Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ методов и средств измерения влажности при заготовке объёмистых кормов 10
1.1. Технологические требования к уровню влажности заготавливаемых кормов как основа разработки полевого влагомера 10
1.2. Обзор методов и конструкций датчиков технических средств измерения влажности кормовых материалов 16
1.3. Методы прогнозирования влажности по математическим моделям полевой сушки трав 23
1.4. Электрофизические характеристики кормовых материалов 26
1.5. Выводы. Цель изадачи исследований 39
Глава 2. Экспериментально-теоретическое обоснование параметров полевого влагомера кормовых материалов 42
2.1. Технологические требования к метрологическим параметрам полевого прибора для измерения влажности трав 42
2.2. Обоснование параметров датчиков для измерения влажности рассыпного и прессованного сена 46
2.2.1. Определение геометрических и электрических параметров компланарного датчика 46
2.2.2. Расчет параметров шестиэлектродного датчика 57
2.2.3. Расчет геометрических параметров датчика зондового типа 63
Глава 3. Программа и методика экспериментальных исследований 70
3.1. Программа исследований 70
3.2. Описание экспериментальной лабораторной установки 70
3.3. Методика проведения лабораторных и полевых исследований 73
3.4. Измерительная аппаратура 76
3.5. Порядок проведения измерений электрических параметров травяных кормов и обработка результатов 76
Глава 4. Результаты исследований электрофизических свойств травяных кормов 79
4.1. Экспериментальное исследование частотно-влажностных характеристик травяных кормов 79
4.2. Исследование электрофизических свойств кормов с использованием компланарных измерительных преобразователей 82
4.3. Исследование электрофизических свойств кормов зондовыми ПИП... 89
4.3.1. Выбор оптимального межэлектродного расстояния шестиэлектродного измерительного преобразователя 89
4.3.2. Исследование влияния плотности прессования травяных кормов на электрические параметры зондовых ПИП 93
4.4. Выбор параметров зондового датчика и разработка устройства компенсации плотности растительного материала 96
4.4.1. Разработка и техническая реализация устройства компенсации 96
4.4.2. Экспериментальные исследования по выбору параметров зондового датчика 101
Глава 5. Разработка микропроцессорного полевого влагомера 111
5.1. Обоснование структурной и параметрической схем прибора 111
5.2. Результаты испытаний и градуировочные характеристики прибора на рассыпном и прессованном сене 119
5.3. Технико-экономическая оценка использования прибора для оперативного контроля влажности при заготовке кормов 125
Заключение 131
Библиографический список использованной литературы 133
Приложения 143
Приложение 1. Исходные требования на разработку универсального полевого микропроцессорного прибора для контроля технологических параметров кормов 144
Приложение 2. Патент № 1816107 на изобретение: «Влагомер прессованных волокнистых материалов» 157
Приложение 3. Справка об использовании и внедрении в производство результатов диссертационной работы 163
Приложение 4. Авторское свидетельство № 1492257 на изобретение: «Устройство для определения влажности волокнистых и сыпучих материалов на ленте транспортера» 165
- Технологические требования к уровню влажности заготавливаемых кормов как основа разработки полевого влагомера
- Определение геометрических и электрических параметров компланарного датчика
- Исследование электрофизических свойств кормов с использованием компланарных измерительных преобразователей
- Технико-экономическая оценка использования прибора для оперативного контроля влажности при заготовке кормов
Введение к работе
В кормовом балансе животноводства России порядка 60% занимают объемистые корма в виде сена, силоса и сенажа. Современное состояние с заготовкой объемистых кормов можно охарактеризовать значительными потерями питательных веществ и низким качеством готового корма. Из общего количества потерь питательньк веществ, которое в среднем составляет 30-32 %, свыше 20 % относится к разряду неустранимых, остальные потери связаны с нарушением технологии заготовки и хранения кормов [47]. Изучение факторов, влияющих на возникновение потерь питательных веществ, позволяет отметить, что значительная часть этих потерь связана с нарушением агротехнических требований к влажности травяных кормов при выполнении технологических операций [7, 9, 24, 39, 50, 79, 84]. Знание и достоверная оценка влажности трав в полевых условиях имеет исключительное значение, поскольку на основе информации о влажности принимаются оперативные решения о проведении всех без исключения технологических операций заготовки кормов: в прокосах, валках, копнах, стогах, скирдах, тюках и рулонах. Применение используемого в кормопроизводстве воздушно-теплового метода определения влажности сена из-за длительности анализа, составляющего до четырех и более часов, не позволяет оперативно использовать полученные результаты для управления технологией заготовки кормов в реальном времени. В результате чего нарушается технологический процесс равномерной сушки: происходит пересыхание верхнего слоя травы, что при ее последующем подборе приводит к значительным потерям листовой части. Следствием всего является увеличение длительности нахождения травы в поле и снижение качества готового сена. Следовательно, для своевременного выполнения технологических операций необходимо использование технических средств оперативного контроля влажности трав в полевых условиях.
В настоящее время в агропромышленном комплексе наблюдается острый дефицит полевых влагомеров кормовых материалов, так как имеющиеся в хозяйствах страны средства контроля влажности морально устарели и не
7 отвечают современным технологиям заготовки кормов [79, 81, 83]. При их использовании требовалось осуществлять в полевых условиях такие трудоемкие операции как отбор проб, их измельчение и засыпку в измерительный преобразователь коаксиального типа. Выполнение этих операций значительно снижало быстродействие, точность и достоверность результатов измерений, а также удобство прибора в эксплуатации. В литературе достаточно полное освещение получили вопросы создания влагомеров с пробоподготов-кой измеряемого материала [64, 78, 79, 88, 105]. Вопросы создания приборов, не требующих такой подготовки материала, отражены в научной литературе недостаточно. Вместе с тем, в технологии заготовки объмистых кормов, а также при заготовке прессованного сена, использование последних дает существенное преимущество. Это обстоятельство определило выбор направления научных исследований. Данная работа посвящена теоретическому и экспериментальному обоснованию основных метрологических и конструктивных параметров и разработке прибора для оперативного неразрушающего контроля влажности кормов при заготовке. Анализ состояния средств измерения влажности кормовых материалов показывает, что в области обоснования типа и расчета основных параметров первичного измерительного преобразователя пока еще существует много нерешенных научно - исследовательских и инженерных проблем. В этой связи предусматривается выполнение следующих этапов работ: выбор типа и обоснование параметров датчиков прибора для неразрушающего контроля влажности кормов; создание влагомера блочно-модульного построения для оперативного неразрушающего контроля влажности различных кормовых материалов.
Анализ существующих средств контроля влажности выявил отсутствие достаточно простых по конструктивному исполнению и удобных при измерении влажности датчиков. Исходя из технологических особенностей сушки трав в полевых условиях, решить проблему измерения влажности растительных материалов в прокосах и валках, рассыпного и прессованного сена без
8 отбора и подготовки проб предлагается путем использования измерительных преобразователей неразрушающего контроля компланарного (накладного) и зондового типа [21,43, 73, 75, 79, 94].
В работах ряда авторов, посвященных вопросам исследования электрических характеристик и свойств кормов растительного происхождения, наблюдаются существенные различия по частотному диапазону измерений и по результатам исследований [16, 22, 32, 79, 88, 90, 91, 92]. Такой разброс в значениях экспериментальных исследований и частотном диапазоне указывает на недостаточную изученность этого вопроса и недоработку методических решений проведения исследований на измельченном и не измельченном растительном материале. В этом направлении показана целесообразность использования рабочей частоты порядка 2МГц, на которой наблюдается достаточно высокая чувствительность к влажности и стабильность результатов последовательных измерений. Приводятся результаты экспериментальных исследований электрофизических свойств кормовых материалов методом неразрушающего контроля влажности в широком диапазоне частот. Получены расчетные формулы и градуировочные уравнения.
Повышение точности измерений влажности достигнуто за счет комплексного использования конструктивно-технологических решений первичных измерительных преобразователей неразрушающего контроля влажности и алгоритмических методов обработки информации по каналам - влажность, плотность, температура. Для компенсации влияния плотности растительного материала предложено техническое решение, реализованное в разработанном приборе (патент РФ № 1816107).
Разработка и создание прибора блочно-модульного построения для оперативного контроля влажности травяных кормов велась с использованием современной электронной базы и микропроцессорной техники [34,74].
На защиту выносятся следующие основные положения работы: - тенденции развития средств контроля влажности кормов и метод неразрушающего контроля влажности трав в прокосах, валках, тюках, рулонах и др.; - научно-обоснованные технические решения, используемые при выбо ре и расчете конструкционных и электрических параметров первичных изме рительных преобразователей неразрушающего контроля влажности в поле вых условиях; - результаты исследований электрофизических свойств, частотно- влажностные характеристики кормовых материалов, полученные на измери тельных преобразователях компланарного и зондового типа; результаты экспериментальных исследований опытных образцов и оценка их метрологических показателей; практическая реализация полевого микропроцессорного влагомера блочно-модульного построения и технико-экономическая эффективность его применения при контроле влажности в процессе заготовки кормов.
На основании рассмотренных теоретических и экспериментальных исследований в лаборатории автоматизации стационарных технологических процессов в растениеводстве ГНУ ВИМ был создан опытный образец микропроцессорного прибора, который с положительными результатами в производственных условиях хозяйства Московской области позволял вести оперативный контроль влажности на всех технологических операциях заготовки силоса, сенажа и сена. Практика показала, что использование прибора позволило повысить точность учета количества и определения стоимости заготовленного сена, снизить его потери вследствие порчи или пересушки в поле и неизбежных механических потерь при уборке.
Исследования проводились по тематическим планам научно - исследовательских работ ВИМ, ряду заданий и комплексных межотраслевых программ на 1998...2005гг., а также Федеральной Государственной программы машиностроения для АПК России.
Технологические требования к уровню влажности заготавливаемых кормов как основа разработки полевого влагомера
В настоящее время сельскохозяйственное производство располагает большим (более 10) количеством технологий приготовления сена [24, 57, 84]. При своевременном скашивании злаковых и бобовых кормовых трав качество получаемого сена в последующем зависит от применяемой технологии и продолжительности сушки. В первые часы сушки потеря воды скошенными растениями происходит довольно быстро и с постоянной скоростью. При дальнейшей сушке водоудерживающая сила клеток растений увеличивается, и скорость сушки скошенных трав замедляется. Для ускорения сушки трав проводят ворошение. Обычно первое ворошение проводят по мере подсыхания верхнего слоя спустя 1,5-2 часа после скашивания. Проведение повторного ворошения после того, как зеленая масса подвялилась, еще более ускоряет ее сушку. Так, трава, содержащая в момент скашивания 71 % влаги, через 17 часов после ворошения содержала 32 % влаги, а без ворошения - 59 %.
Проведение ворошения растительной массы осуществляется до определенного уровня влажности. В работе [99] было установлено, что ворошение может быть эффективно, когда влажность травы находится в пределах 67-50 %. При влагосодержании травы ниже 50 % ворошение не приводило к ускорению процесса сушки. По данным [103] ворошение скошенной массы травы люцерны при влажности 50%, 35% и 20 % привело к осыпанию листьев в 5, 10 и 20 % соответственно. Поэтому такую массу во избежание потерь листьев и других нежных частей растений не ворошат, а при необходимости оборачивают.
При заготовке силоса из провяленной или свежескошенной травы оптимальной считается влажность 60-70 % [58]. При закладке силоса с влажностью растительной массы 80-84 % количество вытекающего сока составляет 150-200 литров на 1 т силосуемой травы. Общие потери сухого вещества при заготовке и хранении силоса влажностью 70-80 % составляют 22-28 %, при 60-70 % влаги они равны 15-20 %. Наглядной иллюстрацией потерь питательных веществ от несоблюдения требований к влажности растительной массы при силосовании служат данные таблицы 1.1 [24].
При заготовке сенажа наиболее ответственной операцией является определение момента окончания провяливания скошенных трав. К подбору валков для загрузки сенажных башен приступают, когда влажность в провяливаемой траве снизится до 55-60 %. При пересушивании растительной массы увеличиваются потери питательных веществ, ухудшается уплотнение массы в хранилище, что приводит к значительному ее разогреванию, снижению перевариваемости протеина и увеличению потерь каротина.
Согласно [59] уровень влажности при заготовке сенажа зависит от вида культур. Так, из бобовых трав сенаж приготавливается при влажности 45-55 %, а из злаковых трав при влажности 40-55 %. Загружать в башню провяленную массу с повышенной влажностью не рекомендуется из-за выделения сока, действующего разрушительно на стены хранилища, и значительного промерзания корма в зимнее время, что сильно затруднит его выгрузку из башен. Качество сенажа и потери питательных веществ при его заготовке также во многом зависят от влажности растений. В таблице 1.2 приведены данные о потерях питательных веществ в процессе производства сенажа с различной влажностью [9]. Из таблицы видно, что наименьшие потери питательных веществ наблюдались при провяливании сенажной массы до влажности 54,6 %. Вместе с тем, при хранении готового сенажа с таким содержанием влаги потери питательных веществ возросли.
Как видно из таблицы, кормовые свойства отобранных образцов сенажа, влажность которых была более 57%, находились на низком уровне. Наиболее наглядно это видно на сенаже, приготовленном из бобовых культур. Согласно данным таблицы, в сенаже с повышенным содержанием влаги (75...77%), содержание кормовых единиц снизилось в два раза, а перевари 13 ваемого протеина в 2,5...3,5 раза.
При снижении влажности бобовых трав до 55...60 %, а злаковых - до 50...55 % растительную массу из прокосов сгребают в валки. Процесс сгребания травы в валок будет сопровождаться небольшими потерями сухого вещества, если эта операция будет производиться при определенной влажности трав. Например, при сгребании степного сена влажностью 30 % потери листьев составили 21 %, а при влажности 18 % - потери листьев достигали 47 % [48].
Определение геометрических и электрических параметров компланарного датчика
Из материалов многочисленных исследований следует, что наиболее информативной и отражающей динамику сушки является влажность верхнего слоя высушиваемой травы [39, 50, 56, 84]. Знание влажности верхнего слоя и ее изменения является определяющим фактором в управлении техно 47 логическим процессом, заключающимся в своевременном выполнении операций и, следовательно, в сокращении продолжительности сушки.
Таким образом, для измерения влажности верхнего слоя растительного материала в прокосах и валках измерительные преобразователи должны иметь односторонний контакт с измеряемым материалом. Наиболее приемлема компланарная конструкция датчика. Характерной особенностью такой конструкции является то, что измерение влажности трав производится без отбора проб, путем наложения преобразователя на измеряемый материал. В связи с тем, что скошенная масса в прокосе или валке по своей структуре представляет собой гетерогенную систему с явно выраженной анизотропией, для снижения ее влияния форма электродов датчика должна быть в виде колец.
Известны компланарные конструкции датчиков с двумя кольцевыми электродами, которые использовались для измерения влажности льновороха, строительных материалов и др. [19, 33, 43, 89, 114]. Однако в этих датчиках силовые линии электрического поля, образованные парой электродов, охватывают небольшой объем измеряемого материала. Кроме того, чувствительность преобразователя к влажности монотонно уменьшается по глубине измеряемого материала. Трава, скошенная в прокос или валок и высушиваемая в полевых условиях, сохнет с явно выраженной неравномерностью по влажности в верхнем и последующих слоях. Для получения достоверных результатов измерение влажности должно производиться не только на поверхности материала, но и на некоторой глубине. Для этого целесообразно использовать преобразователи с тремя несимметрично расположенными электродами (рисунок 2.1) [43, 73,94].
При измерении влажности трав без отбора проб в прокосах и валках с помощью компланарного датчика его геометрические и электрические параметры должны обеспечивать получение максимальной чувствительности к измеряемой влажности и минимальной к мешающим факторам. Достигается это путем варьирования геометрическими размерами измерительного преоб 48 разователя - изменением межэлектродного расстояния и шириной электродов. Т.е. задача расчета параметров датчика в общем случае заключается в определении глубины и ширины зоны контроля и расчете его электрической емкости.
Расчет параметров компланарных датчиков осуществляется с использованием метода конформных отображений (для датчиков с плоскопараллельным электрическим полем и однородной контролируемой средой) и метода интегральных уравнений (для датчиков с пространственным электрическим полем и гетерогенной контролируемой средой).
Приведенные формулы расчета позволяют определить начальную электрическую емкость (Q по известным или заданным геометрическим размерам электродной системы. В нашем случае задача расчета параметров преобразователя намного сложнее, поскольку размеры электродов заранее неизвестны. Ниже описывается разработанный нами способ расчета параметров трехэлектродного несимметричного компланарного измерительного преобразователя, расчетная модель которого приведена на рисунке 2.2.
Предварительные опыты, проведенные в лабораторных условиях при уплотнении растительного материала в прокосах и валках с целью определения экспериментальным путем размера радиуса датчика, показали, что при радиусах порядка 30...45 мм деформация распространяется на значительную глубину. Для того чтобы штамп в виде компланарного датчика не входил в растительную массу, а уплотнял ее, радиус датчика должен быть в пределах 60...100 мм. С учетом проведенных расчетов и конструктивных соображений радиус R был принят равным 85 мм. Подставляя значения a, , в пределах, указанных на рисунке, была решена система уравнений и определены неизвестные: ширина высокопотенциального электрода Ъ и внутренний радиус г. По результатам расчета были изготовлены восемь компланарных датчиков, размеры которых удовлетворяли условию г а и Ъ а.
Результаты испытаний восьми датчиков в диапазоне влажности зерна пшеницы от 9 до 22 % показали, что с увеличением межэлектродного расстояния чувствительность преобразователей к влажности уменьшается. Поскольку геометрические размеры измерительного преобразователя должны способствовать получению максимальной чувствительности, выбор преобразователя осуществляли исходя из наибольшей величины значения к. Нами для дальнейших исследований был выбран измерительный преобразователь № 6 со следующими геометрическими размерами в мм: а=10, 6=21,5, \=2, 2=10. Данный ПИП по сравнению с остальными преобразователями имел в 2 раза большую чувствительность к влажности.
Для выбранного измерительного преобразователя была получена зависимость электрической емкости от изменения толщины слоя (/г) контролируемого материала, находящегося в электрическом поле преобразователя. На рисунке 2.3 показано семейство кривых зависимости C=f(h) при разных значениях влажности зерна, полученных с помощью измерителя добротности Е 4-7. Из рисунка видно, что глубина проникновения электрического поля трехэлектродного несимметричного преобразователя существенно зависит от влажности контролируемого материала. Данная особенность может отрицательно влиять на достоверность результатов измерений, поскольку при различной влажности в рабочей зоне измерительного преобразователя будет находиться разный объем измеряемого растительного материала.
Из рисунка также следует, что приращение электрической емкости наблюдается при увеличении толщины слоя материала до 30 мм. Дальнейшее увеличение h приводит к незначительному росту С Таким образом, для данного ПИП высоту слоя материала в 30 мм можно считать предельной глубиной контроля влажности. Испытания преобразователя на грубостебельных кормовых материалах показали, что при измерении влажности сходимость результатов измерений (R) имела достаточно большие значения. На траве клевера величина сходимости результатов измерений составила 5...8 % влажности. Полученные столь высокие значения R можно объяснить тем, что силовые линии у компланарных преобразователей идут главным образом вдоль его поверхности. Поэтому из-за неровности поверхности травы в приэлектродном слое площадь фактического контакта электродов с материалом при каждом последующем измерении изменялась, что и приводило к большому разбросу в показаниях. Высокие значения сходимости R могут значительно влиять на точность измерений влажности разрабатываемого влагомера.
Таким образом, материалы проведенных исследований позволяют отметить, что, несмотря на использование системы электродов с разным межэлектродным расстоянием, применение несимметричного трехэлектродного преобразователя для измерения влажности грубостебельных кормовых материалов с метрологических позиций не позволило получить достаточно стабильных результатов измерений.
Нами для снижения влияния неровности поверхности травы на результаты измерений была исследована конструкция компланарного датчика с охранным электродом. На рисунке 2.4 показан компланарный датчик с охранными электродами, расположенными в плоскости измерительных электродов. На диэлектрическом основании (1) находится высокопотенциальный (2), низкопотенциальный (3), внутренний охранный (4) и наружный (5) электроды. Между электродом (2) и электродами (4, 3, 5) создается электрическое поле, состоящее из трех областей.
Исследование электрофизических свойств кормов с использованием компланарных измерительных преобразователей
В данном разделе рассматриваются вопросы, посвященные экспериментальным исследованиям электрических параметров кормов при использовании компланарных измерительных преобразователей: трехэлектродного несимметричного и двухэлектродного с охранным электродом. Следует отметить, что экспериментальные исследования ЭФС травяных кормов методом неразрушающего контроля с использованием данных типов преобразователей проводились нами впервые, что вызывало определенные методические сложности при проведении измерений электрических параметров.
При проведении измерений электродная система первичного измерительного преобразователя не имела изоляционного покрытия. В таблице сходимость измерений (R) определялась как разность между максимальным и минимальным значениями измерений электрической емкости. По результатам измерений, приведенным в таблице, был построен график и получено уравнение второго порядка зависимости электрической емкости трехэлектродного ПИП от влажности травы овсяницы (рисунок 4.3). Результаты исследований ЭФС смеси злаковых трав полученные с использованием компланарного преобразователя с охранным электродом даны в таблице 4.4. Электроды преобразователя были изолированы путем нанесения на них тонкого диэлектрического покрытия.
По результатам проведенных экспериментальных исследований и их обработки был построен график линейной зависимости C=J[W) электрической емкости от влажности смеси злаковых трав (рисунок 4.4). Анализ зависимостей C=f(W), полученных с использованием компланарных первичных измерительных преобразователей, показал, что, несмотря на различие вида аппроксимирующего уравнения в исследуем диапазоне измерений влажности их характеризует достаточно высокая чувствительность к влажности материала. Причем чувствительность у трёхэлектродного ПИП немного выше, чем у измерительного преобразователя с охранным электродом, что можно объяснить наличием изоляционного покрытия на поверхности электродов последнего.
Таким образом, результаты приведенных экспериментальных исследований подтверждают правильность выбора геометрических размеров и электрических параметров компланарных ПИП, а также возможность использования их для измерения влажности трав в прокосах и валках. В практике неразрушающего контроля влажности трав в прокосах и валках компланарными измерительными преобразователями приходится проводить измерения влажности путем наложения электродов датчика на различные ботанические части растений. При проведении экспериментальных исследований электрических параметров, главным образом, неизмель-ченных растительных материалов нами было обнаружено следующее: нахождение в электрическом поле компланарного ПИП тех или иных ботанических составляющих растений (стебель, лист) оказывало влияние на результаты измерений. Для оценки данной особенности неразрушающего контроля был проведен опыт на растительной массе клевера при упорядоченной укладке растений. Схема проведения измерений влажности ботанических составляющих клевера с использованием ПИП с охранным электродом показана на рисунке 4.5. Свежескошенная растительная масса клевера была упорядочение слоями уложена на деревянной рамке размером 1x2 метра, обтянутой марлей. Высота укладки травы составляла 15... 17 см. В таблице 4.5 приведены результаты измерений электрической емкости ботанических составляющих клевера.
Как видно из таблицы на свежескошенной траве величина электрической емкости (Сі, Сз), измеренная в точках 1 и 3 верхней части растения, как наиболее облиственной, была существенно больше электрической емкости (Сг, СД измеренной в точках 2 и 4 нижней части растения. Разница в значниях С была вызвана различием во влажности ботанических составляющих растения.
По мере подсыхания растений разница в результатах измерений электрических параметров ботанических частей растений уменьшалась. Данный эксперимент позволяет сделать вывод, что на сухом материале эти различия будут незначительны и не будут превышать значений сходимости результатов измерения влажности.
В процессе исследований электрофизических свойств травяных материалов было отмечено, что величина измеренной электрической емкости компланарного ПИП зависела также от плотности измеряемого материала. Исследование влияния плотности материала (р) на электрическую емкость (С) было проведено на измельченной траве овсяницы с использованием ПИП с охранным электродом. Результаты измерений электрической ёмкости, полученные при различных значениях влажности W и плотности р травы, приведены в таблице 4.6, а на рисунке 4.6 показаны полученные зависимости. В проводимом опыте плотность материала на всех уровнях влажности изменяли на 60 кг/м путем увеличения массы измельченной травы, засыпаемой в установленное на датчике диэлектрическое кольцо высотой 30 мм, и принудительным ее уплотнением до постоянного объема. Как видно из рисунка, в диапазоне влажности травы овсяницы от 14,5 до 20,8% влияние плотности на результаты измерений было незначительно. На высоковлажном материале увеличение его плотности приводило к значительному росту результатов измерений электрической емкости.
Физическую сущность столь существенного влияния плотности травы на изменение электрических параметров можно объяснить следующим. Под действием статической нагрузки происходит деформация и уплотнение слоя травы. В процессе уплотнения слоя растительного материала воздух из массива травы вытесняется, а расстояние между частями растений уменьшается. По мере увеличения плотности материала возрастало количество влаги в единице объема растительного материала при неизменной величине его действительной влажности, что и приводило к соответствующему росту значений электрической емкости С.
Технико-экономическая оценка использования прибора для оперативного контроля влажности при заготовке кормов
Разрабатываемый прибор в отличие от известных отечественных и зарубежных влагомеров имеет 3 датчика, что позволяет оперативно определять влажность различных видов кормов.
Поскольку в настоящее время в хозяйствах страны основным способом определения влажности является термогравиметрический метод с использованием электрического сушильного шкафа СЭШ-ЗМ, то за базовый вариант был принят метод определения влажности по ГОСТ.
В качестве критерия эффективности применения прибора для оперативного неразрушающего контроля влажности принята прибыль от его использования в хозяйстве, а также прибыль, полученная от реализации фактического урожая заготовленного сена без снижения его качества в период сенозаготовки [17,46].
Сравнение проведено по затратам труда на определение влажности, расходу электроэнергии на определение влажности в СЭШ, а также за счет изменения количества и качества сена вследствие снижения потерь питательных веществ от существующих для данной технологии заготовки сена и увеличения его валового сбора.
В таблице 5.6 приведены исходные данные для расчета экономической эффективности разрабатываемого прибора, а в таблице 5.7 смета затрат на проведение измерений влажности по базовому и проектируемому варианту. 1. Расчет времени затрачиваемого на одно измерение влажности Базовый вариант: - определение влажности производится лаборантом при одновременной загрузке 5-ти проб в сушильный шкаф с 2-х кратной повторностью. Следова тельно, на измерение влажности одной пробы в шкафу необходимо 255 Л ос = 0,85 часа. 60 5 Новый вариант: - оперативность неразрушающего контроля влажности в прокосах, вал ках, паковках без отбора и подготовки проб растительного материала позво ляет затрачивать на одно измерение влажности прибором (при 3-х кратной повторности) не более 3-х минут или 0,05 часа.
Оплата труда обслуживающего персонала при одинаковом количе стве измерений 3= — Став п В. ЦТ т"Р 2.2. Сумма отчислений на единый социальный налог Jom- 100 где Кн =26,2% - норматив отчислений на единый социальный налог. 2.3. Затраты на электроэнергию Зэ=Р ц Т. При применении влагомера источником питания является аккумуляторная батарея, стоимостью 120 рублей, которой достаточно на весь сезон заготовки кормов. 2.4. Суммарные значения переменных затрат по базовому и новому ва риантам определим по формуле: З =3+3 + 3 3. Расчет постоянных затрат В таблице 5.7, в графе 4 приведены значения амортизационных отчислений (А) на эксплуатацию сушильного шкафа и прибора. Общий размер прочих постоянных затрат (Зпроч) составляет 140%. Расчетные значения прочих затрат для базового и нового вариантов приведены в графе 5. Суммарные значения постоянных затрат по базовому и новому вариантам определим по формуле: Зпост.=А+Зпроч. В графе 6 таблицы приведены расчетные значения общих затрат (30), которые представляют собой сумму переменных и постоянных затрат для каждого варианта. 129 4. Расчет прибыли хозяйства от использования одного прибора П=Ц - 3,,=9000-4854,96=4145,04 руб. Рентабельность хозяйства от использования прибора определим по формуле: П — н R= 100%, где:Нп - налог на прибыль. Л» TJ к Н„= , где: #,,=24% - норматив налога на прибыль. „ 4145,04 24 пллол Нп= - = 994,81 руб. 4145 04 — 994 81 Тогда рентабельность R будет равна: R= -— 100 = 64,9%.
Таким образом, применяемый метод расчета формирования величины прибыли на основе установления условий безубыточности, исходя из допущения неизменности цены прибора и общего количества измерений в течение рассматриваемого периода, позволил определить,что. прибыль хозяйства составит порядка 4145 рублей от использования одного прибора при заготовке кормов.
Из графика построенного на рисунке 5.7 следует, что минимальное количество измерений, при котором затраты на прибор окупятся, но прибыли не будет, составит 1090 измерений за весь сезон заготовки кормов. В таблице 5.8 приведены данные для расчета экономического эффекта от увеличения валового сбора и снижения потерь питательных веществ на примере заготовки сена с поля в 100 га. Таблица 5.8 - Исходные и расчетные данные экономического эффекта от изменения количества и качества получаемой продукции
Из-за отсутствия данных при расчете экономического эффекта нами не учитывался перерасход дизельного топлива, затраченного на проведение ворошения сена без положительного эффекта, а также перерасход электроэнергии на досушку сена активным вентилированием, который по предварительным подсчетам, составил бы не менее 18% от общего количества электроэнергии, используемой на досушку сена.
