемкости технологических процессов с учетом экологических и социальных требований.
Существующие средства электромеханизации основных работ и электротехнологические установки в садоводстве и виноградарстве требуют эффективного источника тока повышенной частоты. Разработкой механизированных сельскохозяйственных инструментов занимались такие ученые как Змитрович B.C., Кешуов С.А., Богатырев Н.И,. Краморов Ю.И., Темиржанов И.О. и др. Для обрезки веток и лозы применяют механизированные инструменты дискового и ножовочного типа. Технологический процесс обрезки характеризуется непостоянством момента сопротивления на валу инструмента, режим работы чаще повторно-кратковременный с переменной нагрузкой или перемежающийся. Установлено, что с увеличением частоты тока одновременно увеличиваются скорость резания и мощность, уменьшаются удельное усилие и момент резания.
Отсутствие стационарных электрических сетей и специальных или универсальных источников энергии для перспективных электротехнологических установок: электрооптических преобразователей для защиты от насекомых- вредителей, электроактиваторов водных растворов для улучшения растворяемости применяемых ядохимикатов и дезинфекции тары, озонаторных устройств, стимулирующих развитие пчелиных семей, опыляющих плодовые насаждения, - сдерживает широкое внедрение электротехнологии в данной отрасли. Сезонность работ и применение мобильных генераторных установок, предназначенных для питания только конкретных электрических нагрузок, резко снижает коэффициент их использования и экономическую эффективность внедрения. В качестве генераторов электрического тока наиболее перспективными, для данной отрасли сельского хозяйства, являются асинхронные генераторы с самовозбуждением от конденсаторных батарей. Научные работы Торопцева Н.Д, Кобозева В.А., Рыдаева А.И., Епишкова Н.Е., Зайцева Е.А. направлены на усовершенствование асинхронных генераторов. В работах Ванурина В.Н., Богатырева Н.И., Вронского О.В. проблемы АГ разрешаются путем разработки оригинальных схем обмоток асинхронных машин. В диссертации Вронского О.В. были приведены лучшие схемные решения обмоток, но как показывают диаграммы Гергеса, не удалось получить окончательно рациональное решение. Таким образом требуется разработка новых схемных решений статорной обмотки для улучшения параметров асинхронного генератора и возможности подключения перспективных электротехнологических установок.
Цель работы. Расширение функциональных возможностей асинхронных генераторов для питания электрифицированных инструментов и электротехнологических установок в садах, виноградниках, ягодниках путем усовершенствования методов формирования схем статорных обмоток и разработки новых схемных решений.
Задачи исследования: - проанализировать приводные характеристики ручных электрифицированных машин, а также перспективных электротехнологических установок с целью определения мощности, вида нагрузки и качества напряжения асинхронных генераторов; исследовать существующие типы асинхронных генераторов для питания электроинструментов и электротехнологических установок, выявить их недостатки; проанализировать характеристики статорных обмоток асинхронных машин, установить их влияние на эксплуатационные показатели генераторов и определить пути улучшения этих характеристик; разработать новую схему статорной обмотки, улучшающую эксплуатационные показатели асинхронного генератора и аналитически исследовать полученные характеристики; разработать методику построения схем обмоток и расчетных данных для их изготовления с учетом специфики работы асинхронных генераторов при питании электроустановок, работающих на территориях садов и виноградников; провести экспериментальные исследования основных электропотребителей с целью определения их эксплуатационных характеристик и уточнения требований к источнику тока, испытать асинхронный генератор с улучшенными эксплуатационными показателями и сравнить их с теоретическими результатами; провести технико-экономические расчеты при использовании нового генератора в составе агрегата для механизированной обрезки и электротехнологических работ в садоводстве.
Объект исследования - статорные обмотки асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением повышенной частоты тока, электропотребители, используемые в садах и виноградниках.
Предмет исследования - характеристики и эксплуатационные показатели асинхронных генераторов, электрооптических преобразователей, электроактиваторов, электроозонаторов.
Методики исследования. Гармонический анализ магнитодвижущих сил, возникающих в электрических машинах, использование диаграмм Гер-геса для оценки качества схем статорных обмоток. Методы статистической оценки исследуемых данных. Экспериментальная часть проведена в специализированной лаборатории на кафедре электрических машин и электропривода Кубанского ГАУ с соответствующим современным лабораторным оборудованием по методике получения и обработки результатов.
Научная новизна работы состоит: в методике расчета параметров и режимов асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением при переменной нагрузке, создаваемой работой нескольких электроинструментов при обрезке ветвей; в методике разработки схем обмоток статоров асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением на основе специального гармонического анализа магнитодвижущих сил и диаграмм Гергеса; в разработке схемы рациональной обмотки для асинхронных генераторов - восьмиполюсной модулированной при угле смещение фазных обмоток равном 2тс/3 и угле смещения половин каждой фазной обмотки, составляющем минус 50, у которой при соотношении тока нагрузки к току возбуждения 1/2 и 10-мугле между током и напряжением на нагрузке значение коэффициента дифференциального рассеяния составило 0,123.
Практическая ценность заключается: в анализе приводных характеристик электроинструментов, используемых в данной отрасли сельскохозяйственного производства, получении нагрузочной диаграммы и установлении требований к качеству электроэнергии используемого асинхронного генератора; в установлении требований к эксплуатационным показателям источников питания электроинструментов, применяемых в садах и виноградниках; в методике расчета обмоточных данных статорных обмоток асинхронных генераторов, позволяющих подключать средства механизации обрезки и электротехнологические установки; в изготовлении работоспособного асинхронного генератора для питания электроинструментов и электротехнологических установок в садах и виноградниках: при установке такого генератора на мобильный агрегат для обрезки деревьев повышается коэффициент использования машины в 10 раз; в определении основных эксплуатационных характеристик электроактиватора водных растворов и озонатора, установлении значения потребляемой удельной электроэнергии, необходимого для технико-экономических расчетов и обоснований.
Реализация результатов исследований. Опытные образцы асинхронных генераторов установлены в научной и учебной лабораториях кафедры электрических машин и электропривода Кубанского ГАУ. Материалы исследований используются в учебных процессах Кубанского.ГАУ (г. Краснодар), Ставропольского ГАУ (г. Ставрополь). Результаты теоретических и экспериментальных исследований переданы в Северо-Кавказский НИИ горного и предгорного садоводства (г. Нальчик). Техническая новизна защищена патентом РФ.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на 4-й, 6-й и 7-й региональных начно-практических конференциях молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (г. Краснодар, 2002, 2004, 2005 гг.); на международной научно-практической конференции «Основы достижения устойчивого развития сельского хозяйства» (г. Волгоград, 2004 г.); на 3-й межвузовской научной конференции «Электромеханические преобразователи энергии ЭМПЭ-04» (г. Краснодар, 2004 г.); на ежегодной научной конференции АЧГАА (г. Зерноград, 2005); на 3-й Российской научно-практической конференции (г. Ставрополь, 2005 г.); на научной конференции Кубанского ГАУ «Энергосберегающие технологии, оборудование и источники электропитания для АПК» (г. Краснодар, 2005 г.); на международной школе - конференции «Высокие технологии энергосбережения» (г. Воронеж, 2005 г.); на всероссийской научно-практической конференции «Проблемы развития аграрного сектора региона» (г. Курск, 2006 г.); на международной научно-практической конференции «Новые технологии в сельском хозяйстве и пищевой промышленности с использованием электрофизических факторов и озона» (г. Ставрополь, 2006 г.). В 2004 году на краевом конкурсе «Олимп науки Кубани» за разработку и исследование новых автономных источников энергии автором получен диплом 2-й степени. В 2006 году результаты исследований выставлялись в Москве на ВВЦ и получен диплом за творческий подход при создании научного проекта и активное участие в выставке НТТМ-2006. В 2007 году материалы докладывались на Всероссийском смотре-конкурсе на лучшую аспирантскую научную работу по направлению «Агроинженерия» и доклад отмечен дипломом Министерством сельского хозяйства РФ.
Публикации результатов работы. Основные результаты работы опубликованы в 20 печатных работах, в том числе получены 2 патента РФ на изобретение и издано одно учебное пособие для студентов электротехнических специальностей высших учебных заведений.
На защиту выносятся: методика расчета параметров и режимов асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением при переменной нагрузке, учитывающая фактор сохранения качества электроэнергии при работе нескольких электроинструментов при обрезке ветвей; методика разработки схем обмоток статоров асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением на основе гармонического анализа магнитодвижущих сил и диаграмм Гергеса, позволяющая получить рациональные схемные решения; схема статорной обмотки асинхронного генератора с улучшенными эксплуатационными показателями и возможностью подключения перспективных электротехнологических установок; результаты экспериментальных исследований основных электротехнологических потребителей, характеристики асинхронного генератора с конденсаторным возбуждением.
Существующие электроинструменты и электротехнологические установки в исследуемой отрасли сельского хозяйства
Разработкой электроинструментов постоянно занимаются как в нашей стране, так и за рубежом. Новый «всплеск» разработок наблюдается всегда при появлении новых электротехнических материалов, полупроводниковых элементов, уменьшении стоимости производства как всего аппарата для электромеханизации садовых работ, так и отдельных его элементов, а также при повышении стоимости и спроса на полученный урожай. Активно занимаются разработкой инструментов для обрезки плодовых насаждений в таких фирмах мира как «Comacu Zenoa» Япония, «Caas Mashinery» Италия, «Chin-daiva» Япония, «Stihl» Германия, «Partners» Швеция, «Efco» Италия, «Husqvarna» Швеция, «Hakboy» Германия и др. Для определения основных требований к источнику электроснабжения необходимо рассмотреть некоторые из распространенных электроинструментов для обрезки плодовых насаждений и сбора плодов.
Электроягодоуборочная машина ЭЯМ-200-8 с электровибраторами (рис. 1.3) навешивается на трактор класса тяги 6 кН, который может проходить по междурядьям ягодников. От вала отбора мощности трактора приводится во вращение генератор ГАБ-4-Т/230/4-200 (4 кВА, 230 В, 200 Гц). Через понижающий трансформатор 230/36 В мощностью 5 кВА, 8 автоматических выключателей, 8 штепсельных разъемов, 8 оперативных выключателей и кабели длиной 10 м ток подается к 8 электродвигателям (ПО Вт каждый) привода вибраторов.
При работе трактор с периодическими остановками движется по междурядью. Восемь сборщиков обрабатывают четыре ряда. Сборщик одной рукой захватывает несколько ветвей, наклоняет их над улавливателями, а другой подносит включенный вибратор (рис. 1.4) и три-четыре раза на короткое время вводит вилку в ветви. Вилка совершает 36,6 колебаний в секунду с амплитудой в основании зева 10 мм. Под действием вибраций ягоды падают с веток в улавливатели, из которых поступают в бункер очистки, а оттуда - в ящики.
Электроягодоуборочная машина ЭЯМ-200-8: схема машины. 1 - рама со штангами; 2 - блок аппаратуры; 3 - понижающий трансформатор; 4 - электрогенератор; 5 - бункер; 6 - электровибраторы; 7 - улавливатели; 8 Рисунок 1.4 - Вибратор электроягодоуборочной машины ЭЯМ-200-8 Применение машин ЭЯМ-200-8 с ручными вибраторами повышает производительность труда более чем в 5 раз и снижает прямые издержки на единицу продукции на 45%. Производительность 70-220 кг/ч. В состав конст рукции вибратора входит высокоскоростной двигатель, редуктор, рабочий орган (рис. 1.4) [1].
Изготавливаются также чаесборочные и чаеподрезочные аппараты АЧР-300, РЧА-350, АШП-76 (рис. 1.5, 1.6), которые также снабжены асинхронными высокоскоростными электродвигателями.
В приводе РЧА-350 используется АД типа А-200-105, а в приводе АШП-76 - АД типа АП-31-600/36. Параметры этих АД: мощность 105 и 600 Вт соответственно, номинальное напряжение 36 В, частота тока 200 Гц, частота вращения ротора (синхронная) 12000 мин"1.
Для снижения повреждаемости плодов и уменьшения вибрации на руки оператора разработан вибратор (рисунок 1.7) [16]. Конструктивно он содержит ручку 1 с выключателем 2, которая через амортизатор 3 соединена с корпусом 4, электродвигатель 5, червячную передачу с ведущей шестерней 6 Рисунок 1.7 - Вибратор для встряхивания плодов и ведомых шестерен 7 с уравновешивающим противовесом 8 и вырезом 9. Ведомые шестерни 7 посредством шатунов 10 передают момент вилке 11 и стволу растения 12 через эластичное покрытие 13. В качестве привода используется АД мощностью 105 Вт на частоту тока 200 Гц.
На протяжении ряда лет в Кубанском ГАУ разрабатываются конструкции переносного электрифицированного агрегата для обрезки виноградной лозы [47, 66, 89, 90, 95, 118]. В комплект агрегата входят бензоэлектростан ция с асинхронным генератором, блок компаундирующего устройства к асинхронному генератору и комплект электросекаторов. Имеются разработки электросекаторов, у которых рабочим органом является дисковая фреза, укрепленная на валу встроенного в рукоятку электродвигателя (рис. 1.8). На Калужском заводе «Трансмаш» изготовлена опытная партия переносных агрегатов для обрезки виноградной лозы в количестве 5 штук. Эти агрегаты поставлены совхозам объединения «Кубаньвино» для проведения хозяйственных испытаний [48]. Производственные испытания показали, что агрегаты не лишены некоторых недостатков [95], в связи с чем продолжаются работы как по совершенствованию инструментов, так и по модернизации асинхронного генератора.
Анализ нагрузочных диаграмм электропотребителей и определение значения показателей качества электроэнергии
Для получения нагрузочной диаграммы необходимо рассмотреть из каких составляющих складывается полная потребляемая мощность единичного электрифицированного инструмента. Основным видом нагрузки будут являться электроинструменты для обрезки плодовых насаждений. Осциллографирование основных параметров электрической машины в процессе работы, а также теоретические расчеты и экспериментальные исследования ручных электрифицированных машин показали, что мощность и величина потребляемого тока на холостом ходу составляют 30 - 35% от номинального режима работы [54]. Проведенные экспериментальные исследования при обрезке кустов шелковицы показали, что при использовании четырех веткорезов производительность агрегата - 400 кустов/час, или 1500 кг/час, коэффициент использования рабочего времени 70%. Таким образом, на один электроинструмент в среднем приходится 100 кустов/час, с учетом коэффициента использования рабочего времени время обрезки одного куста составит 26 с, время технологической паузы - 11 с. Во время такой технологической паузы будет отключаться электродвигатель, и оператор перейдет на следующий куст. Важно проанализировать пусковой режим электродвигателей повышенной частоты. Анализ характеристик высокочастотных микромашин указывает на трехкратное значение пускового тока и сравнительно быстрое время запуска - до 1 с. Анализ рабочих характеристик [54] показывает, что при изменении нагрузки от 50 до 100 Вт (при номинальной мощности на валу 100 Вт) потребляемый ток изменяется от 3,5 до 4 А. По данным таблицы 2.1 можно сделать вывод, что в зависимости о сорта, возраста и числа деревьев на 1 га масса срезанных ветвей колеблется от 14,5 до 30,3 т/га. После проведения производственных испытаний [101] установлено, что при работе агрегата с шестью веткорезами (ЭВР) и двумя электропилами (ЭПС) производительность составила 50 дер/час, диаметр обрезаемых ветвей - до 60 мм. Таким образом, за шестичасовую смену можно обработать до 300 деревьев. При такой работе на один инструмент приходится в среднем 6,25 дер/час, или одно дерево обрабатывается в среднем за 9,6 мин. С учетом коэффициента использования рабочего времени 0,85, время паузы составит 1,44 мин, а время чистой работы - 8,16 мин. В соответствии с паспортом на веткорезы и электропилы, они укомплектованы электродвигателем АП-21, который имеет полезную мощность на валу 120 Вт и используется на многих инструментах. Рассмотрим предельный вариант комплектации - агрегат укомплектован шестью веткорезами и двумя электропилами ЭПС-2, имеющими по два электродвигателя. Анализ полученных нагрузочных диаграмм показывает, что ток и мощность, потребляемые от источника питания, являются случайными величинами и зависят от многих факторов - толщина веток, скорость подачи, сорт плодового насаждения, качество заточки инструмента, квалификация персонала и т.д. Режим работы электропривода инструментов - повторно-кратковременный. Графики суммарных нагрузок электроинструментов для обрезки можно рассматривать как гауссовский стационарный эргодический процесс. В случае установившегося технологического процесса, в соответствии с предельной теоремой A.M. Ляпунова, композиция даже различных законов распределения стремится к нормальному. Таким образом, распределение нагрузки на источник питания можно рассматривать как подчиняющееся нормальному закону распределения. Кроме определения максимальной мощности питающего генератора, его напряжения, частоты тока, колебаний потребляемой мощности необходимо установить требования к качеству электроэнергии. Из ранее проведенных исследований [54] следует, что при снижении напряжения на 5% уменьшается мощность приводных электродвигателей на 10%, а их скорость вращения -на 10%, к.п.д. - на 6% при этом ток и коэффициент мощности увеличиваются соответственно на 4,5% и 5%. С уменьшением частоты тока на 3% мощность уменьшается на 5%, частота вращения на 4%, к.п.д. - на 4%. Отклонение напряжения от номинального значения при постоянном моменте сопротивления приводит к возрастанию температуры статора, например, уменьшение напряжения на 5 - 10% увеличивает нагрев обмоток на 2 - 4,5 %. Также известно, что вращающий момент электродвигателя обратно пропорционален номеру высших гармоник питающего напряжения в степени выше двух [54]. Установлено, что на каждый процент увеличения несинусоидальности кривой питающего напряжения температура статора повышается примерно на 1С. Проведенные исследования работы электрической машины в Ставропольском ГАУ [116] подтвердили ранее полученные результаты. Исследованиями [109] также установлено, что рабочие характеристики приводных асинхронных двигателей повышенной частоты при работе их от транзисторных преобразователей ухудшаются по сравнению с аналогичными характеристиками при питании от электромашинных установок. Так, например, коэффициент мощности уменьшается на 3 - 4%, к.п.д. - 2-4%, развиваемый момент на - 0,4%. Это объясняется наличием высших гармоник в выходном напряжении источника электроэнергии. Таким образом, требования к качеству электроэнергии не отличаются от требований ГОСТ 13109-97, а общая минимальная активная мощность генератора должна быть до 1,7 кВт при напряжении 42 В.
Анализ характеристик электрооптических установок показывает, что для их питания не требуется значительная мощность. Так, например, в стационарных установках мощность одного источника света составляет 30 Вт.
Такие установки объединяются в модули по 10 - 14 штук. Для повышения мобильности и удобства эксплуатации (по данным проф. Газалова B.C.) необходимо питать одним источником до 4 модулей, то есть общая потребляемая мощность составит до 1680 Вт при напряжении питания 220 В. Для электроснабжения мобильного электрифицированного агрегата защиты растений АЗР-5 необходим источник тока мощностью 1 кВт и напряжением 220 В, как это указано в 1-й главе диссертации. Вид нагрузки - активно-индуктивный, режим работы - длительный с постоянной нагрузкой, требования к качеству напряжения - согласно ГОСТ 13109-97.
Питание источников-аттрактантов напряжением повышенной частоты увеличивает привлекающее действие оптического излучения на ночных насекомых-вредителей по сравнению с включением ламп к источнику питания с частотой 50 Гц. Это объясняется тем, что с повышением частоты пульсаций «электроответ» глаза насекомого приближается к «электроответу» при непульсирующем излучении. Наибольшим привлекающим эффектом обладает оптическое излучение с частотой пульсации 400-500 Гц. Дальнейшее увеличение частоты пульсации оптического излучения не приводит к существенному увеличению количества привлеченных насекомых к электрооптическому преобразователю. Поскольку оптическое излучение пульсирует с двойной частотой по отношению к частоте питающего напряжения, то для питания передвижных и стационарных электрооптических преобразователей целесообразно использовать генераторы с частотой 200 Гц.
Экспериментальные исследования нагрузочных устройств по отдельным технологическим процессам
Для уточнения характера потребляемой энергии нужно провести эксперименты по фактической работе различных нагрузок, чтобы можно было уточнить параметры генератора.
По данным таблицы можно сказать, что при работе секаторов наблюдается низкий коэффициент мощности, что связано с неравномерностью на грузки на отдельные инструменты, а также с чередованием периодов нагрузки и холостого хода.
Проведенные экспериментальные исследования работы двухдвигательного секатора, разработанного в КубГАУ (рис.3.8), показывают, что электрические машины имеют достаточно высокий коэффициент мощности cos = =0,8 и ц = 0,7 при относительно высоком скольжении ротора двигателя, равном = 0,08.
При этом, чем больше величина номинального скольжения двигателей, т.е. чем мягче механическая характеристика, тем равномернее распределяется нагрузка между двигателями. Лучшим условием для их совместной работы является совпадение их механических характеристик, т.е. равенство их моментов Mqj =Mq2. Испытания двигателей показали, что расхождение между характеристиками не превышает 20%, что позволяет достаточно надежно эксплуатировать два двигателя, работающих на общий вал, в повторно-кратковременном или перемежающемся режимах работы.
Вид механических характеристик машин двухдвигатель ного секатора При исследовании работы электроактиватора водных растворов основное внимание было обращено на уточнение энергоемкости процесса, так как это сильно влияет на экономическую эффективность использования данной электротехнологии. Основными факторами, влияющими на энергоемкость получения активированных растворов, являются: напряженность электрического поля, время нахождения объема воды под действием электрического поля, электропроводности воды, проницаемость мембраны, уровень водородного показателя. При проведении экспериментов использовался образец активатора, имеющийся на кафедре электрических машин и электропривода, производительностью до 500 литров в час (рис.3.11). Для контроля тока, напряжения и мощности в цепи переменного тока применялся измерительный комплект К-506. В данном комплекте приборы соответствуют классу 0,5. Для измерения тока и напряжения в цепях постоянного тока использовался амперметр типа М2018 класса 0,2 и вольтметр Д566 класса 0,2. Производительность активатора определялась с применением мерной посуды и электронного таймера. Для измерения водородного показателя использовался иономер И-500. Измерение энергетических процессов электроактивации проводились по методике измерений электрических величин. Регулировка уровня тока производилась изменением подводимого напряжения. Напряжение изменялось в диапазоне от 50 до 110 В.
При проведении экспериментальных исследований фиксировался уровень водородного показателя анолита и католита, потребляемая мощность и производительность. После чего была вычислена энергоемкость процесса, основные статистические характеристики: среднее значение, дисперсия, среднеквадратическое отклонение (таблица 3.2). При оценке результатов важно знать надежность измерений, а степень надежности можно оценить по доверительной вероятности (вероятность того, что результат измерений попадет в доверительный интервал). Использование среднеквадратического отклонения в качестве характеристики точности является закономерным, так как утроенной этой величине соответствует доверительная вероятность 0,997.
Вычислив доверительные интервалы с уровнем значимости 0,997, были построены графики возможных значений энергоемкости процесса по анолиту (Рис. 3.12) и католиту (Рис. 3.13). На этих рисунках показаны зоны возможных значений энергоемкости, приведены аппроксимирующие кривые и их уравнения по границам интервалов и среднему значению на интервалах, а также указана величина достоверности аппроксимации.
Анализ приведенных зависимостей говорит, что для получения щелочных растворов требуется значительная энергия, так, например, для выхода одного кубического метра активированного раствора с рН=9 потребуется энергия от 13 до 45 кВт-час, или при полностью отдаваемой мощности генератора 4 кВт такой объем будет готовиться от 3 до 11 часов. Тогда как для получения одного кубического метра кислого раствора с уровнем водородного показателя рН=2,5 потребуется энергия от 4 до 15 кВгчас, что приведет затратам по времени от 1 до 4 часов.
Расчет прямых эксплуатационных затрат при эксплуатации мобильного агрегата со средствами электромеханизации обрезки и электротехнологическими установками
Основные теоретические положения и методика проведения оценки экономической эффективности инвестиционных проектов (ИП) рассмотрены в «Методических рекомендациях по оценке эффективности инвестиционных проектов по их отбору для финансирования» [59]. Эффективность ИП должна определяться на основе денежного потока, представляющего собой зависимость от времени денежных поступлений и платежей для всего расчетного периода. На каждом шаге значение денежного потока характеризуется: притоком, равным размеру денежных поступлений (результатов в стоимостном выражении), и оттоком, равным платежам на этом шаге. К притокам обычно относится выручка от реализации продукции, а также другие поступления. К оттокам - производственные издержки, налоги и покупка дополнительных материалов и оборудования.
Согласно Методическим рекомендациям [59], при оценке ИП приведение разновременных (относящихся к разным шагам расчета) значений денежного потока к ценности на начальный период to = 0 осуществляется путем дисконтирования. Для приведения разновременных затрат, результатов и эффектов используется норма дисконта (Е), равная норме дохода на капитал и выраженная в долях единицы или процентах в год.
В мировой практике наибольшее распространение получил метод оценки экономической эффективности ИП с использованием следующих четырех показателей: чистого дисконтированного дохода, индекса доходности, внутренней нормы доходности и срока окупаемости капитальных вложений. При этом чистый дисконтированный доход - один из важнейших показателей и критериев эффективности, который в ряде случаев выступает как самостоятельная и единственная характеристика.
Для большей адекватности экономических расчетов лучше проводить анализ для нескольких вариантов банковской ставки и уровня инфляции, так как эти цифры меняются и зависят от выбранного банка, развития производства в стране и т.д. В связи с этим произведем расчет для двух вариантов банковской ставки и уровня инфляции: 1-й - 18% и 10%, 2-й - 20% и 8%. Урожайность яблонь каждый год разная, то поэтому расчеты по годам также будем вести с изменением урожайности деревьев в интервале от 12 до 20 т/га.
1. Замена генератора на агрегате для механизированной обрезке деревьев позволит применять электротехнологические установки в садах, что приведет к повышению коэффициента использования агрегата по рабочему времени с 0,055 до 0,56 и коэффициента использования трактора с агрегатом по календарному времени с 0,126 до 0,27.
2. Применение на участке сада в 10 га электромеханизированной обрезки вместе с электротехнологическими установками: электрооптическими преобразователями, электроактиватором водных растворов, озонатором - позволяет, по сравнению с базовым вариантом, сократить эксплуатационные затраты на 35700 рублей и получить дополнительный доход после реализации продукции около 1 млн. рублей.
3. При инвестировании в данный проект 255940 рублей можно получить с участка сада в 10 га чистый дисконтированный доход свыше 5 млн. руб. за 5 лет эксплуатации агрегата.
