Тема 3.6. Електроустановки для виробничих процесів у рослинництві

1. Електрифікація зерноочисних і сушильних машин.

2.Автоматизація електрообігрівання парників і теплиць, регулювання мікроклімату в теплиці.

1. У процесах очищення, сушіння і зберігання зерна в основному

елек­трифікується привод машин.

Всі сучасні зерноочисні машини мають електропривод робочих органів. Крім того, на токах і зерноочисних пунктах широко використовуються електрифіковані транспортуючі машини — норії, конвейєри, зернопульти тощо.

Найбільш економічний ефект дають комплексно механізовані й електрифіковані зерноочисні агрегати типу ЗАВ-10, ЗАВ-20, ЗАВ-20А, ЗАВ-40, ЗАР-5, зерноочисні й сушильні комплекси типів КЗС-5, КЗС-10, КЗС-20 та ін. Ці агрегати максимально автоматизовані — для їх обслуговування під час роботи потрібно один - два чоловіки на зміну. Завдяки електричному освітленню агрегати можуть працювати цілодобово.

Рис. 3.10. Технологічна схема зерноочисного агрегату ЗАВ-10

ЯЗ — яма завальна; НЗ — норія завантажувальна; ЗВС — повітря­но-решітна зерноочисна машина; Тр — конвейєр; БТ — блок трі­єрний;

Б — вентилятор централізо­ваної повітряної системи; БЧЗ — бункер чистого зерна; БФВ — бун­кер фуражних відходів; БВ — бун­кер відходів; БР — бункер резерв­ний; МІ, М5 — електродвигуни,

ДР1, ..., ДР4 — датчики рівня зер­на; АЗН — автомат заслінки норії.

Як приклад розглянемо роботу комплекту електрообладнання зерноочисного агрегату ЗАВ-10 продуктивністю 10 т/год, технологічну схему якого наведено на рис. 3.10. У цьому агрегаті на початку виробничого потоку використовується автомобілепідйомник з електроприво­дом (потужність двигуна 4...5,5 кВт). Він вивантажує зерно з транс­портних засобів у завальну яму, звідки воно норією НЗ (приводиться в дію від електродвигуна М5 потужністю 1,5 кВт) піднімається у верх­ню частину агрегату і самопливом надходить на основну зерноочисну машину ЗВС (приводиться в дію від двигуна М4 потужністю 1,1 кВт). Для роботи цієї машини й видалення легких відходів за межі агрегату використовується вентилятор В централізованої повітряної системи (приводиться в дію від двигуна МІ потужністю 5,5 кВт).

Після машини ЗВС очищене зерно потрапляє на проміжний конвейєр ТР (приводиться від двигуна МЗ потужністю 1,5 кВт), який подає його або прямо в бункер чистого зерна, або на трієрний блок (для очищення посівного зерна). Трієрний блок БТ приводиться в дію двигуном М2 потужністю 2,2 кВт. З трієрного блока очищене зерно потрапляє в бункер чистого зерна.

Отже, для приведення агрегату ЗАВ-10 використовується 5 електродвигунів загальною потужністю 11,8 кВт. Автомобілепідйомник до комплексу ЗАВ-10 не входить і має свій окремий електропривод.

Крім електродвигунів на агрегаті є електрифікована заслінка но­рії АЗН (автомат заслінки норії), яка за допомогою електромагніту закривається і припиняє подачу зерна в норію при будь-якій зупинці її приводного двигуна.

Для контролю рівня зерна й відходів в усіх бункерах установлені мембранні датчики рівня ДР1...ДР4. Якщо зерно в бункерах досягає верхнього допустимого рівня, воно натискує на гумову мембрану, яка, натискуючи на мікроперемикач, перемикає його контакти і подає відповідний сигнал.

В комплект електрообладнання агрегату входить також дзвінок гучного бою для подачі звукового сигналу про заповнення бункерів та перед пуском агрегату в роботу.

Основним вузлом керування роботою агрегату ЗАВ-10 є пульт керування типу ШАИ5918-13АЗ. У ньому розміщено всі необхідні для роботи агрегату апарати захисту й керування — ввідний рубильник з боковою рукояткою, автоматичні вимикачі для захисту установки від коротких замикань, електромагнітні пускачі з тепловими реле для керування двигунами й захисту їх від перевантажень, знижувальний трансформатор напругою 220/12 В для живлення переносного світильника.

На верхній панелі пульта розміщено всі органи керування — кноп­ки для керування двигунами (5 шт.), кнопка аварійного вимикання агрегату, кнопка подачі звукового сигналу. У лівій частині панелі роз­міщено універсальний перемикач для вибору режимів роботи агрега­ту. У верхній частині панелі є сигнальні лампи, які сигналізують про наявність напруги на пульті, про роботу двигунів (5 шт.) та дають сві­тлові сигнали про заповнення бункерів (4 шт.).

Схема керування електроприводами агрегату побудована так, що є можливість здійснювати різні режими роботи агрегату поворотом руч­ки універсального перемикача (УП) в три положення. При цьому для кожного варіанту створюються необхідні блокувальні зв’язки як під час пуску й роботи в нормальному режимі, так і при аварійних вими­каннях окремих двигунів.

Якщо перемикач УП встановлений у середнє положення, працю­ють всі машини агрегату — зерно очищається повітряно-решітною ма­шиною ЗВС і трієрним блоком БТ. Якщо перемикач у лівому положен­ні (—45°) привод трієрного блока вимикається і зерно очищається тільки повітряно-решітною машиною ЗВС. Якщо перемикач у правому положенні (+45°) режим роботи двигунів довільний, тому що роз’єд­нуються всі блокувальні зв’язки. У цьому режимі двигуни можна вми­кати в будь-якій послідовності (наладочний режим) незалежно один від одного.

У робочих режимах двигуни вмикають за допомогою кнопок у певній послідовності.

Під час роботи повітряно-решітної машини і трієрного блока спочатку вмикають вентилятор централізованої повітряної системи В, потім трієрний блок БТ, конвейєр ТР, повітряно-решітну машину ЗВС, норію завантажувальну НЗ, тобто за схемою В—БТ—ТР—ЗВС—НЗ. Під час роботи тільки повітряно-решітної машини вмикання окремих машин здійснюється за схемою В—ТР—ЗВС—НЗ. Як видно, у цьому агрегаті здійснюється основне правило вмикання машин у потоковій лінії — машини мають вмикатися лише з кінця потокової лінії (назу­стріч потоку оброблюваного продукту), щоб не виникало завалювання продуктом машини, яка ще не працює.

При аварійному вимиканні однієї з технологічних машин вимикаються всі машни, що подають продукт на неї, а машини розміщені піс­ля неї, продовжують працювати. Наприклад, якщо вимкнеться маши­на ЗВС, то автоматично вимкнеться лише норія ЯЗ, а вентилятор В і конвейєр ТР продовжуватимуть працювати. Якщо ж вимкнеться вентилятор В, то вимкнуться всі машини.

Натисканням на кнопку аварійної зупинки вимикають всі двигуни. Використання аварійної кнопки для вимикання агрегату після закін­чення роботи недопустиме, тому що при вимиканні всіх машин одно­часно в них залишиться зерно, що створить труднощі при наступному пуску машин у роботу.

Нормально зупинку машин агрегату потрібно проводити в напрямі потоку зерна НЗ—ЗВС—ТР—БТ—В) для того, щоб всі машини звільнилися від залишків зерна. При всякому вимиканні норії НЗ спрацьовує автомат закривання заслінки норії АЗЯ, який діє на заслінку норії. Ця заслінка закриває отвір, по якому зерно з завальної ями потрапляє в норію. Це відвертає завал норії зерном.

При всіх режимах роботи агрегату датчики рівня контролюють рівень зернопродуктів у бункерах. Якщо в бункерах немає зерна, або воно не доходить до верхнього контрольованого рівня, горять усі сиг­нальні лампи, показуючи, що агрегат може працювати: бункери по­рожні. При заповненні будь-якого бункера відповідна лампа гасне і вмикається звуковий сигнал. Припиняється цей сигнал тільки після розвантаження бункера від зернопродукту, або після вимкнення дви­гуна норії НЗ. Тільки датчик резервного бункера на звуковий сигнал не діє.

Така схема керування потоковою лінією обробки зерна дає змогу керувати виробничим процесом технологічному персоналу без участі спеціаліста-електрика. Участь електриків потрібна лише для монтажу, наладки й усунення несправностей в електричній частині агрегату.

Для живлення агрегату електроенергією до нього підводять чотирипровідну лінію від трифазної мережі господарства (повітряну або кабельну). На агрегаті установлюється розподільна шафа на чотири групи (лінії). Від неї живиться по окремих лініях (прокладених у стальних трубах) пульт керування агрегатом, освітлювальний щиток, знижувальний трансформатор напругою 220/12 В і потужністю 250 В-А (для живлення ремонтного освітлення) та електропривод

автомобілепідйомника. Для забезпечення нормальної роботи агрегату в темний період доби він повинен мати освітлювальну установку з установленою потужністю ламп 600...1200 Вт.

Оскільки агрегат має значну висоту, треба його обладнати блискав­ковідводами.

Для зберігання і підсушування зерна на складах у спеціальних бункерах застосовують установки активного вентилювання зерна. Для цього випускаються бункери активного вентилювання зерна типів БВ-25, БВ-50 з комплектом електрообладнання. В цих бункерах актив­ну вентиляцію зерна забезпечують вентилятори з електроприводом та електричним підігрівом повітря. Також для активного вентилювання і сушіння зерна й насіння використовуються електрифіковані

повітронагрівники ВПТ-400, ВПТ-600, які працюють на рідкому паливі.

Крім традиційних механічних способів очищення зерна розроблено нові способи очищення — з використанням магнітних та електричних полів. Використання електроенергії безпосередньо (без перетворення її в інші види енергії) у виробничих процесах називається електротехнологією. Вона дає змогу досягати таких результатів, які неможливі при інших способах очищення і сортування зерна.

Магнітне поле використовується для очищення насіння конюшини, люцерни, льону та проса від насіння бур’янів у зерноочисних машинах типу ЗМС-1М. Принцип очищення насіння у цій машині такий. Насін­ня перелічених культурних рослин має гладеньку поверхню, а насін­ня бур’янів — шорстку. До суміші насіння додають магнітного порош­ку (мелений магнітний залізняк), який прилипає до насіння бур’янів і не прилипає до насіння культурних рослин. Після цього цю суміш подають на стальний барабан з електромагнітном. Електромагніт жи­виться постійним струмом від випрямляча. Барабан намагнічується і намагнічується порошок на насінні бур’яну. Насіння культурних рос­лин не намагнічується і тому воно магнітним полем барабана не від­хиляється. Намагнічене насіння бур’яну буде відхилятися від верти­калі і потраплятиме в інше місце.

В електрозерноочисних машинах зернова суміш розділяється під впливом електричного поля високої напруженості. В цих зернових машинах зернова суміш із бункера потрапляє в камеру з електричним полем високої напруженості. Окремі компоненти суміші (зерно й до­мішки) наелектризовуються неоднаково. Тому сила взаємодії заряд­жених частинок і електричного поля буде різною. В результаті траєк­торії падіння частинок теж будуть різні і вони потраплятимуть у різні відділення приймального пристрою. Так сортують і очищають насін­ня зернових культур, цукрових буряків тощо. Якість сортування при цьому вища, ніж при сортуванні на звичайних машинах. Це особливо має значення при сортуванні посівного зерна — можна відібрати на­сіння з найкращими посівними якостями.

За допомогою електричного поля високої напруженості можна здійснювати керування потоком зерна, його дозування. При цьому значно зменшується травмування зерна, оскільки в цих машинах немає механічних заслінок.

2.Електричне обігрівання парників і теплиць має ряд переваг

порівняно з іншими способами — забезпечується рівномірне підігрівання грунту й повітря, виникають можливості автоматичного регулювання температури як грунту, так і повітря, та зміни співвідношення темпе­ратур грунту й повітря.

Насамперед у захищеному грунті треба підігрівати грунт для забезпечення нормальних умов росту рослин.

Загальна потужність для обігріву розподіляється так: для парни­ків відношення потужності на нагрівання повітря й грунту становить 1:1, для теплиць — 2:1.

Електрообігрів грунту в парниках і теплицях може бути елементним, електродним і елементно - електродним. При елементному обігріві грунт або повітря нагріваються голими або ізольованими стальними провідниками. Можуть також використовуватися нагрівальні кабелі й нагрівальні блоки. Провідники прокладаються в грунті прямо (при використанні ізольованих провідників та при обігріві стальними про­відниками при зниженій напрузі — до 60 В) або в трубах чи трубках

з ізоляційних матеріа­лів — скла, кераміки, аз­боцементу тощо. В останньому випадку використо­вують голий оцинкований стальний дріт діаметром 2…3 мм. Будову парника з електричним обігрівом зображено на рис. 3.11

Рис. 3.11. Будова парника з обігріванням стальним дротом в ізоляційних трубах:

1 – засклена рама; 2 – труба грунтового і повітряного обігрівання;

3 – рама патрубків; 4 – опорна рама; 5 – монтажний приямок; 6 – гак;

7 – ізолятор.

Для нагрівання грунту й повітря тепер широко використовують спеціаль­ні нагрівальні проводи з стальною жилою і полівінілхлоридною (ПОСХВ) або поліетиленовою (ПОСХП) ізоляцією. Діа­метр жили

1,1 мм, робоча температура жили 70 °С.

Довжину проводів і схеми ввімкнення їх визначають розрахунко­вим методом. Парники й теплиці з електрообігрівом споруджують за типовими проектами.

Для електродного способу нагрівання у грунт на деякій віддалі один від одного закладають голі стальні провідники. До них підводять знижену напругу і струм, який проходить по грунту, нагріває його. Значення струму, який проходить через землю, і розмір споживаної потужності залежать від стану грунту (вологи, щільності). Внаслідок зміни омічного опору грунту виникають утруднення в регулюванні його температури. Крім того, цей спосіб нагрівання грунту потребує дотримання спеціальних заходів електробезпеки, тому цей спосіб обі­гріву застосовується рідко.

Для автоматизації електронагріву грунту й повітря використовують температурні реле, терморегулятори, які контролюють температуру грунту або повітря, та електромагнітні пускачі й контактори, які вми­кають нагрівальні елементи при зниженні температури і вимикають їх при надмірному підвищенні температури. Вся апаратура керування обігрівом теплиць розміщується в електрошафах, встановлених або в самій теплиці, або біля неї.

Повітря в теплицях нагрівають нагрівальними проводами, електро калориферами типу СФОА потужністю 25, 40, 60 і 100 кВт, або тепло генераторами з електроприводом. Будову плівкової теплиці з електрообігрівом показно на рис. 3.12.

Електронагрівальні установки можуть також застосовуватись для підігрівання води, яку використовують для поливання рослин.

Рис. 3.12. Плівкова теплиця з грунтово-повітряним обігріванням:

1 — електрокалорифер; 2 — шафа керування; 3 — розподільний повітропровід;

4 — нагрівний провід; 5 — цементно-піщаний розчин;

6 — фундамент.

Широке використання електроенергії в землеробстві захищеного грунту дає змогу максимально автоматизувати виробничі процеси й підвищити продуктивність праці, але пов’язане з витрачанням дуже великої кількості електроенергії. Тому на великих тепличних підприємствах використовують тепло від власних котельних або теплові відходи сусідніх промислових підприємств (теплових електростанцій, металургійних та нафтопереробних заводів тощо). Але і в цьому випадку в теплицях споживається багато електроенергії на електромеханізацію та штучне опромінювання рослин.

Список використаної літератури

1. Барало О.В., Самойленко П.Г., Гранат С.Є., Ковальов В.О.

Автоматизація технологічних процесів і систем автоматичного керування. – К. Аграрна освіта, 2010. – 557 с.

2. Гапоненко В.С., Олійник В.С., Потапенко А.Т., Чугай А.Я.

Механізація і електрифікація сільськогосподарського виробництва. – К. : Вища школа, 1983

3. Терновик В.Я,, Терновик І.В. Основи електрифікації і автоматизації

сільськогосподарського виробництва. - К.: Аграрна освіта, 2009. – 255 с.

4. Яницький С.В. Застосування електричної енергії і основи

автоматизації виробничих процесів. – К.Вища школа, 1979. – 216 с.

.

РЕЦЕНЗІЯ

на конспект лекцій з навчальної дисципліни «Механізація і автоматизація сільськогосподарського виробництва». Розділ 3. Електрифікація та основи автоматизації сільськогосподарського виробництва для студентів спеціальності для студентів спеціальності 5.09010103 «Виробництво і переробка продукції рослинництва»

В конспекті лекцій розглянуті основні питання виробництва, передачі і розподілу електричної енергії та застосування електричної енергії в сільському господарстві, автоматизації виробничих процесів.

Методична розробка може бути використана викладачами інших дисциплін.

Голова циклової комісії

електротехнічних дисциплін Терновик І.В.