FEASIBILITY STUDY FOR CENTRIFUGE ELECTRIC DRIVE APPLICATION FOR HONEY OUTPUT WITH RATIONAL OPERATING MODE

Овсянников Дмитрий Алексеевич

к.т.н., доцент

Хорошунов Николай Геннадиевич

аспирант

В статье обоснована актуальность применения электропривода центрифуги для откачки меда с рациональным режимом работы. Установлено, что выявление закономерностей движения меда из соторамок в центрифуге при откачке позволит разработать рациональный электропривод центрифуги и снизить трудоемкость процесса. Приведена принципиальная электрическая схема управления электроприводам центрифуги. Произведено технико-экономическое обоснование применения рационального электропривода центрифуги для откачки меда на пасеке 100 пчелосемей. Даны рекомендации по применению результатов исследования

Hereby an urgency of electric drive with rational operating mode for honey output centrifuge is substantiated. There was ascertained, that exposure of regularity of honey movement out of the cell-frames within centrifuge during the honey output will let to work out rational electric drive for centrifuge and to reduce a work content of the technological process. Principal electro scheme for centrifuge electric drive controlling is given here. Feasibility study for honey centrifuge rational electric drive application for serving an apiary, consisting of 100 colonies of bees is performed here. Recommendations for application of research results are hereby given

Ключевые слова: качество откачки меда, рациональный режим работы электропривода центрифуги, медогонка, микроконтроллер PIC 16F877A, чистый дисконтированный доход, окупаемость

Keywords: QUALITY OF HONEY OUTPUT, RATIONAL OPERATING MODE OF CENTRIFUGE ELECTRIC DRIVE, HONEY CENTRIFUGE, MICROCONTROLLER PIC 16F877A, DISCOUNTED CASH FLOW, PAYBACK

1. Актуальность

Пчелы являются основными опылителями энтомофильных сельскохозяйственных растений [3;4;10]. Доход от прибавки урожая в результате опыления в 15-20 раз превышает стоимость всех произведенных продуктов пчеловодства. Поэтому для сельского хозяйства России важно развитие пчеловодства. центрифуга откачка мед соторамка

В настоящее время 95 % пчелиных семей входят в составе частных пасек или личных подсобных хозяйств. Механизация, электрификация и автоматизация трудоемких технологических операций на таких пасеках находится на уровне ХIX века. Этот фактор сильно снижает производительность труда, повышает себестоимость продукции пчеловодства и делает производимый мед неконкурентоспособным в сравнении с импортным, что снижает продовольственную безопасность страны. Наиболее трудоемким процессом является откачка меда [2;3;10].

Рисунок 2 - Трудоемкость летних технологических операций при производстве товарного меда на 100 пчелиных семей

Своевременная откачка меда способствует повышению медопродуктивности, так как пчелиные семьи с увеличенной активностью восстанавливают медовые запасы. При ограниченном количестве сот, качественно откачанные медовые рамки, являются местом для засева яиц маткой и соответственно способствуют развитию пчелиных семей. В современных условиях хозяйствования в 95 % случаев пчеловоды осуществляют откачку меда с использованием собственной физической силы для привода центрифуги (медогонки), что снижает производительность труда более чем в 4,5 раза [10].

Рисунок 3 - Доля ручного труда при технологическом процессе откачки товарного меда

Кроме того, по мере увеличения физической усталости пчеловоду трудно контролировать требуемую скорость центрифуги для откачки меда и держать ее постоянной. Это приводит к поломке соторамок или неполной откачке товарного меда. Известно, что на отстройку 1 кг воска пчелиная семья расходует 3,6 кг меда, то есть ценная энергия пчелиной семьи тратится не на выкармливание расплода и восстановление медовых запасов, а на реставрацию сот. Производимые в настоящее время медогонки с электроприводом неэффективны и приводят к некачественной откачке меда, так как не учитывают закономерности удаления меда из соторамок в системе переменных масс. Произведен анализ машин и механизмов, предназначенных для откачки меда, распространенных на территории России. Используемые в настоящее время центрифуги для откачки меда имеют нерегулируемый электропривод или регулируемый вручную, без каких либо рекомендаций по установке частоты вращения барабана медогонки. Кроме того, при выборе частоты вращения совершенно не учитывается вязкость меда, которая существенно зависит от его температуры и влажности. В результате неверного выбора скорости вращения до 20 % меда остается в соторамках, кроме того, до 35 % соторамок подвержены разрушению и дальнейшей выбраковке, что приводит повышенному расходу меда пчелами для их восстановления (таблица 1). Причины некачественной откачки меда, заключаются в том, что не учитываются закономерности удаления меда из соторамок в системе переменных масс. Суммарный убыток от некачественной откачки меда может составлять до 30 % от медосбора [5,8,9].

Таблица 1 - Ущерб, наносимый существующими медогонками с электроприводом

2. Разработка системы автоматического управления рациональным электроприводом центрифуги для откачки меда

В соответствии с техническими решениями, принятыми при реализации САУ рациональным электроприводом, разработана схема электрическая принципиальная, представленная на рисунке 4.

Рисунок 4 - Схема электрическая принципиальная системы автоматического управления электроприводом центрифуги для откачки меда

Питание в схему подается с помощью переключателя SA1. Питающее напряжение цепи управления обеспечивает автомобильный аккумулятор, компенсационный стабилизатор, собранные на микросхемах (МС) DA1 (L7805). Поданное напряжение 13,8 В конвертируется в 5 В и сглаживается емкостным фильтром C3, C4 и С5. Через резистор R2 подается питание на первую ножку микроконтроллера MCLR (вход сброса микроконтроллера). Построечный резистор R1 осуществляет регулировку контрастности LCD индикатора.

Резисторы R3, R4 и R5 служат для понижения напряжения для аналогового входа. В микроконтроллере аппаратно встроен десятибитный АЦП, который в свою очередь измеряет уровень заряда аккумуляторной батареи. Светодиод LED 1 сигнализирует о среднем заряде аккумулятора. Светодиод LED 2 зажигается при критически низком уровне напряжения аккумуляторной батареи.

Напряжение на первичной обмотке повышающего трансформатора TV1 управляется силовыми ключами VT1- VT6. Затворы силовых ключей подключены к управляющим драйверам DD2-DD4 (IR2101S), на входы которого подается управляющий сигнал с микроконтроллера DD1 (PIC 16F877A) фирмы «Microchip» (США) [7,8].

В качестве панели оператора используется жидкокресталический индикатор, который имеет две строки и шестнадцать символов. На LCD выводится список режимов работы, параметров… уровень заряда аккумулятора. Обмен данных ЖКИ с микроконтроллером осуществляется по параллельному интерфейсу Hitachi 44780. Выбор режимов и ручное управление осуществляется с помощью кнопок SB1-SB4.