close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Повышение энергоэффективности в технологиях мобильных автономных агрегатов (на примере дождевальных машин фронтального действия)

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
ЮЛДАШЕВ Зарифджан Шарифович
ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ В ТЕХНОЛОГИЯХ
МОБИЛЬНЫХ АВТОНОМНЫХ АГРЕГАТОВ
(НА ПРИМЕРЕ ДОЖДЕВАЛЬНЫХ
МАШИН ФРОНТАЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ)
Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование
в сельском хозяйстве
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук
Санкт-Петербург-2018
Работа выполнена на кафедре «Энергообеспечение предприятий и электро­
технологии» федерального государственного бюджетного образовательного
учреждения высшего образования «Санкт-Петербургский государственный аг­
рарный университет»
Научный
консультант:
Валерий Николаевич Карпов
доктор технических наук, профессор
Официальные
оппоненты:
Владимир Вениаминович Касаткин докт. техн. наук,
профессор, профессор кафедры технологии и оборудо­
вание пищевых и перерабатывающих производств
ФГБОУ ВО Ижевская ГСХА
Василий Георгиевич Сазыкин докт. техн. наук, про­
фессор, профессор кафедры «Применения электриче­
ской энергии» ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ
Игорь Викторович Юдаев докт. техн. наук, профессор,
заместитель директора по научной работе Азово-Черно­
морского инженерного института ФГБОУ ВО Донской
ГАУ, профессор кафедры «Теплотехники и информационно-управляющих систем»
Ведущая
организация:
«Институт агроинженерных и экологических проблем
сельскохозяйственного производства» - филиал ФГБНУ
ФНАЦВИМ
Защита состоится «09» октября 2018 г., в 13 часов 30 минут на заседании
диссертационного совета Д 220.060.06 при федеральном государственном бюд­
жетном образовательном учреждении высшего образования «Санкт-Петербург­
ский государственный аграрный университет» по адресу: 196601, г. Санкт-Петербург-Пушкин, Петербургское шоссе, д. 2, (СПбГАУ, корпус 2, ауд. 719).
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВО СПбГАУ.
Автореферат разослан «___»__________2018 г. и размещен на сайтах:
http://vak2.ed.gov.ru, http://spbgau.ru.
Ученый секретарь
, ^ / у1
диссертационного совета,
доктор технических наук, профес©6{Г7£/
Сковородин Василий Яковлевич
1
Общая характеристика работы
Актуальность темы. Агропромышленный комплекс (АПК) Российской
Федерации (РФ) является одним из крупнейших потребителей топливно-энергетических ресурсов, в том числе дизельного топлива, которое часто используется
неэффективно. В АПК РФ доля мобильных процессов, потребляющих в качестве
энергии дизельное топливо, велика и составляет более 50%.
Основной критерий энергоэффективности – энергоемкость продукции –
определяется как отношение всей потребленной энергии (включая топливо) к
объему произведенной продукции. Кроме основного критерия энергоэффективности, профессором В.Н. Карповым введен для энерготехнических систем новый
критерий – относительная энергоемкость, определяемый как отношение подведенной к техническому элементу энергии к энергии, отводимой от него (для передающих и преобразующих энергию элементов). Этот системный показатель
линейно связан с основным показателем – энергоемкостью продукции Q п .
Одним из энергоемких технологических процессов в АПК является орошение дождеванием, которое остается приоритетным способом полива сельскохозяйственных культур. Парк отечественной дождевальной техники составляет
около 25 тыс. широкозахватных дождевальных машин (ШДМ), структура которого состоит, в основном, из следующих типов: «Кубань-Л», «Днепр», «Коломенка-100» и другие. ШДМ «Кубань-Л» фронтального действия, предназначена
для полива дождеванием сельскохозяйственных культур, включая высокостебельные. Особенность мобильного автономного агрегата ШДМ «Кубань-Л», как
действующей технической системы, заключается в том, что технологический
процесс выполняется в движении, и в качестве источника энергии используется
дизельное топливо, а в качестве ресурса – оросительная вода.
Задача повышения энергоэффективности энерготехнологического процесса (ЭТП) полива ШДМ «Кубань-Л» путем использования интегрального подхода – проектирования системы как единого целого – является актуальной.
Цель диссертационной работы – научное и методологическое обоснование повышения энергоэффективности на мобильных автономных агрегатах АПК (на
примере действующей технической системы – ШДМ «Кубань-Л» фронтального
действия с дизельной энергетической установкой) и повышения энергоэффективности выполнения ЭТП полива по алгоритмам адаптированного метода конечных отношений (МКО), обоснованного для нестационарных процессов.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели исследования сформулированы следующие основные научные задачи:
1. Адаптация научных положений теории энерго- и ресурсосбережения для нестационарных процессов на примере ШДМ «Кубань-Л» фронтального действия.
2. Анализ ПЭС ШДМ для определения системной структуры показателей энергоэффективности ЭТП полива.
3. Обоснование критериев оценки энергоэффективности ЭТП полива, установление зависимости энергоемкости полива от энергетических параметров оборудования и режимов движения ШДМ.
4. Разработка методики проведения экспериментальных исследований по определению энергоэффективности энергетических процессов и ШДМ в целом.
2
5. Разработка математической модели движения ШДМ, раскрывающая влияние
параметров ее движения на показатели энергоэффективности и качества полива.
6. Разработка технических средств по совершенствованию конструкции и алгоритмов движения и полива ШДМ, для измерения и регистрации энергетических
параметров в энергетических элементах и ЭТП.
7. Технико-экономическая оценка внедрения технических разработок, направленных на повышение энергоэффективности ЭТП полива ШДМ и технических
средств для проведения экспериментальных исследований.
Объект исследований: мобильный автономный агрегат - ШДМ «Кубань-Л»
фронтального действия.
Предмет исследования: показатели энерго- и ресурсоэффективности выполнения ЭТП полива ШДМ «Кубань-Л».
Методы исследований: в исследовании использовались модифицированный
МКО, элементы системного интегрального подхода к инжинирингу, закон сохранения энергии и методы математического моделирования с использованием современных программно-технических средств.
Достоверность результатов работы: научные положения, выводы и рекомендации, сформулированные в диссертационном исследовании, базируются на теоретических положениях и научных принципах, разработанных ведущими учеными по фундаментальным и прикладным аспектам электрификации сельского
хозяйства. Основные выводы диссертационного исследования обоснованы теоретическими исследованиями и результатами экспериментальных исследований
в полевых, производственных и лабораторных условиях, применением разработанных апробированных методик проведения энергетических исследований и
экспертизой разработанных технических решений и способов в Роспатенте.
Научную новизну работы составляют:
1. Научные положения прикладной теории энергоэффективности в АПК - модифицированный МКО, адаптированный для нестационарных мобильных автономных агрегатов (на примере ШДМ «Кубань-Л»).
2. Повышение энергоэффективности ПЭС путем разработки альтернативного варианта энергоснабжения ШДМ.
3. Разработанная математическая модель движения ШДМ, раскрывающая влияние параметров ее движения на показатели энергоэффективности и качество полива.
4. Метод энергетической эксплуатационной диагностики состояния энергетических элементов, устройство для контроля эффективности энергоиспользования в
ПЭС и способ энергетической экспертизы элементов ЭТП ПЭС для определения
перерасхода энергии.
5. Расчетные зависимости энергоемкости удельных технологических показателей - подачи 1 м3 оросительной воды и полива 1 га площади от производительности и напора водяного насоса при различных режимах движения ШДМ для
сравнения с результатами измерений при эксплуатации ШДМ.
Новизна предложенных технических решений подтверждена 9 авторскими
свидетельствами СССР, 7 патентами РФ на изобретение, 4 патентами на полезную модель РФ и 11 малыми патентами Республики Таджикистан (РТ).
3
Практическая значимость работы. Разработанные научно-методические обеспечения энерго- и ресурсосбережения на мобильных автономных агрегатах (на
примере действующей технической системы ШДМ «Кубань-Л») позволяют
определять энергоэффективность выполнения ЭТП полива и наметить резервы
энергосбережения, в частности:
1. Подтверждается теория и методы МКО, основанные на численных измерениях
и расчетах, применимые для всех мобильных автономных агрегатов АПК, которые позволяют повышать энергоэффективность выполнения ЭТП.
2. Разработаны метод энергетической эксплуатационной диагностики состояния
энергетических элементов, устройство для контроля эффективности энергоиспользования в ПЭС и способ энергетической экспертизы элементов ЭТП ПЭС
для создания энергетического паспорта ЭТП ПЭС и определения перерасхода
энергии.
3. Разработаны принципиально различные виды информационно-измерительных систем (ИИС), которые обеспечивают мониторинг и регистрацию энергетических параметров энергетических элементов и ЭТП по определению показателей энергоэффективности ШДМ.
4. Разработана математическая модель движения ШДМ, раскрывающая влияние
параметров ее движения на показатели энергоэффективности и качество полива,
позволяющая исследовать различные алгоритмы управления и формы дождевого
облака.
5. В использовании конструкций устройств и алгоритмов управления движением
и поливом ШДМ.
6. При использовании испытательного стенда для определения энергетических
параметров электродвигателя и относительной энергоемкости, выполненной им
работы.
7. При замене источника механической энергии - ДВС на электрическую энергию снижается энергоемкость выполнения ЭТП полива и повышается уровень
автоматизации и дистанционного управления ШДМ.
Реализация и внедрение результатов исследований: основные результаты
диссертации опубликованы в пяти монографиях, которые используются в учебном процессе на занятиях с бакалаврами и магистрантами, направления подготовки «Агроинженерия».
Результаты, разработанные программы и методики, патенты на изобретения, полученные на основании теоретических и экспериментальных исследований, переданы в организации и хозяйства РФ и РТ и подтверждены соответствующими актами:
- ООО «Вибратор-Электроникс-Сервис» (РФ);
- Ассоциация Энергетиков РТ;
- Государственная служба по надзору в области энергетики РТ;
- Таджикский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации;
- Центр исследования и использования возобновляемых источников энергии
(ЦИИВИЭ) при ФТИ имени С.У. Умарова АН РТ;
- ЗАО «ЭНЕРГОРЕМОНТ» РТ;
- Дехканское (фермерское) хозяйство «Хазрати Султон» Яванского района РТ;
4
- СКБ ДМ «ДОЖДЬ» ПО «Компрессор» (РФ).
Результаты исследований могут быть использованы при проведении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ при разработке перспективных современных энергоэффективных ШДМ.
Апробация результатов работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-практ. конференциях
ППС и аспирантов Ленинградского СХИ (1985-1988 гг.), научно-практ. семинаре
«Внедрение разработок ученых Таджикистана в промышленность» (г. Душанбе,
2001), междунар. научно-практ. конференции «Математические проблемы технической гидромеханики, теории фильтрации и орошаемого земледелия» (г. Душанбе, 2008 г.), 5-й междунар. научной конференции Ирана и России по проблемам развития сельского хозяйства (г. Санкт-Петербург-Пушкин, 2009 г.), 2-й
научно-практ. конференции «Энергетика и образование: модернизация и кадры»
(г. Санкт-Петербург, 2010 г.), IV Инновационном форуме «Энергоэффективные
и энергосберегающие техника и технологии» (г. Санкт-Петербург, 2010 г.), форуме «Автоматизация-2010» (г. Санкт-Петербург, 2010 г.), VII междунар.
научно-практ. конференции «Экология и сельскохозяйственные технологии: агроинженерные решения» (г. Санкт-Петербург, СЗ НИИМЭСХ Россельхозакадемии, 2011 г.), междунар. научной конференции «Социально-экономическое измерение европейской интеграции: проблемы, решения, перспективы» (Латвия,
2011 г.), международных конгрессах «Агрорусь-2009, 2010, 2011, 2016» (г.
Санкт-Петербург, междунар. научных конференциях ППС СПбГАУ (г. СанктПетербург-Пушкин, 2011-2018 гг.), междунар. научно-практ. конференции
«Наука и инновации в ХХ1 веке: актуальные вопросы, достижения и тенденции
развития» (г. Душанбе, 2017 г.) и круглом столе Российского международного
энергетического форума (г. Санкт-Петербург, 2018 г.).
На защиту выносятся следующие основные положения:
1. Методология анализа и совершенствования энергоэффективности ЭТП полива и алгоритмов управления поливом, обеспечивающих повышение эффективности использования энергии и оросительной воды на нестационарном мобильном автономном агрегате, на примере ШДМ «Кубань-Л».
2. Адаптация теории метода конечных отношений в АПК для нестационарных
мобильных автономных агрегатов на примере ШДМ «Кубань-Л».
3. Разработанные ПЭС мобильного автономного агрегата – для существующего
(базового) и альтернативного вариантов энергоснабжения ШДМ.
4. Разработанная математическая модель движения и полива ШДМ, раскрывающая влияние параметров ее движения на показатели энергоэффективности и качества полива, позволяющие оптимизировать настроечные параметры машины.
5. Предложенные методы энергетической эксплуатационной диагностики состояния энергетических элементов и контроля эффективности энергоиспользования
в ПЭС и способ энергетической экспертизы элементов ЭТП ПЭС для создания
энергетического паспорта и определения перерасхода энергии.
6. Разработанные технические средства по совершенствованию алгоритмов
управления движением и поливом ШДМ.
7. Разработанные четыре вида ИИС, которые обеспечивают мониторинг энерге-
5
тических параметров и математическую обработку данных по определению
энергоэффективности ЭТП полива на мобильных автономных агрегатах.
8. Полученные расчетные зависимости энергоемкости удельных технологических показателей подачи 1 м3 оросительной воды и полива 1 га площади от производительности и напора водяного насоса при различных режимах движения
ШДМ для сравнения с результатами измерений при эксплуатации ШДМ.
Место выполнения работы. В диссертации приведены результаты исследований, проводившихся лично соискателем и при его непосредственном участии на
кафедре «АСХП» ЛСХИ (1983-1988 гг.) под руководством проф. В.С. Зарицкого
при выполнении хоздоговорной работы №34-2 «Разработка и исследование модели системы управления движением ШДМ и обоснование на их основе практических рекомендаций по оптимизации параметров ШДМ «Кубань» и «Каравелла»» и при научной школе «Эффективное использование энергии» кафедры
«ЭОП и ЭТ» СПбГАУ (2009-2018 гг.) под руководством проф. В.Н. Карпова.
Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы изложены в 200 печатных работах автора, в том числе: 46 статьи в научных журналах, рекомендованных ВАК РФ, 5 монографий, 31 изобретение (9 авторских свидетельств СССР, 7 патентов РФ на изобретение, 4 патента РФ на полезную модель, 11 малых патентов РТ), свидетельство о гос. регистрации программы на
ЭВМ и 21 публикация в научных сборниках статей и материалах различных конференций в странах ближнего и дальнего зарубежья.
Существенную техническую помощь в проведении экспериментальных и лабораторных исследований и компьютерной обработки материалов оказали соавторы, указанные в перечне основных работ, опубликованных по теме диссертации.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав,
общих выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Работа содержит 320 страниц основного текста, включая 85 рисунка и 37 таблиц, 325 библиографических наименований и 13 приложений.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении отражена актуальность темы, сформулированы цель, научная новизна и практическая ценность исследования. Приведены сведения об апробации
и реализации результатов исследований.
Глава 1. Анализ проблем повышения энергоэффективности процесса полива дождеванием и постановка научных задач исследования. Критерий
энергетической эффективности производства находится в сложной зависимости
от многих факторов, охватывающих такие обобщения, как потребности общества, климатические показатели, уровень научно-технического прогресса, глубина изученности биоэнергетических процессов и др.
Методология оптимизации энергетических параметров работы машиннотракторных агрегатов рассмотрена в работах ученых Л.Е. Агеева, В.С. Шкрабака, Н.И. Джабборова, Р.Ш. Хабатова, Ю.К. Киртбая и других. Анализ существующих критериев оптимальности показывает, что энергетические и экономические критерии тесно связаны при соблюдении научных принципов системного
подхода.
В работах Ф.С. Завалишина, С.А. Иофинова, В.Д. Попова, А.М. Валге и
6
других ученых рассмотрены вопросы выбора и оптимизации конструктивных параметров, параметров технологий и технологических процессов.
При оптимизации энергетических параметров различных видов технических средств требуется выбор критерия оптимизации, который наиболее полно
будет соответствовать основным требованиям энергоэффективности производства продукции. Для множества машинно-тракторных агрегатов и агрокомплексов, где используются различные виды энергии для получения продукции, выбор
критерия оптимизации является сложной задачей.
В работах В.В. Касаткина, В.Г. Сазыкина и И.В. Юдаева рассмотрены вопросы технологии проектирования систем энергоснабжения, снижения потерь
энергии и определения энергоемкости ЭТП.
В научной школе «Эффективное использование энергии» под руководством В.Н. Карпова разработан измерительно-расчетный метод, названный методом конечных отношений (МКО), позволяющий определять энергоемкость
выпускаемой продукции Q П и перейти к энергоемкости валового регионального
продукта (ВРП) отрасли, а также к энергоемкости ВВП. Актуальность повышения энергоэффективности производства продукции заключается в высокой энергоемкости ВВП РФ и в отставании АПК РФ от стран ЕС. Известна формула целевого показателя энергоэффективности внутреннего регионального продукта
(ВРП) Q ВРП , которая определяется так:
Q ВРП = ∑n
(Qгаз +Qээ +Qнефть), т.у.т.
i=1(Выручка−Затраты),
,
млрд.руб.
(1)
где Q газ , Q ээ , Q нефть - соответственно, объем газа, электроэнергии и нефти.
В знаменателе определяющей является энергоемкость выпускаемой продукции.
На основе анализа существующих критериев по оптимизации энергетических затрат представляется актуальным решение задачи оптимизации энергетических параметров с использованием модифицированного МКО, адаптированного для мобильных автономных агрегатов АПК, на примере ПЭС ШДМ «Кубань-Л» по единому критерию – энергоемкости выполнения ЭТП полива.
Действующая техническая система - ШДМ «Кубань-Л» состоит: из энергетической установки, представляющей собой ДВС (ЯМЗ-238 НД); редуктора;
водяного насоса; трехфазного генератора (2СН42/I3-4У2); водопроводящего трубопровода диаметром 203-153 мм, на котором равномерно установлены дождевальные насадки (307 шт.), 18 опорных тележек с электроприводом; систем синхронизации в линию (ССЛ) и стабилизации курса (ССК) и водозаборного устройства. Оросительная вода при помощи дождевальных насадок, установленных на
водопроводящем трубопроводе, дробится на капли и распределяется в виде дождя на орошаемом участке поля (рис. 1).
Получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур связано с тем,
что полив необходимо проводить в соответствии с потребностью растений и
влажность почвы должна изменяться в определенном интервале, исключающем
переполив и недополив. По результатам исследований, проведенных В.С. Краснощековым, установлено, что при снижении коэффициента равномерности полива, например, до 0,4, прибавка урожая снижается на 20% при оросительной
7
норме, равной биологическому оптимуму. Полив дождеванием при помощи
ШДМ «Кубань-Л» фронтального действия можно считать элементом системы
машин точного земледелия.
Рисунок 1 – Схема расположения
регуляторов на ШДМ «Кубань-Л»:
1 – консоль; 2 – крайние ведущие
опорные тележки; 3 – регулятор
крайних ведущих опорных тележек; 4 – водопроводящий трубопровод; 5 – регулятор ССЛ; 6 –
энергетическая установка; 7 – промежуточные опорные тележки; 8 –
балка прибора стабилизации курса
(ПСК); 9 – ПСК (задний, используется при реверсе); 10 – ПСК (передний); 11 – направляющий
трос.
Теоретические исследования, направленные на разработку модели движения ШДМ, которая позволяет определять показатели качества движения машины, проводились и в России, и за рубежом. В России наиболее известными
являются работы В.И. Городничева, Н.Н. Настенко, В.И. Лисунова, С.М. Григорова, Б.П. Фокина, Ю.Ф. Снипич, Ю.А. Курилова и В.М. Афанасьева.
Сложность и трудоемкость исследований, направленных на энерготехнологическое совершенствование ШДМ, обуславливает необходимость создания
математической модели движения и решения многовариантных задач оценки показателей энергоэффективности (расход энергии и расход оросительной воды) и
качества полива при различных значениях конструктивных и настроечных параметров и алгоритмов управления.
Технико-экономическими требованиями для дождевальных машин предууд
смотрено ограничение удельного расхода энергии Q м3 на перекачивание 1 м3
уд
кВт∗ч
оросительной воды в следующих пределах: Q м3 ≤ 0,5 − 1,5 3 .
м
Глава 2. Теоретические основы определения энергоэффективности в
потребительской энергетической системе. Требование энергосбережения и
особенно основной параметр эффективности энергоиспользования - энергоемкость продукции предопределяют анализ потребительской структуры как совокупность элементов, эффективность
которой зависит от эффективности
энергетических процессов в каждом
из них.
Профессором В.Н. Карповым
предложена энергетическая схема
ПЭС для стационарных производственных процессов, которая является технической основой организации движения к различным процессам (рис. 2).
Рисунок 2 – Схема потребительской энергетической системы
8
Основные особенности системы заключены в энергетических линиях, по
которым энергия движется к месту ее использования, образующих энергетическую сеть путем разветвления в узлах.
Условными границами ПЭС являются на входе – место установки прибора
учета потребляемой энергии Q, на выходе – место учета продукции П для реализации на рынке (для производственных потребителей).
Можно назвать три основных назначения энергии в ЭТП:
-производство продукции для реализации (ЭТП-1);
- подготовка производственного процесса путем воздействия на материальные
компоненты производственного процесса (ЭТП-2);
-обеспечение условий жизнедеятельности (освещение, вентиляция и т.п.).
Таким образом, в ПЭС любое конечное ответвление энергетических линий
должно заканчиваться ЭТП. С теоретической точки зрения контроль энергопотребления возможен на основе расчета параметров потока энергии в любой точке
энергетической сети. Однако такая возможность существует только при наличии
монотонной функции по всей длине линии. В энергетике потребителя это исключено, т.к. линии включают в себя элементы, реализующие энергетические процессы, основанные на разных физических явлениях. Это приводит к разрыву
функции в линии. Поэтому для практического контроля движения энергии
нужны специальные методы, основанные на учете свойств каждого элемента
(рис. 3). Интегральные значения энергии Q н
на входе и Q к на выходе элемента за определенный промежуток времени могут быть измерены приборами учета (счетчик электрической
Рисунок 3 - Технический элемент,
энергии). Значение энергии точно измеряется
передающий энергию
счетчиком, не требующим определения функции мощности, а действующим по принципу интегрального суммирования. В
практике энергетического анализа мощность рассматривается как производная
dQ
энергии по времени: Р = ⁄dt, и соответственно: Q = ∫ P(t)dt.
(2)
Конечный параметр является задающим, отношение начального параметра
к конечному может рассматриваться как относительный параметр эффективности энергетического процесса в элементе, поскольку он определяет кратность
подводимой энергии Q н по отношению к необходимой Q к , и может быть назван
относительной энергоемкостью процесса в элементе и обозначен как
Q
Q э = н. Преобразование уравнения сохранения энергии Q н = Q к + ∆Q с перехоQк
дом на этот параметр придает ему другой вид и новое содержание:
Q э =1+∆Q∗ ,
(3)
∗
∗
где ∆Q - относительные потери (∆Q = ∆Q/Q к ). Это равенство отражает предельное (минимальное) значение энергоемкости процессов, равное 1,0 в идеальном случае, когда ∆Q = 0.
ЭТП позволяют рассматривать энергетическую систему предприятия во
взаимодействии с другими сферами, прежде всего, с биосферой, экономической
и социальной. Предлагаемое представление ПЭС отражает основные аспекты,
9
входящие в определение технической системы и раскрывающие содержание системности. ПЭС не только приводит в действие техническую систему (ТС) и
обеспечивает выполнение ее функционального назначения, но и определяет одно
из качеств целевого функционирования – энергоэффективность.
ЭТП ПЭС точно реализуют предусмотренные технологией производства
процессы, как правило, не самим энергетическим оборудованием, а с участием
исполнительного инженерного устройства, являющегося элементом ТС.
Постановка задачи энергосбережения в общем виде должна рассматриваться как минимизация энергоемкости Q П продукции П: Q П = Q⁄П. Математически энергия Q (измеренная при помощи прибора учета) и объем продукции П
представляют собой определенные интегралы, т.е. значения к концу периода интегрирования. Таким образом, речь идет о минимизации отношения двух интегральных значений. Известно, что каждое из этих значений может быть выражено функцией мощности P(t) и производительности П′(t). Известно также, что
каждый из этих интегралов может быть выражен через линейную функцию в соответствии с теоремой Лагранжа. Рассмотрим производную Q′П по времени в
предположении, что функции производных существуют по определению:
Q′ ∗П−Q∗П′
Q′П =
.
(4)
П2
Промежуточные (до равенства Q′П = 0) зависимости также интересны, в
1
частности:
Q′П = (Q′ − Q П ∗ П′ ).
(5)
П
Производная энергоемкости обратно пропорциональна объему выпущенной продукции без всяких оговорок (кроме ( П = 0)). На самом деле, если приравнять Q′П к нулю, т.е. определить условие постоянства Q П , то получим его в
Q
Q′
Q′
виде равенства:
= ′ или QП = ′ .
(6)
П
П
П
Отсюда, энергоемкость продукции должна быть равна отношению производных. Если перейти к процессам, отображаемым функциями, то можно сделать
вывод, что синхронное изменение Q′ и П′ не вызывает изменение Q П . Условием
уменьшения Q П является неравенство П′ > Q′ . Отсутствие функции или монотонности изменения мощности P и П′ в практике успешно может компенсироваться наличием счетчиков энергии.
Поскольку интегральные значения Q и П можно считать известными, то и
значение энергоемкости, соответствующее определенному промежутку времени, можно также считать известным.
Один общий подход, позволяющий обойти отсутствие функции, описывающей изменение энергии по длине элемента, – использовать отношение конечных
(т.е. в начале и в конце элемента) энергетических параметров. Именно такое отношение, дублирующее оператора определения основного параметра эффективности - энергоемкость продукции, положено в основу метода оценки эффективности энергетических процессов в элементах, названного методом конечных отношений (МКО), разработанного в научной школе «Эффективное использование
энергии» СПбГАУ под руководством профессора В.Н. Карпова.
Энергетическая схема ПЭС, содержащая все ЭТП с заданными технологи-
10
ей результатами, позволяет определять, на какие цели расходуется энергия, которые так же, как и энергия, должны выражаться интегральными значениями.
Если для получаемого в ЭТП результата известен удельный расход энергии Qуд
(на единицу результата), то минимальный расход энергии на получение объема
результата R определяется простым произведением: Q min = Qуд ∗ R. Если значение Qуд для результата ЭТП отсутствует как справочная константа, то он должен
быть специально определен исследованиями или расчетами. Необходимая минимальная мощность Pmin будет зависеть от производительности ЭТП R′, т.е.:
Pmin (t) = Qуд ∗ R′ (t).
(7)
Указанные значения энергетических параметров ( Q min и Pmin ) минимальны потому, что при меньших значениях прекратится целевое функционирование ЭТП, т.е. прекратится выработка результата. Это делает задачу энергосбережения в ПЭС оптимизационной, решение которой заключается не в снижении
потребления энергии, а в обеспечении определенного минимума. В качестве положительного свойства энергоемкости продукции как оптимизируемого параметра следует отметить его пластичность, т.е. возможность изменять свое содержание для различных условий определения оптимума. Например, если объем полученной продукции П преобразовать в минимальный объем востребованной
энергии Q min = Qуд ∗ П и к этому значению отнести объем фактически потребленной энергии Q, то получим безразмерный параметр, названный относительQ
Q
ной энергоемкостью Q э :
Qэ =
= уд .
(8)
Qmin
Q
∗R
Этот параметр сохраняет свойство оптимизируемого, так как имеет минимальное значение, равное 1,0. Содержание отношения раскрывается путем преQ
образования его в вид:
Q э = удП .
(9)
Q
То есть относительная энергоемкость есть кратность превышения фактического удельного расхода энергии в ПЭС над теоретическим (научно обоснованным) значением.
Специфика производства в АПК, связанная с энергосбережением, имеет
свои особенности: высокая энергоемкость выпускаемой продукции АПК в 3-4
раза выше, чем в странах ЕС; низкая энерговооруженность и производительность
труда и сравнительно низкое (по сравнению с городским жителем) среднегодовое потребление энергии в расчете на одного сельского жителя. Важность этих
показателей заключается в том, что первый означает большие затраты физического труда и создает производственный дискомфорт для работников, второй является причиной социально-бытового дискомфорта в сельской местности.
Агропромышленное производство прямо связано с биологическими объектами. Несмотря на то что подобные производства существуют давно, достаточного научного и методического опыта учета свойств биообъектов при решении
оптимизационных энергетических задач в ПЭС еще нет. Биообъекты не могут
быть уподоблены техническим элементам, подлежащим простому введению в
состав энергетической схемы предприятия. Для более конкретного представления об энергетических связях в АПК в рамках одного предприятия профессором
В.Н. Карповым была предложена процессовая схема, в которой техносфера представлена не просто разнообразным оборудованием, а в виде целенаправленно
11
действующей энергетической системы, с предположительной возможностью
контролировать и управлять системным показателем энергоэффективности.
Энергоемкость производства продукции в общепринятом понимании создается технической системой при технологическом обслуживании растениеводства и животноводства, то
есть энергоэффективность
предприятий АПК зависит
полностью от энергоэффективности используемого энергетического оборудования (рис. 4).
Рисунок 4 – Схема технологических связей биологической и
топливной энергий в производственных процессах АПК
Техническое оборудование, обеспечивающее осуществление энерготехнологического процесса, может рассматриваться как технический элемент, к которому подводится энергия, создается и контролируется технологический результат действия энергии, но процесс действия является единственным (среди процессов передачи и преобразования энергии), в котором идентифицируются потери энергии, повышающие энергоемкость продукции.
Технические элементы ПЭС являются объемными, а измерения энергетических параметров производятся в сечениях или могут быть отнесены только к
сечению. В этом случае мощность может считаться полным дифференциалом энергии, но
необходимо учитывать некоторые особенности
взаимосвязи измеренной и зарегистрированной
энергии и мощности. Рассмотрим два варианта:
для всего периода регистрации Q(t) и при разбивании этого периода на интервалы. В первом случае, если Q(t) можно принять за монотонно возрастающую функцию, применима теорема Лагранжа (теорема о среднем приращении):
Q 2 − Q1 = Q′ (T)(t 2 − t1 ),
(10)
где T -момент времени в периоде [t 2 , t1 ], когда
фактическая производная Q′ ф равна средней.
На рис. 5 показаны соответствующие кривые в координатных осях [Q, t] и [′, t]. Так как Q1 = 0,
приращение энергии равно Q 2 .
Рисунок 5 – Зависимости потребленной энергии и ее скорости от времени
Отметим, что при монотонном росте приращения ∆Q(t) и при известном
периоде времени оно может быть выражено линейной функцией, т.е.:
12
∆Q = Q′ ср (t 2 − t1 ).
(11)
Разность между фактическим и линейным приращением ΔΔQ претерпевает колебательное изменение за период (t2-t1): сначала растет от нуля, достигает
максимума в точке Т (точке Лагранжа), затем уменьшается до нуля, при этом
максимальное значение ∆∆Q может рассматриваться как результат прямого процесса, когда фактическая скорость Q′ ф больше средней скорости Q′ ср : Q′ ф ≥
Q′ ср до точки T, и обратного, когда Q′ ср ≥ Q′ ф от момента t 2 до точки T.
Анализ процесса показывает, что при исключительном росте кривой Q(t)
его динамика может анализироваться по значению указанной разности приращений или по соотношению значений мощностей с учетом того, что направление
процесса определяет большая мощность. Отметим, что процессы роста значения
энергии до точки T и после нее также могут быть линеаризованы.
Полученные в этом случае значения Q′ ср1 и Q′ ср2 связаны с Q′ ср выражением:
Q′ср (t 2 − t1 ) = Q′ср1 (T − t1 ) + Q′ср2 (t 2 − T).
(12)
Приняв t1 = 0, получаем:
(
Q'ср
Q'ср
-1) *t2 = (
Q'ср1
Q'ср
2
-1) *T.
(13)
2
Выражение показывает, что соотношение линейных мощностей находится
в строгом соответствии с отношением временных интервалов t2 и T. Эта строгость дает основание говорить о значительной информативности линейных значений мощности. Измерение энергии счетчиком производится в сечении объемного элемента, в этом случае между мощностью и энергией существует только
математическая связь, определяемая видом функции P(t) и содержанием операции интегрирования. Если интегрирование осуществляется счетчиком энергии,
то вид функции не имеет значения. Измерение и регистрация процесса движения
энергии в двух конечных сечениях (т.е. в начале элемента Q н (t) и в конце Q к (t))
позволяет получить тождественное выражение, связывающее три энергетических параметра, два из которых известны по результатам измерений (третий –
потери). Определяемым параметром являются потери в элементе, которые снижают эффективность любого процесса. Это позволяет считать МКО прямым методом энергосбережения. Необходимо отметить, что теоретически дифференцирование исходного по измерениям выражения:
Q н − Q к = ∆Q,
(14)
приводит к тождеству мощностей:
Pн.ср. − Pк.ср. = ∆Pср. .
(15)
Это выражение является методически узаконенным способом определения
потерь электрической мощности в проводниках.
Если перейти к отношениям, то получим выражения, связывающие показатели эффективности процесса передачи энергии через элемент, причем показатели по энергообеспечению и потерям. Оба показателя относительные (как и
Qн
∆Q
Р
∆Р
энергоемкость продукции):
-1= . или н -1= .
(16)
Qк
Qк
Рк
Рк
Если продифференцировать выражение Q э = Q н /Q к по времени, то получим:
Q
Q′н
Qк
Qк
Q′э = ( н )′ =
−
Qн
Qк
∗
Q′к
Qк
.
(17)
Условие постоянства относительной энергоемкости (при Q к ≠ 0) получим
13
в виде выражения:
Qн
Qк
=
Q′н
Q′к
.
(18)
Оно позволяет с помощью МКО определить на каком уровне может быть
стабилизирована относительная энергоемкость.
Если принять во внимание, что потребляемая любым ЭТП энергия является сложной функцией, т.е. зависит от количественного (интегрального) значения результата, который является функцией времени, то с учетом возможности
регистрации Q(t) и R(t) в общем случае можно считать, что оба параметра, определяющих эффективность энергии, заданы параметрически. Поэтому производная Q′R (собственно эффективность) может быть определена как отношение параметрических производных, т.е.:
Q′R = Q′t : R′t .
(19)
Главный вывод, который из этого следует – экспериментально-теоретический МКО, который разработан для передающих энергию элементов, применим
и для ЭТП с использованием присущих ему понятий и параметров. К примеру,
из (19) имеем измеренную фактическую мощность Pф в виде выражения:
уд
Pф = Q′t = Q′R ∗ R′t , где Q = Q R ∗ R .
(20)
уд
Если Q′R = Q R , то Pф = Pmin , причем Pmin соответствует теоретическому
уд
уд
значению Q R , т.е.: Pmin = Q R ∗ R′ . (21)
Из двух последних выражений получаем с учетом того, что Pф ⁄Pmin = Q э
(относительная энергоемкость резульуд
тата):
Q′R = Q э ∗ Q R .
(22)
Для определения и анализа показателей
энергоэффективности предлагается графическое отображение МКО в виде универсальной энергетической диаграммы
(УЭД) в четырёх квадрантах (рис. 6).
Рисунок 6 - Универсальная энергетическая диаграмма
Использование УЭД для анализа энергетики на уровне предприятия позволит выявить основные особенности, связывающие все составные части производства (технологию, энергетическое и техническое обеспечение) в систему с
единым показателем – энергоёмкость продукции, и обосновать два варианта развития практического энергосбережения (экстенсивное и интенсивное).
На рис. 6 предложен пример, в котором за определенный период времени
показания конечных счетчиков соответствует точке 1 в первом и во втором квадрантах. При реализации экстенсивного энергосбережения снижение потребления энергии (Q1→Q2) влечет за собой снижение мощности до величины P2 = tgαu.
Во втором квадранте рабочей точкой является точка 2, соответствующая объему
выпуска продукции П при энергоемкости QП2 = tgγu.
Вариант энергосбережения, при котором потребление энергии возвращается к прежнему уровню и достигается увеличением масштабов производства
14
при сниженной энергоемкости и прежней мощности P1=tgα, предлагается считать интенсивным. Достигнутое повышение эффективности использования
энергии за счет мер по энергосбережению направлено на увеличение выпуска
продукции +∆П. Если реализуется тактика интенсивного энергосбережения, то
при прежнем энергопотреблении Q и соответствующей ему мощности P1 рабочий режим во втором квадранте из точки 1 перемещается в точку 3, что соответствует уменьшенной энергоемкости QП2 =tgγ.
Глава 3. Программы и методики проведения экспериментальных исследований и результаты энергетических исследований. Экспериментальные исследования ШДМ «Кубань-Л» проводились в поливные сезоны 1984-1986 гг. в
учхозе «Краснодарское» Кубанского СХИ при выполнении хоздоговорной работы темы №34-2 ЛСХИ, с целью разработки и исследования модели системы
управления движением ШДМ и обоснования на их основе практических рекомендаций по оптимизации параметров ШДМ «Кубань-Л».
Для проведения экспериментальных исследований ШДМ «Кубань-Л»
была разработана «Программа и методика проведения экспериментальных исследований ШДМ «Кубань-Л» с помощью измерительного комплекса» и разработан измерительный комплекс для измерения и регистрации параметров ее движения, в состав которого входят: блок коммутации и управления, датчики первичной информации, регистрирующие приборы (Н358, Н339 и К12-22), соединительные кабели, теодолит 2ТК5 и др.
Для измерения путей, пройденных опорными тележками, разработан измеритель пройденного пути опорных тележек ШДМ, представляющий собой прицепное «пятое» колесо без обода, со спицами-грунтозацепами. Такая форма колеса позволяет снизить влияние возмущений
и микрорельефа орошаемого участка на точность измерения пройденного пути опорными тележками, конструкция которого защищена охранным документом. (рис. 7).
Рисунок 7 – Измеритель пройденного пути опорными тележками: 1-прицепное измерительное колесо; 2-вал; 3-спицы; 4-спицы-грунтозацепы; 5-палец; 6-муфта; 7-магниты; 8-выступ; 9-тормоз; 10пружина; 11-шарик; 12-тяга; 13,14-отверстие; 15шарнир; 16-кронштейн; 17-рама ШДМ; 18-геркон;
19-регистрирующий прибор; 20-счетчик
Разработанный измерительный комплекс передан СКБ «Дождь» ПО «Компрессор» для проведения исследований различных модификаций ШДМ.
При различных скоростях движения ШДМ проводилась регистрация следующих параметров: боковое отклонение от направляющего троса; моменты выработки сигналов коррекции крыльев; длительность включения приводов всех
опорных тележек; напор в водопроводящем трубопроводе; напряжение на клеммах генератора и АД; линия положения опорных тележек относительно перпендикуляра к направляющему тросу; пройденный путь опорными тележками; тем-
15
пература нагрева АД и другие.
Проводились экспериментальные исследования стартера СТ-103 по определению устойчивого запуска ДВС со включенным и отключенным редуктором.
Установлена возможность использования СТ-103 для запуска ДВС со включенным редуктором.
По результатам исследований ШДМ установлен ряд недостатков, которые
влияют на равномерное движение и полив: промежуточные опорные тележки,
двигающиеся в «стоп-стартовом» режиме, имеют длительные остановки, что вызывает переполив прилегающих участков поля; разные значения давления в
пневматических шинах опорной тележки из-за изменения радиуса качения колес
приводят к выходу из строя кинематической цепи и асинхронного двигателя
(АД); давление в шинах, рельеф трассы вдоль канала и провисание направляющего троса приводят к изменению чувствительности регулятора ССК и другие.
На основании анализа результатов исследований были разработаны конструкции устройств и алгоритмы управления движения и полива ШДМ, которые
направлены на повышение равномерности движения и полива.
Для определения положения опорных тележек разработан линейно-угловой метод, сущность которого заключается в полевом измерении угловых величин при помощи теодолита, а линейные, т.е. длины пролетов – получаются из
конструкции ШДМ, и по результатам двух измерений и расстояний между точками установки теодолита определяется пройденный путь опорными тележками.
По результатам исследований было установлено соответствие параметров
системы управления движением ШДМ паспортным характеристикам и разработаны практические рекомендации по оптимизации параметров ее движения, которые были переданы в СКБ «Дождь».
Существующая ШДМ не оборудована приборами учета расхода топлива и
оросительной воды, фиксации режимов движения, пройденного пути и нормы
полива, что значительно осложняет определение энергоэффективности выполнения ЭТП полива и работу агрономической службы хозяйства.
Из-за отсутствия данных по энергоэффективности элементов, которые входят в ПЭС ШДМ (АД, водяной насос), и трудностями, связанными с получением
этих данных в полевых условиях, исследования энергетических параметров и относительной энергоемкости Q э работы АД по алгоритмам МКО проводились в
СПбГАУ (2010-2017 гг.). Исследования проводились на разработанном испытательном стенде, конструкция которого признана изобретением, при различных
значениях коэффициента нагрузки Кн . Сравнение результатов исследований АД
(Рн =7,5 кВт) с паспортными характеристиками АД приведена в табл. 1.
Исследования показали, что фактические энергетические показатели по
сравнению с паспортными разнятся:
-КПД () – ниже на 0,045 (при Кн = 1) и на 0,14 (при Кн = 0,25);
- – ниже на 0,03 (при Кн = 1) и 0,09 (при Кн = 0,25);
-Q э – выше на 0,15 (при Кн = 1) и на 0,67 (при Кн = 0,25).
При снижении Кн ниже 0,75 наблюдается значительное увеличение относительной энергоемкости работы двигателя.
16
Таблица 1 – Зависимость энергетических параметров АД от Кн
Коэффициент
Относительная энер- Коэффициент полезнагрузки АД,
гоемкость работы
ного действия, 
Р2
АД,
Q
э
Кн = ⁄Р
факт
2ном
Qпасп
ηпасп
ηфакт
э
Qэ
0,25
2,1
2,77
0,83
0,69
0,50
1,46
1,77
0,88
0,83
0,75
1.33
1,50
0,895
0,85
1,00
1,29
1,44
0,885
0,84
1,25
1,31
1,48
0,87
0,82
Коэффициент
мощности, cosφ
cosφпасп
0,57
0,78
0,84
0,87
0,88
cosφфакт
0,52
0,69
0,79
0,84
0,825
Экспериментальные исследования по определению энергоэффективности
насосного агрегата (НА) проводились на сельскохозяйственном предприятии
ГОСП «Тулома» (г. Мурманск) в 2010-2011 гг. Результаты расчета энергоэффективности работы двух одинаковых НА (НА-1 и НА-2) сведены в табл. 2.
Таблица 2 – Результаты расчета энергоэффективности работы НА
Параметры
Фактическое время выполнения процесса, t ф
Результат перекачиваемой воды, R1
Полный напор, Н
Номинальное КПД АД, ηн
Номинальная мощность АД, Рн
Фактическая потребляемая мощность АД из сети, Р1ф
уд
Теоретический расход энергии на единицу результата, Qт
Теоретический расход энергии на перекачивание, Qт
Теоретическое время процесса, t т
Фактический расход энергии на перекачивание, Qф
Потери энергии, ∆QНА
Энергоемкость работы НА, QНА
э
Коэффициент нагрузки АД, Кн
Един. измерения
с
м3
м
кВт
кВт
кДж/кг
МДж
с
МДж
МДж
-
Насосный агрегат
НА-1
НА-2
1891
1471
24
27
26
44
0,88
0,88
15,0
15,0
12,13
13,96
0,255
0,432
6,12
11,65
359
683,5
22,94
20,54
16,82
8,89
3,75
1,76
0,71
0,82
Экспериментальные исследования показали, что энергоемкость работы
НА-1 выше, чем энергоемкость работы НА-2, в 2,13 раза. Большая разница энергоемкости работы НА, прежде всего, объясняется техническими состояниями
электродвигателя и водяного насоса НА-1 (например, механические потери, низкий КПД, низкое качество изоляции обмоток АД, износ рабочего колеса и рабочей поверхности водяного насоса и др.).
Используя результаты расчета, построим энергетическую диаграмму энергоэффективности ЭТП перекачивания воды при помощи насосного агрегата НА2 (рис. 8). Теоретический контур энергетической диаграммы (точки 1) образован:
первый квадрант – по оси абсцисс теоретическое время процесса t т , по оси ординат – теоретическое количество энергии Q т ; второй квадрант – по оси абсцисс
результат R=27 м3; третий квадрант – по оси ординат – теоретическое время процесса t т . Строится фактический контур (точки 2), параметры которого получены
при экспериментальных исследованиях. В третьем квадранте приведена зависи-
17
мость R ф (t), построенная по показаниям расходомера на выходе НА-2 (R ф =
27 м3 , tф=1471c.). Во втором квадранте отображается фактическое количество
энергии, затраченное на перекачивание воды Q ф (R) ( R ф = 27 м3 , Qф=20,54
МДж.).
Для построения дифференциальНА-2
ного параметра, т.е. фактической потребляемой мощности АД из питающей
сети Р1ф строится прямая, соединяющая начало координат с точкой, определяемой фактическим количеством энергии Q ф и фактическим временем tф.
Графически определяются потери энергии ∆QНА :
∆QНА = Q ф − Q т . (23)
ф
ф
т
т
т
ф
Рисунок 8 – Энергетическая диаграмма
энергоэффективности работы насосного
агрегата НА-2
Номинальная потребляемая мощность Р1н из питающей сети НА-1 и НА2 больше фактической потребляемой
мощности Р1ф.ср. : (Р1н > Р1ф , tg αт >
tgαф ).
Зависимость R ф () НА-2 показывает, что результат R достигается за фактическое время t ф больше, чем t т . Для НА-2 кратность увеличения времени выполнения процесса составляет Кt = t ф ⁄t т =2,15. Низкая скорость выполнения результата (т´ () > ф´ () , tgβт > tgβф) приведет к увеличению фактического расуд
уд
хода энергии на единицу результата R, то есть: Q ф = tgγф > Q т = tgγт . (24)
Энергетическая диаграмма насосного агрегата, построенная по расчетным
и экспериментальным данным, позволяет проводить контроль всей потребленной энергии ЭТП перекачивания воды и определять численные значения показателей энергоэффективности его работы.
Глава 4. Разработка ПЭС мобильной ШДМ «Кубань-Л». Результаты расчетов системных показателей энергоэффективности ПЭС ШДМ. В отличие от
стационарных ПЭС, на выходе которых – продукция, выходным параметром
ПЭС мобильного ШДМ является результат выполнения ЭТП полива – обеспечение сельскохозяйственной культуры необходимой нормой полива.
Применительно к ПЭС мобильного ШДМ «Кубань-Л» можно назвать три
основных ЭТП использования потребленной энергии: ЭТП-1 – результатом является подача оросительной воды R1; ЭТП-2 – результат является перемещение
ШДМ на орошаемом участке поля R2; ЭТП-3 – результат является световая сигнализация работы ШДМ и освещение рабочей зоны R3.
На входе ПЭС ШДМ находятся источник энергии – дизельное топливо и
18
ресурс – оросительная вода, а на выходе – объем оросительной воды, внесенной
на площадь орошаемого участка поля за один проход. С учетом требований МКО
разработана ПЭС базового варианта энергоснабжения ШДМ для определения
показателей энергоэффективности ее работы (рис. 9).
Рисунок 9 – Потребительская
энергетическая схема базового варианта энергоснабжения ШДМ
В табл. 3 приведены пределы изменения
номинальных
относительных энергоемкостей
элементов ПЭС ШДМ.
Таблица 3 – Пределы изменения относительных энергоемкостей элементов ПЭС ШДМ
Наименование
элементов
Пределы изменения относительных
энергоемкостей элементов
ДВС
2,5-25,3
Редуктор с двумя выход1,05-1,11
ными валами
Водяной насос
1,18-1,54
Трехфазный генератор
1,14-1,25
Кабельная сеть
1,031-1,053
Асинхронный двигатель
1,12-1,25
Редуктор
1,05-1,11
Карданная передача
1,04-1,06
Колесный редуктор
1,05-1,11
Колесо опорной тележки
1,03-1,05
Номинальные значения КПД
ηэф =0,039-0,39
ηред =0,90-0,95
ηнас =0,65-0,85
ηген =0,8-0,88
ηкс =0,95-0,97
ηэд =0,80-0,89
ηмр =0,90-0,95
ηкп =0,94-0,96
ηкр =0,93-0,97
ηкол =0,95-0,97
Наиболее энергоемкими элементами, которые входят в ПЭС ШДМ, являются ДВС, трехфазный генератор, водяной насос и АД.
Определим удельную абсолютную энергоемкость ЭТП-1 на единицу результата R1 :
уд.ов.
Q этп−1
=
Qпотен.
1 м3
R1
,
(25)
где Qпотен.
1 м3 - необходимое минимальное количество энергии для подъема единицы результата R1 на высоту Н (напор водяного насоса).
На базовом варианте ШДМ на крайних ведущих опорных тележках установлены АД, мощностью Р2н(кр.) = 750 Вт, а на промежуточных опорных тележках – Р2н(пр.) = 1100 Вт.
Определим удельные абсолютные энергоемкости перемещения опорных
19
тележек на расстояние ∆S = 1 м (ЭТП-2) путем приведения удельного расхода
энергии на валу АД опорных тележек на расстояние ∆S = 1 м ко входу ЭТП-2 с
кп.
учетом относительных энергоемкостей редуктора Qмр.
э , карданной передачи Qэ ,
кол.
колесного редуктора Qкр.
э и колес с пневматическими шинами Q э :
-крайней ведущей опорной тележки:
уд.крайн.
Q пер.(баз.)
крайн.
уд.ад.кр.
=
Qпер.(баз.)
мр
кр
кол
Qэ ∗Qкп
э ∗Qэ ∗Qэ
=
-промежуточной опорной тележки:
Р2н(кр) ∗∆Тпер.
мр
кр
кол
Qэ ∗Qкп
э ∗Qэ ∗Qэ ∗∆S
;
(26)
пром.
уд.ад.пром.
Р2н(пр) ∗∆Тпер.
Qпер.(баз)
уд.пром.
Q пер.(баз.) = мр кп кр кол. = мр кп кр кол. ,
Qэ ∗Qэ ∗Qэ ∗Qэ
Qэ ∗Qэ ∗Qэ ∗Qэ ∗∆S
констр.
пром.
констр.
Vкр.
, ∆Тпер. = ∆S⁄ Vпром. – соответственно,
(27)
крайн.
где ∆Тпер. = ∆S⁄
время, затраченное на перемещение крайней ведущей и промежуточной опорных тележек
м
м
констр.
констр.
на расстояние ∆S = 1 м. ; Vкр.
= 1,9
, Vпром. = 2,375
. – соответмин
мин
ственно, конструктивные скорости движения крайней ведущей и промежуточной опорной тележек.
Удельная абсолютная энергоемкость перемещения всех опорных тележек
уд.маш.
Q этп−2(баз) на расстояние ∆S = 1 м определяется по формуле:
уд.маш.
уд.крайн.
уд.пром.
Q этп−2(баз.) = Nкр ∗ Q пер.(баз.) + Nпр ∗ Q пер.(баз.) ,
(28)
где Nкр =2 – количество крайних ведущих опорных тележек; Nпр =16 – количество
промежуточных опорных тележек.
Для определения удельной энергоемкости ЭТП-3 (сигнализация работы
крайних ведущих и центральных опорных тележек и освещение рабочего места
оператора) необходимо определить мощность ламп светильников, установленкрайн.
пром.
ных на крайних ведущих Росв. и промежуточных опорных тележках Росв. .
Удельная абсолютная энергоемкость ЭТП-3 на перемещение ШДМ на
расстояние ∆S = 1 м определяется по формуле:
уд.осв.
Q этп−3(баз.)
Qосв.
пер.(баз.)
крайн.
крайн.
пром.
пром.
Росв.(баз.) ∗ ∆Тпер. +Росв.(баз.) ∗∆Тпер.
=
=
.
(29)
∆S
∆S
Время полива Тпол. орошаемого участка поля длиной L=300 м зависит от
вносимой нормы полива m, которая в свою очередь зависит от конструктивной
констр.
скорости движения крайних ведущих опорных тележек Vкр.
ШДМ и режима
движения (РД, в %):
констр.
Тпол. = 100 ∗ L⁄( Vкр.
∗ РД).
(30)
Результатом R1 (ЭТП-1) является вносимый объем оросительной воды, который зависит от производительности водяного насоса Пр и времени полива
Тпол. :
R1 = Пр ∗ Тпол. .
(31)
Энергоемкость энергетической линии, включающей ЭТП-1, определяется
ред.
по формуле:
Qэтп−1
∗ Qнас.
(32)
э .
э(баз.) = Q э
Потребляемая энергия энергетической линии, включающей ЭТП-1 опредепотр.
уд.ов.
ляется по формуле:
Q этп−1(баз.) = Qэтп−1
(33)
э(баз.) ∗ Qэтп−1(баз.) ∗ R1 .
Энергоемкость энергетической линии, включающей ЭТП-2, определяется
ред.
мр.
кр.
ад.
кп.
кол.
по формуле: Qэтп−2
∗ Qген.
∗ Qкс.
(34)
э
э ∗ Q э .∗ Q э ∗ Q э ∗ Q э ∗ Q э .
э(баз.) = Q э
20
Потребляемая энергия энергетической линии, включающей ЭТП-2, опрепотр.
уд.маш.
деляется по формуле:
Qэтп−2(баз.) = Qэтп−2
∗ Qэтп−2(баз.) ∗ R2 .
(35)
э(баз.)
Энергоемкость энергетической линии, включающей ЭТП-3, определяется
ред.
по формуле:
Qэтп−3
∗ Qген.
∗ Qкс.
(36)
э
э .
э(баз.) = Q э
Потребляемая энергия энергетической линии на базовом варианте ПЭС,
включающей ЭТП-3, определяется по формуле:
потр.
уд.осв.
Q этп−3(баз.) = Qэтп−3
(37)
э(баз.) ∗ Qэтп−3(баз.) ∗ R3 .
потр.
Суммарная потребляемая энергия Q сум.ред на выходе ДВС определяется
как сумма потребленной энергии в ЭТП-1, ЭТП-2 и ЭТП-3:
потр.
потр.
потр.
потр.
Q сум.ред.(баз.) = Q этп−1(баз.) + Q этп−2(баз.) + Q этп−3(баз.) .
(38)
Секундный расход энергии на выходе ДВС (эффективная мощность на валу) на выполнение ЭТП полива в течение времени полива Тпол , допуская, что
потр
функция Q сум.ред (t) непрерывна, определяется по формуле:
потр.
Ре = Q сум.ред.(баз.) ⁄Тпол. .
(39)
Относительная энергоемкость ДВС зависит от Рэ и удельного расхода дизельного топлива и определяется по формуле:
Qдвс
(40)
э (Pэ , Gт ) = (Gт ∗ Hт )/Pэ = 1/ηэф. (Pэ , Gт ) .
потр.
Суммарная потребляемая энергия Q сумм.(баз.) на входе ДВС определяется
потр.
потр.
по формуле:
Q сумм.(баз.) = Qдвс
(41)
э (Pе , Gт ) ∗ Q сум.ред.(баз.) .
ПЭС базового варианта энергоснабжения ШДМ позволяет определять распределение энергии по ЭТП, контролировать расход энергии на результат R каждого ЭТП и всей потребляемой энергии.
На основании анализа ПЭС базового варианта ШДМ и повышения энергоэффективности ЭТП полива предложен альтернативный (разработанный) вариант энергоснабжения ШДМ, в котором в качестве источника энергии используется трехфазная электрическая сеть. Энергообеспечение группы ШДМ может
быть осуществлено при помощи распределенной энергетики – использованием
когенерации и тригенерации. При использовании альтернативного варианта
ШДМ отпадает необходимость использования редуктора, трехфазного генератора и ДВС. Для электроснабжения ШДМ потребуется трансформаторная подстанция, АД для привода водяного насоса и установка контактной сети вдоль
оросительного канала. Используя адаптированный МКО, определим энергоэффективность альтернативного варианта ШДМ (рис. 10).
Также для повышения энергоэффективности передачи электроэнергии может быть использована контактная сеть постоянного тока высокого напряжения.
Для этого потребуется инвертор, преобразующий постоянное напряжение в переменное регулируемой частоты.
На входе ПЭС альтернативного варианта ШДМ находятся источник энергии – электрическая сеть и ресурс – оросительная вода.
Инжиниринг в ЭТП-2 и ЭТП-3 показал, что при коэффициенте сопротивления перекатывания f = 0,16 − 0,20 – (для агрофона 4-го класса - вспаханное
поле) и коэффициенте буксования для колес опорных тележек δ=5% мощность
21
1
Колесо
Колесный
редуктор
Колесо
Колесный
редуктор
Карданная
передача
Карданная
передача
Редуктор
уд.ов
ЭТП−1
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ
Вакуумный
насос
Электродвигатель
Кабельная сеть
Контактная сеть
ЭТП-1
Водяной
насос
Оросительная вода
на перемещение опорной тележки составляет Рпер. = 350 Вт, а светильников –
10 Вт (табл. 4).
ЭТП-2
2
уд.маш
ЭТП−2
ЭТП-3
3
Освещение
уд.ос
ЭТП−3
Рисунок 10 – Потребительская
энергетическая схема альтернативного варианта энергоснабжения ШДМ
Таблица 4 – Удельные абсолютные энергоемкости ЭТП на базовом и альтернативном
вариантах энергоснабжения ШДМ
Наименование
параметра
Удельная абсолютная энергоемкость ЭТП-1, МДж/м3
Удельная абсолютная энергоемкость ЭТП-2, МДж/м
Удельная абсолютная энергоемкость ЭТП-3, МДж/м
Удельные абсолютные
энергоемкости ЭТП
базового
альтернативного
варианта ШДМ варианта ШДМ
0,35316
0,35316
0,40436
0,16452
0,00682
0,00114
Как видно из Таблицы 4, результаты расчета проведенного инжиниринга
показывают, что при одинаковых значениях результатов ЭТП удельная абсолютная энергоемкость ЭТП-2 в 2,5 раза, а удельная абсолютная энергоемкость ЭТП3 в 6 раз ниже по сравнению с базовым вариантом энергоснабжения ШДМ. Системная энергоемкость выполнения ЭТП полива на базовом варианте энергоснабжения ШДМ определяется следующим образом.
Теоретически минимальный расход энергии на соответствующем ЭТП бууд.ов.
дет определяться по формулам: Qэтп−1
т(баз.) = Q этп−1(баз.) ∗ R1 ;
уд.маш.
уд.осв.
Qэтп−2
Qэтп−3
(42)
т(баз.) = Q этп−2(баз.) ∗ R 2 ;
т(баз.) = Q этп−3(баз.) ∗ R 3 .
∑
Суммарная теоретически минимальная энергия Q т(баз.) , потребляемая ЭТП
∑
этп−2
этп−3
полива на базовом варианте ШДМ, равна: Q т(баз.) = Qэтп−1
т(баз.) + Q т(баз.) + Q т(баз.) .
Доля потребленной энергии β в каждом ЭТП определяется по формулам:
β1(баз.) =
Qэтп−1
т(баз.)
∑
Qт(баз.)
;
β2(баз.) =
Qэтп−2
т(баз.)
∑
Qт(баз.)
;
β3(баз.) =
Qэтп−3
т(баз.)
∑
Qт(баз.)
,
(43)
при этом
β∑(баз.) = β1(баз.) + β2(баз.) + β3(баз.) =1.
Системная энергоемкость Qсист.
э(баз.) выполнения ЭТП полива на базовом ва-
22
потр.
Qсист.
э(баз.)
рианте ШДМ определяется по формуле:
этп−2
Qэтп−1
э(баз.) ∗ β1(баз.) + Q э(баз.) ∗
(P
)
= Qдвс
,
G
[
е
т
э
=
Qсумм.(баз.)
∑
=
Qт(баз.)
β2(баз.) + Qэтп−3
э(баз.)
∗ β3(баз.) ].
(44)
Аналогичным образом системная энергоемкость выполнения ЭТП полива
определяется и на альтернативном варианте энергоснабжения ШДМ.
Теоретически минимальный расход энергии на соответствующем ЭТП бууд.ов.
дет определяться по формулам: Qэтп−1
т(альт.) = Q этп−1(альт.) ∗ R1 ;
уд.маш.
уд.осв.
этп−3
Qэтп−2
(45)
т(альт.) = Q этп−2(альт.) ∗ R 2 ; Q т(альт.) = Q этп−3(альт.) ∗ R 3 .
∑
Суммарная теоретически минимальная энергия Q т(альт.) , потребляемая
ЭТП полива на альтернативном варианте энергоснабжения ШДМ для каждого
режима движения (РД) будет определяться как сумма теоретически минимального расхода энергии на ЭТП-1, ЭТП-2 и ЭТП-3 :
∑
этп−2
этп−3
Q т(альт.) = Qэтп−1
(46)
т(альт.) + Q т(альт.) + Q т(альт.) .
Доля потребленной энергии β в каждом ЭТП определяется по формулам:
β1(альт.) =
Qэтп−1
т(альт.)
∑
Qт(альт.)
;
β2(альт.) =
Qэтп−2
т(альт.)
∑
Qт(альт.)
;
β3(альт.) =
Qэтп−3
т(альт.)
∑
Qт(альт.)
,
(47)
при этом β∑(альт.) = β1(альт.) + β2(альт.) + β3(альт.) =1.
Системная энергоемкость Qсист
э(альт.) выполнения ЭТП полива на альтернативном варианте ШДМ определяется по формуле:
потр.
Qсист.
э(альт.)
=
Qсумм.(альт.)
∑
Qт(разр)
этп−1
этп−2
этп−3
= [Qэ(альт.) ∗ β1 (альт.) + Qэ(альт.) ∗ β2(альт.) + Qэ(альт.) ∗ β3(альт.) ].
(48)
На рис. 11 приведены зависимости системных энергоемкостей на базовом
и альтернативном вариантах энергоснабжения ШДМ. Расчеты показали, что системная энергоемкость выполнения ЭТП полива на альтернативном варианте
ШДМ Qсист.
э(альт.) составляет 1,8434 при РД=10% и 1,8459 при РД=100%. Системная
энергоемкость выполнения ЭТП
Q
полива на базовом варианте
ШДМ выше на 2,26 при РД=10%
и на 2,32 – при РД=100% чем на
альтернативном варианте.
сист
э
Рисунок 11 - Зависимости системной
энергоемкости выполнения ЭТП полива на базовом и альтернативном вариантах энергоснабжения ШДМ от РД
Режим движения, %
Для определения коэффициента энергетического состояния Кэс ШДМ по
истечении представительного интервала времени необходимо определить фактическую системную энергоемкость Qсист.
э факт. выполнения ЭТП полива по форсист.
муле:
Кэс = Qсист.
(49)
э факт. ⁄Q э(баз.) .
Если, например, Кэс ≥ 1,05, требуется проведение энергетического обследования ПЭС ШДМ с целью определения элементов с повышенными относи-
23
тельными энергоемкостями.
Расчеты по определению энергоэффективности выполнения ЭТП полива
для двух вариантов ПЭС ШДМ выполнены при режиме движения РД=15%, что
соответствует заданной норме полива m=521,75 м3/га, которая является типичной задаваемой норме полива сельскохозяйственных культур.
Расчеты энергетических параметров ПЭС ШДМ проведены при выполнении ЭТП полива при Пр =720 м3/час, Н=36 м и L=300 м (табл. 5).
Таблица 5 – Результаты расчета потребления энергии ЭТП полива ШДМ
Название параметра
Время полива, Тпол
ЭнергоемQэтп−1
э
кость ЭТП
Qэтп−2
э
Qэтп−3
э
Qдвс
э
потр
Qсумм
Q1э га
Q1м3
э
Единица
измерения
с
МДж
МДж/га
МДж/м3
Расчетные параметры ШДМ
базовый
альтернативный
вариант
вариант
63157,9
63157,9
1,411
1,843
2,824
1,889
1,558
1,042
2,883
19140,889
8315,546
790,619
343,476
1,52
0,658
Отношение базового к альтернатив. варианту
1
0,77
1,49
1,50
2,30
2,30
2,30
Энергоемкость полива 1 га площади орошаемого участка поля Q1э га и энергоемкость подачи и распределения 1 м3 оросительной воды Q1м3
при заданной
э
норме полива m определяются по формулам:
потр.
потр.
Q1э га = 104 Q сумм. ⁄F, где F – площадь полива; Q1м3
= Q сумм .⁄R1 . (50)
э
Энергоемкость выполнения ЭТП полива на альтернативном варианте энергоснабжения ШДМ в 2,30 раза ниже по отношению к базовому варианту ШДМ.
Энергоемкость подачи и распределения 1 м3 оросительной воды на базовом
3
3
ШДМ составляет Q1м
э(баз.) = 1,52 МДж/м , а на альтернативном варианте энерго3
3
снабжения ШДМ составляет Q1м
э(альт.) = 0,658 МДж/м , что на 63,4% меньше
нижнего предела технико-экономических требований.
Для получения первичных значений потерь энергии и энергоэффективности на альтернативном варианте энергоснабжения ШДМ воспользуемся энергетической диаграммой. Расчеты и построения выполнены при РД=15%, норме полива m=521,75 м3/га и L=300 м. При РД=15%: t ф = 63157,9 с., вносимая оросительная вода – результат R1 = 12631,6 м3 и результаты ЭТП-2 и ЭТП-3 R 2 = R 3 = 300 м.
На рис. 12 приведена энергетическая диаграмма по определению первичных потерь энергии и энергоэффективности выполнения ЭТП полива на альтернативном варианте энергоснабжения ШДМ, где использованы результаты расчета теоретически минимального расхода энергии и фактического (t ф =t т , ∆t=0).
Теоретический контур (точки 1) строится по следующим параметрам: по
∑
оси ординат Q т(альт.) = 4510,66 МДж (рассчитанная по (46); по оси абсцисс t =
63157,9 с., R1 = 12631,6 м3 , F = 24,21 га. Контур энергетической диаграммы
24
для альтернативного варианта ШДМ
(точки 2) строится по следующим парапотр.
метрам: по оси ординат Q сумм.(альт.) =
8315,546 МДж ; по оси абсцисс t =
63157,9 с. , R1 = 12631,6 м3 , F =
24,21 га.
Рисунок 12 - Энергетическая диаграмма ЭТП
полива на альтернативном варианте энергоснабжения
Потери энергии в ЭТП полива на
альтернативном варианте энергоснабжения ШДМ определяются по формуле:
потр.
∑
∆Q (альт.) = Q сумм.(альт.) − Q т(альт.) .
(51)
Энергоемкость полива 1 га площади определяется по формуле:
потр.
га
Q1э(альт.)
= tgγ(альт.) = Q сумм(альт.) ⁄F.
(52)
Энергоемкости подачи 1 м3 оросительной воды определяются по формупотр.
м3
лам:
Q1э(альт.)
= tgγ(альт.) = Q сумм.(альт.) ⁄R1 .
(53)
Энергоемкость выполнения ЭТП полива определяется по формуле:
потр.
∑
Q э(альт.) = Q сумм.(альт.) ⁄Q т(альт.) = 1,844.
(54)
ср.
Соотношение средних мощностей Р имеет следующий вид:
ср.
ср.
Р(альт.) = tgα(альт.) > Рт = tgα(т) .
(55)
Расчеты по определению энергоэффективности ЭТП полива за проход
ШДМ далее будут выполнены для базового варианта энергоснабжения ШДМ.
Установлены зависимости потребленной энергии на ЭТП-1, ЭТП-2 и ЭТП-3 от
РД (при Пр = 720 м3 ⁄час, Н=36 м. и L=300 м (рис. 13). Преобладающая доля потребленной энергии в ЭТП полива расходуется на выполнение ЭТП-1.
Рисунок 13 – Зависимость потребленной энергии в ЭТП полива от РД
Определены зависимости энергоемкости полива 1 га площади Q1га
э от режима движения (РД) при различных значениях напора оросительной воды (Н=27,
25
30, 33, 36 м) и Пр = 720 м3 ⁄час (рис. 14).
Рисунок 14 – Зависимость
энергоемкости полива 1 га площади Q1га
от РД при различэ
ных значениях напора оросительной воды
Энергоемкость подачи и распределения 1 м3 оросительной воды
3
Q1м
и энергоемкость полива 1 га площади Q1га
э
э имеют между собой математи3
ческую связь. Энергоемкость подачи и распределения Q1м
является дифференэ
циальным показателем энергоэффективности выполнения ЭТП полива.
Рассмотрим зависимость энергоемкости подачи и распределения 1 м3 объема оросительной воды от РД при различных значениях напора оросительной
воды (Н=27, 30, 33, 36 м) и при Пр = 720 м3 ⁄час (рис. 15). Дальнейшее снижение
напора оросительной воды
ограничено
отсутствием
дождевальных насадок на
соответствующий напор.
Рисунок 15 – Зависимость энергоемкости подачи и распределения 1 м3 оросительной воды
3
Q1м
э от РД при различных значениях Н и Пр = 720 м3 ⁄час
Зависимость эффективной мощности ДВС от напора оросительной воды Н
показывает потенциал снижения мощности ДВС (рис. 16).
Рисунок 16 – Зависимость эффективной мощности ДВС от РД
при различных значениях Н и
Пр = 720 м3 ⁄час
В табл. 6 приведены результаты расчета энергетических показателей выполнения ЭТП полива (РД=15%, L=300 м, m=521,75 м3/га) за проход при различных значениях напора оросительной воды ( Н =27, 30, 33, 36 м) и Пр =
26
720 м3 ⁄час.
Таблица 6 – Энергетические показатели выполнения ЭТП полива ШДМ
«Кубань-Л» за проход при различных значениях напора оросительной воды Н
Наименование
Единица
Напор оросительной воды, м
показателя
измерения
27
30
33
36
мм/мин
1,30
1,30
1,30
1,30
Интенсивность дождя, ρ
Слой дождя, h
мм
52,18
52,18
52,18
52,18
м3
12631,6
12631,6
12631,6
12631,6
Результат ЭТП-1, R1
потр
МДж
16365,010 17290,300
18215,595
19140,889
Qсум
1 га
МДж/га
675,961
714,180
752,400
790,619
Qэ
3
1 м3
МДж/м
1,296
1,369
1,442
1,515
Qэ
Расход топлива, G
кг
389,64
411,67
433,70
455,74
Рэф
кВт
80,22
88,59
98,83
105,14
ДВС
3,230
3,092
2,978
2,883
Qэ
Энергоемкости полива 1 га площади и подачи 1 м3 оросительной воды при
Н=27 м по сравнению с Н=36 м ниже на 14,5%, а также расход дизельного топлива - ниже на 14,5 %. Расчетная эффективная мощность на валу ДВС снижается
со 105,14 кВт до 80,22 кВт. Уменьшение напора Н от 36 м до 27 м позволяет
снизить расход топлива за сезон на 760 кг, или на 17,2%. Норма полива, интенсивность дождя и количество проходов не зависят от напора водяного насоса.
Расчеты показывают, что норма полива в пределах от m=260,88 м3/га (при
РД=30%) до m=521,75 м3/га (при РД=15%) является предпочтительным режимом, при котором образование стока оросительной воды сводится к минимуму.
При этом количество проходов за сезон, соответственно, составляет 23 и 11,5.
Дальнейшее уменьшение нормы полива приводит к увеличению количества проходов и расхода дизельного топлива за сезон, что приводит к неэффективному
использованию ресурса ШДМ.
Для определения зависимости энергоемкости полива 1 га площади от РД
ШДМ выполнен расчет ее энергетических параметров при следующих значениях: Пр =540, 600, 660 и 720 м3/час. Для наглядности рассмотрим энергетические
показатели выполнения ЭТП полива при РД=15%, который наиболее характерный для ШДМ. В табл. 7 приведены результаты расчета энергетических показателей выполнения ЭТП полива (m=521,75 м3/га) за проход при Пр =540, 600, 660
и 720 м3/час и Н = 36 м. При уменьшении Пр с 720 до 540 м3/час энергоемкость
полива Q1га
э единицы площади снижается на 14,4%, а относительная энергоемкость ДВС растет с 2,902 до 3,230. При Пр =540 м3/час интенсивность дождя
составляет ρ = 0,978 мм/мин, что позволяет расширить область применения
ШДМ на различных почвах.
Следует отметить, что уменьшение Пр приводит к пропорциональному увеличению количества проходов за сезон ШДМ для обеспечения оросительной
нормы (например, 6000 м3/га).
Уменьшение Пр от 720 м3/час до 540 м3/час приводит к уменьшению интенсивности дождя с 1,30 до 0,978 мм/мин. Это позволит использовать ШДМ при
27
поливе различных сельскохозяйственных культур на различных по структуре
почвах и приблизить к мировым значениям интенсивности дождя (<1 мм/мин.).
Таблица 7 – Энергетические показатели выполнения ЭТП полива ШДМ «Кубань-Л» за проход при различных значениях Пр
Наименование
показателя
Интенсивность дождя, ρ
Слой дождя, h
Результат ЭТП-1, R1
потр.
Qсум.
Q1э га
Q1э м3
Расход топлива, G
Рэф.
QДВС
э
Един. измерения
мм/мин.
мм
м3
МДж
МДж/га
МДж/м3
кг
кВт
-
Производительность водяного насоса, м3/час.
540
600
660
720
0,98
1,09
1,20
1,30
39,13
43,47
47,82
52,18
9473,7
10526,3
11578,9
12631,6
16365,007 17290,301 18215,595 19140,889
675,961
714,180
752,400
790,619
1,727
1,642
1,573
1,515
389,64
411,67
433,70
455,74
80,22
88,59
96,83
105,14
3,230
3,092
2,978
2,883
Уменьшение Пр от 720 м3/час до 540 м3/час приводит к увеличению расхода
топлива за сезон при РД=10% на 805,0 кг, или на 15,5%, а при РД=100% на
1049,11 кг, или на 16,9%. При уменьшении Пр относительная энергоемкость работы ДВС будет увеличиваться из-за снижения нагрузки на его валу.
Для определения показателей энергоэффективности при уменьшении Пр и
Н водяного насоса синхронно до 25% относительно паспортных характеристик
машины (Пр =720, 660, 600, 540 м3/час и Н=36, 33, 30, 27 м.) выполним расчет.
Для наглядности, например, рассмотрим энергетические показатели выполнения
ЭТП полива за проход при режиме движения (РД=15%) (табл. 8).
Таблица 8 – Энергетические показатели выполнения ЭТП полива ШДМ «Кубань-Л» за проход
при различных значениях Пр и Н
Един. из- Пр=540
Пр=600
Пр=660
Пр=720
3
3
3
Наименование показателя мерения м /час и
м /час и
м /час и
м3/час и
Н=27 м.
Н=30 м.
Н=33 м.
Н=36 м.
0,978
1,09
1,20
1,30
Интенсивность дождя, ρ мм/мин.
Слой дождя, h
мм
39,13
43,47
47,82
52,18
м3
9473,7
10526,3
11578,9
12631,6
Результат ЭТП-1, R1
потр.
МДж
14283,096 15748,145 17367,409 19140,889
Qсум.
1 га
МДж/га
589,967
650,480
717,365
790,619
Qэ
3
1 м3
МДж/м
1,508
1,496
1,500
1,515
Qэ
Расход топлива на полив, G кг
340,074
374,95
413,51
455,74
Рэф.
ДВС
Qэ
кВт
-
61,54
3,675
74,68
3,338
89,22
3,082
105,14
2,883
Результаты расчета показывают, что Q1э га при РД=15% Q1э га (Пр = 540 м3 /
ч. и Н=27 м) по сравнению с базовыми характеристиками ШДМ (Пр =720м3 /час
и Н=36 м.) уменьшается на 25,4 %. При этом энергоемкость ДВС увеличивается
с 2,883 до 3,675. Синхронное уменьшение Пр от 720 м3/час до 540 м3/час и Н от
28
36 м до 27 м водяного насоса позволяет снизить интенсивность дождя с 1,30 до
0,978 мм/мин.
При этом расход дизельного топлива за сезон уменьшается при РД=10% на
0,9%, а при РД=100% – увеличивается на 4,7%. Это вызвано тем, что нагрузка на
ДВС
валу ДВС уменьшается при РД=10% со 103,3 кВт до 60 кВт (Q э растет с 2,90
ДВС
до 3,73) а при РД=100% – со 136,2 кВт до 92,5 кВт (Q э растет с 2,2,63 до 3,04).
Разработана энергосберегающая система автоматизированного управления
ШДМ фронтального действия для точного полива на базе ШДМ «Кубань-Л»,
которая признана изобретением. Использование данной системы позволяет регулировать вносимую оросительную воду на каждый квадратный (прямоугольный) участок поля в соответствии с требуемой нормой полива данного участка
поля (рис. 17).
а)
на 40
39
а)
на 40
39
7
10
на МБУ 20
4
4
5
6
5
6
1
левое крыло
16
37
14
3
2
правое крыло
34
35
15
38
на 18
9
8
36
9
8
33
13 18
30
19
17
8
12
≈ 45м
42
29
11
≈ 45м
43
б)
б)
в)
41
16
1
14
15
Левое крыло
на ПСК10 на ПСЛ 7
13
На 39
левое
крыло
на 20
17
38
40
34
в)
На 39
правое
крыло
43
45
Правое крыло
на ПСЛ 7 на ПСК 10
18
23
42
22
22
27
19
28
=1
21
20
=1
 = 28
Левое
крыло
31
31
41
25
На электропривод 8
левого крыла
26
32
24
Правое
крыло
1
44
На электропривод 8
правого крыла
2
3
 = 18
Рисунок 17 – Энергосберегающая система автоматизированного управления ШДМ фронтального действия для точного полива: а – функциональная схема; б - структурная схема; в- передача сигналов; 1 – водопроводящий трубопровод; 2 – крайние ведущие опорные тележки; 3 –
промежуточные опорные тележки; 4 – дождевальные насадки; 5 – электроуправляемые клапаны; 6 – патрубок; 7 – регулятор ССЛ; 8 – электропривод; 9 – колесо; 10 – регулятор ССК; 11
29
– оросительный канал; 12 – водозаборное устройство; 13 – насос; 14 – расходомер; 15 – электрогидрозадвижка; 16 – манометр; 17 – АД; 18 – щит управления; 19 – пульт управления; 20 –
МБУ; 21 – счетчик энергии; 22 – контактор; 23 – таймер; 24 – частотный преобразователь; 25
– задатчик нормы полива; 26 – задатчик длины участка полива; 27 – ССЛ; 28 – ССК; 29 –
направляющий трос; 30 – ПСК; 31 – датчик пути; 32 – ИУ; 33 – телескопический механизм; 34
– токосъемник; 35 – контактная сеть; 36 – стойка: 37 – кожух; 38 – вакуум-насос; 39 – блок
управления поливом; 40 – блок анализа сигналов; 41 – GLONASS-приемник; 42 – измеритель
влажности; 43 – GLONASS-спутник; 44 – сенсорный экран; 45 – система управления поливом.
Для уменьшения влияния статического радиуса колеса, рельефа трассы
вдоль канала и стрелы провеса направляющего троса на чувствительность регулятора ПСК ССК разработана усовершенствованная конструкция ПСК, которая признана изобретением (рис. 18).
Рисунок 18 – Форма штанг ПСК: а – известная
конструкция; б – усовершенствованная конструкция
При экспериментальных исследованиях ШДМ «Кубань-Л» в полевых
условиях установлено, что величина давления в пневматических шинах опорной
тележки разная и отличается от паспортных значений, наблюдается налипание
на них грязи и растительности, которые приводят к изменению радиуса качения
колеса R, что приводит к возникновению динамических сил в кинематической
цепи. Для устранения указанных недостатков разработана усовершенствованная
конструкция энергосберегающей опорной тележки с электроприводом, путем использования планетарного механизма (рис. 19).
3
1
4
7
6
9
Rфак=R-ΔR
5
8
2
4
9
10
5
R
Рисунок 19 – Энергосберегающая опорная тележка с электроприводом: 1 – опорная тележка; 2
– поперечная балка; 3 – водопроводящий трубопровод; 4 – колесные редукторы; 5 – колеса; 6 –
пневматические шины; 7 – электродвигатель; 8 –
планетарный механизм; 9 – карданный вал; 10 –
рисунок протектора (грунтозацепы)
Глава 5. Разработка технических средств и методов эксплуатационной диагностики энергоэффективности элементов и ЭТП. Для синхронного измерения энергетических параметров на входе и на выходе элементов и ЭТП, архивировании, визуализации на дисплее и программной обработки данных с целью
определения энергоемкости элементов и ЭТП по алгоритмам МКО разработаны
4 различные виды ИИС, конструкции которых признаны изобретениями.
Рассмотрим одну из информационно-измерительных систем для оперативного определения показателей энергоэффективности ЭТП полива ШДМ фронтального действия (рис. 20).
∆Qн5
12
12
Р
30 к
10
∆t
10
∆t
Рк
Рк ∆Qк5
Р
к
∆Qк5Рк
∆Qк5
787м
Рисунок 20 – ИИС
20
Дизельное
Рк
ДВС
8
для определения
топливо
Рк
17
18
8
G
показателей энер21
12
Редуктор
6
19
гоэффективности
22
23
(V , °, )
6 Левое крыло
Оросительная
ЭТП
полива
Правое крыло
вода
6
26
14
10
25
25
11
26
ШДМ: 1 – микроСЭ
. . .
. . .
. . .
. . .
4
процессорный
6
7
16
13
7
46
24
блок контроля и
4
q
8
9
∆∆Q5
5 управления; 2 –
10
11 12
14 15 17
18 19
7
6
7
8
7 ∆∆Q
8
15
∆∆Q5
G
q
ω
блок питания; 3 –
2
Рк
2
Рк
2
пульт
управлеРк
ния; 4 – сенсор1
t, c
t,ный
c экран; 5 – инМБКУ
0
t, c
0 0
2 2
3 3
4
5
11
5
терфейсное
БП
1
2
3
4
54
USB, RS-232
устройство; 6 –
2
3
4
5
Показатели энергоэффективности ШДМ
ПУ
измеритель пройденного пути; 7 – датчик цикличности; 8 – амперметр; 9 – вольтметр; 10 – датчик производительности насоса; 11 – датчик напора; 12 – расходомер дизельного топлива; 13 – датчик курса;
14Р,– кВт
счетчик электрической энергии; 15 – расходомер; 16 – дождевальная насадка; 17 – датчик
Р, кВт
Р,
кВтвращения ДВС; 18 – датчик момента вращения на валу ДВС; 19 – метеостанция темскорости
пературы и влажности воздуха; 20 – ДВС; 21 – редуктор; 22 – водяной насос; 23 – трехфазный
генератор; 24 – водопроводящий трубопровод;
25 – крайние ведущие опорные тележки; 26 –
Рн
Рн
Рн
промежуточные
опорные
тележки
4 4
10
Р
к
8
т
ВН
ДП
ДЦ
ДП
ДК
ДЦ
А
ДЦ
ДП
ветр.
ДЦ
ДП
ДЦ
ДП
B
Пр
4
МС
Тр. Ген
Н
т
Рк
СЭ
М
МС
Рк
Рк
3 В зависимости от цели проведения исследований ШДМ и решаемой задачи
2 оперативного
2
контроля∆Р
и управления,
алгоритмы обработки по получению пока∆Р
2
энергоэффективности
по каналам
связи. t, c
1 зателей
t, c
∆Р могут быть заданы
1
∆Р Рк Рн
∆Р
Рк
Рн
Рк
Рк состояния энергетических
Разработан
метод диагностики
1
t, cэлементов для по∆Р5 Рк5 Рн5
0 вышения
1 энергоэффективности
2
4
54 Рк Рки Рк
0
1
2 3 Рк
3ЭТП,
5 Рк Рк энергетической
контроля
управления
Рк
Рн,эффективностью
кВт
ПЭС,
который
признан
изобретением.
1
2
3
4
5 Рк Рк Рк
Рн,0 кВт
4 4
По
результатам
регистрации
энергетических параРн, кВт
метров на входе и выходе элемента, по алгоритмам
4
3 3
МКО определяют удельный фактический расход
энергии на единицу результата R для каждого
3 3
3
ЭТП. На рис. 21 изображены графики зависимостей
2 2
2
средних мощностей на входе от средних мощно3 2
стей на выходе элемента – Pн = f(Pк ).
21
3
3
5
1
1
1
5
5
5
5
5
2
Рисунок 21 – Зависимости средних мощностей на входе от
средних мощностей на выходе элемента Pн = f(Pк ): 1 – при
Рк, кВт
1
Рк,
кВт
отсутствии
потерь на элементе; 2 – построенные по пас1
2
3
1
0
2
3
портным архивированным данным; 3 – построенные по результатам
измерений
1-при отсутствие потерь Рк, кВт
1-при
отсутствие
1
2 (паспортные)
3 потерьданные
2-архивированные
Полученные
значения
фактических
удельных расходов энергии на еди2-архивированные
(паспортные)
данные
3-при энергоаудите
ницу результата
сравнивают
3-при
1-при энергоаудите
отсутствие
потерь с паспортными архивированными данными (норма-
1
Бббб
тивные данные, требования СНиП, ГОСТ и др.) и по результатам сравнения вы2-архивированные (паспортные) данные
бирают ЭТП с максимальной разницей удельного расхода энергии на единицу
3-при энергоаудите
результата.
Метод диагностики позволяет сравнивать потери энергии на элементе в за-
31
висимости от нагрузки, изменяющейся во времени, и определять увеличение потери энергии на элементе и долю времени работы при одинаковых нагрузках,
создающую максимальные потери энергии, при котором ухудшение состояния
элемента сказывается на потерях энергии в наибольшей степени.
Разработан метод контроля за энергоэффективностью в ПЭС, который
позволяет проводить измерение величины мощности (энергии) на входе и на выходе каждого элемента и ЭТП, а также величину результата (выпускаемая продукция). Использование данного метода позволяет проводить энергоаудит и
определять относительные энергоемкости элементов и ЭТП, на основании которых производится выбор элементов линии, а также выявлять режимные изменения на элементе и энергоемкость результата. Данный метод защищен патентом.
Разработан метод энергетической экспертизы ПЭС, который позволяет
определять численное значение перерасхода энергии и возможного его уменьшения на стадиях проектирования производства и эксплуатации оборудования
путем выбора и замены неэффективных элементов и ЭТП, а также при создании
систем управления эффективностью энергопотребления ПЭС.
Глава 6. Разработка математической модели движения ШДМ «Кубань-Л»
для определения показателей энергоэффективности и качества полива. Совершенствование конструкции и алгоритмов работы регуляторов ССЛ и ССК
ШДМ с целью повышения энергоэффективности ЭТП полива требует проведения многократных экспериментальных исследований машины в полевых условиях и оптимизации ее настроечных параметров. Необходимость таких исследований предполагает разработку математической модели ШДМ, связывающей показатели энергоэффективности и качества полива с параметрами движения, и
возможность просчитать множество вариантов технических решений, оптимизируя конструктивные и настроечные параметры машины.
Факторы, влияющие на показатели качества и энергоэффективность ЭТП
полива, условно можно разделить на две группы:
-независящие от характера движения ШДМ – статические, например, разновидность дождевальных насадок, форма дождевого облака, ширина захвата
дождем, производительность и напор водяного насоса и др.;
-связанные с неравномерностью движения ШДМ – динамические, например, разброс скоростей движения опорных тележек, режимы работы крайних ведущих опорных тележек, значения настроечных параметров регуляторов и др.
Наибольшую актуальность представляет исследование второй группы факторов, влияющих на показатели качества и энергоэффективности полива.
При описании соотношений, определяющих команды на движение опорных тележек, предполагается возможным пренебрегать: влиянием упругих сил,
возникающих при изгибах водопроводящего трубопровода, на боковое движение ШДМ; временем разгона электропривода опорных тележек, а также считать,
что опорные тележки двигаются по прямолинейным траекториям, параллельным
к направляющему тросу.
С учетом ограниченности объема автореферата приведем формулы, которые связывают команды на движение и остановку опорных тележек ШДМ с их
координатами.
32
Группируя все соотношения, по которым формируются команды γi (t) ,
связанные с логическими переменными ni и mi , на движение опорных тележек,
можно записать группу формул и присвоить ей номер (56):
γi (t) = [ ni + γi (t − 0)]mi ,
i = −9, … − 1,1, … 9.
1, если ∆φi (t) ≥ ∆φдоп ;
ni = {
0, если ∆φi (t) < ∆φдоп ; i = −8, … − 1,1, … 8.
1, если ∆φi (t) > −∆φдоп ;
mi = {
0, если ∆φi (t) ≤ −∆φдоп ; i = −8, … − 1,1, … 8.
констр.
Vi(кр.) , если γi (t) = 1 и t ц ≤ Тдв. ,
0,
если γi (t) = 1 и t ц > Тдв. ,
констр.
Vi (t) = Vi(кр.) , если γi (t) = 0 и t ц ≤ Тдв. ∗ Кзам. ,
i = −9; 9,
0,
если γi (t) = 0 и t ц > Тдв. ∗ Кзам. ,
{ t ц = 0, если t ц > Тц ,
констр
Vi(пр.) , если γi (t) = 1,
Vi (t) = {
0, если γi (t) = 0, i = −8, … − 1,
1, … 8.
t
Si (t) = ∫0 Vi (t)dt + Si (0), i = −9, … − 1, 1, … 9.
(56)
л (t),
л (t),
1, если ψ(t) ≥ −ψсм
1, если ψ(t) > −ψсм
n−9 = {
m
=
{
−9
0, если ψ(t) < −ψлсм (t).
0, если ψ(t) ≤ −ψлсм (t).
∆φi (t) = (Si+1 (t) − Si (t))⁄li+1 − (Si (t) − Si−1 (t))⁄li ,
i = −8, … − 2.
∆φ−1 (t) = (S1 (t) − S−1 (t))⁄l0 − (S−1 (t) − S−2 (t))⁄l−1 .
∆φ1 (t) = (S2 (t) − S1 (t))⁄l1 − (S1 (t) − S−1 (t))⁄l0 .
i = 2, … 8.
{ ∆φi (t) = (Si+1 (t) − Si (t))⁄li − (Si (t) − Si−1 (t))⁄li+1 ,
л (t
ψ(t) + ψм , если ψ(t) < −ψм + ψсм − 0),
л (t)
если ψ(t) ≥ ψлсм (t − 0),
ψсм = { ψ(t),
ψлсм (t − 0), в остальных случаях.
1, если ψ(t) < ψпсм (t),
1, если ψ(t) < ψпсм (t) ,
n9 = {
m9 = {
0, если ψ(t) ≥ ψпсм (t),
0, если ψ(t) ≥ ψпсм (t) ,
ψ(t) − ψм ,
если ψ(t) < −ψм + ψпсм (t − 0),
если ψ(t) ≥ ψпсм (t − 0),
ψпсм (t) = { ψ(t),
ψпсм (t − 0),
в остальных случаях,
B
где ψ(t) = A K φ
S−1 (t)−S−2 (t)
l−1
+
t
S (t)−S−2 (t)
Kz ∫0 V−1 (t)sin[Kφ −1
]dt+Z(0)
l−1
A
; ∆φi , ∆φдоп - соответственно,
углы изгиба водопроводящего трубопровода и допустимое значение изгиба; li -длина i-го пролета; Si – пройденный путь i-ой опорной тележки; ψ, ψлсм , ψпсм , ψм - соответственно, углы поворота штанги ПСК, смещение левой и правой штанги ПСК, предельной муфты; B- вынос
балки ПСК; A- расстояние от направляющего троса до штанги ПСК; K z , K φ – эмпирические
констр.
констр
коэффициенты по курсу и боковому отклонению; Z- боковое отклонение; Vi(кр.) , Vi(пр.) – соответственно, конструктивные скорости движения i-ой крайней и промежуточной опорной тележки; Тц -длительность цикла (Тц =Тдв. + Тост. = 60 с. ); Тдв. , Тост. - соответственно, время движения и остановки; t ц -текущее время цикла; Кзам. – коэффициент замедления скорости.
33
Формулы (56) полностью
определяют математическую
модель
движения
ШДМ,
структурно-алгоритмическая
схема, которой приведена на
рис. 22.
Рисунок 22 – Структурно-алгоритмическая схема движения ШДМ
При моделировании движения ШДМ в соответствии с
формулами (56) должны быть
заданы начальные условия:
ψлсм (0), ψпсм (0); Si (0),
γi (0) (i = −9, … − 1, 1, … 9),
Z(0).
Рассмотрим соотношения, связывающие слой дождя
hi и интенсивность дождя ρi со
скоростью движения i -ой
опорной тележки ШДМ. Интенсивность дождя в продольном сечении имеет вполне
определенный вид, который
описывается функцией вида
f = ρi (ε), где ε – расстояние поливаемой точки орошаемого участка поля от водопроводящего трубопровода в горизонтальной плоскости в колее i-ой опорной
тележки. Ширина дождевого облака Lд в продольном направлении на ШДМ
«Кубань-Л» составляет Lд = 11,44 м (рис. 23).
ρi(ε), мм/мин
Рисунок 23 – Продольное распределение интенсивности дождя
\\
ρi*
ε, м
ε1
0
lд
ε2
Средняя интенсивность дождя ρ∗i определяется по формуле:
1 ε
ρ∗i = ∫ε 2 ρi ( ε)dε.
(57)
Lд 1
Если в момент времени t = 0 ШДМ расположена в начале поля (Si (0) =
0), то в этот момент времени интенсивность дождя ρi (Xj , 0) в точке Xj в колее iой опорной тележки будет определяться значением функции ρi (ε) (рис. 24). В
момент времени t = t1 за счет перемещения i-ой опорной тележки в продольном
направлении на величину Si (t1 ) распределение интенсивности дождя в колее i-
34
ρi(Xϳ, t1)
ой опорной тележки изменится.
ρi(ε), ρi(Xϳ, t), мм/мин
Si, м
Si(t1)
ε
Х
Xϳ
Рисунок 24 – Изменение во времени интенсивности дождя ρi в точке Xj при перемещении полосы дождя
Si(t1)
Отсюда зависимость от времени функции ρi (Xj , t) может быть определена
через функцию ρi (ε) с соответствующей заменой аргумента, который учитывает
перемещение i-ой опорной тележки: ρi (Xj , t) = ρi [Xj − Si (t1 )]
(58)
Величина слоя дождя hij (t1 ), накопленного к моменту времени t = t1 в
точке Xj в колее i-ой опорной тележки ШДМ, определяется путем интегрирования во времени переменной интенсивности дождя в этой точке:
t
hij (t1 ) = ∫0 1 ρi [Xj − Si (t )]dt.
(59)
В момент времени t = t 2 полоса дождя пройдет точку Xj и слой дождя в
этой точке изменяться не будет. Как видно из рис. 24, при постоянной скорости
движения i-ой опорной тележки Vi (t) = V ∗ время полива любой точки орошаемого участка поля в колее i-ой опорной тележки будет одинаковым:
τ∗дв = Lд⁄V ∗ .
(60)
∗
С учетом (59) слой дождя hi в каждой точке колеи i-ой опорной тележки
будет одинаковым и вычисляется по формуле:
Lд
h∗i = ρ∗i ∙ ∗ = ρ∗i ∙ τ∗дв .
(61)
V
На основании формул (58-61) следует вывод, что требованием к равномерности полива является необходимость равномерного движения всех опорных тележек ШДМ.
Величина поливной нормы m определяется временем работы машины при
поливе орошаемого участка длиной L. Отсюда поливная норма m за один проход
определяет время работы ШДМ T на орошаемом участке поля:
m=
104 Пр ∗T
D∗L
,
м3
га
;
T=
m∗D∗L
104 Пр
, с.
(62)
где Пр − производительность насоса; D –ширина захвата дождем ШДМ, м.
Скорость движения крайних ведущих опорных тележек ШДМ задается с
учетом нормы полива m за один проход по формуле:
L
104 Пр
м
Viзад. = =
≈,
, i = −9; 9,
(63)
T
m∗D
с
Разработанная математическая модель движения ШДМ позволяет проводить исследования, направленные на повышение энергоэффективности ЭТП полива и равномерности полива, а также решать задачи оптимизации настроечных
параметров ССЛ и ССК: ширины захвата дождем, количества опорных тележек
и длины пролетов, длины балки ПСК, различные алгоритмы управления движением и формы дождевого облака, коэффициента замедления скорости движения
крайних ведущих опорных тележек.
35
Экспериментально-теоретическая модель формируется следующим образом. В математическую модель в качестве начальных значений задаются экспериментально полученные линии положения опорных тележек ШДМ, состояние
регуляторов, боковое отклонение, время движения, а также задаются экспериментально полученные скорости движения опорных тележек, моменты поступления, количество и длительность времени коррекций левого и правого крыла.
В теоретическую модель необходимо задавать те же начальные условия,
что и в экспериментально-теоретическую модель. Отличительным является то,
что в теоретической модели формирование сигналов коррекции происходит на
основании параметров движения первой и второй опорных тележек левого
крыла. Для проверки адекватности математической модели объекту моделирования предлагается оценить значение модуля разности динамических составляющих коэффициента эффективного полива, вычисленных собственно методом математического моделирования K M
эф и методом математического моделирования,
путем подстановки экспериментальных данных K Ээф . Модель считается адекватной объекту (в смысле показателей качества полива), если выполнено два нераЭ
Э
венства:
(64)
|K M
|K M
эф − K эф | < 0,1 ∗ Кэф ;
эф − K эф | < 0,2 ∗ ∆,
где Кэф =0,75…0,80 – коэффициент эффективного полива (паспортные данные
машины); ∆ – величина прибавки урожая (в о. е.) за счет полива при K эф =0,75 и
оросительной норме, равной биологической.
Глава 7. Экономическая оценка энергоэффективности полива при использовании ШДМ «Кубань-Л». Оценка экономической эффективности научных и
технических решений, исследованных в диссертационной работе, весьма затруднена. Наибольший эффект проявляется от повышения энергоэффективности
ЭТП полива за счет энерго- и ресурсосбережения, ряда технических устройств и
энергоэффективных алгоритмов управления движением и поливом ШДМ, позволяющих значительно снизить энергоемкость выполнения ЭТП полива и неэффективное использование оросительной воды и использования математической
модели движения и полива ШДМ. Например, экономическая эффективность от
предложенных разработок обеспечивается за счет использования разработанного альтернативного варианта энергоснабжения ШДМ, который позволяет повысить энергоэффективность полива и управлять процессом полива дистанционно по каналам связи:
-годовой экономический эффект на одну ШДМ составляет 369 900 руб.;
- годовой экономический эффект на 1 га площади составляет 3082,5 руб./га.
Также экономический эффект зависит от применения измерительного комплекса при полевых экспериментальных исследованиях ШДМ, который позволяет сократить затраты труда и время проведения экспериментальных исследований. Годовой экономический эффект от использования измерительного комплекса при экспериментальных исследованиях в сопоставимых ценах на
01.01.2018 г. составил 523 981 рубль и подтвержден соответствующим актом.
Если учесть, что в настоящее время полив хлопчатника производится преимущественно по бороздам со средней оросительной нормой Nср. =11500 м3/га,
при переходе на дождевание можно будет экономить до ∆Nорос. =5500 м3/га. При
36
этом сэкономленная вода может быть использована для полива новых поливных
площадей или может быть сброшена в Аральское море, тем самым снизив угрозу
его высыхания и уменьшив распространение «соленой» пыли по всему миру.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Для определения показателей энергоэффективности на мобильной автономной ШДМ «Кубань-Л» фронтального действия, производящей полив в движении, предложен адаптированный расчетно-измерительный метод конечных
отношений (МКО) по единому системному показателю – энергоемкости выполнения энерготехнологического процесса (ЭТП) полива.
2. Разработаны потребительские энергетические системы (ПЭС) мобильных
ШДМ для базового и альтернативного вариантов энергоснабжения, которые состоят из технических элементов, образующих энергетические линии, завершающие ЭТП. ПЭС, где формируется системный показатель – энергоемкость выполнения ЭТП, позволяет определять и анализировать всю потребленную энергию.
3. Разработаны две математические модели движения и полива ШДМ: теоретическая и экспериментально-теоретическая, которые позволяют исследовать
влияние различных алгоритмов управления движением, ширины захвата дождем, форм дождевого облака и настроечных параметров регуляторов на показатели энергоэффективности и качество полива машины.
Для проверки адекватности модели к объекту в экспериментально-теоретическую модель в качестве начальных условий задаются экспериментально полученные линии положения опорных тележек, состояние регуляторов, боковое
отклонение и настроечные значения регуляторов, скорости движения опорных
тележек, моменты поступления, количество и длительность коррекций крыльев
машины. В теоретическую модель задаются те же начальные условия, а формирование сигналов коррекции происходит на основании параметров движения
первой и второй опорных тележек левого крыла.
4. Исследования показали, что на базовом варианте энергоснабжения ШДМ
расход энергии на выполнение ЭТП полива на орошаемом участке поля составляет: на ЭТП-1 – подача и распределение оросительной воды 96,5% (при
РД=10%) и 73% (при РД=100%), а на ЭТП-2 и ЭТП-3 – перемещение и освещение
ШДМ 3,5% (при РД=10%) и 27% (при РД=100%). При этом эффективная мощность на валу ДВС составляет: 103,31 кВт при РД=10% и 136,16 кВт при
РД=100%. Предпочтительными режимами движения ШДМ являются РД=1530%, при которых образование поверхностного стока будет минимальным.
Получены первичные зависимости энергоемкости полива 1 га площади и
распределения 1 м3 оросительной воды от режима движения ШДМ (при норме
полива m=521,75 м3/га):
-при уменьшении напора насоса на 25% (с 36 до 27 м) энергоемкости полива 1 га площади и распределения 1 м3 оросительной воды за проход снижаются
на 14,5%, также снижается на 24% эффективная мощность на валу ДВС;
-при уменьшении производительности насоса на 25% (с 720 до 540 м3/час)
интенсивность дождя снижается с 1,30 до 0,978 мм/мин., что позволит использовать ШДМ при поливе различных культур на различных по структуре почвах,
без образования поверхностного стока. Энергоемкость полива 1 га площади и
37
распределения 1 м3 оросительной воды за проход снижается на 14,5%, также снижается на 24% эффективная мощность на валу ДВС. Для обеспечения оросительной нормы растет количество проходов за сезон Ксез. на величину, кратную кратности уменьшения производительности насоса;
-при синхронном уменьшении напора и производительности насоса на 25%
снижаются интенсивность дождя – с 1,30 до 0,978 мм/мин., энергоемкость полива 1 га площади и распределения 1 м3 оросительной воды за проход – на 25,4%
и эффективная мощность на валу ДВС – на 41%, при этом растет количество
проходов за сезон Ксез. . Рекомендуется заменить ДВС на соответствующую мощность. Полив с интенсивностью дождя, которая исключает образование стока на
почве, приводит к повышению урожайности культуры и снижению энергоемкости выращиваемой культуры, что в свою очередь приводит к снижению энергоемкости ВРП.
5. Установлено, что на альтернативном варианте энергоснабжения ШДМ, где
используется электрическая энергия, системная энергоемкость в 2,3 раза ниже,
чем на базовом варианте энергоснабжения ШДМ, где используется ДВС. Основным техническим элементом, который приводит к повышению системной энергоемкости, является ДВС.
6. Исследования по повышению энергоэффективности определяют и подходы к конструктивным параметрам и алгоритмам движения и полива ШДМ. На
основании экспериментальных исследований и расчетов путем моделирования движения и полива ШДМ разработаны четыре конструкции устройств и
десять алгоритмов управления движением и поливом, признанные изобретениями.
7. Для оперативного контроля за процессом полива ШДМ разработаны четыре различных по исполнению и назначению информационно-измерительные
системы, признанные изобретениями, которые позволяют измерять, регистрировать энергетические параметры и проводить вычисление показателей энергоэффективности как на нестационарных, так и на стационарных процессах.
Разработанные метод диагностики состояния энергетических элементов
ПЭС и способ контроля за энергоэффективностью в ПЭС, которые признаны
изобретениями, могут быть реализованы при оснащении ШДМ одной из разработанных информационно-измерительных систем.
8. Получены численные значения показателей энергоэффективности технических элементов, входящих в состав ПЭС ШДМ:
-энергетические показатели и относительная энергоемкость работы асинхронного двигателя в зависимости от коэффициента нагрузки Кн на тормозном
стенде, оснащенным информационно-измерительной системой для измерения,
регистрации и визуализации на экране. Установлено, что энергетические показатели нового асинхронного двигателя отличаются от паспортных данных, например, относительная энергоемкость его работы Q э – выше на 0,15 (при Кн = 1) и
на 0,67 (при Кн = 0,25);
-относительная энергоемкость работы двух насосных агрегатов в производственных условиях составляют 3,75 и 1,76.
38
9. Экономическая эффективность предложенных разработок обеспечивается,
например, за счет использования альтернативного варианта энергоснабжения
ШДМ, который позволяет повысить энергоэффективность полива и управлять
процессом полива дистанционно по каналам связи: годовой эффект на одну
ШДМ составляет 369 900 рубл., годовой экономический эффект на 1 га площади
полива составляет 3082,5 рубл./га;
-использования измерительного комплекса при экспериментальных исследованиях - годовой эффект в сопоставимых ценах на 01.01.2018 г. составляет
523 981 рубля и подтвержден соответствующим актом;
-экономии оросительной воды, при поливе хлопчатника дождеванием по сравнению с бороздковым поливом составляет 5500 м3/га в год.
Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:
Статьи в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ:
1. Карпов, В.Н. Задачи и метод энергосбережения в потребительских установках АПК / В.Н.
Карпов, З.Ш. Юлдашев, Р.З. Юлдашев // Вестник КрасГАУ. -2010. -№4. -С.144-149.
2. Карпов, В.Н. Определение относительной энергоемкости работы электродвигателей, используемых в сельскохозяйственном производстве / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев // Известия
Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2010. -№18. -С. 228-231.
3. Карпов, В.Н. О некоторых положениях математической энергетики / В.Н. Карпов, З.Ш.
Юлдашев, Р.З. Юлдашев // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. -2010. -№19. -С. 294-299.
4. Карпов, В.Н. Универсальный модуль информационно-измерительной системы для измерения энергетических параметров в потребительских энергетических системах АПК/В.Н. Карпов, А.Н. Халатов, З.Ш. Юлдашев, Р.З. Юлдашев // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. -2010. -№20. -C.277-280.
5. Карпов, В.Н. Теоретическое положение и методика повышения энергоэффективности в потребительских системах / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, Р.З. Юлдашев // Вестник Таджикского
технического университета. –Душанбе. -2010. -№4. -С. 22-26.
6. Юлдашев З.Ш. Стенд для контроля энергетических параметров электродвигателей и относительной энергоемкости, выполненной ими работы // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. -2010. -№21. -C. 276-280.
7. Юлдашев З.Ш. Эффективное энергообеспечение для устойчивого развития сельского хозяйства Республики Таджикистан // Вестник Таджикского национального университета. –Душанбе. -2010. -№8(64). -С. 48-51.
8. Юлдашев З.Ш. Диагностика состояния энергетических элементов потребительских энергетических систем // Вестник Таджикского технического университета. –Душанбе. -2011. №1(13). -С. 37-44.
9. Юлдашев З.Ш. Способ диагностики состояния энергетических элементов, контроля и
управления энергетической эффективностью потребительских энергетических систем /В.Н.
Карпов, З.Ш. Юлдашев // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. -2011. -№22. -С. 314-320.
10. Карпов, В.Н. Методика и результаты экспериментальных исследований по определению
относительной энергоемкости работы насосных агрегатов в предприятиях АПК / В.Н. Карпов,
З.Ш. Юлдашев, Ю.А. Слепухин, П.С. Панкратов // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. -2011. -№22. -С.320-325.
11. Юлдашев З.Ш. Информационно-измерительная система для приборного энергоаудита в
АПК // Кишоварз. –Душанбе. -2011. -№1. -С. 34-37.
12. Карпов, В.Н. Контроль за эффективностью энергоиспользования в потребительских энергетических системах/В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. -2011. -№23. -С. 413-421.
39
13. Юлдашев З.Ш. Устройство для контроля эффективности энергоиспользования на стационарных и мобильных потребительских энергетических системах // Вестник Таджикского технического университета. –Душанбе. -2011. -№3. -С. 31-35.
14. Юлдашев З.Ш. Методы определения показателей качества полива дождевальных машин
фронтального действия // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. -2011. -№24. -С. 338-343.
15. Юлдашев З.Ш. Устройство автоматизированного управления многоопорной дождевальной машиной фронтального действия // Вестник Таджикского технического университета. –
Душанбе. -2011. -№4(16). -С. 28-34.
16. Юлдашев З.Ш. Определение координат положения опорных тележек широкозахватных
дождевальных машин // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. -2011. -№25. -С. 223-227.
17. Карпов, В.Н. Социально-экономические проблемы сельских территорий России и энергетический аспект их решения / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев // Известия Международной академии аграрного образования. -2012. -№13. -Том 2. -С. 44-48.
18. Юлдашев З.Ш. Методика определения энергетических параметров электродвигателей на
испытательном стенде // Доклады Таджикской академии сельскохозяйственных наук. –Душанбе. -2011. -№1(27). -С. 53-57.
19. Юлдашев З.Ш. Приборное обеспечение энергоаудита в АПК // Известия Международной
академии аграрного образования. -2012. -№14. -Том 1. -С. 331-335.
20. Юлдашев, З.Ш. Энергосберегающая автоматизированная дождевальная машина фронтального действия // Вестник Таджикского технического университета. -Душанбе. -2012.
-№1(17). -С. 44-47.
21. Юлдашев З.Ш. Ресурсо- и энергосбережение при поливе широкозахватными дождевальными машинами // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. -2012. -№26. -С. 400-407.
22. Юлдашев З.Ш. Информационно-измерительная система для определения энергоэффективности дождевальных машин// Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. -2012. -№27. -С.325-328.
23. Юлдашев З.Ш. Модульная измерительная система для дистанционного определения показателей энергоэффективности дождевальных машин // Известия Международной академии
аграрного образования. -2012. -№15. -Том 1. -С. 102-106.
24. Карпов, В.Н. Эффективное энергообеспечение для устойчивого развития сельского хозяйства / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный
агроинженерный университет имени В.П. Горячкина». -2012. -№2. -С.27-29.
25. Юлдашев З.Ш. Повышение энергоэффективности асинхронных электродвигателей в
АПК // Вестник Таджикского технического университета. –Душанбе. -2012. -№2(18). -С.44-47.
26. Юлдашев З.Ш. Контроль за энергоэффективностью энерготехнологического процесса
полива дождевальными машинами фронтального действия // Вестник Таджикского национального университета. -Душанбе. - 2012. -№1/2(81). -С. 80-84.
27. Юлдашев З.Ш. Энерго- и ресурсосберегающая дождевальная машина фронтального действия с гидроприводом опорных тележек // Известия Санкт-Петербургского государственного
аграрного университета. -2012. -№28. -С. 383-386.
28. Карпов, В.Н. Исследование энергоэффективности процесса перекачивания воды на насосных станциях предприятий АПК / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, П.С. Панкратов // Известия
Международной академии аграрного образования. -2013. -№16. -Том 1. -С. 108-114.
29. Юлдашев З.Ш. О подходах к математическому описанию движения широкозахватных
дождевальных машин фронтального действия//Вестник Таджикского национального университета. -Душанбе. -2012. -№1/3. -С. 167-173.
30. Карпов, В.Н. Методика проведения энергетической экспертизы потребительских энергетических системах / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев // Известия Международной академии аграрного образования. -2013. -№18. -С. 47-52.
40
31. Юлдашев З.Ш. Влияние параметров движения дождевальных машин фронтального действия на показатели энергоэффективности и качества полива // Известия Международной академии аграрного образования. -2013. -№18. -С. 84-88.
32. Юлдашев З.Ш. Повышение энергоэффективности в потребительских энергетических системах путем проведения энергетической экспертизы // Вестник Таджикского технического
университета. -Душанбе, 2013. -№3(23). -С. 47-51.
33. Юлдашев З.Ш. Потребительская энергетическая система широкозахватной дождевальной машины фронтального действия «Кубань-Л» // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. -2013. -№32. -С.257-263.
34. Юлдашев, З.Ш. Устойчивое развитие сельских территорий республики Таджикистан: использование возобновляемых источников энергии / З.Ш. Юлдашев, Т.М. Камолов // Вестник
педагогического университета. –Душанбе. -2013. -№3. -С.23-26.
35. Колосовский, В.В. Улучшение эксплуатационных характеристик свинцовых аккумуляторов, работающих в составе установок, действующих на энергии возобновляемых источников / В.В. Колосовский, З.Ш. Юлдашев, Т.М. Камолов // Вестник педагогического
университета. -Душанбе. -2013. -№5. -С.137-142.
36. Юлдашев З.Ш. Распределенное энергоснабжение в АПК / З.Ш. Юлдашев, Ш.И. Мирзоев
// Кишоварз. -Душанбе. -2013. -№4. -С. 37-39.
37. Юлдашев, З.Ш. Возобновляемые источники энергии как фактор устойчивого развития
сельских территорий Республики Таджикистан / З.Ш. Юлдашев, Р.З. Юлдашев, Л.С. Касобов,
А.К. Киргизов //Вестник Таджикского технического университета. –Душанбе. -2014. -№2. С.62-65.
38. Карпов, В.Н. Концепция оценки топливно-энергетической эффективности производства в
АПК / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, А.А. Немцев, И. А. Немцев // Известия Международной
академии аграрного образования. - 2014. -№20. - С. 35-40.
39. Карпов, В.Н. Необходимость инновационного подхода к выбору энергетического оборудования для обеспечения масштабного и ускоренного повышения энергоэффективности предприятий АПК / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. -2014. -№36. -С.236-240.
40. Юлдашев, З.Ш. Эффективность энергоиспользования и его контроль / З.Ш. Юлдашев,
Л.С. Касобов // Вестник Таджикского национального университета. -Душанбе. -2014. - №1/1.
- С. 82-86.
41. Камолов, Т.М. Метод диагностики состояния энергетических элементов / Т.М. Камолов,
З.Ш. Юлдашев // Кишоварз. – Душанбе. -ТАУ, 2015. - №4. - С. 49-52.
42. Юлдашев, Р.З. Энергоэффективность процесса перекачивания воды на насосных станциях
/ Р.З. Юлдашев, З.Ш. Юлдашев, Б.А. Гафаров, М.Т. Гайратов // Вестник Таджикского национального университета. -Душанбе. -2015. -№1/5. -С.216-223.
43. Юлдашев, Р.З. Энергетические параметры электродвигателей и методика их определения
на испытательном стенде / Р.З. Юлдашев, З.Ш. Юлдашев, М.Т. Гайратов // Вестник Таджикского национального университета. – Душанбе: -2015. - №1/5. - С. 201-204.
44. Карпов, В.Н. Экспериментальные исследования по определению относительной энергоемкости работы насосных агрегатов в предприятиях АПК / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, Д.М.
Умаров // Известия Международной академии аграрного образования. -2016. -№30. -С. 45-49.
45. Карпов, В.Н. Энерготехнологический процесс как ключевой элемент для управления энергетической эффективностью в действующих технических системах/ В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, А.А. Немцев, И.А. Немцев // Известия Международной академии аграрного образования. -2016. -№31. –С. 33-40.
46. Карпов, В.Н. Управление энергетической эффективностью предприятия - это правильный
выбор оборудования и действия энергии / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, А.А. Немцев, И.А.
Немцев // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. -2016. №45. - С.291-297.
41
Монографии:
47. Карпов, В.Н. Энергосбережение. Метод конечных отношений: монография / В.Н. Карпов,
З.Ш. Юлдашев. -СПб.: СПбГАУ, 2010. -147 с.
48. Карпов, В.Н. Энергосбережение в потребительских энергетических системах АПК: монография / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, П.С. Панкратов. -СПб.: СПбГАУ, 2012. -125 с.
49. Карпов, В. Методы повышения эффективности использования энергии / В. Карпов, З. Юлдашев, Н. Карпов. -Saarbrucken, Deutshland (Германия): LAP, 2013. -174 с.
50. Карпов, В.Н. Показатели энергетической эффективности действующих агроинженерных
(технических) систем: монография/В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев. СПб., СПбГАУ, 2014. 160 с.
51. Юлдашев, З.Ш. Математическая модель движения ШДМ «Кубань-Л» для определения
показателей энергоэффективности и качества полива: монография // Проблемы и перспективы
развития агропромышленного производства. – Пенза. 2017. –С. 179-218.
Авторские свидетельства и патенты:
52. А.С. 1335203 СССР. Датчик пройденного пути широкозахватной дождевальной машины
/ В.С. Зарицкий, С.В. Новицкий, З.Ш. Юлдашев // БИ. -1987. -№33.
53. А.С. 1319802 СССР. Устройство управления многоопорной дождевальной машиной / В.С.
Зарицкий, З.Ш. Юлдашев, В.С. Поздникин // БИ. -1987. -№24.
54. А.С. 1335201 СССР. Многоопорная дождевальная машина / В.С. Зарицкий, В.С. Поздникин, З.Ш. Юлдашев // БИ. -1987. -№33.
55. А.С. 1391544 СССР. Устройство автоматизированного управления многоопорной фронтальной дождевальной машиной / З.Ш. Юлдашев, В.С. Зарицкий, В.С. Поздникин, В.Б. Светник, Н.Н. Сидоренко // БИ. 1988. -№16.
56. А.С. 1419610 СССР. МКИ3 А 01 G 25/09. Многоопорная дождевальная машина / З.Ш.
Юлдашев, В.С. Зарицкий, А.А. Юлдашев, В.Б. Светник //БИ. 1988. -№32.
57. А.С. 1410917 СССР. МКИ3 А 01 G 25/09. Устройство управления многоопорной фронтальной дождевальной машиной / В.С. Зарицкий, З.Ш. Юлдашев, В.С. Поздникин, А.А. Юлдашев // БИ. -1988. -№27.
58. А.С. 1528389 СССР. Многоопорная дождевальная машина /В.С. Зарицкий, З.Ш. Юлдашев, В.И. Алексеев, А.А. Юлдашев, К.И. Илжанов // БИ. -1989. -№46.
59. А.С. 1514282 СССР. Ходовое колесо многоопорной дождевальной машины / З.Ш. Юлдашев, М.Г. Тен, Т.О. Отаев, А.А. Юлдашев // БИ. -1989. -№38.
60. А.С. 1687135 СССР. Устройство для стабилизации курса многоопорной дождевальной машины фронтального действия / В.С. Зарицкий, З.Ш. Юлдашев, П.И. Осипов, М.А. Эркинов //
БИ. -1991. -№40.
61. Пат. №2411453 РФ. Многоканальный электронный регистратор / В.Н. Карпов, А.Н. Халатов, З.Ш. Юлдашев, А.В. Котов, Ю.А Старостенков // БИ. -2011. -№4.
62. Пат. №2439500 РФ. Универсальный модуль информационно-измерительной системы /
В.Н. Карпов, А.Н. Халатов, З.Ш. Юлдашев, А.В. Котов, Ю.А. Старостенков, В.А. Подберезский // БИ. -2012. -№1.
63. Пат. №2458445 РФ. Устройство для контроля эффективности энергоиспользования в потребительских энергетических системах / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, Н. В. Карпов, А.Н.
Халатов, Р.З. Юлдашев // БИ. -2012. -№22.
64. Пат. №2449251 РФ. Устройство для определения энергетических параметров электродвигателя и относительной энергоемкости, выполненной им работы / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, Р.З. Юлдашев // БИ. -2012. -№12.
65. Пат. №2474942 РФ. Способ диагностики состояния энергетических элементов, контроля
и управления энергетической эффективностью потребительских энергетических систем / В.Н.
Карпов, З.Ш. Юлдашев, Р.З. Юлдашев, Н.В. Карпов, Ю.А. Старостенков // БИ. -2013. -№4.
66. Пат. №2476067 РФ. Устройство автоматизированного управления многоопорной дождевальной машиной фронтального действия / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, Р.З. Юлдашев, Н.В.
Карпов // БИ. -2013. -№6.
67. Пат. №2522526 РФ. Устройство автоматизированного управления многоопорной дожде-
42
вальной машиной фронтального действия для точного полива / В.Н. Карпов, В.А. Смелик,
З.Ш. Юлдашев, Р.З. Юлдашев // БИ. -2014. -№20.
68. Пат. №123637 РФ. Информационно-измерительная система для определения энергоэффективности дождевальных машин / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, Н.В. Карпов, Р.З. Юлдашев, А.А. Юлдашев // БИ. -2013. -№1.
69. Пат. №128064 РФ. Широкозахватная дождевальная машина с модульной измерительной
системой для дистанционного определения показателей ее энергоэффективности / В.Н. Карпов, В.А. Смелик, З.Ш. Юлдашев, Р.З. Юлдашев // БИ. -2013. -№14.
70. Пат. №135488 РФ. Энергосберегающая опорная тележка широкозахватной дождевальной машины с электроприводом / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, Р.З. Юлдашев, Р.Т. Хакимов
// БИ. -2013. -№35.
71. Пат. №156085 РФ. Устройство контроля показателей энергоэффективноcти процесса
нагрева жидкости / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев , А.А. Немцев, И.А. Немцев // БИ. -2015. -№30.
72. Малый патент № TJ22 РТ. Агрегат-рыхлитель (культиватор) «Саматовец» / Н.А. Саматов, И.Ю. Юнусов, И.Х. Насруллаев, З.Ш. Юлдашев // БИ. 2005. -№39.
73. Малый патент №TJ266 РТ. Передвижное ветроэнергетическое устройство комбинированного типа / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, А.М. Мадалиев, Р.З. Юлдашев, М.Б. Мадалиев //
БИ. -2009. -№57.
74. Малый патент №TJ296 РТ. Локальный универсальный модуль информационно-измерительной системы / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, Р.З. Юлдашев, Ю.А. Старостенков, З.З. Юлдашев, Ш.И. Мирзоев, А.Н. Халатов, В.А. Подберезский // БИ. -2010. -№57.
75. Малый патент №TJ297 РТ. Универсальный многоканальный электронный регистратор /
В. Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, Р.З. Юлдашев, А.В. Котов, Ю.А. Старостенков, З.З. Юлдашев,
Ш.И. Мирзоев // БИ. -2010. -№57.
76. Малый патент №TJ362 РТ. Стенд для определения энергетических параметров электродвигателя / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, Р.З. Юлдашев // БИ. -2010. -№59.
77. Малый патент №TJ363 РТ. Энергосберегающее устройство автоматизированного управления многоопорной дождевальной машиной / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, Р.З. Юлдашев,
Ш.И. Мирзоев // БИ. -2010. -№59.
78. Малый патент №TJ370 РТ. Способ энергоаудита в потребительских энергетических системах / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, Н.В. Карпов, Р.З. Юлдашев // БИ. -2010. -№59.
79. Малый патент №TJ424 РТ. Энергосберегающая автоматизированная дождевальная машина фронтального действия / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, В.И. Алексеев, Р.З. Юлдашев //
БИ. -2011. -№62.
80. Малый патент №TJ425 РТ. Способ диагностики состояния энергетических элементов /
В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, Х.С. Ниёзов, Р.З. Юлдашев // БИ. -2011. -№62.
81. Малый патент №TJ449 РТ. Устройство для контроля энергоиспользования в энерготехнологических процессах / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, В.Н. Карпов, Р.З. Юлдашев, К. Кабутов // БИ. -2011. -№64.
82. Малый патент №TJ476 РТ. Электрифицированная многоопорная дождевальная машина
фронтального действия / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, Р.З. Юлдашев // БИ. -2011. -№67.
83. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.
№2017662594. Программа для определения и анализа энергоэффективности с помощью универсальной энергетической диаграммы / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, А.А. Немцев, И.А.
Немцев. Заявка №2017619308. Дата регистрации 13.11.2017.
84. Карпов, В.Н. Программа и методика контрольных испытаний по определению относительной энергоемкости работы электродвигателей, используемых в сельскохозяйственном
производстве / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, Р.З. Юлдашев // Свидетельство о регистрации
интеллектуального продукта № 0199TJ. -Душанбе, 2010. -25 с.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа