автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Повышение эффективности использования тепличных облучательных установок на основе аттестации газоразрядных ламп

} 11!?

СЛНКТ-ПЕТЕРБУГГСЮЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДЛРСТЗЕШШП АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи УДК 631.3'й.5:521.327(043.3)

РАКУТЬКО Ссрге!! Анатольевич

П0ВУШ1НЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛИЧНЫХ ОЕЛУЧЛТЕ.ГЬЧЫХ УСТАНОВОК НА ОСНОВЕ АТТЕСТАЦИИ ГЛ 3 ОГЛ ЗРЯД (ПX ЛАМП

Специальность 05.20.02 - слектряТпнадия сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учено:! степени кандидата техничгских наук

Сяпкт-Петербург 1992

Работа выполнена на кафедре электротехнологии,, в. сел-ь,-сксы хозяйстве Санкт-Петербургского ордена Трудового-Красного Знамени государственного аграрного университета.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор В.Н.Карпов.

Официальные оппонентн: доктор технических наук, профессор А.Э.Шкеле: кандидат технических наук, старший научный сотрудник Ю.П.Барышнев.

Ведущее предприятие - НПО Нечерноземагромаи.

3 О

Защита состоится " 10 " _I/___1992г. вп часов

на заседании Специализированного совета Д 120.37.07 СПбГАУ по адресу: 1696?0, Санкт-Петербург, Пушкин, Ленинградское шоссе, 2. ,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГАУ.

Отзывы и замечания на автореферат, заверенные печатьь (в двух экземплярах), просим направлять ученому секретарю Специализированного совета по вышеуказанному адресу.

Автореферат разослан "16 " Ю _1992г.

Ученый секретарь Специализированного совета,

доктор технических нпуц ' ' ' Ф.Д.Косоухоь

РОССИЙСКАЯ ^ 'Т<" . !

^ " ОБШЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Необходимооть увеличения производства овощной продукции в течение всего гола приводит к строительству сооружений для выраиивания растений в искусственных условиях. Производительность таких фитофабрик определяется, помимо других характеристик искусственного климата, параметрами радиационного режима - спектральным составом излучения, его интенсивность!), структурой светового поля, фотопериодом.

Имевшийся опыт применения оптического излучения (ОИ) в условиях интенсивной светокультуры свидетельствует о недос- ' таточно высокой эффективности его использования. Это обусловлено низкой отдачей источников света (ИС) в области физиологически активной радиации (ФАР), невысоким коэффициентом полезного действия облучателей, существенными потерями при передаче потока растениям. Проблема особенно обостри. лась в последние годы в связи с резким удорожанием энергетических и материальных ресурсов.

Важным направлением снижения материальных и энергетических потерь в.этих условиях является обеспечение эксплуатационного энергосбережения как.комплекса методических приемов, организационных и технологических метроприятий, направленных на повышение технико-экономической эффективности использования об 1учг.тельн'1х установок (07) при соблюдении требований к радиационному рз-шм/ теплиц - одного из е?.ж-, нейимх факторов искусственного климата.

Среди многих направлены1, по вышин/я эффективности использования тепличных 07 особенно выделим использование

новых способов их эксплуатации, основанных на аттестации применяемых ИС, Аттестация позволяет перейти к прогрессивной ртратегии эксплуатации и технического обслуживания ОУ по оостоякию ИС, открывающей возможность прогнозировать работоспособность последних и снизить энергетические и материальные потери, вызванные использованием ланп с параметрами, ' вышедшими за предельно допустимые значения. Только при проведении аттестации возможна эффективная эксплуатация новых поколений газоразрядных ламп (ГЛ), имеющих повышенную чувствительность к отклонениям от расчетных режимов использования, часто встречающихся в условиях сельскохозяйственного ■производства. По причине старения ИО в процессе эксплуатации, технологического разброса исходных параметров и их зависимости от условий электрического питания происходят значительные изменения характеристик ИС, сказывающиеся на качестве радиационного режима в теплице. Учет таких изменений возможен только на основе аттестации ИС.

*

Внедрение системы аттестации в настоящее время сдерживается из за отсутствия технических средств, являвшихся одним из основных инструментов решения поставленной проблемы, недостаточной разработанности математических моделей ИО как объектов диагностирования и методик принятия решения о состоянии ИС.

Настоящее исследование посвящено разработке аппаратного, программного и методического обеспечения системы аттес-• тации растениеводческих ИО и обоснованию на ее основе возможности энергосбережения > тепличных ОУ.

Цель и задачи работы. Целью настоящей работы являемся повышение эффективности использования тепличных 07 на основе аттестации Г31.

Для достижения указанной цели оыли поставлены следующие задачи:

- экспериментальное исследование зависимости энергетических и спектральных характеристик ИС от срока их эксплуатации в реальных условиях электрического питания;

- разработка математической модели качества радиационной среды- в теплице о учетом реальных характеристик ИС;

- обоснование параметров и разработка комплекса технических и программных средств для аттестации ИС;

- разработка методики тестирования и аттестации ИС; ■

- технико-экономическое обоснование методики компоновки групп ИС для совместной эксплуатации на основе их аттестации.

Объектами исследований являлись металлогалогенные лампа (ИГЛ) высокого давления типа ДРИ-2000, широко применяемые для облучения растений. ■

Методы расследований базировались на постановке комплекса экспериментальных и теоретических исследований. При проведении экспериментальных исследований применялись спект-1 ральные, фотометрические и электрические методы измерения. Теоретические исследования проводились с использованием на-'.' тематического аппарата теории распознавания образов, теорий графов путем моделирования исследуемых процессов средствами вычислительной техники.

Для обоснования достоверности экспериментальных результатов и определения погрепности использовались методы кате-

матической статистики. Расчеты проводились с использованием стандартных пакетов прикладных программ - '

Исследования проводились в два этапа:

- предварительные лабораторные эксперименты и формирование требований к аппаратным и программным средствам аттестации растениеводческих КС;

- создание автоматизированного комплекса и исследование реальных характеристик ГЛ в производственных условиях.

Научная новизна результатов работы состоит в следующем;

- экспериментально установлены зависимости спектральных и энергетических характеристик ГЛ от срока эксплуатации и величины питавшего напряження и получено их математическое описание;

- разработана математическая модель качества радиационной среды в теплице с учетом реальных характеристик ИС;

- экспериментально установлена неэффективность технических мероприятий по' стабилизации спектра излучения ПП в процессе эксплуатации путей изменения условий их электрического питания;

- разработаны требования к средствам аттестации растениеводческих ИС;

- разработана методика тестирования и аттестации растениеводческих ИС;

- сформирована методика оценки и обоснованы способы 'снижения энергетических и материальных потерь от начального разбросе, и изменения в процессе эксплуатации характеристик ГЛ В условиях иитаг)щего напряжения компоновки групп ламп.

Практическую ценность работы составляют:

- схемные решения и программное обеспечение созданного автоматизированного комплекса для аттестации растениеводческих ГЛ;

- методика аттестации растениеводческих ГЛ;

- алгоритмы и регрессионные зависимости для расчета спектральных и энергетических характеристик ГЛ з процессе эксплуатации при отклонениях величины питающего напрянения;

- рекомендации по обеспечению эксплуатационного энергосбережения в тепличных 07 на основе результатов аттестации растениеводческих ГЛ;

- методические материалы по оценке и снняешш энергетических и материальных потерь от разброса и изменения в процессе эксплуатации характеристик ГЛ в условиях нестабильности питающего напряжения путем компоновки групп ИС.'

Реализация результатов работы. Методические материалы переданы в Агрофизический НИИ для использования при модернизации действующих и разработке новых климатических камер для растений.

Институтом "Гнпронисельпром" приняты рекомендации по обеспечению эксплуатационного энергосбережения для использования при проектировании ОУ и конструкторская документация и программное•обеспечение комплекса для аттестации рас-тенчеводческих ГЛ, разработанного для светотехнической лаборатории Уренгойской ГРЭС. Комплекс прошел испытания и используется в микроклиматическом комплексе ВНИИ ркстение-водства им. Н.И.Вавилова.

Разработанные алгоритмы и программы расчетов используются в учебном процессе на кафедре электротехнологии в

сельском хозяйстве ОПбГАУ.

Основные результаты работы используются Научно-техническим центром по стандартизации и управлению качеством эдектро-технической и приборостроительной продукции (г,Москва) при разработке стандарта на испытания ГЛ, поступающих в тепличное комплексы.

Апробация результатов работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных научно-теоретических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов СПбГАУ (1991-1992гг); ' на научно-технической конференции "Неотложные вопросы сельскохозяйственной светотехники" (г.Харьков, 1991г.); на обще-институтскоп научной конференции "Агрокомплекс Сибири и Дальнего Востока" (г.Благовег,енск, 1991г.); на Всесоюзном научно-теоретическом семинаге "Нетрадиционные электротехнологии в сельскохозяйственном производстве и быту села" (Крым, 1991г.).

Публи>:г,ции. Основные положения работы опубликованы в 6 печатных работах. .

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованной литературы из 133 наименований. Работа изложена на 120 страницах машинописного текста, включает W рисунка, б таблиц и приложения на IG страницах.

СОДЕРЖАНИЙ РАБОТЫ

Во введении доказана актуальность диссертационной работы, сформулирована ее цель, аннотированы ее основные положения. ~ с "

Ч первой главе "Состатние вопроса и задачи исследования" дается анализ современных технических средств облучения растений в теплицах; рассмотрены особенности формирования радиационной среды растений при условии нестаоильности напряжения питания, разброса и изменения в процессе эксплуатации основных характеристик ГЛ; показана возможность энергосбережения путем проведения аттестации ГЛ (входного и текущего контроля их характеристик); сформулированы задачи исследования.

Исследованиями отечественных ученых в области светокультуры (Леман, Мошков, Ничипорович, Свентицкий, Ермаков) установлена высокая чувствительность растений к спектраль- • ному составу излучения. Для практического использования известны методики опенки 011 в области ФАР по соотношения интенсивностей спектральных диапазонов; синего (400...500 ни), зеленого (500...600 нм), красного (600...700 нм) применительно к отдельным видам культур (Тихомиров, Сидько). Отмечается, что при соблюдении таких соотношений продуктивность растении максимальна.

Формируется подход, в соответствии с которым обеспечение качества радиационной среды в теплице гвляется основной биоинженерного создания интенсивных экологически чистых безотходных технологий, разработки новых типов культивационных сооружений и светотехнического оборудования (Еару-пич, ин-т "Гипронисельпром").

В настояыее время для облучения растений выпускается' широкая номенклатура 1С мощностью до б кВт. Созданы ГШ с. большим сроком службы и высоким энергетическим КПД в области ФАР. Так, современные ИГЛ типа ДРИ имеют отдачу в облчс-

ти ФАР 30...35 Срок их службы составляет 2000...3000 ч. Реализация всех достоинств таких ламп предполагает эксплуатацию их в номинальной режиме. Однако реальные условия эксплуатации ИС характеризуется непрерывными и олучайными изменениями условий электрического питания, что приводит к отклонениям спектральных и энергетических характеристик ,па«п и снижению эффективности преобразования электрической энергии. На кафедре ЭТСХ СПбГАУ разработаны технические средства, обеспечивающие стабилизацию спектральных характеристик НС 'з этих уоловиях путем нормализации условий элект-'ричезкого питания (Гулин).

Изменение качественных характеристик излучения 1С наблюдается так ке в процессе их эксплуатации по причине старения. Имеет ресто н технологический разброс параметров ламп. Тнкие отклонения не могут быть скомпенсированы известными техническими мерами и сказываются на качестве радиационного ракима теплиц.

В качестве универсального показателя эффективности процесса облучения предложен коэффициент полезного исполь-аованкя светового потока и обоснованы методы расчета технологических схем облучения, позволяющие максимизировать' этот . показатель (Карпов). При этой предполагаются известными (в простейшем случае - номинальными) значения основных параметров ламп. Полная оценка потерь энергии может быть дана только о учетом реальных характеристик ИС и особенностей формирования радиационной среды растений. Учитывая специфику ценоза, как объекта облучения, в работе особое внимание '.уделено спектральным характеристикам ИС, что позволило перейти от интегральных оценок излучения к количественным

,6

показателям радиационного режима теплиц.

. Во второй главе "Экспериментально-теоретические исследования реальных характеристик газоразрядных ИС в процессе эксплуатации" приведены результаты экспериментальных и теоретических исследований спектральных к энергетических характеристик ИС в процессе их эксплуатации при отклонениях питавшего напряжения.

Экспериментальные исследования спектральных и энергетических характеристик ГЛ проводились на лабораторной установке, состоящей из измерительного блока, позволяющего поддерживать необходимые режимы работы ИС и измерять их основные параметры и микропроцессорного блока, обеспечивающего автоматизацию измерений и обработку первичных экспериментальных данных. НС исследовались в комплекте с серийными пускорегулирувщими аппаратами (ПРА) в соответствии с изложенной в работе методикой.

Исследованиями установлено, что для ламп о различным временем-наработки реакция излучения■отдельных спектральных ' линий на отклонение напряжения питания неоднозначна. Как при старении лампы, так и при отклонении напряжения питания происходит перераспределение энергии излучения по спектру. У ламп типа ДРИ выявлены существенные различия в характере изменения интенсивности линий ртути и излуче.ЕЦих .добавок для ламп с различным временем наработки (рис.1,а). У новых ламп для линий добавок ('(74, 5IC, 539 нм) характерно следование•отклонениям напряжения при весьма пироком диапазоне изменения их интенсивности (до ±/ф % от номинального значения в пределах допускаемого стандартом отклонения напряжения ¿5 У ламп с временем наработки Т «= WO ч.

при тех же условиях электрического питания отклонения интенсивности излучения линий наблюдается в существенно меньшем диапазоне (±20 %"). Интенсивность излучения линий ртути (405, 435, 546, 577 ни) у новых ламп при малых снижениях папряАеьия возрастает, достигает наксикуиа при напряжении около 0,95 от номинального значения ( I/), а затем падает.

4 п

■У ламп с Т - 4000 ч такие ке изменения происходят в большем диапазоне значений. Значительнее изменения интенсивности отдельных спектральных линий происходят в процессе эксплуа-

По мнению многих исследователей это вызвано снижением концентрации извучаэЕИх'добавок, обусловленное диффузией атомов металлов через стенки кварцевой горелки и накаплива-1 них. .свободного кода л зоне" разряда, приводящее к изменения

его спектральных и электрических характеристик. Под воздействием мощных потоков собственного излучения и высоких температур происходят так же необратимые изменения излучателышх характеристик ИС. Разработанные технические устройства нормализации условии электрического питания лвмп не обеспечивают стабилизацию их спектральных характеристик.

Перераспределение энергии излучения отдельных спектральных линий у МЛЛ приводит к изменению спектрального состава потока в целом. Для определения относительного изменения потока излучения и его спектрального состава в аналитическом виде была применена методика планирования эксперимента. При отклонении и„ в пределах ¿10 % от [)„ й зре- '

Ь Н

мени наработки ламп до ЧОСО ч полученные уравнения регрессии имеют вид:

где JJ.fr - доля излучения спектрального диапазона л общем потоке ЗАР. Индекс /\ принимает обозначения: с - синий ('»СО...500 км); з - зеленый (5С0...600 нм); к - красный (600...700 нм); бикр - ближний инфракрасный (700...1000 нм);

X - время наработки ламп;

Ки - относительное значение напряжения сети

~ коэффициенты регрессия, определяемые спектральным диапазоном и типом ламп.

Относительные изменения потока ФАР описаны уравнением

вида:

к<р = (а2 + Вг-К„ + С2 Ки )(¿г + е2- еур (- ^ ))

где К? - коэффициент отклонения потока ФАР, Кф^-ЙГ" п Р

и2 •••Тс ~ коэффициенты регрессии. Значения коэффициентов регрессии для ламп типа ДРИ--2000 при их эксплуатации в климатических камерах ШКШ-1,5В приведены в таблД.

Таблица I. Коэффициенты регрессий спектральных характеристик ламп ДРИ-2000

Индекс а 8 С Л е

I с х 36,8 7,47 -13,6 -2,13 - 2,8 0,8

I 3 88,5 -19,5 -29,5 5,67 6.5 -1,69

I к -16,2 - 6,3 34,2 1,0 13,3 -3,8

16 икр 13,2 8,3 19,8 -2,13 12,4

г -0,75 1.-5 0,25 0,44 0,56 2,6

Анализ результатов исследований разброса номинальных . спектральных параметров партии ламп ДРИ-2000 показал, .что интенсивность отдельных спектральных линий может иметь отклонения до ±30 % от среднего значения. Для более широких спектральных интервалов в 100 нм (физиологически значимые диапазоны ФАР) наблюдаемые отклонения составляют ^4 ... -6 Отклонения потока ФАР составляют ±15

Для теоретического исследования электрических характеристик ГЛ в процессе эксплуатации при отклонениях и„ бил исппльзоган метод эквивалентных синусоид (Извеков), По ре-

зультатак! измерения электрических характеристик ламп - тока I, напряжения на горелке II , модности Р были рассчитаны параметры электрической модели (2.| и , позволяющие представить лампу комплексом вида

Математическая обработка результатов измерений позволила описать электрические характеристики лампы и значения параметров ее модели уравнениями регрессии вида

Рг=а2рг ки +аз|>-Т* а*,Рг +а5рг'Т2+ а6р- КиТ

где ^ ~ значение соответствующего параметра;

0Ио—або~ коэффициенты регрессии, приведенные в табл.5. гг пг

, Таблица 2. Коэффициенты регрессии электрических характеристик ламп ДРИ-20С0

Параметр СМ «2 а3 ач ав а6

Тек I , А 1,53 -2,73 0,85 10,42 0,088 - 1,85

Напряжение М ,В -13,67 400 -27,03 -155,37 -1,3 +44,22

Мощность Р , Вт -348,0 141 -82,6 2195,9 17,0 -71,53

, ом 61,93 -25,76 -2,57 -0,43 8,30

97,3 -163,93 8.1 65,49 -0,04 - 6,26

Полученные данные о реальных значениях параметров Г! позволили перейти к построению математической модели качества радиационной среды в теплице. Модель учитывает характеристики надежности ОУ и позволяет получить зависимость во времени потока ФАР ламп, спектрального состава излучения в расчетных точках облучаемой поверхности, доли 1Ю, отказавших к моменту очередного обслуживания. Учитывалась также величина дополнительной мощности, установленной для конпек-

13

сации происходящих потерь и дополнительный расход электроэнергии.

Результаты экспериментальных исследований реальных характеристик ИС и анализ математической модели качества радиационной среды в теплице показали следующее:

1. Основными причинами эксплуатационных потерь энергии, передаваемой от ИС к растениям, являются технологический разброс и изменение в процессе эксплуатации спектральных и энергетических параметров ламп, а так же их нестабильность при отклонениях напряжения питания.

2. Необратимые изменения, происходящие с ИС в связи с их старением, не позволяют ограничиться для поддержания расчетных параметров радиационной среды в теплице такими техни-

■ чсскими нерами, как стабилизация условий электрического питания ламп - тока, мощности или напряжения.

3. Компенсация технологического разброса и изменения

' в процессе эксплуатации параметров ИС может быть произведена соответственно путем компоновки групп источников для их совместной эксплуатации и перекомпоновки групп по окончании циклов вегетации. Обоснованная методика проведения таких мероприятий разработана на основании известных параметров ИС, полученных при их аттестации. Важная роль, отводпгая системе аттестации, позволяет рассматривать ее как основу эксплуатационного энергосбережения при облучении растений в теплицах.

Внедрение системы аттестации предусматривает разработку технических средств аттестации, математического и ие-тодического обеспечения.

Н третьей главе "Комплекс технических и программных средств для аттестации растениеводческих ИД" проведен анализ существующей измерительной аппаратуры на ее соответствие требованиям к средствам аттестации ГО. Сделан вывод.о необходимости разработки специализированного комплекса технических и программных средств (КТПС) и соответствующего методического обеспечения системы аттестации.

Работа по созданию КТПО выполнена для светотехнической лаборатории светонепроницаемой теплицы Уренгойской ГРЭС. В соответствии с техническим заданием КТПС осуществляет автоматизированные измерения спектрального состава и интенсивности потока ФАР; электрических и энергетических характеристик ИС; регистрацию спектральных и энергетических характеристик и их оперативное отображение, накопление результатов измерений на магнитном диске в виде базы данных, их статистическую обработку и анализ; формирование приемо-сдаточного документа на испытуемую лампу с распечаткой всех основных параметров и заключением о ее применимости для облучения

отдельных видов культур. Структурная схема аппаратной части комплекса показана на рис.2.

Рис.2. Структурная схема измерительной системы.

Основное

меня

Начало диапазона Конец диапазона Дискретность Ькорооть Число повторов

Оглавление Чтение файла Запись файла Удаление файла Поисковая система

Рис.3. Режимы работы управляющей ЭВМ.

Измерительная система включает в себя блок первичных преобразователей (БПП) спектральных и электрических параметров ПИ, интерфейсный блок, управляющую ЭВМ и принтер. Интерфейсный блок ооотоит в свою очередь из блока нормирув-

Параметры

Архив

щих усилителей, коммутатора (К), измерителя среднеквадра-

I *

тичных значений (ИСЗ), аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и буферных усилителей (БУ). На рис.Э показаны режимы работы управляющей ЭВМ комплекса.

Структура программного, обеспечения (ПО) комплекса ориентирована на конечного пользователя и позволяет организовать работу в диалоговом режиме. Пользовательский интерфейс построен на основе иерархического меню функций. При этом обеспечивается получение справочной информации о комплексе, его возможностях и режимах работы; тестирование аппаратных и программных средств комплекса, настройка ц калибровка аппаратуры; измерение спектральных, электрических и энергетических параметров испытуемых ИС; решение различных научно-производственных задач на основе получаемой диагностической информации; формирование и ведение информационней базы данных.

Математической основой методики аттестации КС, реализованной в ПО комплекса, является теория распознавания образов. На рис.1 показана логическая схема аттестации.

Рис.4. Логическая схема аттестации ИО.

Блок измерений при поддержке аппаратной части комплекса формирует вектор измерений X размерностью пг . Блок выделения признаков на основании априорной информации формирует вектор признаков У с размерностью П. < ГП путем математических преобразований вектора измерений. Блок принятия решения, или классификатор, относит вектор признаков к одному из множеств предварительно определенных классов в соответствии с классификационным правилом, которое формируется в виде дискриминантной функции на основании исследования представительных выборок ламп.

В четвертой главе "Обоснование эксплуатационного энергосбережения на основе аттестации ИС" рассмотрены принципы обеспечения эксплуатационного энергосбережения при использовании результатов аттестации ИС, изложена методика расчета энергетических и материальных потерь от разброса и нестабильности характеристик ИС в реальных условиях эксплуатации, предложены принципы компоновки групп ИС на ■оснбве результатов.аттестации, представлен пример расчета потерь, имеющих место в реальных условиях без учета результатов аттестации.

В работе выявлены значительные отклонения интенсивности спектральных линий излучения ламп от номинальных значений, имеющие место в реальных условиях эксплуатации. Поскольку технологические допуски на изменение спектральных характеристик 1С! в условиях светокультуры не заданы, то любые отклонения их.от номинальных значении считаем потерями, ведущими к снижению продукционной ценности излучения. Отклонения электрических характеристик ИС также приводит к энергетическим и материальным потерям. 18 •

для предотвращения указанных потерь и продления полезного срока эксплуатации ИО может быть рекомендована следующая схема процесса эксплуатации ламп в тепличных комплексах (рис.5).

На этапе приемки производится проверка ИС, поступающих через органы снабжения на предмет выявления экземпляров с дефектами сборки, транспортировки и т.п. Осуществляется-отбраковка выявленных дефектных ламп. При входном контроле производится аттестация принимаемых в эксплуатации ИС, разбиение их в соответствии с определенными методиками на группы, комплектование ОУ лампами из одной группы для их совместной эксплуатации. При компоновке групп учитываются как светотехнические и спектральные характеристики КС (для достижения нормируемой равномерности, величины облученности ценоза, спектрального состава приходящего излучения), так и их электрические характеристики (для определения места конкретной лампы на групповых линиях и равномерной нагруз- ' ки фаз питаощей сети). После окончания периода вегетации, во время групповых замен ИС осуществляется текущий контроль их параметров. Из ламп, прошедших текущий контроль, производится перекомпоновка групп и их дальнейшая эксплуатация в, следующих циклах вегетации. Лампы, не прошедшие текущий контроль, вместе о лампами, отбракованными при приемке и входном контроле подвергаются утилизации.

Здесь условие прохоадения входного контроля исключает, возможность использования ИС с недопустимыми значениями параметров, тогда как услсьие прохождения текущего контро- • ля обеспечивает эксплуатацию ИС до предельно возможного состояния. Вместе с мероприятиями по перекомпоновке .групп

Приемка

Входной контроль

(Пере-)компоновка _ групп ИС

. Эксплуатация

Т

Рис.5. Схема процесса эксплуатации ламп.

это существенно продляет полезный срок эксплуатации КС,

Существующие методы стабилизации спектральных и электрических характеристик ГЛ обеспечивают поддержание их номинальных значений (Гулин), не представляя возможности компенсации потерь потока по отдельным спектральным диапазонам. Напротив, проведение компоновки групп по результатам аттестации ТО позволяет формировать радиационный режим в культивационном сооружении с требуемыми качественными показателями.

В пятой главе "Лабораторно-производственные испытания и технико-экономическое обоснование системы аттестации расте-водческих ПС" приведены результаты испытаний методов и средств аттестации и произведено технико-экономическое обос-■ нование их внедрения. Производственные испытания проводились в широкодиапазонных климатических шкафах ШКШ-1,50 (разработка СКВ Агрофизического института) в селекционном комплексе ВНИИ растениеводства им. Н.И.Вавилова. Шкаф комплектовался .металлогалогенными лампами типа ДРИ-2000. В табл.3 представлены расчетные показатели эффективности системы аттестации растениеводческих ГЛ.

Таблица 3. Показатели экономической эффективности системы аттестации ГЛ при выращивании овощей по сравнение о традиционными методами,

Показатель

Значение

Сникепие расхода электроэнергии Экономия ГЛ

Сокращение периода вегетации

10...16 20

огурцов томатов

18 16

Продолжение табл.3

Показатель Значение

Повышение урожайности продукции

огурцов 20...25

томатов' 15...17

Повышение среднесуточной продуктивности

огурцов 35...40

томатов 28...33

Снижение себестоимости продукции

огурцов 29

томатов 18

ВЫВОДЫ I. В реальных условиях эксплуатации имеют место значи-

тельные отклонения спектральных и энергетических параметров ГЛ от номинальных. Это обстоятельство особенно важно учитывать при облучении растений, имеющих селективную чувствительность к спектральному составу излучения.

.-2. По причине технологического разброса возможные отклонения параметров ИГЛ типа ДРИ-2000 составляют: мощности комплекта "лампа-ПРА" -7 %, потока ФАР в целом ¿15 спектральных составляющих потока (синего, зеленого, красного) ¿7 %, отдельных опектральных линий-до -30'$.

•3. Отклонения напряжения питания Мс в пределах ±5 допускаемых стандартом, приводят к отклонениям потребляемой ИС мощности до +15...-10 %, потока ФАР до +20...-1556,

спектральных составляющих потока до +40;..-30 %.

В процессе эксплуатации происходят существенные изменения исходных значений параметров ламп. Так, после 4000 ч наработки потребляемая мощность ИГЛ снижается на

17 %, поток ФАР - на 35 'Изменение спектрального состава излучения носит сложный характер. В качестве общей закономерности можно отметить увеличение доли энергии в красной части спектра.

5. Изменение спектральных и энергетичесних параметров МГЛ в "процессе эксплуатации и для различных значений питающего напряжения с достаточной для инженерной практики точностью описаны регрессионными уравнениями второго порядка. Полученные уравнения позволяют оценить изменение потока ФАР, спектрального состава излучения и энергетических характеристик МГЛ при отклонениях I) 0 в пределах 10 % от номинального значения и времени наработки до 4000.ч.

6. С учетом реальных значений параметров ГЛ разработана математическая модель качества радиационного режима в теплице. Расчетным путем показано, что совместная эксплуатация ламп без их предварительной аттестации приводит к дополнительным материальным и энергетическим потерям: потока ФАР -до 35 %, снижению эффективной отдачи Ш на 27 повышению дополнительно установленной мощности на 37 %, увеличению расхода электроэнергии на 32 %,

7. экспериментально установлена недостаточность технических мероприятий по стабилизации спектрального состава излучения ГЛ в процессе эксплуатации только путем нормализации условий электрического питания. Компенсация технологического разброса и изменения в процессе эксплуатации параметров МО может быть произведена соответственно путем компоновки групп Ж для их совместной эксплуатации и пере- ■ компоновки групп по окончании циклов вегетации.

I

23

8. Выполненный технико-экономический расчет показал, ■что проведение аттестации вместе о мероприятиями по компоновке групп ИС и стабилизации питающего напряжения при выращивании овощной продукции по сравнению о традиционными методами позволяет добиться онижения расхода электроэнергии на I0...I6 %, экономии ГЛ на 20 %, сокращения периода вегетации растений на 16.. .18 %, повышения урожайности на 15...25 %, снижения себестоимости продукции на. 18...24 %.

В заключение автор выражает искреннюю признательность

B.Н.Карпову за руководство, внимание и поддержку при выполнении настоящей работы.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

I. Ракутько С.А. Устройство для защиты трехфазных потребителей от несимметрии фазных токов. - А.С.СССР К? 1653069. Опубл. в Б.И. 30.05.91г., № 20.

''г. Зарубайло В.Т., Ракутько С.А.. Шарупич В.II. Учет естественной облученности при формулировании требований к спектральному составу растениеводческих ламп/ Сб."Нетрадиционные электротехнологии в с.-х.производстве и быту села". -M.: 1991. -C.II.'

3. Ракутько С.А. Принципы построения интерактивного программного обеспечения системы аттестации растениевод- . ческих ламп//Меквуз.сб.науч.трудов "Проблемы с.-х.светотехники". -Л.: ЛГАУ, 1991. -с.50-52.

'I. Гулин C.B., Мельник В.В., 'Иванов Ч.И;, Ракутько

C.А. Измерительная система периодического контроля и тестирования разрядных ламп для облучения растений //Научи.-24 •

техн.бол. ВИР. Л. : 1991. -вып.215. -С.83-86.

5. Гулин C.B., Рахутько С.А. Алгоритм расчета контура газоразрядной лампы с симистором при стабилизации спектральных характеристик // Сб.науч.трудов ЛСХИ "Интенсификация технологических процессов в растениеводстве". Л.,1991. С .28.

6. Ракутько C.À.-Программные средства обеспечения методов энергосбережения в тепличных облучательных установках //Сб .науч.трудов ЛСХИ "Интенсификация технологических процессов в растениеводстве". Л., 1991. С.33.

Подписано к печати &, tCjb

Фопмат 60^0 I/I6 'п.л. -/ Заказ рп 331

Тираж i'CO Бесплатно

Типография Санкч-Петепбупгсксго Государственного аграрного университет, г.Пушкин, Комсомольская ул., 14.