автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Основы топливно-энергетической оценки и прогнозирования эффективности технологий и мобильных сельскохозяйственных агрегатов



Л, ~.?НЫЙ УНИЕЕРСИТЕ7 .....: .7ИТУТ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

li...i ■ --■.,, \чу. ■ >11 ..ценкм и

- ■ Н( ""'I i' ТЕХНОЛОГИЙ

зц-;<.я, т а н о вле ше и - ^йств-гнноа техники

:u. i .. степени

H ¿ . чный консультант:

зсдуженный деятель н^уки и техники Pi', з,- адемик ААО, Дс ктор

техн ич-ски:-: н зук, Профессор Л.Е.АГЕЕВ

'dp.

СОДЕРЖАНИЕ

СТР.

Введение...................................................6

и и

..... {О

1.1. Анализ исследовании по тсгшивно-энергетической оцен;е технологий, технологических процессор и сельскохозяйственных

1Рре пате®..........................................................................................-...................-............................................... Ш

1.2. Эффективность применения на тракторах газотурбинных леигателей, двигателей постоянной мощности и дизельных двигателей..........................................................................—........................................

1.3. Современный технический уровень производства сельскохозяйственной продукции_____________________________________________________________________

1.3.1 Краткая история развития хлопководства е республике Тад:ки К истзк--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------.2л

1 - .<. :. Характеристика современно по технического уровня производства хлопка-сирда и другой сельскохозяйственной

2,3

1.3.2.2 . затраты труд а н а возделывание сел &скрхозяйственник кул ьтур.........................................-................—....................

! . ..1. 3 . Оснащенность сельского хозяйствт современи

15

техникой.

27

£9

2. Влияние эксплуатационных факторов на энергетические и техннко-экономические парамегры мобильных сельскохозяйственных

31

3 Методика экспериментальных исследований

стр. 42.

' Методика проведения лабораторных к

■

${

59 ёб

1.Ь. Оценка погрешностей измерении и точности

%%

4 Основы знер го-техно логической оценки н ггротно тироаания эффективности использования мобильных сельскохозяйственных

£6

4.1- определение вероятностных опенок -энергетических н техн«--экономических параметров существующих и перспективных

fi т

'.. . !. определение с: едккх "я ^¿ений вероятностных ои&нс-к

Во

1. . . Определение -- отренэльнь • i-начений в е роят»ис• ■ т н ых

L20

4 .... Метышка определения прямых тсплйзно-э нер г е тич еск и х эатр !'? сельскохощяй. твенныл л jtob при выполнении

14?

;. . Оптимизация прямых топлиа-ао-эвергетических s атрат

iSZ

■

•i . >. ВероЯтн сййо- s татис."тич>-| к и - закономерности и зме-йения те хн ¡' ко -э ко коми ' фс ; • их и техя*>ло г ич ас Ли :<

169

'* ■ ■ -мкч. иомерн^'* ти изменения энергетических.

169

I. — Коррел.-щионко-спектральный анализ входных

1S5

Оценка уровня использования транспортных средств с

стр.

-- • рацион aj; ьнкх режимоь

ZDi

Вероятие-статистический

20^

Л. В^роятязетйЫс оценки полных топливио-знергетичрсггих

2.09

. Слтимах ьяые ¿имения е., ятностмы:, с..,

Ъ\Ъ

Лоиускаеиыг значения aaepi лических и к-.;нико-

226

ДШП'сг > т' юненг'й •едепг'^Тйчес» я>- «

227 257

ntp. и h.i<s vf яи^че-нкй ru.fi <гй доп\ ■ - эа й

•ра: -- ркГТИ '

150

а на«-»

2,56

Чнгргмич?скчя окз ггхяа'погяй производства

26Ь 2G&

2,71

П> та повышения эф4>-к1 иваосги использования свдьсьи ».действенных arpciaios н технического уровня

СТР.

... временной техникой......^>0$

ц* 'ТГ--Н'] ..... ' работы мобильных

.....................ЬОь

. . , ... :, I. ¿.. : .. :л -Я'. .л.ля и учета работы

.........................................................

.!Яческопо уровня

,. . . ь. _ ч. на.... / .-ции и экономии

»р-ч Г^ ГГ Ц л >-» Р^ТЭД "А ^ М'^* Г1' Г"/ Г":~

316

¡иных- ^ыиомич оц.нка и прогнозирование

- и. и I I* •!.-<•!- н«я •<•«• ны сельскохозяйственных

.....................

■ ■______ .,

1 и^Ц.-1'ж

№ 323

"529

ЬкЬ

ВВЕДЕНИЕ

Основными направлениями аграрном политики правительства стран Содружества независимых государств * в том числе и Таджикистана, предусмотрены увеличение производства

сельскохозяйственной продукции на основе дальнейшей интенсификации отрасли.

Эффективность сельскохозяйственного производства

представляет собой комплексную проблему и достигается прежде всего за счет повышения производительности труда. Б свою очередь рост производительности труда зависит от развития материально-технической базы агропромышленного комплекса (АПК), технического уровня * качества и надежности сельскохозяйственной техники и эффективного их использования -

Рациональное использование топливно-энергетических

ресурсов одна из важнейших проблем современности-

По мнению авторов работ /47,48»1271 будучи первостепенным вопросом > повышение эффективности использования энергетических ресурсов возможно и должно осуществляться любыми средствами. Для этого необходимы научные исследования и разработки * а также официальные реформы - Страны, которые остаются зависимыми от импортируемой нефти( в том числе и республика Таджикистан), страдают от увеличения цен на нефть» из-за условий торговли( которые будут все ухудшаться.

Мировые запасы топливно-энергетических ресурсов , особенно нефтепродуктов, ограничены) а спрос на них все возрастает - В этой связи во всем мире разрабатывают научно обоснованные эффективные методы экономии топливно-энергетических ресурсов / -17 4 г з' . 7 -3 I

Рост цен на топливно-энергетические ресурсы приводит естественно к повышению себестоимости сельскохозяйственной продукции - Особое место в снижении себестоимости продукции и затрат труда, экономии топливно-энергетических ресурсов принадлежит эффективному использованию сельскохозяйственной техники* Данный вопрос приобретает особую актуальность и для республики Таджикистан-

Уровень реализации Системы машин 1 например для хлопководства, которая призвана обеспечить комплексную механизацию возделывания хлопчатника при минимальных затратах труда и других топливно-энергетических ресурсов« на высоком агротехническом уров не, составляет 69-65^. фактические затраты труда на производство хлопка-сырца варьируют в пределах 833--.1100<чел-час)/ га-

В связи с вышеизложенным вопросы топливно-энергетической оценки технологий возделывания сельскохозяйственных культур, технологических процессов > эффективного использования и повышения производительности мобильных сельскохозяйственных агрегатов с учетом выроятностного характера внешних воздействий и зональных особенностей приобретают все большую значимость -

В условиях эксплуатации непрерывные колебания скоростных и нагрузочных режимов работы двигателей ведут к тому, что они работают не только на регуляторнон1 но и на корректорном участке их характеристик. Для двигателей с повышенным корректорный коэффициентом запаса предполагается работа 1 в основном на корректорном участке их характеристики -При этом происходит смешение рабочих режимов работы двигателя на корректорный участок» что обеспечит увеличение производительности сельскохозяйственного агрегата и изменения

ст: /7( I

В настоящее Еремя во всем мире наряду с широким применением обычных дизелей , получают распространение тракторные газотурбинные двигатели(ГТД> и двигатели постоянной мощности (ДПМ>.

Газотурбинные двигатели, в отличие от ДПМ и обычных дизелей, обладают важными достоинствами, такили как многотопливпость без существенной переделки системы питания, меньший выброс токсичных компонентов, хорошая

приспособленность к внешним воздействиям, большой коэффициент приспособляемости и т.д.

Двигатели постоянной мощности, то есть двигатели с характеристикой * кооректорныи участок которой отрегулирован на постоянную мощность в широком диапазоне частоты вращения коленчатого вала» Для тракторов с ДПМ присущи более высокие тягов о-динамические и топливно-экономические качества % обусловленные меньшими потеряии мощности в силовой цепи, более низким удельный расходом топлива при работе на корректорной ветви его характеристики.

Вопросами энергетической оценки сельскохозяйственных агрегатов с тракторами, оснащенными ГТД, ДПМ и дизелями,б различных почвенно-климатических условиях и обоснованию

рациональных режимов их эксплуатации посвящены работы /

/.

Изучению вопросов рационального использования

топливно-энергетических ресурсов, оценка технологий и технологических процессов на основе топливно-энергетического анализа посвяшены работы

I /.

Елияние переменных факторов в значительной мере отражается на неравномерности изменения энергетических и

техника-экономических показателей сельскохозяйствениых

агрегатов, а также на величину топливно-энергетических затрат технологических процессов и технологий возделывания сельскохозяйственных культур -

Имеющиеся материалы, в том числе и методы расчета энергоемкости технологических процессов, технологий к СХД в целом , не учитывают вероятностный характер многочисленных факторов, Функционально связанных с топливно-энергетическими затратами. Кроме того они не дают возможность с высокой вероятностью прогнозировать эффективность применения той или

иной технологии, технологических процессов и СХА в конкретных почвенно-клинэтических условиях их использования -

В связи с изложенным возникла необходимость проведения дополнительных целенаправлеишх исследований по оценке технического уровня производства продукции растениеводства, совершенствованию существуютих и разработка новых методов топливно-энергетической оценка СКА, технологических процессов и технологий возделывания сельскохозяйственных культур, основ зиерго-технологической оценки и прогнозирования эффективности использования существующих и перспективных «обильных СХА•

Целью настоящей работы является разработка

научно обоснованных методов рационального использования топливно-энергетических ресурсов в растениеводстве дальнейшим развитием теории топливно-энергетического анализа технологий возделывания сельскохозяйственных ' культур, разработкой новых методик топливно-энергетической оценки технологических процессов и СХА и повышением эффективности применения последних совершенствованием методов оценки их Функционирования. На защиту выносятся следующие основные положения:

аналитические математические модели для расчета и прогнозирования вероятностно-статистических оценок

энергетических и техника-экономических параметров

сельскохозяйственных агрегатов с тракторами классоз 3-5* оснащенные ссответственно ДЛМ и ГТД»0,911,41 3: 4' и 6 с дизельными двигателями!

алгоритмы, блок-схемы алгоритмов и программы для определения энергетических и техНико - экономических параметров СХА с тракторами различных классов, оснащенных ДПК, ГТД и дизелями:

методика определения и оптимизации прямых тепливно-знергетических затрат СХА при выполнении

технологических процессов при вероятностном характере внешних воздействий:

вероятностно-статистический метод определения

энергоемкости технологических процессов в растениенодстзе•

усовершенствованная методика определения допускаемых отклонений энергетических и технике-экономических параметров

сха:

ции дс-п ЗМач ний

параметров СХА с тракторами, оснащенными ДПМ, ГТД и дизельными двигателями:

- энергетическая модель производства сельскохозяйственной продукции ( на примере хлопка-сырца > по типовым и интенсивным технологиям их возделывания -

практические рекомендации по реализации рациональных режимон работы с целью повышения эффективности использования СХА с тракторами, оснащенные ДГТГ, ГТД и дизельными двигателями в различных почвеняо-климатических условиях'

усовершенствованная методика технике-экономической оценки и прог^нозирования эффективности использования

существующих, перспективные СХА и технологических процессов с учетом топлявно-энергетических затрат и вероятностного характера внешних воздействий.

Тема диссертационной работы соответствует координационной научно-технической программе 0.51.13 и тематическому плану научно-исследовательских работ таджикского НИИ земледелия НПО "Земледелие" Таджикской Академии

сельскохозяйственных наук (. проблема 4 тема 4. 1 и утверждена Ученым советом института 10 февраля 199? года.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1,1 .Анализ исследований по топливно-энергетической опенке Технологий , техн _ логиче- к их процессов и сел ьскохозяйственных згре патов.

Энергетической оценке технологий производства

ь с к с х.. глйственной продукции я технологических процессов а н ас тс ладе е время придается особое внимание. Так как только при этом возможн н объективная оценка эффективности типовых и перспективных технологий с точки зрения рационального использования топливао зк е р г е тичес'ких ресурсов в АПК.

Энергетической оценке техноло гий и технологических процессов в сельском хозяйстве посвящены работы / ,145,183/.

Изучению вопроса экономного использования

тспдивн энергетически *' ре<:урсов в сел ьском хозяйстве

по с аяшокы работы /1-*. l'-.-Ll, 31, 48, 52, 57, 65,120, 125,172,189 и /

За основной * петерий' энергетической оценки технология

возделывания сельс/.......здйстаенных культур принимают показатель

^¡еогэтии-еской эффективности i i 17J :

R- П/Е ,

fl.iy

г-;.?- Р пое тТ-дте.п: знерРёТИЧеск-.гЙ эффективности:

П ^аоргия, содержащейся б конечном

сельскохс. -чйственном продукте, НДЖ: I ■ г;; -: f î 7Тгачекная н з производство сельскохозяйствен.-^ ю продукта, да. Пг-Име К и Т'еЛ ЬН'~ К ПГ'О!-' 3 H л с ТЕ у сел b^'KQ хозяйствен ной я*, к!1йи I. " . 1 ) иожнI" 'м:<едстэЕитг- в Еиде ^117):

R - (oln Ну ) / Е ,

dCn Ну

Полные за-тЬаты a t- se в систем!.' равны (117) :

и

1-й Е - Е;

где Щ - энергетические затраты на технологический процесс на единицу плошади * М£Ш/га «

с-Е Еж + Е-г Нг Ем + Ес

£4 ~ п 5:10 УД/ <

где Е« - прямые затраты энергии* выраженные расходом топ--22 «ДЖ/га;

Ео - затраты энергии на производство удобрений» ядохимикатов * сеиян) гербицидов, МДЖ/га? Е>к~ энергетические затраты живого труда, МДЖ/гаЛ

энергоемкость машин, энергетических средств и сцепок в единицу сменного времени ,МДЖ/ч»

сменная производительность сельскохозяйственного агрегата, га/ч -

I 117|

производительности СХА и расхода топлиЕа на отдельные операции необходимо использовать следующие формулы ^

\Л/СМ= С*/ Вр^рТсм^СМ , ИЛЙ

сор + ап -v атх ,

^р а захв >

Ур й1 км/ч}

Т - коэффициент использования сменного времени

( е зависимости от вида сельскохоязйственной

Тсм - 0}б ... 0)9 г

- тяговый КЦД)!

1

тн

коэффициент использования тягового усилия тр исто; )

коэффициент использования ширины захвата СХА?

К '3

Q. р} Qn , Q пр j Q-fx

HDBH05 вредя работы, на повороты агрегата, на переезды, на выполнение вспомогательных технологических • раций. J F лошадь поля, га■

I 901

использования жидкого топлива в транспортных и других мобильных процессах технологии производства

сельскохозяйственной продукции составляет 0,27---0,30-

По мнению автора работы /90t наиболее легко реализуемые способы совершенствования технологии сельскохозяйственного производства с целые энергосбережения являются повышение квалификации трактористов и водителей автомобилей, применение комбинированных машин для совмещения выполнения нескольких технологических операций, повышения рабочей скорости "1ри недогрузке СХА по мощности, сокращение числа поворотов, переездов и заездов для обработки почвы, полное использование грузоподъемности транспортных средстз, снижение периодов холостой работы агрегатов, которые позволяют экономить дизельное топливо на 5-30'/*

1 I

является наиболее трудоемкой отраслью, где с учетом транспортных работ потребляется 80}; топливно-энергетических ресурсов, ис которых значительная доля приходится на бензин и дизельное топливо■ Автор сформулировал лва стратегических направления экономии топлива п?^ эксплуатации СХА- Первое экономия топлива традиционными способами ( применение энергосберегающих технологий, новых яалознергоенккк

технологических процессов, машин, использование современных тракторов с дизельными двигателями, правильное

агрегатирование, поддержание техники в исправном состоянии, повышение уровня организации гташино-ислользования * Btqpcjl производство энергии из растительной биомассы ( остат::и и отходы сельхозпроиоводства и др-> и вовлечение ее в произвол ствекный процесс в гиде альте. " tmbihd эне рг он ос: .

Í1721 рассм АЖ зарубежных стран за 70-S0 :'ода-

Автор отмечает» что в странах 0ЭСР в 1977-19G5 г-г. прямое потребление нефтяного топлива в Фермерских хозяйствах сократилось в среднем на в том числе в Великобритании -

33*/¡, в CHÍA - на 29За зтот se период доля электроэнергии в энергобалансе фермерских хозяйств CtliA -л Великобритании возросла примерно на 5 пунктов, а во Франции - почти на 9 / 7'. I

В рамках энергетической политики зарубежных стран направлениями рационального использования

топливно-энергетических ресурсов определено эффективное

использование нефтяного топлива в тех процессах] где замена его на другие виды ТЭР нецелесообразна, и использование других видое ТЭР таи, гдн нефтяное топливо уже может быть I I

Паралельно с этим осуществляется внедрение энергосберегающих технологий в АПК-

В целом топливно-энергетический анализ и оценка технологий и технологических процессов позволяет установить уровень необходимых затрат энергии на производ�