автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Электротехническая система охлаждения молока на фермах с использованием природного холода

На правах рукописи

ЛАВРОВ Виктор Александрович

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ МОЛОКА НА ФЕРМАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИРОДНОГО ХОЛОДА

Специальности 05.20.02 - электротехнологии и электрооборудование в

сельском хозяйстве 05.20.01 - технологии и средства механизации сельского хозяйства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2006

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Московский государственный агроин-женерный университет им. В.П. Горячкина» и ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства».

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

УЧЕВАТКИН Александр Иванович

доктор технических наук, профессор КИРСАНОВ Владимир Вячеславович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

РУДОБАШТА Станислав Павлович

доктор технических наук, профессор ШЕВЦОВ Виктор Васильевич

Ведущая организация: ФГУ «Подольская машиноиспытательная станция»

Защита диссертации состоится "6 * февраля 2006 г. в 13.00 час на заседании диссертационного совета Д 220.044.02 при ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина» по адресу: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 58 (Лиственничная аллея, дом 6, Большой зал).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГАУ. Автореферат разослан « » января 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, профессор

В.И.Загинайлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Основными направлениями экономического развития страны намечено дальнейшее увеличение производства молока и молочных продуктов Одновременно должно быть повышено его качество при снижении себестоимости. энергоемкости и трудоемкости процесса производства. Эти задачи могут быть решены на основе внедрения прогрессивных энергосберегающих технологий с использованием природного холода и создания принципиально новой системы электрооборудования (СЭ), обеспечивающих комплексную автоматизацию процесса охлаждения молока на фермах.

Из-за низкого технологического уровня ферм и отсутствия по ряду процессов современного автоматизированного оборудования, качество получаемого молока на фермах остается еще неудовлетворительным, а его обработка - энергоемким и трудоемким процессом. В последние годы в стране только 76% молока было принято I сортом, из них около 50% - охлахеденным При этом затраты энергии на охлаждение 1 т молока в ряде регионов страны составляют более 30 кВт.ч, а затраты рабочего времени оператора на управление процессом обработки - более 2 тыс. часов в год.

Повышение качества молока при снижении энергоемкости и трудоемкости процесса обработки невозможно без функционально - структурной перестройки охлаждающих систем. Особую актуальность приобретает разработка энергосберегающих систем охлаждения с использованием природного холода, а также СЭ и вычислительной техники для управления процессами охлаждения и аккумулирования холода в оптимальных режимах, обеспечивающих снижение энергоемкости процесса и максимальное замещение ручного труда.

Использование энергосберегающих технологий и технических средств существенно изменяют структуру линий, режимы их работы и методы управления ими Возникает задача взаимосвязанного управления потоками молока и хладоносителя, охлаждаемого искусственным и природным холодом в условиях широкого диапазона изменения температуры наружного воздуха. При этом меняются режимы работы отдельных звеньев т.к. их рабочие циклы включают и ночное время. Все это привело к усложнению алгоритма управления процессом охлаждения молока и соответственно систем автоматики

Существующая СЭ не обеспечивает комплектацию охлаждающих систем нового поколения ввиду постоянной модернизации оборудования и разработки нового. Кроме того, эффективность этой системы снижается устаревшей элементной и конструктивной базы Ее функциональные возможности из-за несоответствия алгоритмов управления для новых машин, не позволяют реализовать энергосберегающие технологии и повысить уровень автоматизации систем охлаждения молока на фермах.

Таким образом, обоснование и разработка электротехнических средств, позволяющих улучшить энергетические и эксплуатационные характеристики охлаждающих систем, является актуальной научной задачей, имеющей важное значение.

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является обоснование и разработка системы электрооборудования (СЭ) и технических средств охлаждения молока с использованием природного холода, обеспечивающих интенсификацию

процесса обработки при улучшении

В соответствии с целью поставлены следующие задачи

1 На основе исследования технологических линий охлаждения молока как объектов управления обосновать требования к системе электрооборудования и техническим средствам охлаждения, обеспечивающих интенсификацию процесса обработки молока на фермах при улучшении энергетических и эксплуатационных характеристик

2 На основе анализа режимов работы охлаждающих систем обосновать контролируемые и регулируемые параметры процесса охлаждения, выявить их влияние на энергетические и эксплуатационные характеристики линий

3 Определить перечень технических средств для получения информации о состоянии объекта управления.

4. Обосновать параметры СЭ с учетом ее построения по блочно-модульному принципу с гибкой иерархической структурой.

5 Провести технико-экономическое обоснование внедрения СЭ и технических средств охлаждения с использованием природного холода и производственную проверку на ферме.

Объект исследований - система электрооборудования и технические средства охлаждающих систем технологических линий первичной обработки молока

Методы исследования. Поставленные задачи решены с использованием теоретических основ теплотехники, методов анализа и синтеза СЭ, теории вероятностей и математической статистики, теории автоматического регулирования, математической обработки данных и компьютерного моделирования (MathCAD, AutoCAD, Excel и др)

Экспериментальные исследования выполнены с использованием современной измерительной и вычислительной техники на действующих энергосберегающих линиях охлаждения молока путем непосредственных измерений и сравнения с теоретическими данными.

Научная новизна исследований. Разработана методика блочно-модульного принципа построения СЭ охлаждающих систем, позволяющая обосновать типовые алгоритмы управления исполнительными механизмами охлаждающих звеньев и на основе многократного их применения сформировать СЭ с гибкой иерархической структурой.

Обоснована двухуровневая иерархическая структура СЭ, обеспечивающая эффективные режимы аккумулирования природного и искусственного холода, автоматизацию процесса охлаждения молока и улучшение энергетических и эксплуатационных характеристик.

Разработана методика расчета и обоснования параметров и режимов работы электротехнических систем охлаждения молока на базе установок комбинированного действия и аккумуляторов-льдохранилищ, обеспечивающих максимальное использование потенциала природного холода и рациональное сочетание природного и искусственного холода в суточном и годовом циклах.

Предложен метод исследования электротехнических систем технологических линий охлаждения как объектов управления, позволяющий обосновать комплекс контролируемых и регулируемых параметров процесса охлаждения и выявить его влияние на энергетические и эксплуатационные характеристики линий.

На основе проведенных исследований предложены и разработаны энергосберегающие технологии, новые технические средства и СЭ состоящая из централизованного

устройства дистанционного контроля и управления (ЦУДКУ) и низковольтных комплектных устройств управления (НКУ), которые серийно выпускаются в Российской Федерации и странах СНГ.

Достоверность теоретических положений подтвердилась длительной эксплуатацией на фермах и государственными испытаниями разработанных опытных партий и серийно выпускаемых технических средств и оборудования.

Практическая ценность диссертации состоит в создании практических методов синтеза электрооборудования, позволяющих формировать по модульному принципу СЭ для любых охлаждающих систем, в разработке и внедрении новых эффективных технических средств, обеспечивающих охлаждение молока природным и искусственным холодом, аккумулирование природного и искусственного холода; в разработке комплекта электрооборудования, состоящего из НКУ и ЦУДКУ, построенных по блочно-модульному принципу Разработанная электротехническая система позволяет формировать СЭ для любых типов и вариантов охлаждающих систем технологических линий.

Применение комплекта СЭ в охлаждающих системах технологических линий, позволяет сократить удельные затраты электроэнергии на охлаждение молока не менее чем 2,8 раза, уменьшить установленную мощность электрооборудования холодильных установок в 2 раза, материалоемкость аккумуляторов природного и искусственного холода до 4 раз, сократить непроизводительные затраты рабочего времени оператора на управление и эксплуатацию линией на 40%. При этом уровень автоматизации линий повышается не менее, чем на 40%.

Внедрение результатов исследований. В результате проведенных исследований, включающих в себя обоснование параметров и режимов работы охлаждающих систем, технических средств и СЭ, разработку опытных образцов и их производственные испытания на молочных фермах, разработаны и утверждены технические задания на 5 различных установок, устройств и НКУ для технологических линий первичной обработки молока. По исходным требованиям (техническим заданиям) организации промышленности выполнили ОКР, разработали промышленные образцы и провели хозяйственные, ведомственные и государственные испытания с рекомендациями серийного производства и широкого внедрения на животноводческих фермах и комплексах страны По большинству разработок начато серийное производство в России и странах СНГ.

Результаты исследований составили научную базу для разработки:

«Рекомендаций по автоматизации производственных процессов для объектов с.х. назначения»; «Рекомендаций по разработке линий обработки молока с энергосберегающими технологиями для молочных блоков животноводческих ферм»; «Технических требований и технико-экономических обоснований на серийное производство СЭ для технологических линий охлаждения молока», на основе которых начато серийное производство НКУ.

Результаты исследований внедрены на молочном комплексе «Гольбво» с.х. производственного кооператива «Завет Ильича» (СПК «Завет Ильича») Красногорского района Московской области, использованы для подготовки проекта «Рекомендаций по применению бесфреоновых охлаждающих систем в с.х. производстве». Разработаны технические задания и инструкции по эксплуатации, которые приняты ОАО «Московский специализированный комбинат холодильного оборудования» и АООТ Московский завод холодильного машиностроения «Искра» для разработки конструкции серийных образцов

5

го машиностроения «Искра» для разработки конструкции серийных образцов с последующим освоением их производства.

разработанная электротехническая система прошла проверку в производственных условиях на молочных фермах, неоднократно экспонировались на международных и всероссийских выставках и отмечена медалями и дипломами ВДНХ СССР и ВВЦ РФ

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Метод обоснования параметров и структуры СЭ охлаждающих систем с использованием природного и искусственного холода, основанный на анализе материальных потоков хладоносителя и молока, временных и энергетических режимов работы охлаждающих звеньев, позволяющий определить контролируемые и регулируемые параметры выбрать комплекс технических средств для получения информации о состоянии объекта управления и структуру СЭ для охлаждающих систем, обеспечивающих повышение уровня автоматизации

2 Математические модели, устанавливающие количественные взаимосвязи режимов работы электрооборудования охлаждающих звеньев с энергетическими и эксплуатационными характеристиками линий, обеспечивающие взаимосвязанное управление потоками молока и хладоносителя, охлаждаемого как искусственным, так и природным холодом в условиях широкого диапазона изменения температуры наружного воздуха

3 Метод синтеза системы электрооборудования, заключающийся в формировании типовых алгоритмов управления звеньев линии, позволяющий строить устройства управления по блочно-модульному принципу с гибкой иерархической структурой

4 Режимы работы комбинированной системы охлаждения молока, обеспечивающие сокращение удельных затрат электроэнергии.

Апробация полученных результатов и практической ценности работы: Основные положения и результаты диссертации доложены и одобрены на заседаниях кафедры автоматизированного электропривода ФГОУ ВПО МГАУ, научно-практической конференции «Научно-технический прогресс в инженерной сфере АПК России» (6-7 октября 1999, г Москва), на 2-й Международной конференции «Энергосбережение в сельском хозяйстве» (3-5 октября 2000 г. Москва), на заседаниях секции электрификации и энергетики АПК Учёного Совета ГНУ ВИЭСХ (1999-2002 гг) на 5-й Международной научно-практической конференции «Концепция механизации и автоматизации животноводства в XXI веке» (апрель 2002, г Подольск), на Международной научно-практической конференции «Достижения вузовской науки - агропромышленному производству» (27-30 января 2003, ФГОУ ВПО МГАУ, г. Москва), на Международной научно-практической конференции «Болтинский и развитие автотракторной науки» (26-30 января 2004, ФГОУ ВПО МГАУ, г Москва), на Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы вузовской агроинженерной науки» (24-28 января 2005, ФГОУ ВПО МГАУ, г Москва), на Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы агроинженерной науки» (12-14 октября 2005, ФГОУ ВПО МГАУ, г Москва)

Публикации. Основные положения и результаты диссертации изложены в 23 печатных работах, в том числе в 2 патентах РФ.

Структура и объем диссертации, Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений Ее содержание изложено на 141 стр , включая 11 таблиц, 24 рисунка и библиографию из 105 наименований

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности темы и краткое изложение диссертации. Сформулированы научная новизна, практическая значимость и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние вопроса и постановка задач исследований» проанализированы существующая СЭ и технологии охлаждения молока на фермах. Сформулированы требования к СЭ и энергосберегающим технологиям охлаждения молока с использованием природного и искусственного холода, техническим средствам его обработки, показаны тенденции развития этих систем и пути их совершенствования.

В зависимости от принципа действия и способа использования природного холода системы охлаждения молока и установки, аккумулирующие холод в виде льда и ледяной воды, поделены на две группы: сезонного и круглогодового действия.

Установки сезонного действия (УСД) функционируют только в холодное время года и представляют собой секционированный приемник - аккумулятор естественного холода с распылительным блоком, устанавливаемый снаружи около помещения.

Установки круглогодового действия делятся на установки комбинированного действия (УКД)и льдохранилища (ЛХ) - льдоаккумуляторы.

В УКД применяется как естественный, так и искусственный холод. В ЛХ в холодный период накапливается лед путем послойного его намораживания, а в теплое время года его используют для охлаждения молока.

Установлено, что повышение уровня автоматизации, улучшение энергетических и эксплуатационных характеристик охлаждающих систем может быть достигнуто функционально-структурной организацией линий по модульному принципу и созданием СЭ с гибкой иерархической структурой, позволяющих интенсифицировать процесс охлаждения молока На основе результатов аналитического обзора сформулированы цель и задачи исследований

Во второй главе «Исследование технологических линий охлаждения молока как объектов управления» обоснованы структура СЭ, уровень автоматизации, эффективные режимы работы СЭ и технических средств, определены контролируемые и регулируемые параметры процесса охлаждения молока, выбран комплекс технических средств для получения информации о состоянии объекта управления и выявлено их влияние на энергетические и эксплуатационные характеристики. Приведена методика и результаты исследований временных и энергетических режимов работы охлаждающих звеньев, проанализирована структура затрат рабочего времени на управление процессом охлаждения.

Обоснование основных параметров электротехнической системы проведены по методике, алгоритм которой представлен на рис. 1.

В зимний период УКД работает как УСД. в летний - подзарядная холодильная установка во время пауз между дойками заряжает холодом УКД, который затем используется для охлаждения молока В качестве подзарядных используются холодильные установки типа АВ-30, ТХУ-23, ТХУ-14, МВТ-20, МВТ-14, МКТ-20, УВ-10, ОТ-Ю, ФУ-40 и др.

Исследование систем охлаждения с использованием природного холода как объектов управления

щС* Исследование энергетических режимов работы охлаждающих систем Исследование материальных потоков охлаждающих систем и обрабатываемого продукта 1

И Исследование временных режимов работы охлаждающих систем я» Исследование затрат времени на управление процессом обработки

Исследование ущербов при отказах охлаждающих систем Ц Исследование технико-экономической эффективности охлаждающих систем

Формирование комплекса контролируемых и регулируемых параметров процесса охлаждения

Разработка функциональной схемы автоматизации системы охлаждения с использованием природного холода

Охлаждающие системы с использованием природного холода сезонного действия

Охлаждающие системы с использованием природного холода круглогодового действия

Комбинированные охлаждающие системы с использованием природного холода

Рисунок 1 Алгоритм исследования систем охлаждения с использованием природного холода как объектов управления

В ЛХ подзарядные холодильные установки не используются В холодный период лед накапливается путем послойного его намораживания, а в теплое время года его используют для охлаждения молока.

Количество холода в льдоаккумуляторе определяется из выражения

1У = Нл Ба Я, (1)

где IV- количество природного холода, кДж (ккал); Нл - высота резервуара аккумулятора м, - площадь резервуара аккумулятора холода, м2, Р - теплота плавления льда 33 6 104 кДж/м3 (80000 ккал/м3)

Температура хладоносителя характеризует запас холода в аккумуляторе холода и зависит от времени зарядки

т

1Х=1Х1 ехр Т-^о, (2)

где fxi - начальная температура хладоносителя, °С; г- время, ч; Г- постоянная времени охлаждения аккумулятора холода, ч.

Отношение вместимости аккумулятора холода к количеству охлаждаемого молока получено из уравнения

y(tx2-txl)=Mm(tMi-tM2), (3)

где V - вместимость аккумулятора холода, мэ; /Х|, tx2 ~ начальная и конечная температура хладоносителя, °С; Мт - количество охлаждаемого молока, м3; -начальная температура молока, °С; (м2 - конечная температура молока, °С.

кв = = haLZbil (4)

Мт tx2-'xl

где кв- коэффициент кратности теплообмена.

В системах охлаждения с использованием ЛХ обоснованы контролируемые и регулируемые параметры и режимы ускоренного послойного намораживания льда в холодное время года и его использования в летний и весенний периоды. Определены эффективные значения требуемых емкостей ЛХ Уд для молочных ферм с различными годовыми удоями Установлено, что для ускоренного намораживания монолита льда необходимо контролировать толщину слоя намораживаемого льда h, длину а и ширину Ь зеркала ЛХ и регулировать средний расход подачи хладоносителя (порции) qx на наморозку в функции температуры наружного воздуха <0 и скорости потока холодного воздуха над поверхностью намораживания. При этом эффективный процесс наморозки монолита льда достигается при температуре атмосферного воздуха - 6°С и нюне (/„ * -<fQ и подачи хладоносителя из нижней зоны ЛХ при включенных вентиляторах Время работы Гн и паузы Гв насоса хладоносителя определены из выражений

(5)

Чх

Tn=kvk2Tai (в)

где е и Ь - соответственно, длина и ширина зеркала ЛХ, м; h - толщина намораживаемого слоя льда м; qx- средний расход подачи хладоносителя, м3/ч; и к2 ~ соответственно, коэффициенты учитывающие температуру воды подаваемой на наморозку и скорость движения воздуха над поверхностью ЛХ Значения ку и к2 при температуре воды равной 1 ,.2°С и работающих вентиляторов принимаются равными 0,5; Та\ - расчетное время паузы при

температуре воды подаваемой на наморозку 1 ,.2°С и скорости воздуха над поверхностью намораживания равной 0.

Эффективные значения расхода льда за сезон Мс и вместимость ЛХ Ул определены из выражений

Мс (7)

* я

у = Км •мя (8)

Л If м ' лз»п " ™0

где Мс - масса льда, израсходованная за сезон на охлаждение, г Мл - суммарный расход холода за сезон, т; ря = 33,6-104 |Дж/м3 (80000 юга л/т) - хладопроизаодительность 1 т льда, A"w = 1,2 - коэффициент запаса льда (коэффициент потерь); Кзлп= 0,9 -коэффициент заполнения ЛХ льдом с учетом пустот; М0 = 0,85 - объемная масса льда, т/м3.

Требуемое количество льда (суммарный расход холода за сезон) Мл определено из условия, что на весенний и летний период приходится в среднем 70% годового надоя vt и общее количество молока, требующего охлаждения от ЛХ, составляет 0,7 Уг Если также учесть запас холода в воде, имеющей температуру 0°С, при ее нагреве дс 5°С то количество льда Мя для охлаждения 1 т молока с 15°С до 5°С, составит в среднем 82 кг

мл = _ т 0,082■ Уг („»>. (9)

Обоснование эффективного режима зарядки АХ от подзарядной ХУ при минимальном расходе электроэнергии проведены на основе математической модели процесса аккумулирования искусственного холода В результате определен комплекс контролируемых и регулируемых параметров и технических средств, обеспечивающий автоматизацию процесса аккумулирования холода между дойками и управление временем аккумулирования г в зависимости от количества охлаждаемого молока Мт Основными параметрами контроля и регулирования являются время аккумулирования i* и температура хладоносителя tx в АХ в зависимости от количества охлаждаемого молока Мт.

В таблице 1 приведены значения требуемых емкостей ЛХ для молочных ферм на 200, 400 и 800 коров с различными годовыми удоями

Таблица 1

Значения требуемой вместимости льдоаккумулятора (м3)

Годовой удой, л/год

Типорзмер фермы, гол С предварительным охлаждением молока /м«15вС Без предварительного охлаждения молока /М=35"С

3000 4000 5000 3000 4000 5000

200 50 66 82 140 185 230

400 100 132 164 280 370 460

800 200 264 328 560 660 920

Из данных таблицы видно, что при технологии охлаждения молока без предварительного охлаждения вместимость ЛХ увеличивается почти в три раза

С помощью математической модели получено выражение, позволяющее определять температуру охлаждения молока при последовательном подключении отдельных секций п в контур охлаждения в функции температуры атмосферного наружного воздуха (0

I - *м! 'я" | *В у м (и + *ву я + кв ¡ = 1

1-1

(Ю)

где - температура атмосферного воздуха, °С; п - количество ступеней.

разработанная математическая модель процесса охлаждения молока и аккумулирования холода, позволила обосновать параметры системы охлаждения, установить связь основных параметров технических средств с технологией обработки молока и температурой атмосферного воздуха, минимизировать затраты энергии и оптимально использовать аккумулирующую способность аккумуляторов естественного и искусственного холода. Установлено, что в комбинированных системах охлаждения, аккумуляция искусственного холода позволяет уменьшить хладопроизводительность холодильной установки до 2 раз

Количественная оценка возможной экономии энергии произведена путем анализа энергетических потоков технологической линии в холодное и теплое время года. Составляющие энергетического баланса (энергетические потоки) сгруппированы по видам энергии, получаемой из внешних источников и расходуемой на выполнение технологических операций в различных энергоприёмниках, трубопроводах, емкостях и теплообменниках.

Установлено, что применение энергосберегающих технологий позволяет сократить удельные затраты электроэнергии на охлаждение молока в холодное время до 10 раз, уменьшить установленную мощность электрооборудования и хладопроизводительность холодильных установок в 2 раза, материалоемкость аккумуляторов природного и искусственного холода до 4 раз, повысить аккумулирующую способность системы не менее, чем в 2 раза.

Обоснование структуры СЭ проводилось на основе анализа затрат рабочего времени оператора на управление процессом охлаждения. Сравнивались варианты с одноуровневой и двухуровневой системами управления. Двухуровневая система оснащена ЦУДКУ с микропроцессорным управлением. На первом уровне расположены НКУ местного управления звеньями Первый уровень обеспечивает контроль, регулирование и управление процессом обработки молока в полуавтоматическом и автоматическом режимах, давт возможность вмешательства оператора в аварийных ситуациях.

На сравниваемых линиях проведён пооперационный хронометраж структуры затрат рабочего времени при управлении в суточном цикле. Получение исходной информации и анализ процесса охлаждения молока осуществлялось с помощью циклограмм работы оборудования и оператора Результаты статистической обработки получены при анализе следующих выражений

т(г,)= £ [т (Гв ); га (го ); т (Та ); ш (гр ),• т (Гп )] (11)

где т(Г|) - оценка математического ожидания затрат рабочего времени оператора на управление ]-м звеном; т(Г„); т(Г0); т(г„); т(Гр ^ т(Гп) - оценки математического

ожидания затрат рабочего времени соответственно на включение, отключение, наблюдение, регулирование потоков (управление) и переходов; к - количество машин в эвене.

Оценка математического ожидания затрат рабочего времени на управление процессом охлаждения т(Т0) получена из выражения

«fo)=Z Zfo], (12)

j=li=l

где f - число звеньев в технологической линии.

Распределение затрат рабочего времени оператора на управление, характеризуются структурными коэффициентами, которые определены из выражений Г к /

*в = I Z[ffi(rei); й(гв2)..й(гв1)...ш(7вК)]МО; j=lf=i /

*o = Z ZN^t)/ й(7-о2)...т(г0^...т(гок)]/ш(гл); j=li=l / f к /

*„ = Z Z[m(rHt); т(гн2)...ш(гн1)...ш(гнк)]/т(гл)^ (13)

j=li=J /

*P = Z Z M'rpi)" ffi(yp2 )-ffi(rpi)... т(грк )]/т(гл ); j=li=l / f к /

*„=Z Z[m(7"nl).- m(rn2)... m(r„j)... т(гП1£)] /т(гл) j=ll=l /

где kB, k0, ku, kp, ka - коэффициенты, характеризующие доли затрат рабочего времени оператора на управление, соответственно на включение и отключение / - ой машины j - го звена, на наблюдение за работой / - ой машины J - го звена, на выполнение операций управления (переключение кранов, установку, фильтров и т п), на переходы при включении, отключении, наблюдении за работой / - ой машины J - го звена и выполнении операций управления.

Определение затрат рабочего времени на управление отдельными операциями из полных затрат позволило обосновать и определить перечень контролируемых и регулируемых параметров и уровень автоматизации системы г/а, а также иерархическую структуру системы управления

Затраты рабочего времени оператора на включение и отключение машин кв, к0 и выполнение операций по управлению кр характеризуют коэффициент использования рабочего времени оператора

*ИСП = Z (^В'^О'^р)" (И)

j=l

Непроизводительные затраты рабочего времени характеризуются коэффициентами ки и к„, которые оценивают качество функционирования системы Снижение этих коэффициентов за счёт применения более совершенной системы управления приводит к повышению использования рабочего времени

По предложенной методике были определены количественные параметры для одноуровневой и двухуровневой систем управления и уровень автоматизации </„ (табл 2).

Таблица 2

Сравнительные контролируемые и регулируемые параметры одноуровневой и двухуровневой систем охлаждения

Система управления *в *о *н *Р *п *исп 1 <*»

одноуровневая 0,11 0,08 0,2 0,27 0,21 0,9 1 -

двухуровневая 0,09 0,04 0,1 0,14 0,12 0,49 | 0,4

Непроизводительное использование рабочего времени объясняется тем, что одноуровневая система управления не позволяет избежать многократных переходов от одного звена к другому Удалённость НКУ отдельных звеньев друг от друга исключает возможность контролировать процесс охлаждения и требует постоянного присутствия оператора, который вынужден регулярно обходить все НКУ, осуществляя постоянный контроль за функционированием звеньев, при этом затрачивается время на обнаружение аварийных ситуаций.

Установлено, что контроль параметров и управление операциями при одноуровневой системе управления с местных НКУ требует значительных непроизводительных затрат рабочего времени оператора. Для повышения Аисп и соответственно снижения ки и ки, применена ЦУДКУ технологическим процессом охлаждения молока.

В третьей главе «Синтез электротехнических систем охлаждения молока с использованием природного холода» приведена методика блочно-модульного принципа обоснования и построения СЭ, проведены формализация и формирование типовых алгоритмов управления базовых элементов системы (блоков) Рассмотрены реализации типовых алгоритмов управления блоков на различной элементной базе, разработаны принципиальные схемы, на основе которых сформированы унифицированные НКУ и СЭ для различных типов энергосберегающих линий обработки молока

В таблице состояний приведены алгоритмы функционирования охлаждающей системы в тёплое (), холодное (Рх), переходное время года (ра), в режиме максимальной тепловой нагрузки в тёплое (/гттах) и холодное (т„,) время года

Таблица 3

Таблица состояний

' Логические условия Операторы

Ч* Чо* Чх* Чм Чш ча Ч» Чв* Чн* Укн Упо Ум Ух

ч* Чо* Чх* Ям 0 0 0 Чв* Чн* УК Укн V •по V« Ух

ч* Чо* Чх* Чм Чш Чй ч» Чв* Чн* V 1 кн Упо V« Ух

'тшн ч* Чо* Чх* Чм Ча ч, Чв* Чи* Укн Упо V« Ух

^хтах ч* Чо* Чх* Чм ! 0 0 0 Чв* Ч„* V жкн УпО Ум Ух

Введены следующие логические условия включения операторов команд соответствующие сигналам: д- включения автоматического режима; д0- датчика температуры наружного воздуха; дх - датчика температуры хладоносителя аккумулятора холода, дм -датчика температуры молока поступающего на обработку; дт - термореле защиты электродвигателей холодильной установки; датчика давления нагнетания хладоагента холодильной установки; дя - датчика давления всасывания хладоагента холодильной установки; дв - датчика верхнего уровня НРЕ молочного насоса НМУ-6; ди - датчика нижнего уровня НРЕ молочного насоса НМУ-6;

Введены следующие обозначения операторов' Кк- включение электропривода компрессора; Ккн - включение электропривода насоса оборотной воды охлаждения конденсатора; Кп0— включение предварительного охлаждения; Км - включение молочного насоса; Ух - включение насоса хладоносителя, * - режим дискретного регулирования.

Алгоритмы функционирования охлаждающей системы в тёплое (/^5, холодное переходное время года (.Гп), в режиме максимальной тепловой нагрузки в тёплое (Г"ТШЙХ) и холодное (Гх тах) время года реализуются согласно соответствующим логическим условиям д\ поступающим от первичных преобразователей и операторов У| выполняющих функции командных сигналов при отработке основных команд

Алгоритм управления описывается дискретной функцией Г(У). Из словесного алгоритма управления и таблицы состояний следует, что включение насосов молока Р(УМ) и хладоносителя Р(УХ) осуществляется одновременно при достижении текущим уровнем молока в НРЕ верхнего уровня Нв При этом подаются сигналы в систему управления дв ■ ■ 1. Отключение насосов молока и хладоносителя осуществляется при достижении нижнего уровня в НРЕ Нв Между уровнями молока в НРЕ автоматическое включение или отключение насосов неоднозначно и определяется очерёдностью поступления сигналов дв и ди в соответствии с алгоритмами управления. Электродвигатели молочных насосов должны быть включены Г(УМ)* 1 при наличии сигнала о работе электродвигателя насоса хладоносителя FfTx ), отключаться при F(YX ) = О

Электродвигатель насоса хладоносителя должен быть включён от сигнала с датчика давления </р = 1 холодильной установки.

1. Заполнение накопительно-регулирующей емкости И => 1 ) = 0 ;Н<НИ; дя = 0; ди = 0; ) = 0; Н = Я„; дв = 0; ди -1;

Щы ) = 0; Нв > Н > Ни; дв = 0; = 1;

Г XI

2 Опорожнение накопительно-регулирующей емкости Н => О

Г(УМ> = 1 ; ?в = 1;«„= 1;

Р( Гм ; = 1; Нв > Н > Ни ; д л = 1; д „ -1 ;

)=»;Я5ЯН; дв = 0; ?„ = 0;

Приведённая выше математическая модель реализуется дискретно регулируемыми звеньями охлаждения молока

Дискретный способ регулирования случайных потоков характеризуется значениями математических ожиданий частоты и относительной продолжительности включений, а также максимальными значениями этих величин, которые используются при расчётах электропривода и исполнительных механизмов регулируемых звеньев Основными параметрами при расчете регулируемых электроприводов является частота и относительная продолжительность включений, которые позволяют рассчитать тепловые режимы электродвигателей, работающих в случайных режимах Как для ВИМ, так и для ШИМ определены расчётные значения частоты и относительной продолжительность включений.

Функциональная схема линии охлаждения молока с использованием природного холода, реализованная на основе таблицы состояний, должна предусматривать минимальное количество исполнительных элементов и их максимальное использование при работе системы во всех режимах Этим условиям отвечает построенная на базе таблицы состояний схема автоматизации с дискретно регулируемым электроприводом комбинированной охлаждающей линии СПК «Завет Ильича» (рис. 2)

Из условий работы и словесных алгоритмов управления холодильной установки следует, что система автоматически должна выбирать режим охлаждения молока в зависимости от температуры хладоносителя и окружающего воздуха Отключение всей установки, должно осуществляться при отклонении от заданных допустимых пределов любого из контролируемых или регулируемых параметров или появления одного из сигналов с устройств защитного отключения электродвигателей, и повторно без вмешательства обслуживающего персонала не включаться

При формализации алгоритма управления электродвигателя использовались приёмы сокращения входных сигналов, путем объединения части из них в один эквивалентный Сигналы с устройств защитного отключения электродвигателей насосов хладоносителя тх молочных насосов /янв и тио, были объединены в один эквивалентный сигнал т и учитывались в виде конъюнкции в формализованном алгоритме управления

т = тхМивтио (15)

Учитывая, сигналы промежуточного, аварийного реле Ра = {ря + рп), и защитного отключения Ш - тхтнвта0, подготавливающие пусковую цепь Рп электродвигателя насоса оборотной воды Кио, а также сигнал </р, осуществляющий непосредственное его включение и автоматического выключателя 5„, получим алгоритм управления пусковой цепи

г (Л. )= Кр. + Рп ('к + У»х «нв «но К + Яр (1в)

Рисунок 2. Функциональная схема регулируемых звеньев с дискретно-регулируемым электроприводом построенная с учетом предварительного охлаждения молока

1 - накопительно-регулирующая ёмкость (НРЕ), 2 - молочный насос НМУ-6; 3 - устройство для контроля и регулирования потока молока УКРП-1; 4 - проточный теплообменник; 5 - насос хладоносителя; 6 - промежуточная емкость хладоносителя; 7 - льдоаккумулятор естественного холода (АЕХ) комбинированного действия; ЦУДКУ - централизованное устройство дистанционного контроля и управления.

Н - уровень молока в НРЕ; С„- поток подачи молока; бр- поток расхода; /м - температура молока; (х -температура хладоносителя; /ц -температура наружного воздуха; Ус -усилительное звено.

—* хладоноситель,---*

молоко,

предварительное охлаждение

В соответствии с требованиями процесса при повышении температуры хладоносителя до 3*С, датчик температуры хладоносителя с1п —! вызывает включение электродвигателя компрессора системы охлаждения С учетом наличия сигналов молочного насоса _ум и аварийной блокировки рл алгоритмы управления будут иметь следующий вид

Ум Ра К?» + Рп)<*р ('к + тю "»но!5« + 5нв-

р(Уио)= Уив Ум Ра КР* + Рп)<*р ('к + «я» тно К + 5„

(17)

(18)

При отклонении параметров от требуемых, аварийное реле в пусковой цепи осуществляет блокировку, исключая возможность повторного включения всей системы и формирует аварийный сигнал Ня = раря

Режимы работы определяются температурой окружающего воздуха /ц и хладоносителя tx Переключение режимов работы и аккумуляция холода осуществляется при <3°С и работой насоса хладоносителя Fx = 1 Поэтому управление функционированием системы осуществляется по алгоритму управления

^(lAExb^fatx+rfto)- 09)

На основе разработанных алгоритмов управления исполнительными механизмами звеньев осуществлен выбор элементной базы и разработаны принципиальные схемы СЭ Для контроля и регулирования потоков молока и хладоносителя, уровня, температуры молока и хладоносителя используются серийно выпускаемые приборы и устройства

На Луцком электроаппаратном заводе выпущены опытные образцы НКУ оборудованием для охлаждения и первичной обработки молока на животноводческих фермах типа Я 5906-3774И-УХЛ-3 1 и Я 5906-3774Г-УХЛ-3.1

Разработанные электротехнические средства включающие НКУ, источники природного и искусственного холода обеспечивают эффективное управление комбинированной охлаждающей системой, совместимой с технологиями охлаждения и обработки молока на фермах

В четвертой главе «Производственные испытания, оценка технико-экономической эффективности, результаты внедрения и направления дальнейших исследований» приведены методика и результаты производственных испытаний СЭ и технических средств охлаждения, проведена оценка технико-экономической эффективности разработанной системы и результаты внедрения.

Испытания разработанной системы охлаждения молока проводились в СПК "Завет Ильича" Красногорского района Московской области на ферме 400 голов в 2000. .2003 гг.

Целью испытаний была проверка соответствия электротехнической системы охлаждения техническим требованиям и оценка работы охлаждающих систем, использующих природный холод по технико-экономическим и энергетическим параметрам. Осуществлена проверка перечня контролируемых и регулируемых параметров, динамики потоков молока и хладоносителя, алгоритмов управления электрооборудованием регулируемых звеньев

Установлено, что применение разработанной электротехнической системы на ферме 400 голов позволило уменьшить расход электроэнергии на охлаждение молока в среднем в 2,8 раза, капитальные и эксплуатационные затраты на 40 %.

Результаты технико-экономического расчета показали, что годовой экономический эффект от применения электротехнической системы охлаждения молока с использованием природного холода на ферме 400 голов составляет 194000 рублей

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Аналитический обзор существующих электротехнических систем показал, что снижение энергоемкости и трудоемкости процесса охлаждения может быть достигнуто путем внедрения прогрессивных энергосберегающих систем охлаяедения с использованием природного холода и принципиально новой двухуровневой СЭ Установлено, что наиболее перспективными являются системы круглогодового действия комбинированного типа, включающие льдохранилища, водо-ледяные аккумуляторы природного и искусственного холода, приемники природного холода в сочетании с подзарядными холодильными установками.

2. Математическое моделирование процессов охлаждения, аккумулирования и регулирования потоков молока и хладоносителя позволило обосновать перечень контролируемых и регулируемых параметров, определить технические средства для получения информации о состоянии объекта управления, необходимых для формирования СЭ с гибкой иерархической структурой, обеспечивающих автоматизацию процесса охлаждения, улучшение энергетических и эксплуатационных характеристик.

3 Предложенный метод обоснования параметров и расчета режимов работы электротехнических систем при реализации энергосберегающих технологий охлаждения и способов аккумуляции природного и искусственного холода, позволяет формировать гибкие системы охлаждения для любых типов ферм, обрабатывать молоко в закрытом потоке синхронно с доильной установкой, повысить качество молока, на 40% сократить затраты рабочего времени оператора на управление линией.

4. Разработанные математические модели процесса охлаиодения молока и аккумулирования природного и искусственного холода, позволяют перейти к блочно-модульному построению систем охлаждения и установить связь основных параметров электротехнических средств с технологией охлаждения и температурой атмосферного воздуха, минимизировать затраты энергии и эффективно использовать аккумулирующую способность аккумуляторов природного и искусственного холода

5. Установлено, что использование предварительного охлаждения молока до 15°С и аккумуляторов природного и искусственного холода, позволяют сократить удельные затраты электроэнергии на охлаждение в холодное время года до 10 раз, установленную мощность электрооборудования и хладопроизводительность подзарядных холодильных установок до 2 раз, материалоемкость аккумуляторов до 4 раз, повысить аккумулирующую способность системы не менее чем в 2 раза по сравнению с традиционными способами охлаяадения.

6 На основании математического моделирования и анализа временных режимов работы и структуры затрат рабочего времени оператора на управление процессом охлаждения молока выявлены закономерности и особенности функционирования разработанных систем на фермах Установлено, что наиболее эффективной является централизованная двухуровневая иерархическая структура СЭ, состоящая из НКУ, расположенных на первом уровне управления и ЦУДКУ, расположенного на втором уровне. Уровень автоматизации предложенной системы повышается на 40%.

7. Предложена двухуровневая СЭ дискретно-регулируемых звеньев, использующих принцип время-импульсной модуляции, позволяющая регулировать потоки молока и

хладоносителя в широких пределах, определённых техническими требованиями систем

8 Экспериментально исследованы алгоритмы управления электротехнической системы и обоснованы параметры двухуровневой СЭ Установлено, что использование блоч-но-модульного принципа построения позволяет применять новые технические средства управления и элементную базу (микросхемы, магнитоуправляемые герметичные контакты и т п), сочетать их с релейно-контакгной аппаратурой и строить НКУ с гибкой иерархической структурой из блоков путем многократного их применения

9 Производственные испытания показали, что предлагаемая электротехническая система охлаждения молока, позволяет сократить капитальные и эксплуатационные затраты на 40 %, расход энергии в среднем не менее чем в 2 раза, повысить надёжность систем охлаждения, уменьшить потери молока

10 Годовой экономический эффект от применения электрифицированных систем охлаждения молока с применением природного холода на фермах 400 голов составила 195 тыс руб в год при годовом удое 5200 кг в год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Учеваткин А И., Марьяхин Ф Г., Мальнев В.П Лавров В А безопасное доение. //Сельский механизатор, № 7 2001. с. 44.

2 Учеваткин А.И., Марьяхин Ф.Г , Мальнев В.П Лавров В А. Математическая модель и метод расчета энергосберегающих систем охлаждения сельскохозяйственной продукции с использованием аккумуляторов холода сезонного действия // Научные труды Российской инженерной академии менеджмента и агробизнеса, № 3,2002 - с 82 .89

3. Учеваткин А. И , Марьяхин Ф Г, Мальнев В П Лавров В А Математическая модель и метод расчета процесса аккумулирования природного и искусственного холода в установках комбинированного действия // Научные труды Российской инженерной академии менеджмента и агробизнеса, № 3, 2002. - с. 207 ..217.

4 Учеваткин А И , Марьяхин Ф.Г., Мальнев В.П. Лавров В А. Исследование режимов работы энергосберегающих технологических линий обработки молока. // Научные труды Российской инженерной академии менеджмента и агробизнеса, № 3, 2002 - с 218. 239

5. Учеваткин А И., Марьяхин Ф.Г, Мальнев В П. Лавров В А. Микропроцессорное управление //Сельский механизатор» № 1. 2002 -с. 34 35

6. Учеваткин А.И , Марьяхин Ф Г, Мальнев В П Лавров В А Микропроцессорное управление II Сельский механизатор № 2, 2002. - с 32. .33

7 Учеваткин А И , Марьяхин Ф Г, Назин Е И , Лавров В А Безопасное доение коров II Сельский механизатор» №11, 2002 - с 20

8 Учеваткин А И , Марьяхин Ф.Г, Мальнев В П Лавров В А Структура затрат рабочего времени оператора на управление процессом обработки молока // Механизация и Электрификация сельского хозяйства N«2,2002 . С. 16... 19.

9 Учеваткин А.И., Марьяхин Ф.Г, Мальнев В П. Лавров В А. Блочно-модульная система охлаждения. // Сельский механизатор» N6 6. 2002 - с 22.. 21.

10. Учеваткин А И , Марьяхин Ф.Г., Мальнев В.П. Лавров В А. Холодильник дружит с погодой. // Сельский механизатор № 9. 2002. - с. 30...31.

11. Учеваткин А.И., Марьяхин Ф.Г., Назин Е И , Лавров В .А Унифицированная система охлаждения Сельский механизатор N8 12. 2002. - с 28 . 29

12 Учеваткин А.И , Марьяхин Ф Г , Назин Е И , Лавров В А Охлаждение круглый год

//Сельский механизатор № 1.2003. - с. 28.. 29.

13. Учеваткин А.И , Марьяхин Ф.Г., Назин Е И, Лавров В.А Водозжекторное охлаждение. //Сельский механизатор N8 2.2003. - с. 36 . .37.

14. Учеваткин А.И , Марьяхин Ф.Г, Назин Е.И., Лавров В А Бесфреоновое вакуумно-испарительное охлаждение //Сельский механизатор № 3 от 2003. - с 32 33.

15. Учеваткин А.И., Марьяхин Ф Г., Назин Е И , Лавров В.А. Математическая модель и метод расчета энергосберегающих бесфреоновых вакуумно-испарительных систем для охлаждения сельскохозяйственной продукции. Н Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. М.: «Элекгротехнологии, электрификация и автоматизация сельского хозяйства», 2003, выпуск № 3, с. 64...70

16. Учеваткин А.И., Марьяхин Ф.Г., Назин Е.И , Лавров В.А Математическая модель и метод расчета энергетических характеристик линий обработки сельскохозяйственной продукции с использованием природного холода // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ М.' «Электротехнологии, электрификация и автоматизация сельского хозяйства», 2003, выпуск N8 3, с. 70...78.

17. Учеваткин А.И., Марьяхин Ф.Г, Назин Е И., Лавров В А Система охлаждения сельскохозяйственной продукции с использованием аккумуляторов природного холода с водоэжекторным распылителем //Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. М • «Электротехнологии, электрификация и автоматизация сельского хозяйства», 2003, выпуск № 3, с. 79. .83.

18 Учеваткин А И , Марьяхин Ф Г, Назин Е.И., Лавров В А Математическая модель и метод расчета систем охлаждения молока и нагрева воды с использованием термоэлектрических модулей. //Вестник ФГОУ ВПО МГАУ М.. «Электротехнологии, электрификация и автоматизация сельского хозяйства», 2003, выпуск Ыв 3, с 84... 89

19. Учеваткин А.И., Марьяхин Ф.Г., Назин Е И., Лавров В.А Влияние режимов работы электрооборудования на показатели качества обрабатываемого молока // ЭЛЕКТРИКА, Мв 1,2004, с. 41 ..45.

20 Учеваткин А И , Марьяхин Ф Г., Назин Е.И., Лавров В А Методика исследования временных режимов работы систем управления и оборудования линий обработки сельскохозяйственной продукции // ЭЛЕ1СГРИКА, № 6, 2004, с 18...21

21. Лавров В А. Методика исследования систем охлаждения с использованием природного холода как объектов управления // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ М,- «Электротехнологии, электрификация и автоматизация сельского хозяйства», 2005, выпуск № 3(13), с. 33...35.

22. Патент РФ 2206214. Пастеризационно-охладительное устройство / Лавров В А, Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И., Коршунов Б П., Кирсанов В.В и др // Б И. 2003, № 173.

23. Патент РФ 2206215. Теплохолодильная установка / Лавров В А, Марьяхин Ф Г, Учеваткин А.И., Коршунов Б.П., и др. // Б.И. 2003, № 17.

Подписано к печати Формат 60x84/16. Бумага офсетная. п<

VII .и«п п ш Л

1тная. Печать офсетная.

Отпечатано в лаборатории оперативной полиграфии Московского государственного агроиюменерного университета им. В. П. Горячкина. 127550, Москва, Тимирязевская, 58

Wils

0 6-842

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЙ. 1.1. Аналитический обзор и тенденции развития системы электрооборудования и технических средств охлаждения молока с использованием природного холода

1.2. Особенности автоматизированных технологических линий охлаждения молока как объектов исследования.

Цель и задачи исследований.

Глава. 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЛИНИЙ ОХЛАЖДЕНИЯ МОЛОКА КАК ОБЪЕКТОВ УПРАВЛЕНИЯ.

2.1. Методика исследования технологических систем охлаждения с использованием природного холода как объектов управления систем.

2.2. Математическая модель и метод расчета процесса аккумулирования естественного и

1 искусственного холода в льдоаккумуляторах.

2.3. Разработка алгоритмов управления процессами аккумуляции, хранения и использования льда.

2.4. Математическая модель и метод расчета материальных потоков технологической линии охлаждения молока с использованием природного холода.

2.5. Математическая модель и метод расчета энер-• гетических характеристик линий обработки молока с использованием природного холода.

2.6. Обоснование и формирование контролируемых и регулируемых параметров процесса охлаждения молока с использованием природного холода

2.7. Функциональная схема автоматизации системы С охлаждения молока с использованием природного холода.

Выводы по второй главе.

Глава 3. СИНТЕЗ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПРО-ЦЕСОВ АККУМУЛИРОВАНИЯ ХЛОДА И ОХЛАЖДЕНИЯ МО

ЛОКА НА ФЕРМАХ

3.1. Разработка алгоритмов управления системы электрооборудования технологических линий охлаждения молока.

Ъ 3.2. Разработка функционально-структурной схемы системы регулирования и транспортировки потоков молока и хладоносителя.

3.3. Формирование системы электрооборудования технологических линий охлаждения молока.

Выводы по третьей главе.

ГЛАВА 4. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ МОЛОКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИРОДНОГО ХОЛОДА И ОЦЕНКА ЕЁ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

4.1. Производственные испытания системы ох-ф лаждения молока с использованием природного холода.

4.2. Оценка технико-экономической эффективности применения системой охлаждения молока с использованием природного холода.

Выводы по четвёртой главе.

Повышение экономической эффективности и энергосбережения охлаждающих систем является одной из актуальных проблем нашей страны в XXI веке. Решение этой проблемы способствует экономии энергетических ресурсов, совершенствованию топливно-энергетического баланса страны [1 .5].

Из-за низкого технологического уровня большинства животноводческих ферм и отсутствия по ряду процессов современного оборудования, качество получаемого молока на фермах остается еще неудовлетворительным, а его обработка - энергоемким и трудоемким процессом, отмечено нарушение природно-экологического равновесия ферм, что отразилось на экологическом состоянии получаемой молочной продукции. В целом по России производится в среднем до 74% молока I сортом, 22% молока - II сортом и 4% молока - несортовым , из них менее 50% - охлажденным. При этом, из-за низкого уровня автоматизации затраты энергии на обработку 1 т молока составляют в среднем 30.35 кВт.ч [6. 14], а затраты рабочего времени оператора на управление процессом обработки - более 2000 часов в год [6, 13. .23].

Природный холод - один из важнейших возобновляемых источников энергии является одним из главных и экологически чистых энергосберегающих средств, обеспечивающих сохранность сельскохозяйственной и промышленной продукции непосредственно в местах её производства [6, 12.15]. Основной идеей его использования является аккумулирование низко потенциальной энергии природного холода воды, льда, грунта аккумуляторами холода.

Преимуществами установок природного холода являются: простота изготовления, обслуживания и ремонта оборудования; доступность использования в отдаленных районах; высокая надежность охлаждающих систем; способность к непрерывному аккумулированию холода; экономия электроэнергии, остродефицитного холодильного оборудования и материалов, исключение использования фреона и фреоновых масел; низкая себестоимость холода.

Исследования в этом направлении начались в МГАУ и ВИЭСХ в 1979 г. Первый опыт крупномасштабного промышленного использования природного холода был осуществлён на животноводческом комплексе "Гольёво" племзаво-да - колхоза "Завет Ильича" Красногорского района Московской области. В этом хозяйстве в 1983 - 1984 г.г. были введены в эксплуатацию первые опытнопромышленные установки для доения [16] и охлаждения молока [6, 24.35], полученного от стада до 1000 голов. В 1984 г. на основе обобщения опыта племзавода - колхоза "Завет Ильича", по решению Госплана СССР (протокол заседания № 3 от 14. 12. 84 г.) впервые в России началось широкомасштабное использование природного холода для охлаждения молока и другой сельскохозяйственной продукции. В этом хозяйстве впервые установлены разработанные в МГАУ и ВИЭСХ микропроцессорные системы управления [19.21], водо-ледяные аккумуляторы и приёмники природного холода вертикального и горизонтального типов [24.60, 64.72, 80.83], максимальная хладопроизводительность которых превышает 60 кВт. Эти аккумуляторы работают до настоящего времени и обеспечивают сохранность с.х. продукции, при уменьшении расхода электроэнергии на производственные нужды, снижении эксплуатационных затрат на холодильное оборудование.

Большой вклад в решение проблемы эффективного использования природного холода внесли учёные Бобков В.А., Марьяхин Ф.Г., Мусин A.M., Учеваткин А.И., Коршунов Б.П., Цой Ю.А. и др. Они сформировали требования к системам охлаждения молока, разработали типоразмерный ряд установок для охлаждения молока с использованием природного холода [6, 11, 13.40] методики расчета и обоснования параметров, режимов работы.

Использование природного холода увеличило мощность холодильных систем, снизило стоимость холодильного оборудования, энергоёмкость производства и себестоимость продукции.

Использование энергосберегающих технологий и технических средств существенно изменяют структуру линий [6, 17. 19, 24.36], режимы их работы и методы управления ими. Появляется задача взаимосвязанного управления потоками молока и хладоносителя, охлаждаемого искусственным и природным холодом в условиях широкого диапазона изменения температуры наружного воздуха. При этом меняются режимы работы отдельных звеньев т.к. их рабочие циклы включают и ночное время. Все это привело к усложнению алгоритма управления процессом охлаждения молока и соответственно систем автоматики [36.42].

Существующая СЭ [6, 24, 34, 36] не обеспечивает комплектацию охлаждающих систем нового поколения ввиду постоянной модернизации оборудования и разработки нового. Кроме того, эффективность этой системы снижается устаревшей элементной и конструктивной базы. Ее функциональные возможности из-за несоответствия алгоритмов управления для новых машин, не позволяют реализовать новые энергосберегающие технологии и повысить уровень автоматизации систем охлаждения молока на фермах. Вместе с тем, ограниченный комплекс контролируемых и регулируемых параметров и технических средств не позволяет автоматизировать и интенсифицировать технологический процесс охлаждения молока на фермах [6, 17.19]. Для эффективного управления процессом охлаждения молока, необходимо иметь полную и достоверную информацию о контролируемых и регулируемых параметрах процесса, характеризующих технологический [6, 36]. Это требует исследований технологических линий охлаждения как объектов управления для получения и обработки информации, необходимой для создания энергосберегающих технологических систем и разработки СЭ и обоснования ее параметров [36].

Отсутствие методологии и принципов построения автоматизированных энергосберегающих систем и синтеза СЭ препятствует созданию комплексного подхода к исследованию технологических линий охлаждения как объектов управления и разработке практических методов построения и инженерного расчета энергосберегающих систем, позволяющих учесть все многообразие сложных взаимосвязей между звеньями и СЭ. Известные методы и существующие методики расчета и обоснования параметров и режимов работы технических средств [6.38] и синтеза унифицированной СЭ [36, 63, 84] используют невзаимосвязанные модели, отражающие различные стороны функционально-структурной организации линий охлаждения и СЭ без должного отражения концепции развития систем. Большинство моделей не учитывают основного свойства разрабатываемых энергосберегающих технологических систем и СЭ -целостности в функциональном и структурном аспектах. Сложные связи, существующие между системой управления и управляемым технологическим оборудованием, их параметрами и возмущениями, могут быть раскрыты и реализованы только при использовании современных методов исследования [6, 36, 61] и приемов математического моделирования. Математическое описание технологического процесса обработки молока при воздействии различных факторов с учетом разнообразных условий функционирования - один из самых важных и ответственных этапов создания автоматизированных энергосберегающих систем и СЭ, позволяющей точно выдерживать заданные параметры технологического процесса [6, 36].

Установлено, что повышение уровней автоматизации, надежности, улучшение энергетических, экологических и эксплуатационных характеристик линий, сокращение времени на обнаружение аварий и восстановление систем может быть достигнуто функционально - структурной организацией линий по модульному принципу и созданием СЭ с гибкой иерархической структурой, позволяющей интенсифицировать процесс обработки молока и обеспечить комплексную автоматизацию ферм и комплексов. Реализация такого подхода требует совершенствования существующих и разработки новых методов синтеза автоматизированных энергосберегающих систем, технических средств и СЭ технологических линий обработки молока [6, 23, 36].

Постоянно возрастающие требования к электрооборудованию, сложность и многообразие автоматизируемых охлаждающих систем и процессов, выдвигают необходимость создания методологической базы синтеза СЭ, разработки практических методов обоснования и формирования этих систем, максимально учитывающих сложность и особенности объекта управления.

Поэтому научные исследования, направленные на создание и разработку теоретических основ, методов создания новых эффективных энергосберегающих технологий, технических средств и СЭ, обеспечивающих интенсификацию технологического процесса обработки охлаждения молока на фермах, актуальны и имеют важное народнохозяйственное значение.

Связь выполненных исследований с государственными программами. Исследования выполнены в соответствии с Федеральной программой «Разработать научные основы развития системы технолого-технологического обеспечения сельскохозяйственного производства, создания машин и энергетики нового поколения, формирования эффективного инженерно-технического сервиса в условиях рыночной экономики» 19962001 гг. и Федеральной программой «Создание техники и энергетики нового поколения и формирования эффективной инженерно-технической инфраструктуры агропромышленного комплекса» 2001-2005 гг.

Цель исследований. Целью диссертационной работы является обоснование и разработка системы электрооборудования (СЭ) и технических средств охлаждающих систем с использованием природного и искусственного холода, обеспечивающих эффективное охлаждение молока на технологических линиях обработки молока животноводческих ферм.

Научная новизна исследований. Разработана методика блочно-модульного принципа построения СЭ для охлаждающих систем технологических линий первичной обработки молока, позволяющая обосновать и сформировать типовые алгоритмы управления исполнительными механизмами охлаждающих систем и на основе их многократного применения строить гибкую иерархическую структуру СЭ.

Обоснована двухуровневая структура СЭ, обеспечивающая автоматизацию процесса охлаждения молока, аккумулирование природного и искусственного холода, улучшение энергетических и эксплуатационных характеристик линий и реализующая эффективные режимы работы технических средств охлаждающих систем.

Разработана методика расчета и обоснования параметров и режимов работы системы охлаждения молока с использованием природного и искусственного холода на базе льдоаккумуляторов и установок комбинированного действия, обеспечивающих рациональное сочетание природного и искусственного холода в технологических линиях охлаждения в суточном и годовом циклах.

Предложен метод исследования охлаждающих систем технологических линий как объектов управления, позволяющий обосновать комплекс контролируемых и регулируемых параметров процесса охлаждения и выявить его влияние на энергетические и эксплуатационные характеристики линий.

На основе проведенных исследований предложены и разработаны энергосберегающие технические средства и низковольтные комплектные устройства управления (НКУ), серийно выпускающиеся в Российской Федерации и странах СНГ.

Достоверность теоретических положений подтвердилась длительной эксплуатацией на фермах и государственными испытаниями разработанных опытных партий и серийно выпускаемых технических средств и оборудования.

Методы исследования. Поставленные задачи решены с использованием теоретических основ теплотехники, теории планирования эксперимента, методов анализа и синтеза СЭ, теории вероятностей и математической статистики, теории автоматического регулирования, физического моделирования, математической обработки данных и компьютерного моделирования (MathCAD, AutoCAD, Excel и др.)

Экспериментальные исследования выполнены с использованием современной измерительной и вычислительной техники на действующих автоматизированных энергосберегающих технологических линиях первичной обработки молока путем непосредственных измерений и сравнения с данными теоретических

Практическая ценность диссертации - в создании практических методов синтеза электрооборудования, позволяющих формировать по модульному принципу СЭ для любых охлаждающих систем животноводческих ферм; в разработке и внедрении новых эффективных технических средств, обеспечивающих охлаждение молока природным и искусственным холодом, аккумулирование природного и искусственного холода; в разработке комплекта электрооборудования, состоящего из НКУ и централизованного устройства дистанционного контроля и управления (ЦУДКУ), построенных по блочно-модульному принципу. Разработанный комплект электрооборудования позволяет формировать СЭ для любых типов и вариантов охлаждающих систем технологических линий.

Применение комплекта СЭ в охлаждающих системах технологических линий, позволяет сократить удельные затраты электроэнергии на охлаждение молока не менее чем 2,5 раза, уменьшить установленную мощность электрооборудования холодильных установок в 2 раза, материалоемкость аккумуляторов природного и искусственного холода до 4 раз, сократить непроизводительные затраты рабочего времени оператора на управление и эксплуатацию линией на 40%. При этом уровень автоматизации линий повышается не менее, чем на 40%.

Внедрение результатов исследований. В результате проведенных исследований, включающих в себя обоснование параметров и режимов работы охлаждающих систем, технических средств и СЭ, разработку опытных образцов и их производственные испытания на молочных фермах, разработаны и утверждены технические задания на 5 различных установок, устройств и НКУ для технологических линий первичной обработки молока. По исходным требованиям (техническим заданиям) организации промышленности выполнили ОКР, разработали промышленные образцы и провели хозяйственные, ведомственные и государственные испытания с рекомендациями серийного производства и широкого внедрения на животноводческих фермах и комплексах страны. По большинству разработок начато серийное производство в России и странах СНГ.

Результаты исследований составили научную базу для разработки:

Рекомендаций по автоматизации производственных процессов для объектов сельскохозяйственного назначения»; «Рекомендаций по разработке линий обработки молока с энергосберегающими технологиями для доильно-молочных блоков животноводческих ферм и комплексов»; «Технических требований и технико-экономических обоснований на серийное производство унифицированной СЭ для технологических линий обработки молока», на основе которых начато серийное производство низковольтных комплектных устройств управления (НКУ) для технологических машин.

Результаты исследований внедрены на молочном комплексе "Гольёво" сельскохозяйственного производственного кооператива "Завет Ильича" (СПК "Завет Ильича") Красногорского района Московской области, использованы для подготовки проекта "Рекомендаций по применению бесфреоновых охлаждающих систем в с/х производстве". Разработаны предложения в виде технических заданий и инструкции по эксплуатации, которые приняты ОАО "Московский специализированный комбинат холодильного оборудования" (ОАО "МСКХО") и АООТ Московский завод холодильного машиностроения "Искра" (АООТ МЗХМ "Искра") для разработки конструкции серийных образцов с последующим освоением их производства.

Разработанная СЭ прошла проверку в производственных условиях на молочных фермах, неоднократно экспонировались на международных и всероссийских выставках и отмечена медалями и дипломами ВДНХ СССР и ВВЦ.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Метод обоснования параметров и структуры СЭ охлаждающих систем с использованием природного и искусственного холода, основанный на анализе материальных потоков хладоносителя и молока, временных и энергетических режимов работы охлаждающих звеньев, позволяющий определить контролируемые и регулируемые параметры, выбрать комплекс технических средств для получения информации о состоянии объекта управления и структуру СЭ для охлаждающих систем, обеспечивающих повышение уровня автоматизации.

2. Математические модели, устанавливающие количественные взаимосвязи режимов работы электрооборудования охлаждающих звеньев с энергетическими и эксплуатационными характеристиками линий, обеспечивающие взаимосвязанное управление потоками молока и хладоносителя, охлаждаемого как искусственным, так и природным холодом в условиях широкого диапазона изменения температуры наружного воздуха.

3. Метод синтеза системы электрооборудования, заключающийся в формировании типовых алгоритмов управления звеньев линии, позволяющий строить устройства управления с гибкой иерархической структурой.

4. Режимы работы комбинированной системы охлаждения молока, обеспечивающие сокращение удельных затрат электроэнергии.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации доложены и одобрены на заседаниях кафедры автоматизированного электропривода МГАУ им. В.П.Горячкина, научно-практической конференции "Научно-технический прогресс в инженерной сфере АПК России" (6-7 октября 1999 г., г. Москва), на 2-й Международной конференции "Энергосбережение в сельском хозяйстве" (3-5 октября 2000 г. Москва), на заседаниях секции электрификации и энергетики АПК Учёного Совета ГНУ ВИЭСХ (1999-2002 гг.) и на 5-й Международной научно-практической конференции "Концепция механизации и автоматизации животноводства в XXI веке" (апрель 2002 г., г. Подольск), на Международной научно-практической конференции "Достижения вузовской науки - агропромышленному производству» (27-30 января 2003 г. ФГОУ ВПО МГАУ, г. Москва), на Международной научно-практической конференции "Актуальные проблемы вузовской агроинженер-ной науки" (24-28 января 2005 г., ФГОУ ВПО МГАУ, г. Москва), на Международной научно-практической конференции "Актуальные проблемы агро-инженерной науки" (12-14 октября 2005 г., ФГОУ ВПО МГАУ, г. Москва).

Публикации. Основные положения и результаты диссертации изложены в 23 печатных работах, в том числе в 2 патентах России.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Ее содержание изложено на 141 стр., включая 20 таблиц, 31 рисунок и библиографию из 103 наименований.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Аналитический обзор существующих электротехнических систем показал, что снижение энергоемкости и трудоемкости процесса охлаждения может быть достигнуто путем внедрения прогрессивных энергосберегающих систем охлаждения с использованием природного холода и принципиально новой двухуровневой СЭ. Установлено, что наиболее перспективными являются системы круглогодового действия комбинированного типа, включающие льдохранилища, водо-ледяные аккумуляторы природного и искусственного холода, приемники природного холода в сочетании с подзарядными холодильными установками.

2. Математическое моделирование процессов охлаждения, аккумулирования и регулирования потоков молока и хладоносителя позволило обосновать перечень контролируемых и регулируемых параметров, определить технические средства для получения информации о состоянии объекта управления, необходимых для формирования СЭ с гибкой иерархической структурой, обеспечивающих автоматизацию процесса охлаждения, улучшение энергетических и эксплуатационных характеристик.

3. Предложенный метод обоснования параметров и расчета режимов работы электротехнических систем при реализации энергосберегающих технологий охлаждения и способов аккумуляции природного и искусственного холода, позволяет формировать гибкие системы охлаждения для любых типов ферм, обрабатывать молоко в закрытом потоке синхронно с доильной установкой, повысить качество молока, на 40% сократить затраты рабочего времени оператора на управление линией.

4. Разработанные математические модели процесса охлаждения молока и аккумулирования природного и искусственного холода, позволяют перейти к блочно-модульному построению систем охлаждения и установить связь основных параметров электротехнических средств с технологией охлаждения и температурой атмосферного воздуха, минимизировать затраты энергии и эффективно использовать аккумулирующую способность аккумуляторов природного и искусственного холода.

5. Установлено, что использование предварительного охлаждения молока до 15°С и аккумуляторов природного и искусственного холода, позволяют сократить удельные затраты электроэнергии на охлаждение в холодное время года до 10 раз, установленную мощность электрооборудования и хладопро-изводительность подзарядных холодильных установок до 2 раз, материалоемкость аккумуляторов до 4 раз, повысить аккумулирующую способность системы не менее чем в 2 раза по сравнению с традиционными способами охлаждения.

6. На основании математического моделирования и анализа временных режимов работы и структуры затрат рабочего времени оператора на управление процессом охлаждения молока выявлены закономерности и особенности функционирования разработанных систем на фермах. Установлено, что наиболее эффективной является централизованная двухуровневая иерархическая структура СЭ, состоящая из НКУ, расположенных на первом уровне управления и ЦУДКУ, расположенного на втором уровне. Уровень автоматизации предложенной системы повышается на 40%.

7. Предложена двухуровневая СЭ дискретно-регулируемых звеньев, использующих принцип время-импульсной модуляции, позволяющая регулировать потоки молока и хладоносителя в широких пределах, определённых техническими требованиями систем.

8. Экспериментально исследованы алгоритмы управления электротехнической системы и обоснованы параметры двухуровневой СЭ. Установлено, что использование блочно-модульного принципа построения позволяет применять новые технические средства управления и элементную базу (микросхемы, магнитоуправляемые, герметичные контакты и т. п.), сочетать их с релейно-контактной аппаратурой и строить НКУ с гибкой иерархической структурой из блоков путем многократного их применения.

9. Производственные испытания показали, что предлагаемая электротехническая система охлаждения молока, позволяет сократить капитальные и эксплуатационные затраты на 40 %, расход энергии в среднем не менее чем в 2 раза, повысить надёжность систем охлаждения, уменьшить потери молока.

10. Годовой экономический эффект от применения электрифицированных систем охлаждения молока с применением природного холода на фермах 400 голов составила 195 тыс. руб. в год при годовом удое 5200 кг в год.

1. Стратегия развития животноводства России XXI век. // М.: РАСХН, 2001.546 С.

2. Стребков Д.С., Тихомиров Д.В. Проблемы энергосбережения в сельском хозяйстве. // Энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 2-ой Международной научно-технической конференции. Ч. 1.-М.: ГНУ ВИЭСХ, 2000. С. 8-14.

3. Морозов Н.М., Цой JI.M. Резервы энергосбережения в животноводстве. Энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 2-ой Международной научно-технической конференции, ч. 1.-М.: ВИЭСХ, 2000 г., с. 35-38.

4. Бородин И.Ф. Основные направления сбережения электрической энергии в сельском хозяйстве. // Энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 2-ой Международной научно-технической конференции. Ч. 1.-М.: ГНУ ВИЭСХ, 2000. С. 15-18.

5. Кормановский Л.П. Энергосбережение первостепенная задача в предстоящем столетии. // Техника в сельском хозяйстве. 1999. № 4. С. 2-3.

6. Учеваткин А.И. Автоматизированные энергосберегающие технологии и система электрооборудования линий первичной обработки молока на фермах. // Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук. -М.: ВИЭСХ, 1998. 43 С.

7. Aniagen Melken * Kuhlen * Futtem * Entmisten * AufstaIIen//Afa-Laval Komplett. 1991. S. 36-46.

8. Eisspeicher-MUchkuhlung bringt Vorteile// Rmderwelt. 1994. Bd. 19. № 5. S.29.

9. Fullwood modern milkine//Dairy Farmer 1994. Vol.41. No 6. P 01-06

10. Тесленко И.И. (III) Ресурсосберегающие технологии в молочном животноводстве. // В Т-36 г. Ростов-на-Дону, Изд-во пед. Университета, 2002. 289 С.

11. Босин И.Н. Охлаждение молока на комплексах и фермах. М.: Колос, 1993 г.-46с.

12. Мусин A.M., Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И. Анализ энергетических режимов работы систем электрооборудования технологических линий обработки молока.// НТБ ВИЭСХ. 1984. Вып. 3(52).с. 3-13.

13. Севернее М.Н., Буляк О.Н. Использование естественного холода на фермах. // Техника в сельском хозяйстве. № 4. 1999 г. с 35.

14. Босин И.Н. Аккумулятор естественного холода. // Сельский механизатор. № 4. 1997 г. с 32.

15. Учеваткин А.И., Марьяхин Ф.Г., Мальнев В.П. Лавров В.А. Безопасное доение. //Сельский механизатор, № 7. 2001. с. 44.

16. Учеваткин А.И., Марьяхин Ф.Г., Мальнев В.П. Лавров В.А. Исследование режимов работы энергосберегающих технологических линий обработки молока. // Научные труды Российской инженерной академии менеджмента и агробизнеса, № 3, 2002. с. 218.239.

17. Учеваткин А.И., Марьяхин Ф.Г., Мальнев В.П. Лавров В.А. Микропроцессорное управление. // Сельский механизатор»№ 1. 2002.-е.34.35.

18. Учеваткин А.И., Марьяхин Ф.Г., Мальнев В.П. Лавров В.А Микропроцессорное управление. // Сельский механизатор № 2, 2002. с. 32. .33.

19. Учеваткин А.И., Марьяхин Ф.Г., Назин Е.И., Лавров В.А Безопасное доение коров. // Сельский механизатор» № 11, 2002. с. 20.

20. Учеваткин А.И., Марьяхин Ф.Г., Мальнев В.П. Лавров В.А. Структура затрат рабочего времени оператора на управление процессом обработки молока. // Механизация и Электрификация сельского хозяйства №2, 2002 . С. 16.19.

21. Учеваткин А.И., Марьяхин Ф.Г., Мальнев В.П. Лавров В.А. Блочномодульная система охлаждения. // Сельский механизатор» № 6. 2002.-С.22.21.

22. Учеваткин А.И., Марьяхин Ф.Г., Мальнев В.П. Лавров В.А. Холодильник дружит с погодой. // Сельский механизатор № 9. 2002. с. 30. .31.

23. Учеваткин А.И., Марьяхин Ф.Г., Назин Е.И., Лавров В.А Унифицированная система охлаждения. Сельский механизатор № 12. 2002. с. 28. .29.

24. Учеваткин А.И., Марьяхин Ф.Г., Назин Е.И., Лавров В.А Охлаждение круглый год. //Сельский механизатор № 1. 2003. с. 28. .29.

25. Учеваткин А.И., Марьяхин Ф.Г., Назин Е.И., Лавров В.А Водоэжек-торное охлаждение. //Сельский механизатор № 2. 2003. с. 36. .37.

26. Учеваткин А.И., Марьяхин Ф.Г., Назин Е.И., Лавров В.А. Бесфреоновое вакуумно-испарительное охлаждение. //Сельский механизатор № 3 от 2003.-с. 32.33.

27. Учеваткин А.И., Марьяхин Ф.Г., Назин Е.И., Лавров В.А Влияние режимов работы электрооборудования на показатели качества обрабатываемого молока. //ЭЛЕКТРИКА, № 1, 2004, с. 41. .45.

28. Учеваткин А.И., Марьяхин Ф.Г., Назин Е.И., Лавров В.А Методика исследования временных режимов работы систем управления и оборудования линий обработки сельскохозяйственной продукции. //ЭЛЕКТРИКА, № 6, 2004, с. 18.21.

29. Лавров В.А. Методика исследования систем охлаждения с использованием природного холода как объектов управления. //Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. М.: «Электротехнологии, электрификация и автоматизация сельского хозяйства», 2005, выпуск № 3(13), с. 33.35.

30. Дульнев Г.Н., Парфенов В.Г., Сигалов A.B. Применение ЭВМ для решения задач теплообмена. М.: Высшая школа, 1990. 207 с.

31. Мусин A.M., Ф.Г. Марьяхин, Учеваткин А.И., Марков A.B. Изготовление и использование установок естественного холода для охлаждения молока. Рекомендации. М.: Росагропромиздат, 1991.- 28 с.

32. Мальнев В.П., Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И. Материальные потоки в технологической линии первичной обработки молока. // Механизация и Электрификация сельского хозяйства. 2001. № 7. С. 15. 17.

33. Цой Ю.А. Механико-технологическое обоснование повышения эффективности механизированных поточных линий доения и первичной обработки молока. Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук. М.: ВИМ, 1988., 38 с.

34. Цой Ю.А. Молочные линии животноводческих ферм и комплексов. М.: Колос. 1982.-222 с.

35. Патент РФ 2206214. Пастеризационно-охладительное устройство / Лавров В.А., Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И. и др.// Б.И. 2003, № 173.

36. Патент РФ 2206215. Теплохолодильная установка. / Лавров В.А.,

37. Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И. и др. // Б.И. 2003, № 17 от 20.06.2003.

38. A.c. СССР № 1124896. Устройство для охлаждения молока на животноводческих фермах / Мальнев В.П., Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И., Мусин

39. A.M. и др.//БИ. 1984. № 43.

40. A.c. СССР № 1653665. Установка для охлаждения молока / Мальнев

41. B.П., Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И., Мусин A.M. и др. // БИ. 1991. № 21.

42. A.c. СССР № 1659690. Устройство для аккумулирования холода на животноводческих фермах / Мальнев В.П., Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И., Мусин A.M. и др. // БИ. 1991. № 21.

43. Патент РФ 2165690. Ресурсосберегающая теплица / Мальнев В.П., Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И., Коршунов Б.П. и др. // БИ. 2001. № 12.

44. Патент РФ 2185578. Устройство для охлаждения сельскохозяйственной продукции естественным холодом грунта / Мальнев В.П., Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И., Коршунов Б.П. и др. // БИ. 2002. № 20.

45. Патент РФ 2185055. Холодильная установка с использованием естественного холода для ферм / Мальнев В.П., Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И., Мусин A.M., Коршунов А.Б. // БИ. 2002. № 20.

46. Патент РФ 2202894. Устройство для охлаждения и пастеризации молока на животноводческих фермах / Мальнев В.П., Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И., Коршунов Б.П. //БИ. 2003. № 12.

47. Патент РФ 2205535. Групповой счётчик молока для доильных установок / Мальнев В.П., Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И., Коршунов Б.П. и др. // БИ. 2003. № 16.

48. Свидетельство на полезную модель № 22990. Энергосберегающая холодильная камера для сельходпродуктов / Мальнев В.П., Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И., Коршунов А.Б. и др. // БИ. 2002. № 13.

49. Положительное решение № 96103062/13. Энергосберегающая теплица / Мальнев В.П., Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И., и др. // 1998.

50. A.c. 1244444 СССР. Способ намораживания льда в аккумуляторе холода / A.M. Мусин, Ф.Г. Марьяхин, А.И. Учеваткин и др.// Б.И., 1986, №26.

51. A.c. 1653664 СССР. Установка для охлаждения молока /A.M. Мусин, Ф.Г. Марьяхин, А.И. Учеваткин и др. // Б.И., 1991, №21.

52. A.c. 1659690 СССР. Устройство для аккумулирования холода на животноводческих фермах / A.M. Мусин, Ф.Г. Марьяхин, А.И. Учеваткин и др. //Б.И., 1991, №21.

53. Марьяхин Ф.Г.; Учеваткин А.И.; Мусин A.M.; Коршунов А.Б. и др. Установка для бесфреонового охлаждения молока. Энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 2-ой Международной научно технической конференции. ч. 2.-М.: ВИЭСХ, 2000 г., с. 110-116.

54. Патент РФ 2147716. Приемник-аккумулятор естественного холода для сельхозобъектов / Ф.Г. Марьяхин, А.И. Учеваткин, Б.П. Коршунов и др.// Б.И. 2000, № 11.

55. Бобков В.А. Производство и применение льда. М.: Пищевая промышленность, 1977. 210 с.

56. Патент РФ 2153134. Приемник естественного холода с водоэжектор-ным распылителем / Ф.Г. Марьяхин, А.И. Учеваткин, Б.П. Коршунов и др.// Б.И. 2000, № 20.

57. Патент РФ 2092038. Водоохлаждающая установка для ферм /Ф.Г. Марьяхин, А.И. Учеваткин, Б.П. Коршунов и др.//Б.И. 1997, № 28.

58. Патент СССР 1793858. Устройство для охлаждения молока /A.M. Мусин, Ф.Г. Марьяхин, А.И. Учеваткин и др. // Б.И., 1993, №5.

59. A.c. 1671205 СССР. Установка для охлаждения молока / Ф.Г. Марьяхин, Цой Ю.А.; Зеленцов А.И. и др. // Б.И.,1991, №31.

60. A.c. 1685324 СССР. Устройство для охлаждения молока на животноводческих фермах / A.M. Мусин, Ф.Г. Марьяхин, А.И. Учеваткин и др. //Б.И., 1991, №39.

61. Патент РФ 2013719. Установка для намораживания льда в льдоакку-муляторе / A.M. Мусин, Ф.Г, Марьяхин, А.И. Учеваткин и др. // Б.И., 1994, №10.

62. Мусин A.M., Марьяхин Ф.Г., Павлов A.B. Использование естественного холода в автоматизированных системах охлаждения молока. Холодильная техника, 1989, № 1.

63. Патент РФ 2154376. Бесфреоновая установка для охлаждения молока в потоке / Ф.Г. Марьяхин, А.И. Учеваткин, Б.П. Коршунов и др. // Б.И. 2000, № 23.

64. Патент РФ 2086113. Устройство для охлаждения молока и других жидких сельскохозяйственных продуктов / Ф.Г. Марьяхин, А.И. Учеваткин, Б.П. Коршунов и др. // Б.И. 1997, №22.

65. Киренков Л.И., Лазарев В.Л. Совершенствование охлаждения, очистки и временного хранения молока на малых фермах/ Усовершенствование механизированных технологий производства молока и говядины: Сб. науч. тр. ВНИИМЖ. Подольск. 1991. С. 98-10.

66. Антроповский Н.М. Энергосберегающие технологии при машинном доении коров. Энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 2ой международной научно-технической конференции, ч. 2. М.: ВИЭСХ, 2000 г., с. 31-37.

67. Харитонов В.Д.; Шепелева Е.В. Приёмка и первичная обработка молока. М.: Молочная промышленность, 1997, -54 с.

68. Лебедев Д.П.; Уваров В.В.; Жабо В.В. и др. Справочник по теплоснабжению с/х предприятий. -М.: Колос, 1983 -320 с.

69. Холодильная техника для сельского хозяйства и перерабатывающих отраслей АПК. Каталог. М.: Информатех, 1994 - 140 с.

70. Оборудование для пищевой промышленности и переработки сельхозпродукции. -М.: ЗАО "АГРО-3", 1998.

71. Правила устройств электроустановок. Раздел 5. Электросиловые установки. М.: Атомизадат, 1977.-48 с.

72. Патент РФ 2165691. Устройство для вакуумного охлаждения молока на животноводческих фермах / Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И., Коршунов Б. П. и др.//Б.И. 2000, № 16.

73. Патент РФ 2147398. Устройство для транспортировки и охлаждения молока при доении / Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И., Коршунов Б. П. и др. //Б.И. 2000, № 11.

74. Патент РФ 2154938. Способ охлаждения молока на животноводческих фермах и устройство для его осуществления / Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И., Коршунов Б.П. и др. //Б.И. 2000, № 24.

75. Патент РФ 2155476. Устройство охлаждения молока и нагрева водына животноводческих фермах / Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И., Коршунов Б. П. и др. // Б.И. 2000, № 25.

76. Балашов Е.П., Пузанков Д.В. Проектирование информационно-управляющих систем. М.: Радио и связь, 1987.-256 с.

77. Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы. Справочное пособие. / Под ред. Б.О.Кошарского. J1.: Машиностроение, 1976.488 с.

78. Герасенков A.A. Синтез систем управления электрифицированными процессами на молочных фермах. Автореф. дисс. . доктора техн. наук. М.: МИИСП, 1991.

79. Какуевицкий Л.И., Смирнова Т.В. Справочник реле защиты и автоматики. М.: Энергия. 1978. 352 с.

80. Гуревич Б.М., Иваненко Н.С. Справочник по электронике для молодого рабочего. М.: Высшая школа, 1987. 272 с.

81. Бедрековский М.А., Косырбасов A.A., Мальцев П.П. Интегральные микросхемы: взаимозаменяемость и аналоги. Справочник. М.: Энергоатом-издат, 1991. -272 с.

82. Балашов Е.П. Эволюционный синтез систем. М.: Радио и связь, 1985. -328 с.

83. Громов Г.Р. Национальные информационные ресурсы: проблемы промышленной эксплуатации. М.: Наука, 1984.-240 с.

84. Вентцель Е.С. Исследование операций. Задачи, принципы, методология. М.: Наука, 1988-208 с.

85. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 1972.- 368 с.

86. Герасенков A.A. Минимизация неполностью определенных логических фукций.// МИИСП, М.: 1982.

87. Андриенко В.Г., Павлов B.C., Санников Ю.В. Унификация фактор технологичности и качества блочно-комплектных устройств. М.: Стандарты и качество, 1982, № 6, с.30-31.

88. Ящики управления электроприводами холодильно-компрессорных машин для резервуаров-охладителей молока. /Сост. Л.Н.Зеликман. Каталог. М.: Информэлектро, 1985.- 4 с.

89. РТМ 105/23/46/70/16-0-164-81. Методика выбора элементов пускорегулирующей и защитной аппаратуры электроприводов сельскохозяйственных машин. М.: ОНТИ ВНИИКОМЖ, 1981.-36 с.

90. Волконович Л., Сырги К. Энергосберегающие, экологические системы естественного холода для хранения пищевых продуктов. // Кишенёв, 2002. 336 С.

91. Методические рекомендации по определению приведенных затрат на электроэнергию для оценки эффективности электрификации различных процессов сельскохозяйственного производства. М.: ВИЭСХ, 1977.

92. Методика определения экономической эффективности использования в сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. М.: Колос, 1980.

93. Методика определения экономической эффективности новой техники, изобретений и рационализаторских предложений в машиностроении для животноводства и кормопроизводства. М.: 1978. 160 с.

94. Методика определения экономической эффективности технологий и с/х техники М.:1998.

95. Коршунов А.П. Методические рекомендации для определения приведенных затрат на электроэнергию для оценки эффективности электрификации различных процессов сельскохозяйственного производства.// М.: ВИЭСХ, 1977.-52 с.