Размещено на http://allbest.ru

НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 658.26:338.3.636.4

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

ЕНЕРГОПОТОКИ ТА ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ

НА ПІДПРИЄМСТВАХ ПО ВИРОБНИЦТВУ

ПРОДУКЦІЇ СВИНАРСТВА

05.09.16 - застосування електротехнологій у сільськогосподарському виробництві

Панцир Юрій Іванович

Київ - 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному аграрному університеті Кабінету Міністрів України.

Науковий керівник:

академік УААН, доктор технічних наук, професор Мартиненко Іван Іванович, Національний аграрний університет, кафедра автоматизації сільськогосподарського виробництва

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Мазуренко Олександр Григорович, Український державний університет харчових технологій, завідувач кафедри електротехніки

кандидат технічних наук, доцент Квицинський Анатолій Олександрович, Національний аграрний університет,

кафедра електропостачання

Провідна установа:

Національний науковий центр “Інститут механізації та електрифікації сільського господарства” УААН, відділ тваринництва, смт. Глеваха Васильківського району, Київської обл.

Захист дисертації відбудеться 12 березня 2002 р. о 16 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.07 в Національному аграрному університеті за адресою: 03041, м. Київ - 41, вул. Героїв оборони, 15, навчальний корпус 3, аудиторія 65.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного аграрного університету за адресою: 03041, м. Київ - 41, вул. Героїв оборони, 11, навчальний корпус 10.

Автореферат розісланий 8 лютого 2002 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Лут М.Т.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми

Виробництво продукції свинарства, зокрема промислове свинарство є однією з найбільш енергомістких технологій сільськогосподарського виробництва. На сучасному етапі реформування аграрного сектору, в зв'язку із загостренням паливно-енергетичної кризи, енергоносії стають дедалі вагомішою часткою у собівартості продукції тваринництва. За останні десять років частка енергоносіїв в собівартості продукції свинарства збільшилась в десятки разів. Одними з важливих сучасних завдань, що стоять перед галуззю свинарства є економія енергоресурсів за рахунок зниження енергоємкості технологічних процесів, та переходу на енергозберігаючі технології. Для відшукання резервів економії енергоресурсів та впровадження енергозберігаючих технологій і обладнання постає потреба у детальному дослідженні різних технологій утримання тварин та обгрунтування найдоцільніших технологій з точки зору збільшення виходу продукції на одиницю затраченої енергії.

Шляхом до цього є зменшення нераціональних витрат енергії в технологічних процесах (технічна складова енерговитрат), та за рахунок покращення умов утримання (біологічна складова). Обидві задачі можуть бути вирішені через впровадження контролю та оперативного управління режимами роботи технологічних машин та обладнання на базі заданого критерію оптимізації.

Використання в якості оціночного критерію коефіцієнта біоенергетичної ефективності дає змогу врахувати як технічну, так і біологічну складові енерговитрат, та відкриває можливість біоенергетичної оцінки різних технологій виробництва свинини з метою пошуку шляхів зменшення енерговитрат на одиницю виробленої продукції.

Недостатність вивчення проблеми економії енергоресурсів та наукового обґрунтування шляхів зменшення енерговитрат при виробництві продукції свинарства послужило основою для вибору теми дисертаційної роботи.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами

Дисертаційна робота виконувалась у відповідності з пріоритетами державної науково-технічної програми ДНТП 3.12 “Енерго- та ресурсозберігаючі технології в сільськогосподарському виробництві”.

Мета і задачі досліджень

Метою дослідження є відшукання шляхів енергозбереженя при виробництві продукції свинарства та визначення ступеня досконалості технологічних процесів з енергетичної точки зору на основі аналізу енергопотоків.

Для досягнення мети були поставлені наступні задачі:

– провести аналіз енергопотоків та розробити модель структури енерговитрат для біоенергетичної оцінки різних технологій свинарства;

– обґрунтувати параметри та розробити інформаційно-вимірювальну систему контролю і обліку енерговитрат, особливістю якої є можливість управління енергетичними потоками у відповідності з поточним станом біотехнічної системи;

– розробити математичну модель, визначити і дослідити цільову функцію мінімізації питомих енерговитрат за допомогою біоенергетичної оцінки виробництва продукції свинарства.

Ці задачі сформульовані на основі аналізу робіт, присвячених енергозбереженню в тваринництві та сучасних світових тенденцій енергетичної оцінки виробництва с.-г. продукції.

Особливості підходу до виконання поставлених задач:

– в декореляції сукупних енерговитрат на дві складові (біологічну та технічну);

– в автоматизованому контролі та попроцесному обліку енерговитрат;

– в прогнозуванні енергоспоживання;

– в мінімізації питомих енерговитрат та максимізації коефіцієнту біоенергетичної ефективності;

– в зручності прийняття оперативних управлінських рішень направлених на зменшення питомих енерговитрат.

Об'єкт дослідження - енергоємкість технологічних процесів виробництва продукції свинарства у різних за технологією та рівнем механізації виробничих процесів свинарських підприємствах.

Предметом дослідження є рівні споживання енергії свинарськими підприємствами для мінімізації питомих енерговитрат при виробництві свинини.

В процесі теоретичних досліджень, що зв'язані з визначенням енергоємкості виробництва продукції свинарства використано методи енергетичного балансу в біотехнічних системах та методичні підходи вітчизняних і зарубіжних вчених з питань енергозбереження. Нормативною базою слугували Закон України “Про енергозбереження”, зоотехнічні і санітарно-гігієнічних вимоги до технологій виробництва продукції свинарства, тощо.

Експериментальні дослідження проводились з використанням стандартної вимірювальної апаратури та обладнання власних розробок з використанням сучасної елементної бази. Для обробки експериментальних даних використовувались пакети програм Mathcad 2000 professional, Curve Expert, та оригінальні програми написані на мовах Turbo Pascal i C++.

Методи дослідження. Для досягнення поставленої мети в процесі дослідження, крім абстрактно-логічного та розрахункового використовувалися наступні методи:

– при розробці теоретичних положень - методи математичного моделювання;

– метод планування експерименту при постановці експерименту;

– при обробці експериментальних даних - методи статистичної обробки даних, та методи комп'ютерного моделювання.

В роботі використано результати власних експериментів, матеріали інституту свинарства УААН, річні звіти, а також дані енергетичних служб свинарських підприємств та інші джерела.

Наукова новизна

Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному:

– удосконалено методичний підхід до біоенергетичної оцінки та визначено структуру енерговитрат для різних технологій виробництва продукції з метою визначення шляхів енергозбереження в свинарстві;

– запропоновано метод декореляції енерговитрат на технічну та біологічну складові, та попроцесного їх контролю і обліку;

– запропоновано оптимізаційний функціонал та цільову функцію мінімізації питомих енерговитрат в свинарстві;

– одержано залежності енерговитрат від зміни технологічних параметрів при виробництві продукції свинарства.

–

Практичне значення одержаних результатів

Практичне значення дисертаційної роботи полягає у тому, що:

– обґрунтовано найдоцільніші технології виробництва продукції свинартва з точки зору економії енерговитрат;

– обґрунтовано параметри та розроблено інформаційно вимірювальну систему контролю та обліку енерговитрат на свинарських підприємствах, з функціями формування баз даних, первинного статистичного аналізу та управління енергетичними потоками у відповідності з поточним станом біотехнічної системи;

– розроблено алгоритми прогнозування енерговитрат та підтримки прийняття управлінських рішень на базі критерію мінімізації питомих енерговитрат, застосування яких дає змогу раціональніше використовувати енергоресурси при виробництві продукції свинарства;

Матеріали дисертаційної роботи передані українській корпорації по виробництву м'яса на промисловій основі “Тваринпром”, СВАТ “Агрокомбінат Калита”, Подільській державній аграрно-технічній академії, що підтверджено актами про впровадження результатів досліджень у виробничий та навчальний процеси.

Одержані результати досліджень, запропоновані технічні рішення для контролю і обліку енерговитрат та методика біоенергетичної оцінки виробництва продукції свинарства можуть бути використані енергетичними службами свинарських підприємств різної виробничої потужності.

Особистий внесок

Особистий внесок здобувача полягає в тому, що наведені в роботі результати досліджень одержані автором переважно особисто. В опублікованих наукових працях, що розроблені в співавторстві, внесок здобувача складає 50%. В розробці системи обліку та контролю енерговитрат внесок здобувача становить 50%. В роботі, також, використано та доповнено методичні підходи і методики, в яких внесок дисертанта складає 30%.

Апробація результатів дисертації

Основні положення і результати дослідження доповідались та обговорювалися на міжнародній науковій конференції “Здоров'я села - здоров'я держави” (16-18 травня 2000 року, м. Львів, Львівський державний аграрний університет), міжнародному конгресі “Проблеми енергозабезпечення та енергозбереження АПК України” (3-4 жовтня 2000 року, м. Харків, Харківський державний технічний університет сільського господарства), науково-практичних конференціях професорсько-викладацького складу та аспірантів НАУ (2000 - 2001 рр.).

Публікації

За результатами досліджень опубліковано 6 наукових праць загальним обсягом 2,2 друк. аркуша.

Обсяг і структура роботи

Дисертаційна робота складається з вступу, п'яти розділів і загальних висновків, списку використаних джерел і додатків. Робота викладена на 130 сторінках комп'ютерного тексту, включає 10 таблиць, 38 рисунків, список використаних джерел з 215 найменувань та 14 додатків.

свинарство енергозбереження автоматичний

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Вступ

Обґрунтовано актуальність теми дисертаційного дослідження, визначено його мету і завдання, відзначено зв'язок роботи із науковими та навчальними програмами, розкрито наукову новизну та наведено практичне значення оптимальних результатів.

1. Стан проблеми раціонального використання енергії в свинарстві

Викладено аналіз енергозбереження та раціонального використання енергоресурсів при виробництві продукції свинарства; розглянуто виробництво продукції свинарства як споживач та перетворювач енергоресурсів; розглянуто методики оцінки ефективності виробництва свинини та технічні засоби для контролю та обліку енергоресурсів.

Сучасні свиноферми та комплекси, як і інші підприємства галузі тваринництва, є значними споживачами енергоресурсів: енергоносії (електрична енергія, теплова енергія, рідке та газоподібне паливо) і енергоресурси, що у кормах, будівлях та спорудах, машинах і обладнанні та енергозатрати трудових ресурсів, тощо. В зв'язку із загостренням паливно - енергетичної кризи частка енергоносіїв у структурі собівартості продукції свинарства в залежності від виробничої потужності становить 20-30%. Підвищення вартості енергоносіїв робить актуальним питання енергозбереження та раціонального використання енергоресурсів.

Значний внесок у розвиток наукових основ енергозберігаючих технологій у тваринництві внесли Б.Х. Драганов, А.О. Квицинський, М.О. Корчемний, О.Г._Мазуренко, І.І. Мартиненко, С.В. Мельников, В.К. Мурзін, Л.В. Погорілий, М.М. Севернев, Р.М. Славін та інші. Тут досягнуті значні успіхи, особливо в розробці способів і технічних засобів для зниження енергоємкості у системах створення оптимального мікроклімату. Питанням біоенергетичної оцінки займались А.А. Ківа, В.М. Рабштина, В.І. Сотніков, Є.І. Базаров, Ю.А Широков, В.Д. Роговий, Ю.Ф. Новіков та інші.

Енергоємкість виробництва продукції в галузях сільського господарства вперше почали визначати у 70-х роках у розвинутих країнах світу під час енергетичної кризи. Вітчизняними вченими (В.М. Рабштина, Ю.Ф. Новіков, В.І. Сотніков та ін.) запропоновано врахувати сукупні енерговитрати на виробництво продукції і порівнювати їх з енергією, яка міститься в цій продукції. Зокрема ними була запропонована методика визначення енергоємкості і енерговіддачі, за якою енерговитрати поділяються на технологічні та природні. Ця методика полягає у проведенні біоенергетичної оцінки технологічних процесів.

Одним із основних етапів енергетичного аналізу виробництва продукції є встановлення технологічних і часових меж структури виробництва, а також необхідність складання технологічної моделі. Перший етап - це розрахунок прямих витрат енергії на виробництво продукції, другий - визначення повних витрат енергії на виробництво продукції з врахуванням біологічних витрат енергії.

Базаров Є.І. та Широков Ю.А. пропонують принципово відмінний від існуючих - системний, агрозооенергетичний метод дослідження ефективності виробництва, який полягає в тому, що вся маса ресурсів, що витрачаються на виробництво, приводиться до одної сукупної енергетичної одиниці. Виробництво продукції розглядається як цілісна система, де на вході одночасно функціонують природна і антропогенна енергії, а на виході утворюється біоенергія, що відтворюється тваринами.

На основі таких підходів розроблено методики біоенергетичної оцінки виробництва продукції птахівництва та тваринництва, в основному виробництво молока та м'яса на фермах ВРХ (Є.І. Базаров, А.А. Ківа, В.М. Рабштина, В.І. Сотніков 1990, В.Д. Роговий 1990), але методики для біоенергетичної оцінки виробництва продукції свинарства розглядались недостатньо.

Вище згадані методики біоенергетичної оцінки виробництва продукції тваринництва мають суттєвий недолік - низьку оперативність визначення біоенергетичної ефективності виробництва (оцінка виробництва за цикл вирощування чи відгодівлі, або за рік).

Для підвищення оперативності біоенергетичної оцінки і на її основі визначення ефективності виробництва продукції свинарства в будь-який момент часу, постає необхідність у застосуванні автоматичних інформаційно-вимірювальних систем контролю та обліку енерговитрат, які б давали змогу оперативно проводити біоенергетичну оцінку виробництва продукції в реальному масштабі часу.

Існуючі технічні рішення автоматичних систем контролю та обліку енерговитрат як вітчизняного, так і закордонного зразків виконують в основному функції контролю та комерційного обліку. Такі системи окрім функцій контролю та обліку енерговитрат, мають можливість управління тими чи іншими технологічними процесами, в залежності від закладеного алгоритму, ведення баз даних, підключення до переносних комп'ютерів, віддаленого доступу до інформації, тощо.

У алгоритмі роботи автоматичних систем контролю та обліку енерговитрат не закладено можливості проводити біоенергетичну оцінку на базі певних критеріїв і до того ж такі системи закордонного зразка мають відносно велику вартість, через що не мають широкого застосування на свинофермах та комплексах.

Таким чином для вирішення проблеми зменшення енерговитрат при виробництві продукції на свинарських підприємствах постала необхідність у проведенні аналізу структури енерговитрат в різних технологіях на основі якого розробити математичну модель мінімізації питомих енерговитрат та методичні рекомендації по зниженню рівня питомих енерговитрат для підприємств різної виробничої потужності. На підставі вищезгаданих недоліків та шляхів їх подолання сформульовані задачі дослідження, які вирішено в наступних розділах дисертаційної роботи.

2. Теоретичні передумови енергозбереження в свинарстві

Розглянуто теоретичні і методологічні принципи енергозбереження в свинарстві.

Витрати енергії на виробництво одиниці продукції на різних підприємствах по виробництву продукції свинарства різної виробничої потужності суттєво відрізняються.

Для більш детального розгляду складових енерговитрат при виробництві свинини та полегшення аналізу енергоспоживання з метою відшукання резервів економії і раціонального використання енергоресурсів на нашу думку постає необхідність у розкладанні (декорелюванні) сукупних енерговитрат на дві суттєво відмінні складові.

Перша, так звана технічна складова енерговитрат, враховує витрати енергії на підтримання режимів технологічних процесів, привід машин та обладнання (електрична та теплова енергія, енергія, що оречевлена в будівлях і спорудах, технологічному обладнанні, тощо).

Друга складова - біологічна енергія, яка враховує сукупні енерговитрати на виробництво кормів, затрати праці на виробництво продукції свинарства, виражені за допомогою біоенергетичних коефіцієнтів у енергетичні одиниці, теплову енергію тварин, а також енергію, що оречевлена в санітарно - ветеринарних препаратах.

Технології виробництва продукції свинарства складаються з окремих технологічних процесів, режими, яких обумовлені зоотехнічними, санітарно -гігієнічними та організаційно - господарськими вимогами. Для забезпечення та підтримання необхідних режимів технологічних процесів в залежності від кліматичних умов, пори року, породи та віку тварин необхідна різна кількість тих чи інших енергоресурсів (електрична та теплова енергія, рідке, тверде та газоподібне паливо, а також кількість та якість кормів, санітарно-ветеринарних препаратів, затрат праці, тощо).

При відшуканні резервів економії енергоресурсів необхідно враховувати й те, що за характером зміни їх кількості на протязі періоду відгодівлі, енерговитрати можуть бути постійними та змінними.

До постійних відносяться енерговитрати, які оречевлені в будівлях та спорудах, машинах і обладнанні, амортизація яких переноситься на енергоємкість виробленої продукції, та інші енерговитрати.

До змінних у процесі виробництва свинини належать витрати енергії, які пов'язані безпосередньо з виробництвом продукції і залежать від віку тварин, кліматичних умов, пори року, умов утримання (корми, вода, мікроклімат, тощо).

Для оцінки енергетичної досконалості технологій виробництва продукції свинарства обрано коефіцієнт біоенергетичної ефективності. Він являє собою відношення енерговмісту отриманої продукції до суми всіх енерговитрат на виробництво продукції, за відповідний проміжок часу:

	(1)

де - коефіцієнт біоенергетичної ефективності;

E_V- енерговміст виробництво продукції, МДж;

Е_З - загальні сукупні енерговитрати на виробництво продукції , МДж;

i=1...n- кількість видів отриманої продукції;

j=0...m- кількість технологічних процесів;

t=0... t_цикл- тривалість відгодівлі, діб;

M_i - маса одиниці отриманої продукції і-го виду, кг;

e_Vi - енерговміст одиниці отриманої продукції і-го виду, МДж/кг;

E_Т, E_б -енерговитрати технічні та біологічні, МДж.

Для підвищення оперативності визначення біоенергетичної ефективності виробництва на свинарському підприємстві можна визначати питомі енерговитрати як відношення сукупних енерговитрат за відповідний період до фактичного приросту живої маси за цей період:

	(2)

де t=0... t_цикл - тривалість визначення питомих енерговитрат, год;

k=1... l - вид енерговитрат;

E_Сkt - сукупні витрати енергії k-го виду за період t, МДж;

M- приріст живої маси свиней за період t, кг.

На невеликих свинофермах, де енерговитрати, що оречевлені в машинах і обладнанні незначні, коефіцієнт біоенергетичної ефективності виробництва свинини невисокий, через використання в технологічних процесах переважно ручної праці. Із збільшенням поголів'я затрати праці на одиницю виробленої продукції зменшуються, але, водночас зростуть енерговитрати на машини та обладнання.

Коефіцієнт біоенергетичної оцінки збільшується, а при подальшому збільшені поголів'я він зменшується, через застосування однотипних засобів механізації на свинофермах та комплексах не великих виробничих потужностей.

А при збільшені виробничих потужностей до промислових масштабів коефіцієнт біоенергетичної ефективності збільшується за рахунок запровадження комплексно-механізованих та автоматизованих технологій.

Для зменшення витрат енергії при виробництві продукції на свинарських підприємствах, найбільш доцільніше використовувати критерій мінімуму питомих енерговитрат за вказаний період (3).

При цьому зменшення періоду визначення питомих енерговитрат дає можливість оперативного прийняття рішень, направлених на мінімізацію питомих енерговитрат та раціональне використання енергоресурсів.

при	(3)

Для аналізу структури енергетичних потоків та мінімізації питомих енерговитрат розроблено модель мінімізації питомих енерговитрат (в різних часових інтервалах) для підприємствах по виробництву продукції свинарства різної виробничої потужності .

Сукупні енерговитрати на створення необхідних умов утримання та годівлі свиней складаються з витрат енергії на виконання всіх технологічних процесів, енергії кормів енергії що оречевлена в машинах і обладнанні, будівлях і спорудах, затрат праці, тощо (4).

	(4)

де Е_З - загальні сукупні витрати енергії на виробництво свинини, МДж;

Е_МК - сукупні енерговитрати на створення мікроклімату, МДж;

Е_КП - сукупні енерговитрати на приготування кормів, МДж;

Е_Н - сукупні енерговитрати на напування та водопостачання, МДж;

Е_ПГ - сукупні енерговитрати на прибирання гною, МДж;

Е_СВ - сукупні енерговитрати на здійснення санітарно-ветеринарних заходів, МДж;

Е_інші - інші енерговитрати, МДж.

В тексті дисертації рівняння (4) представлено в розгорнутому вигляді і враховує складові енерговитрат на виконання технологічних процесів виробництва свинини.

Приріст живої маси свиней залежить від впливу сукупності факторів, які створюють необхідні зоотехнічні умови для існування та росту тварин.

Продуктивність свиней в тій чи іншій мірі залежить від наступних факторів: температури та вологості повітря в зоні перебування тварин, повітрообміну, кількості, якості та температури кормів, кількості та температури води, кількості шкідливих газів та бактеріальної забрудненості середовища тощо.

Від сукупності впливу цих факторів залежить біологічний стан тварин, який і є узагальненим показником дотримання оптимальних зоотехнічних вимог до утримання та годівлі свиней. Продуктивність свиней можна представити як:

	(5)

де - максимальний середньодобовий приріст живої маси свиней, кг;

И_ВН - внутрішня температура повітря в свинарнику, °С;

ц_ВН - відносна вологість внутрішнього повітря, %;

L - повітрообмін, м³/год;

q_К - добова кількість кормів, к.о.;

И_К - температура кормової маси, °С;

q_В - добова кількість води, л;

И_В - температура води °С;

KCO₂ - концентрація вуглекислого газу, %;

q_б - бактеріальна забрудненість повітря, тис. од/м³;

KNH₃ - концентрація аміаку, мг/л;

При оцінці ефективності виробництва продукції свинарства на основі питомих енерговитрат за визначений інтервал вимірювання критерій оптимізації буде мати вигляд:

	(6)

При оцінці ефективності виробництва продукції свинарства на основі коефіцієнта біоенергетичної ефективності виробництва продукції свинарства з за цикл вирощування критерій оптимізації може бути розрахований:

	(7)

Використання критерію мінімуму питомих енерговитрат дасть можливість за не великі проміжки часу визначити ефективність виробництва продукції з метою оперативного коригування режимів технології для зменшення енерговитрат.

3. Експериментальні дослідження

Сукупні енерговитрати на різних за виробничою потужністю свинарських підприємствах суттєво відрізняються.

Технічна складова майже прямо пропорційно зростає із збільшенням поголів'я, біологічна складова енерговитрат з початку різко зростає за рахунок підвищених затрат ручної праці через низькомеханізовані технологічні процеси, далі дещо сповільнюється через впровадження засобів механізації технологічних процесів та підвищується на підприємствах з промисловою технологією виробництва свинини через використання енергетично цінних кормів.

Цікаво те, що на малих фермах приватних господарств технічна складова майже рівна нулю, а біологічна - складає майже всі енерговитрати на виробництво - це пояснюється відсутністю механізації, а технологічні процеси виконуються вручну.

Із збільшенням поголів'я на свинофермах колективних с.-г., підприємств, селянсько-фермерських господарств та спеціалізованих свинофермах стає економічно доцільним та ефективним застосування механізації технологічних процесів від впровадження засобів малої механізації до механізованих потоково-технологічних ліній. Технологічні процеси, які на свинофермах з меншим поголів'ям виконувались вручну або робочими тваринами, виконуються мобільною технікою, про що свідчить збільшене значення технічної складової енерговитрат.

З подальшим підвищенням виробничих потужностей на свинарських підприємствах стає економічно доцільним застосування технології виробництва продукції свинарства на промисловій основі із впровадженням комплексної механізації та автоматизації технологічних процесів, при цьому останні виконуються в основному стаціонарними автоматизованими технологічними лініями з електроприводом.

За рахунок механізації та автоматизації затрати ручної праці зведено до мінімуму, а продуктивність тварин через точніше дотримання зоотехнічних вимог та застосування годівлі повноцінними комбікормами - висока. Але при підвищенні виробничої потужності збільшуються енерговитрати, що оречевлені в ветеринарних препаратах, кормах та енерговитрати, що зв'язані з організацією виробництва.

В середньому структуру енерговитрат на свинарських підприємствах можна зобразити у вигляді діаграми.

Якщо розглянути зміну сукупних енерговитрат на виробництво свинини по складових на підприємствах з різною виробничою потужністю то біологічна складова становить від 64 до 90 %, а технічна складає 10 - 36 %.

Провівши розрахунок біоенергетичної ефективності виробництва продукції свинарства за допомогою коефіцієнта біоенергетичної ефективності можна зробити висновок, що найбільш доцільна (досконаліша з енергетичної точки зору) технологія відгодівлі використовується на середньо механізованих свинофермах з річною відгодівлею 1-6 тис. свиней та на великих свинокомплексах з відгодівлею свиней на промисловій основі, але останні потребують значних грошових інвестицій на відновлення виробничих потужностей.

На основі експериментальних досліджень отримано регресійну модель (8) залежності питомих енерговитрат від кількості кормів, температури повітря та температури кормової маси е=f(И_ВН, q_к, И_к), за якою мінімум питомих енерговитрат (57,43 МДж/кг) забезпечується при температурі повітря в приміщенні + 20°С,добовій кількості кормів 3,67 к.о., та температурі кормової маси, що надходить до годівниць +28,5°С.

	(8)

Через неможливість зображення трифакторного функціоналу у тримірному просторі побудовано функціонал залежності питомих енерговитрат від одночасного впливу температури повітря і температури кормової маси, при постійному рівні годівлі, та температури повітря і добової кількості кормів, при постійній температурі кормової маси .

4. Розробка системи контролю та обліку енерговитрат

Сформульовано технологічні вимоги до інформаційно-вимірювальної системи поточного контролю і обліку енерговитрат та іншої технологічної інформації, запропоновано технічне рішення такої системи для контролю та обліку енерговитрат на підприємствах по виробництву продукції свинарства, розроблено алгоритм роботи програмно-апаратного комплексу з основними та сервісними функціями.

Для оперативного визначення питомих енерговитрат при виробництві продукції на свинарських підприємствах запропоновано інформаційно - вимірювальну систему контролю і обліку енерговитрат та іншої технологічної інформації, яка виконує задачі, що ставляться перед автоматичними системами контролю та обліку енерговитрат із додатковими функціями первинної статистичної обробки отриманої інформації, веденням бази даних, функції прогнозування енерговитрат, та функції підтримки прийняття управлінських рішень.

На основі ПК реалізуються основні та сервісні функції програмного забезпечення, а також функція підтримки прийняття управлінських рішень, направлених на зниження рівня питомих енерговитрат та зменшення енергоємкості виробництва свинини.

Система підтримки прийняття управлінських рішень для зменшення енерговитрат при виробництві продукції свинарства ґрунтується на застосуванні критерію мінімізації питомих енерговитрат. Мінімізація питомих енерговитрат забезпечується шляхом визначення оптимізаційного функціонала та пошуку його екстремуму.

5. Оцінка ефективності запровадження енергозберігаючих заходів

Обґрунтовано доцільність впровадження енергозберігаючих заходів з точки зору раціонального використання енергоресурсів, зменшення питомих енерговитрат та збільшення кількості виробленої продукції на свинокомплексах з промисловою технологією відгодівлі свиней.

Для свинарських підприємств рекомендовано такі енергозберігаючі заходи:

– впровадження автоматизованої системи контролю і обліку енерговитрат;

– збільшення щільності поголів'я у відгодівельному цеху;

– заміна централізованого опалення децентралізованим;

– застосування обладнання для утилізації теплоти вентиляційного повітря;

– зміна температурного режиму.

Для свинокомплексу СВАТ агрокомбінат “Калита” визначено економічну ефективність запровадження заходів по зменшенню питомих енерговитрат з врахуванням сучасних методів визначення економічної ефективності та інвестиційної привабливості проектів.

В результаті впровадження комплексу енергозберігаючих заходів у цеху відгодівлі річна економія складатиме від 275 до 430 грн. на тону виробленої продукції, а термін повернення вкладених інвестицій становитиме близько 2 - 3 роки.

ВИСНОВКИ

Теоретичні та експериментальні дослідження дозволяють зробити такі основні висновки:

1. Проведено аналіз структури енерговитрат на свинарських підприємствах різної виробничої потужності і виявлено, що в середньому при виробництві свинини основну частину у структурі енерговитрат складають корми - 55 - 60%, енерговитрати ручної праці - 6 - 10%, опалення та теплові процеси - 16 - 20%, сукупні енерговитрати на машини і обладнання - 3%.

2. Розроблено математичну модель мінімізації питомих енерговитрат та методику біоенергетичної оцінки виробництва продукції свинарства, за результатами якої виявлено, що найбільш ефективним з енергетичної точки зору є виробництво свинини на спеціалізованих свинофермах з виробничою потужністю 1 - 6 тис. гол. за рік (коефіцієнт біоенергетичної ефективності 0,108 - 0,112).

3. Запропоновано схему мінімізації питомих енерговитрат на підприємствах по виробництву продукції свинарства, яка дає можливість визначати величину питомих енерговитрат та енергетичну ефективність виробництва в різних часових інтервалах (миттєві значення, добові значення та значення за технологічний цикл відгодівлі).

4. Обґрунтовано параметри, та розроблено інформаційно вимірювальну систему контролю та технічного обліку енерговитрат, особливістю якої є можливість управління технологічними режимами у відповідності із поточним станом біотехнічної системи. Система має 64 вимірювальні канали електроенергії, температури, продуктивності свиней, кількості кормів та 8 каналів вимірювання кількості рідкого теплоносія, води та газоподібного палива. Загальна похибка вимірювання не перевищує 10%, що дозволяє її використовувати для контролю та технічного (внутрігосподарського) обліку енерговитрат. Розроблено алгоритм роботи основних, додаткових, сервісних функцій та програмне забезпечення для операційних систем MS DOS - 6.22 i WINDOWS 95.

5. На основі даних експериментальних досліджень отримано адекватну з вірогідністю 0,95 регресійну модель залежності питомих енерговитрат від добової кількості кормів, температури повітря та температури кормової маси.

6. Розроблено комплекс енергозберігаючих заходів для свинарських підприємств з промисловою технологією відгодівлі свиней, впровадження якого у цеху відгодівлі свинокомплексу СВАТ агрокомбінат “Калита” забезпечить річну економію 275 - 430 грн. на тону виробленої продукції.

7. Матеріали дисертаційної роботи передані українській корпорації по виробництву м'яса на промисловій основі “Тваринпром”, СВАТ “Агрокомбінат Калита”, Подільській державній аграрно-технічній академії, що підтверджено актом про впровадження результатів досліджень у виробничий та навчальний процеси.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Панцир Ю.І. Біоенергетичні аспекти енергозбереження в свинарстві //Науковий вісник Національного аграрного університету, К., 1999. № 13. С. 245 - 252.

2. Гарасимчук І.Д., Панцир Ю.І. Метод і технічні засоби для диференційованого тарифного обліку витрат електроенергії //Вісник Харківського державного технічного університету сільського господарства, 2000. №3. С. 121 - 124. (аналіз існуючих технічних засобів та участь у розробці системи обліку електроенергії).

3. Панцир Ю.І. Методичний підхід до біоенергетичної оцінки виробництва продукції свинарства //Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. Випуск 29. - Кіровоград: КДТУ, 2000. - С. 312 - 323.

4. Панцир Ю.І. Система обліку та контролю споживання енергоресурсів на свинофермах та комплексах //Сільськогосподарські машини. Зб. наук. ст., вип. 6. - Луцьк: Ред.-вид. відділ ЛДТУ, 2000. - С. 114 - 117.

5.Панцир Ю.І. Енергетична ефективність виробництва продукції свинарства //Збірник наукових праць Подільської державної аграрно-технічної академії. Випуск 9, Кам'янець-Подільський.- 2001. - С. 445 - 449.

6.Гарасимчук І.Д., Панцир Ю.І. Інформаційно-вимірювальна система контролю параметрів мікроклімату та обліку витрат енергоресурсів //Збірник наукових праць Подільської державної аграрно-технічної академії. Випуск 9, Кам'янець-Подільський.- 2001. - С. 451 - 454. (участь у розробці структури та принципової схеми інформаційно-вимірювальної системи).

АНОТАЦІЯ

Панцир Ю. І. Енергопотоки та енергозбереження на підприємствах по виробництву продукції свинарства. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.16 застосування електротехнологій в сільськогосподарському виробництві. - Національний аграрний університет, Київ, 2001.

Дисертацію присвячено питанням енергозбереження на підприємствах по виробництву продукції свинарства. В роботі досліджено структури енерговитрат на свинарських підприємствах різної виробничої потужності, проведена біоенергетична оцінка технологій за допомогою коефіцієнта біоенергетичної ефективності, на основі експериментальних даних отримано регресійну модель та оптимізаційний функціонал мінімізації питомих енерговитрат. Обґрунтовано параметри, та розроблено інформаційно вимірювальну систему контролю та технічного обліку енерговитрат, особливістю якої є можливість управління технологічними режимами у відповідності із поточним станом біотехнічної системи. Розроблено рекомендації по зниженню питомих енерговитрат для свинарських підприємств з промисловою технологією відгодівлі свиней.

Ключові слова: енергія, енергопотоки, енергозбереження, енерговитрати, енергоресурси, питомі енерговитрати, свинарники-відгодівельники, технологічні процеси, енергетична ефективність, коефіцієнт біоенергетичної ефективності, енергозберігаючі заходи, облік і контроль енерговитрат.

АННОТАЦИЯ

Панцир Ю. И. Энергопотоки и энергосбережение на предприятиях по производству продукции свиноводства. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук за специальностью 05.09.16 - применение электротехнологий в сельскохозяйственном производстве. - Национальный аграрный университет, Киев, 2001.

Диссертация посвящена вопросам энергосбережения на предприятиях по производству продукции свиноводства. В работе исследовано структуры энергозатрат на свиноводческих предприятиях разной производственной мощности и выявлено, что в среднем при производстве свинины основную часть энергозатрат составляют корма - 55-60%, энергозатраты ручного труда - 6-10%, отопление и тепловые процесы - 16-20%, совокупные энергозатраты на машины и оборудование - 3%. Разработанная математическая модель минимизации удельных энергозатрат и проведена биоэнергетическая оценка технологий с помощью коэффициента биоэнергетической эффективности, за которой наиболее эффективным с энергетической точки зрения есть производство свинины на специализированных свинофермах с производственной мощностью 1-6 тыс. гол. в год.

На основе экспериментальных данных получена регрессионная модель зависимости удельных энергозатрат при откорме свиней от одновременного влияния количества кормов, температуры воздуха и температуры кормовой массы, а также оптимизационный функционал минимизации удельных энергозатрат.

Обоснованы параметры, и разработана информационно-измерительная система контроля и технического учета энергозатрат, особенностью которой есть возможность управления технологическими режимами в соответствии с текущим состоянием биотехнической системы. Система имеет 64 измерительные каналы электроэнергии, температуры, живой массы свиней и 8 каналов измерения количества жидкого теплоносителя, воды и газообразного топлива. Общая погрешность измерения не превышает 10 %, что допускает ее использование для контроля и технического (внутрихозяйственного) учета энергозатрат. Разработан алгоритм работы основных, дополнительных, сервисных функций и программное обеспечение для операционных систем MS DOS - 6.22 и WINDOWS 95.

Разработаны рекомендации по снижению удельных энергозатрат для свиноводческих предприятий с промышленной технологией откорма свиней, внедрение которого в откормочном цеху свинокомплекса СОАО “Агрокомбинат Калита” даст годовую экономию 275 - 430 грн. на тонну произведенной продукции. Проведенная оценка экономической целесообразности внедрения проекта энергосберегающих мероприятий на основе современного метода дисконтных оценок по которому, срок окупаемости инвестиций составляет 2 года.

Ключевые слова: энергия, энергопотоки, энергосбережение, энергозатраты, энергоресурсы, удельные энергозатраты, свинарники-откормочники, технологические процессы, энергетическая эффективность, коэффициент биоэнергетической эффективности, энергосберегающие мероприятия, учет и контроль энергозатрат.

ANNOTATION

Pantsir Y.I. Power streams and savings of energy at the pig-breeding enterprises. - Manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of cand. tech. sci. in the speciality 05.09.16 - application of electrotechnologies in an agricultural production. - National agrarian university, Kiev, 2001.

The dissertation is devoted to a question power streams at the pig-breeding enterprises. The structures expenses of energy at the pig-breeding enterprises of the different capacity was investigated, biopower estimation of technologies with the help of factor of biopower efficiency was carries out, regression model and optimization functional minimization specific expenses of energy on the basis of experimental data was received.

Parameters are proved, the system information-measuring monitoring and the technical account expenses of energy, which feature is an management opportunity of technological modes according to the biotechnical system current, condition is developed. The project of the energy savings for the pig-breeding enterprises with industrial technology pig-breeding production was done.

Key words: energy, power streams , the savings of energy , expenses of energy, power resources, specific expenses of energy, the farm of pig-breeding production, technological processes, power efficiency, factor of biopower efficiency, the savings of energy actions, the account and the control expenses of energy.

Размещено на Allbest.ru

...