Инжиниринг оценки и регулирования спектральных параметров электроустановок облучения растений

Размещено на http://www.allbest.ru/

6

ИНЖИНИРИНГ ОЦЕНКИ И РЕГУЛИРОВАНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОУСТВНОВОК ОБЛУЧЕНИЯ РАСТЕНИЙ

УДК: 621.311(075)

Студент Голубев С.В.

(ФГБОУ ВПО СПбГАУ) Руководитель

к.т.н., доцент. Гулин С.В.

(ФГБОУ ВПО СПбГАУ)

Селекционные климатические установки (СКС) относятся к тому разряду потребительских энергоустановок (ПЭС), где на оптические электротехнологии расходуется существенная часть потребляемой электроэнергии. Существенное повышение эффективности применения технологий с оптическим излучением в СКС дает внедрение устройств стабилизации параметров облучательных установок [2].

До настоящего времени не выработана четкая методика оценки влияния на продуктивность растений колебаний спектра и интенсивности излучения, поступающего от ГЛ. Поэтому при инжиниринге показателей параметров ГЛ ограничимся учетом материальных и энергетических потерь, вызванных перерасходом электроэнергии, увеличением установленной мощности и сокращением срока службы ГЛ.

В соответствии с изложенной в [4] методикой была осуществлена оценка эффективности применения устройств стабилизации в селекционном комплексе Всероссийского института растениеводства (ВИР). Комплекс включает в себя 3000 га селекционных теплиц и более 30 камер искусственного климата. При этом более 70% потребляемой электроэнергии приходится на облучательные установки. Для оценки эффективности использовались статистические характеристики отклонения напряжения на шинах трансформаторной подстанции комплекса. С учетом предварительной информации измерения напряжения велись в диапазоне 0...20% от номинального.

Вероятность попадания контролируемого сигнала в заданный интервал Р(х)и среднеквадратичное отклонение у(х)определялись циклически в целом за сутки и за три временных интервала по 8 часов.

Результаты измерений приведены в табл. 1 Математическое ожидание отклонения напряжения в течение суток составило 24,5 В, что соответствует напряжению в контрольной точке сети 404,5 В. Величины математических ожиданий перерасхода электроэнергии, сокращения срока службы ГЛ, отклонения потока излучения ФАР и спектральных диапазонов приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Математические ожидания отклонений основных параметров облучательных установок селекционного комплекса ВИР

Анализ полученных данных показывает на существенный (до 18%) перерасход электроэнергии при сокращении срока службы ГЛ на 18--20%. В климатических сооружениях нестабильность U_Qведет к нарушению условий биологических экспериментов ввиду колебаний спектра и интенсивности излучения ГЛ. Математическое ожидание отклонения интенсивности ФАР составило величину 22--28% номинальной. При этом отклонения излучения синего, зеленого и красного спектральных диапазонов доходят соответственно до 24, 22 и 68% от их номинальных значений. Можно отметить, что компенсация отклонений U_cпозволит снизить расход электроэнергии более чем на 25% и сократить годовую потребность в лампах на 20%.

При проектировании облучательных установок для теплиц и СКС нестабильность U_cучитывается в принятом коэффициенте запаса, величина которого доходит до 1,5 [3]. Таким образом, получаются дополнительные потери, обусловленные завышенной установленной мощностью облучательных установок.

Таблица 2 - Исходные данные для расчета экономической эффективности стабилизации параметров облучательных установок климатических камер селекционного комплекса ВИР (на 1 камеру)

В ходе исследований была проведена оценка ущерба от нестабильности U_cи выполнено технико-экономическое обоснование стабилизации параметров облучательных установок типа УОРТ-1-6000 и УОРТУ-2-3000 с лампами ДМ4-6000 и ДМЗ-3000. Так как при проектировании облучательных систем реальные условия их эксплуатации заранее неизвестны, то величина отклонений напряжения принималась в соответствии с существующими нормами и стандартами. Таким образом, перерасход электроэнергии и падение срока службы ламп, вызванные условиями их эксплуатации, не учитывались. В [5] было показано, что величина дополнительной установленной мощности ГЛ для обеспечения гарантированного минимума облученности ФАР при нестабильности U_cопределяется коэффициентом отклонения мощности К_Р.В соответствии с номограммами [5] его значение для МГЛ типа ДМ4-3000 и ДМ4-6000 составит величину 1,28. Таким образом, при колебаниях U_cв пределах ±5% от U» и обеспечении нормируемого интегрального уровня ФАР не ниже заданного, установленная мощность ГЛ завышена на 28%. При этом потребляемая мощность при колебаниях U_cот 0,95 U_Hдо 1,05 будет меняться от 1,14 Р„до 1,42 РВ то же время на 10--15% падает эффективная отдача и не поддерживаются номинальные спектральные параметры радиационного режима. Экономическая эффективность применения устройств стабилизации для облучательных установок типа УОРТ-1-6000 и УОРТ-2-3000 рассчитывалась для рассадного отделения площадью 1000 м².

При этом в соответствии с исходными требованиями [4] предполагается индивидуальная установка устройств в каждый шкаф управления, т. е. одно устройство на одну лампу ДМ4-6000 или на две лампы ДМ4-3000. Исходные данные для расчета экономической эффективности стабилизации параметров облучательных установок УОРТ-1-6000 приведены в таблице 3 Их анализ показывает возможность снижения установленной мощности и расхода электроэнергии на величину порядка 25%.

Таблица 3. Исходные данные для расчета экономической эффективности стабилизации параметров облучательных установок УОРТ-1-6000

Таким образом, компенсация отклонений U_cв действующих СКС позволит получить экономический эффект за счет снижения расхода электроэнергии и увеличения ресурсов ламп. Внедрения устройств стабилизации на этапе проектирования облучательных установок СКС обеспечивает экономию за счет снижения установленной мощности ГЛ. При этом дополнительный экономический эффект может быть получен за счет соответствия спектрального состава и интенсивности излучения ГЛ технологическим требованиям.

климатическая камера селекционная установка

Литература

1.Беззубцева М.М. Электротехнологии и электротехнологические установки: учебное пособие. - СПб.: СПбГАУ, 2011 - 242с.

2.Гулин С.В. Индуктивно-полупроводниковый балласт для растениеводческих ламп / С.В.Гулин, В.В.Мельник // Прерванный лихими 90-ми научный поиск: Сборник трудов СПбГАУ, СПб. 2009 - с.203 -206.

3.Тихомиров А.А.. Светокультура растений: биофизические и биотехнологические основы / А.А. Тихомиров , Шарупич В.П., Лисовский Г.М. - Новосибирск: Изд. Сиб. отд. РАН, 2000. - 213 с..

4:В.Н.Карпов Принципы и устройства стабилизации параметров газоразрядных ламп для растений/ Карпов В. Н., Шарупич В. П., Гулин С. В // Методы и средства интенсификации технологических процессов на базе микроэлектроники: Сб. науч. трудов ЛСХИ. -- Л., 1990.-- С. 33--42.

5 Гулин С.В. Энергетические потери в облучательных установках при нестабильности питания / С.В.Гулин//Энерго- и ресурсосберегающие технологические процессы оптического облучения в АПК: Сб. научных трудов СПбГАУ. СПб., 1992.-- С. 13--20.

Размещено на Allbest.ru