Автоматизація технологічних процесів в тваринництві і птахівництві

Лекція 10

 

Автоматизація технологічних процесів в тваринництві і птахівництві

 

1. Технологічні основи регулювання мікроклімату у тваринництві і птахівництві.
2. Автоматизація вентиляційних установок
3. Автоматизація годування тварин і птахів.
4. Автоматизація напування тварин і птахів.
5. Автоматизація установок для прибирання гною та посліду.
6. Автоматизація доїльних установок.
7. Автоматизація первинної обробки молока.
8. Автоматизація збирання яєць.
9. Автоматизація процесу забою птиці.

 

1. Технологічні основи регулювання мікроклімату у тваринництві і птахівництві.

    Під мікрокліматом розуміють сукупність параметрів повітря - температура, вологість, швидкість переміщення, газовий склад, які характеризують його стан в приміщенні. Мікроклімат - як сукупність умов є важливим фактором забезпечення нормального існування і продуктивності сільськогосподарських тварин та птахів. Він також впливає на стан самої споруди і технологічне обладнання.

     Вплив різних факторів навколишнього середовища на організм тварини виявляється в глибоких і серйозних змінах фізіологічних процесів останнього: кровообігу, дихання, терморегуляції, газообміну і обміну речовин, що, у свою чергу, впливає на резистентність організму і, природно, на продуктивність тварин. Як свідчить досвід роботи у тваринництві та птахівництві, при утриманні тварин і птахів в нормальних умовах за параметрами мікроклімату збільшується продуктивність тварин, зберігається поголів’я і знижуються витрати кормів. Збільшення продуктивності тварин і птиці: надої молока на 10 - 15%, привіси на 7 - 12%, яйценосність на 25 – 30%. Зберігаємість поголів’я тварин на 5 - 10%, а птиці на 20%, порівняно з утриманням без систем регулювання мікроклімату. Витрати кормів зменшуються у середньому на 15%.

     Мікроклімат у тваринницьких та птахівницьких приміщеннях залежить від багатьох умов - місцевого (зонального) клімату, теплозахисних властивостей конструкцій будівлі, рівня повітрообміну, ефективності вентиляції, обігріву, стану каналізації, способів збирання і видалення гною, освітлення, а також від виду і віку тварин і птахів, особливостей їхньої фізіології й обміну речовин, щільності розміщення, типу годівлі і т. д.

     Систему опалення для обігріву різних видів тварин і птахів вибирають залежно від кліматичних умов, виходячи з санітарно-гігієнічних і зоотехнічних вимог, економічної доцільності, виробничих умов та інших показників. Для тваринницьких приміщень і пташників застосовують в основному повітряне опалення. В родильних відділеннях, профілакторіях, відділеннях для молочних телят, свинарниках-маточниках, молочних, кормоцехах, і приміщеннях для обслуговуючого персоналу обладнують системами водяного чи парового опалення від централізованої чи загальнофермської котельні. До установок повітряного обігріву відносять установки "Клімат-2", "Клімат-3", теплогенератори, електрокалориферні установки, тепловентилятори. Для одержання локального мікроклімату при вирощуванні телят, поросят і молодняку птахів використовують допоміжний місцевий обігрів (інфрачервоні опромінювачі, підігріваєму підлогу).

     Для зволоження та зниження температури повітря тваринницьких і птахівницьких приміщень використовують зволожувачі, що входять в склад вентиляційного обладнання або окреме обладнання зволоження.

     Враховуючи залежність регульованих параметрів мікроклімату, при керуванні опалювальним та вентиляційним обладнанням використовують: двох,- трьохпозиційні релейні регулятори температури з біметалевими, манометричними датчиками та терморезисторами, рідше безперервні та імпульсні регулятори температури. При керуванні зволоженням використовують двохпозиційні регулятори вологості з гігроскопічними та гігристорними датчиками.

     Автоматизація систем мікроклімату дозволяє створити й підтримувати оптимальні умови повітряного середовища у тваринницьких і птахівницьких приміщеннях. В результаті застосування автоматизації підвищується продуктивність тварин, скорочуються витрати ручної праці і зменшується витрата електричної й теплової енергій. Розрахунки показують, що використання навіть найпростіших пристроїв підтримки температурних режимів дозволяє заощаджувати до 30% електроенергії.

Визначальними параметрами, що характеризують стан внутрішнього повітряного середовища у тваринницьких і птахівничих приміщеннях і піддаються безпосередньому регулюванню, варто вважати температуру, швидкість руху, відносну вологість, і газовий склад повітря.

     Особливості автоматизації систем мікроклімату. При розробці автоматичних систем мікроклімату необхідно враховувати наступні особливості.

1. Складність автоматизації мікроклімату у тваринницьких і птахівничих приміщеннях, обумовлена залежністю регульованих параметрів (температура, швидкість руху, відносна вологість повітря і т. д.) від зовнішніх і внутрішніх факторів, що впливають, і їхнім взаємозв'язком; у свою чергу, факторів які змінюються протягом доби і тим більше в різні періоди року.

2. Розосередженість у широких межах контрольованих і регульованих параметрів як по обсязі, так і за часом.

3. Безупинний технологічний зв'язок систем мікроклімату з живими організмами, для яких характерна безперервність біологічних процесів.

4. Роботу устаткування в приміщеннях із підвищеним вмістом вологи, пилу й агресивних газів.

Система автоматичного регулювання (САР) повинна володіти мінімальної інерційністю, забезпечувати правильну послідовність роботи установок, бути надійною й стійкою у роботі, мати захист проти аварійних ситуацій, бути досить простою і економічно вигідною.

 

2. Автоматизація вентиляційних  установок

     Для підтримання відповідних значень температури, вологості, газового складу шляхом забезпечення потрібного повітрообміну застосовують різноманітні комплекти вентиляційного обладнання. За призначенням вентиляційні установки поділяють на припливні, витяжні та комбіновані. В системах витяжної, як правило, використовують осьові вентилятори. Типовим прикладом системи витяжної вентиляції є вентиляційне обладнання "Клімат-4", який залежно від виконання комплектується осьовими вентиляторами типу ВО різної кількості та продуктивності. На рисунку 1 зображено схему розташування вентиляційного обладнання "Клімат-4".

Рис. 1. Вентиляційне обладнання "Клімат-4": а) – схема розташування; б) – функціонально-технологічна схема; 1 – вентилятор осьовий; 2 –автоматичні вимикачі; 3 – перемикач; 4 – щит керування; 5 – датчик температури.

 

     Згідно зі функціонально-технологічною схемою система автоматизації передбачає автоматичне керування вентиляційною установкою по температурі повітря в приміщенні, яка контролюється датчиком температури ТЕ. Залежно від температури повітря, терморегулятором ТС формується сигнал керування електродвигунами вентиляторів. За допомогою перемикача HS задається режим керування електродвигунами вентиляторів. Ручне керування виконується апаратом ручної дії H.

     Осьові вентилятори типу ВО приводяться в дію спеціальними асинхронними двигунами з підвищеним ковзанням. Командними пристроями станції керування є трьохпозиційний регулятор температури ПТР-3, а безпосереднє регулювання напруги живлення електродвигунів виконується автотрансформаторами.

Комплект «Климат-4М» здійснює витяжну вентиляцію. Він поставляється у двох варіантах — «Климат-45М» і «Климат-47М», які відрізняються між собою за типом і кількістю вентиляторів.

    До складу комплекту входять: група електровентиляторів типу ВО-5,6МУЗ (комплект «Климат-45М») або ВО-7,1МУЗ (комплект «Климат-47М»), шафа керування ШОА9203-3474УХЛЗ або пристрій керування комплектний «Климатика-1» типу ТСУ-2-КЛУЗ з чотирма термоперетворювачами та ін.

Шафа керування ШОА9203-3474УХЛЗ випускається на заміну станції керування ШАП5701-ОЗА2Д і призначена для автоматичного і ручного керування електровентиляторами серії ВО обладнання «Климат-4М». Вона забезпечує:

-Ступінчасте регулювання частоти обертання електродвигунів осьових вентиляторів вниз від номінальної в діапазоні 1 : 6;

-Дистанційне вмикання системи опалення при низькій температурі зовнішнього повітря і повітря в приміщенні;

-Можливість задавання температури повітря в приміщенні в діапазоні 0...+40 °С;

-Можливість задавання фіксованого значення температури зовнішнього повітря в діапазоні -50 °С... ...+50 °С;

-Ручне вмикання, перемикання і вимикання двигунів;

-Світлову сигналізацію ступенів частоти обертання двигунів, наявності напруги на шафі керування та ввімкненого стану системи опалення;

-захист від коротких замикань і перевантаження електродвигунів вентиляторів.

    Шафа розрахована на роботу в електромережі трифазного змінного струму частотою 50 Гц. Номінальна напруга силового кола 380 В і кола керування 220 В. Напруги для 1, 2, 3, 4, 5 і 6 ступенів частоти обертання двигунів вентиляторів становлять 70, 90, 110, 160, 220 і 380 В. Номінальний струм силового кола 25 А.

Шафа керування ШОА9203-3474УХЛЗ складається з металевої оболонки з ступенем захисту від дії оточуючого середовища ІР54, в якій встановлено: ввідний автоматичний вимикач АП50Б-ЗМТУЗ, шість електромагнітних пускачів ПМЛ210004 з приставками ПКЛ2204, три проміжних реле РПУ-0-561УХЛ4, два мікроелектронних терморегулятори-сигналізатори МЄТРС-3, автотрансформатор АТ-10, тумблер ТВ1-2В, восьмипозиційний перемикач 8П1Н2, сигнальна арматура АСЛ12У2 та цифровий індикатор ИН18. Шафа поставляється у складеному стані разом з блоками датчиків. Датчиками служать термоперетворювачі ТСМ-6114 (термометр опору мідний).

    Принципова електрична схема станції керування ШОА-9203 комплекту вентиляційного обладнання “Клімат-4М” показана на рисунку 2.

    Для автоматичного керування вентиляційною установкою тумблер SА1 встановлюють в положення А (автоматичний режим роботи). При цьому подається живлення на терморегулятори А1 і А2. Ручку задатчика терморегулятора A1 встановлюють на фіксоване значення температури зовнішнього повітря, яке контролюється за допомогою термоперетворювача ВК1, встановленого зовні приміщення. На задатчику терморегулятора А2 встановлюють значення температури повітря в приміщенні, яке необхідно підтримувати. Температура повітря в приміщенні контролюється термоперетворювачами ВК2.....ВК5, які встановлені в контрольних точках приміщення і визначають її інтегроване за чотирма точками значення.

    При температурі зовнішнього повітря нижче фіксованого значення на величину, більшу від зони нечутливості терморегулятор А1, замкнеться його замикаючий А1.1 і розімкнеться розмикаючий А1.2 контакти. Замиканням контакту А1.1 підготується до роботи коло котушки електромагнітного пускача КМ1, а розмиканням контакту А1.2 усунеться можливість одночасного замикання кіл котушок електромагнітних пускачів КМ1 і КМ.3. Якщо, в цей час температура повітря в приміщенні нижча заданої на величину, більшу від зони нечутливості терморегулятора А2, то його замикаючий контакт А2.1 також замкнеться, а розмикаючий контакт А2.2 розімкнеться. Замиканням контакту А2.1 буде подано живлення на котушку проміжного реле КV1, а розмиканням контакту А2.2 усувається можливість одночасного вмикання проміжних реле КV1 і КV2.

    Отримавши живлення, реле КV1 спрацює і замкне свої замикаючі контакти КV1.1, КV1.2, КV1.3. 3амиканням контакту КV1.1 буде подана напруга на котушку пускача КМ1. Пускач КМ1 спрацює і своїми головними замикаючими контактами приєднає обмотки статорів електродвигунів М1 ...Мn до відпайок Х16, Y16 і Z16 автотрансформатора ТV. На обмотки статорів буде подана напруга 70 В, що відповідає першому ступеню частоти обертання двигунів. Одночасно з головними контактами замкнуться замикаючі і розімкнеться розмикаючий допоміжні контакти пускача КМ1. Один замикаючий контакт ввімкне цифровий індикатор НG, на якому загориться цифра «1», другий подасть команду на дистанційне вмикання системи опалення. При вмиканні опалення замкнеться зовнішній контакт із системи керування опаленням і ввімкне сигнальну лампу НL2 яка сигналізуватиме про те, що опалення ввімкнено. Розмиканням розмикаючого контакту не допускається одночасне вмикання пускачів КМ1 і КМ2.

    Якщо при температурі зовнішнього повітря, нижчій від фіксованого значення, температура повітря в приміщенні підвищиться і буде дорівнювати заданій, розімкнеться замикаючий А2: 1 і замкнеться розмикаючий А2.2 контакти терморегулятора А2. При цьому котушка реле КV1 втратить, а котушка реле КV2 одержить живлення. Реле КV1 повернеться у вихідне положення і розімкне свої контакти КV1.1, КV1.2, КV1.3, а реле КV2 спрацює і замкне свої контакти КV2.1, КV2.2, КV2.3. Замиканням контакту КV2.1 так само, як і в попередньому випадку, буде подана напруга на котушку пускача КМ1 і ввімкнеться перший ступінь частоти обертання вентиляторів.

Рис. 2.а. Електрична схема силових кіл вентиляційною установкою “Клімат-4М”.

Рис.2.б. Електрична схема кіл керування вентиляційною установкою “Клімат-4М”.

 

    Коли температура повітря в приміщенні перевищить задану на величину, більшу від зони нечутливості терморегулятор А2, замкнеться його замикаючий А2:3 і розімкнеться розмикаючий А2.4 контакти. Замиканням контакту А2:3 буде подана напруга на котушку проміжного реле КVЗ. Воно спрацює і замкне свої контакти КV3.1, КV3.2, КV3.3. Розмиканням контакту А2.4 позбавиться живлення проміжне реле КV2 і його контакти КV2.1, КV2.2, КV2.3 розімкнуться. При розмиканні контакту КV2.1 втратить живлення котушка пускача КМ.1 і він повернеться у вихідне положення. Його головні контакти розімкнуться і від'єднають обмотки статорів двигунів М1...Мn від відпайок Х16, Y16, Z16 автотрансформатора ТV. Одночасно з головними контактами пускача КМ1 розімкнуться його замикаючі і замкнеться розмикаючий допоміжні контакти. Розмиканням одного замикаючого контакту вимкнеться цифровий індикатор НG і на ньому погасне цифра «1», а розмиканням другого розмикаючого контакту буде подана команда на дистанційне вимикання системи опалення. При замиканні допоміжного розмикаючого контакту пускача КМ1 через замкнений контакт КV3.1 одержить живлення котушка пускача КМ2. Пускач КМ2 спрацює і своїми головними контактами приєднає обмотки статорів двигунів М1.-.Мn до відпайок Х14, Y14, Z14 автотрансформатора ТV. На обмотки статорів буде подана напруга 90 В, що відповідає другому ступеню частоти обертання двигунів. Допоміжний замикаючий контакт пускача КМ2 ввімкне цифровий індикатор НG, на якому загориться цифра «2».