IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

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 σ(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

Параметры	Тип газоразрядных ламп
	ДМ4-6000	ДРИ-2000	ДНаТ-400	ДРЛФ-400
Отклонение напряжения, %	6,3	6,3	6,3	6,3
Увеличение потребляемой мощности и расхода электроэнергии, %	17	15	16	18
Сокращение срока службы ГЛ, % ГЛ,%% —	20	18	18	18
Отклонение излучения спектральных диапазонов, %
400 - 700 нм	32	28	26	22
400 -500 нм	20	19	24	—
500 - 600 нм	24	22	16	—.
600 - 700 нм	79	68	35	—

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)

Условия электрического питания	Номинальные	От сети
Установленная мощность ГЛ, кВт	9	9
Число ламп (ДРЛФ-400), шт.	18	18
Потребляемая мощность кВт	9	11.5
Число часов работы в году, час.	5000	5000
Срок службы ламп, час.	6000	4800
Число ламп на замену, шт. в год	15	18
Расход электроэнергии, кВт*час	45000	57500

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

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

Световая зона	1		2		3		4
Условия электрического питания	Номи- наль-ные	От сети	Номи-наль- ные	От сети	Номи-наль-ные	От сети	Номи-наль-ные	От сети
Облучаемая площадь, м2	1000	1000	1000	1000	1000	1000	1000	1000
Количество установок, шт.	22	28	14	18	13	16	9	11
Площадь облучаемая одним светильником.м2	26	36	72	56	78	63	111	91
Количество ламп, шт.	22	28	14	18	13	16	9	11
Мощность установок, кВт	132	168	84	108	78	96	54	66
Число часов работы в году, час.	400	400	400	400	400	400	400	400
Расход электроэнергии. кВт*ч	52800	67200	33600	48200	31200	38400	21600	26400

Их ана­лиз показывает возможность снижения установленной мощ­ности и расхода электроэнергии на величину порядка 25%.

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.

Л и т е р а т у р а

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.

Код для цитирования: Скопировать