| Для полного использования ветродвигателя требуется умело комплектовать его машинами и правильно подбирать передачи. Основным условием является требование, чтобы сумма мощностей подсоединенных машин не превосходила той мощности, которую может выделить ветродвигатель большую часть времени в данной местности.
Оказалось, что наивыгоднейшей будет нагрузка, мощность которой соответствует скорости ветра, которая в полтора раза больше среднегодовой скорости. Из этого положения вытекает правило: нормальная мощность приключенных одновременно к ветродвигателю машин не должна превышать мощность ветродвигателя, развиваемую им при действующей скорости ветра, которая в полтора раза больше среднегодовой скорости ветра в данном месте.
Из определения нормальной мощности подключенных к ветродвигателю машин вытекает, что установленной мощностью ветродвигателя является мощность, соответствующая N = Vраб=1,5 Vсргод. А поэтому следует устанавливать начало регулирования ветродвигателей на скорость ветра Vраб=1,5 Vсргод.
Установка начала регулирования должна производиться во время работы ветродвигателя, т. е. под нагрузкой, так как без нагрузки двигатель начинает регулироваться при меньших скоростях ветра. Установка начала регулирования двигателя производится обязательно с помощью анемометра, который определяет скорость ветра. По внешним признакам скорость ветра точно установить нельзя.
При всех расчетах трансмиссии необходимо исходить из скорости вращения шкива редуктора ветродвигателя, которая соответствует установленной мощности.
Снижение момента начала регулирования до полуторной среднегодовой скорости ветра важно еще и потому, что постоянство числа оборотов начинается только после начала процесса регулирования, при котором двигатель отдает свою установленную мощность. На малых скоростях ветра двигатель работает на переменных числах оборотов и с разной мощностью. Установить начало регулирования на скорость ветра ниже 1,5 Vсргод также нет смысла, так как значительно снизится отдаваемая мощность. Поэтому оптимальной величиной скорости ветра, при которой происходит максимальная выработка и должно происходить начало регулирования, является Vраб=1,5 Vсргод. При этих условиях обеспечивается и максимальное качество работы машин.
Чтобы подключенные машины (одна или несколько) могли нормально работать, необходимо при указанных скоростях ветра сообщать им те обороты, на которых они дают максимальную производительность. При среднегодовых скоростях ветра 4—4,5 и 5 м/сек полуторные ветры соответственно будут иметь 6—6,8 и 7,5 м/сек, а мощности на шкиве будут приблизительно 3,4 и 5 л. с. Поэтому мощность машин, одновременно работающих от ветродвигателя ТВ-8, также не должна превышать этой мощности.
При указанных ветрах и мощностях (при нагрузке) число оборотов в минуту шкива приводной лебедки ТВ-8 будет 140, 160 и 180. Диаметр шкива лебедки равен 600 мм.
Для ветродвигателя Д-12, который является более мощным и обеспечивает не только водоснабжение, но и механизацию кормообрабатывающих процессов, также надо установить показатели, соответствующие более выгодным условиям работы, а именно: число оборотов, ветрового колеса должно быть не выше 45—50 в минуту и число оборотов шкива редуктора 270—300 в минуту.
Устройство трансмиссии должно допускать включение машин в одиночку или группами путем соединения их ремнями или, что еще лучше, переводом ремня с холостого на рабочий шкив.
При подсчете мощности, требующейся для привода машин, надо добавлять 5—8% к каждой машине на потери мощности в трансмиссии.
Признаком нормальной нагрузки служит нормальное число оборотов приводных машин. Если замечается, что обороты машин увеличиваются, то это является доказательством, что имеется избыток мощности от возникшей большей скорости ветра.
Если при увеличении сверх нормального числа оборотов, т. е. при избытке мощности, не будет возможности подключить дополнительно какую-либо машину, то можно уменьшить мощность и число оборотов ветродвигателя частичным выводам ветроколеса из-под ветра лебедкой останова. Этой же лебедкой можно в значительной степени регулировать число оборотов шкива и приводимых машин.
Правильно отрегулированный ветродвигатель автоматически не допустит больших оборотов.
Надобность искусственного уменьшения числа оборотов лебедкой останова свидетельствует о том, что ветродвигатель плохо отрегулирован, т. е. момент начала регулирования отнесен на более высокие скорости ветра или неправильно сделан подбор шкивов.
Весьма важным делом является правильный подбор и расстановка кормообрабатывающих машин в кормоцехе. При решении вопроса наиболее рационального расположения машин в каждом отдельном случае надо обдумать и посоветоваться с рабочими, которые будут работать в цехе. Рабочие, зная трудности работы, скорее всего могут подсказать, наиболее рациональные места расположения машин, обеспечивающие удобство, экономичность и легкость работы цеха. Ниже приводятся два плана кормоцехов с ветродвигателем Д-12, описанные Всесоюзным институтом механизации (см. рис. 4 и 4а и план кормокухни с ветродвигателем Д-18, рис. 5).
Рис. 4. Ветроустановка с ветродвигателем Д-12 для привода машин кормового цеха:
1
— ветродвигатель Д-12; 2 — резервный двигатель 6 л. с; 3 — водоподъемная лебедка; 4 — соломосилосорезка РСБ-1 или соломорезка РСС-6; ,5 — корнеклубнемойка МП-2,5; 6 —корнерезка РКР-2; 7 — молотковая дробилка ДМК-0,1 или измельчитель кормов ИК-3; 8 — кормовопарник ЗК-0,5; 9 — генератор постоянного тока Г-731 с реле-регулятором; 10 — аккумуляторная батарея; 11 — электрический щиток; 12 —
трансмиссия д=45 мм со шкивами; 13 — кормосмеситель; 14 — нория ТНЖ-10 или транспортер ТК-0; 15 — весы; 16 — водонапорный бак емкостью 25 м3; 17
— ящик для запарки кормов; 18 — ларь для концентрированных кормов; 19 — ларь для грубых кормов; 20 — ларь для осолаживания.
Вторым вопросом является подбор кормообрабатывающих машин к ветродвигателю. При подборе машин следует ориентироваться на комплекс таких машин, которые обеспечили бы все нужные работы с наименьшей затратой мощности. По мощности машины подбираются так, чтобы ни одна из них не превосходила установленной мощности ветродвигателя. Пределом для ветродвигателя Д-8 является комплекс машин мощностью 2,5—4 л. с. и для Д-12—6—8 л. с, в зависимости от установленной мощности и среднегодовой скорости ветра в данной местности. Мельничные поставы могут быть большей оптимальной мощности, так как у них требуемая мощность зависит от загрузки.
Из подходящих машин желательно ставить такие, которые по мощности могут работать не по одной, а по две — три одновременно. Например, соломосилосорезка РСБ-3,5 мощностью 5—5,5 л. с. должна работать одна или с очень маломощной другой машиной, что невыгодно. Поэтому при комплексной механизации ее ставить не следует. Лучше поставить РСБ-1 с измельчителем кормов ИК-3 или дробилку ДМК-0,1. Но если основная работа должна совершаться более производительной машиной, тогда такой машине должно быть предоставлено место.
Наличие резервного двигателя определяется тем, какие работы будет выполнять ветродвигатель. Если назначение ветродвигателя обеспечивать ферму только водой и размолом кормов, то резервный двигатель не нужен, так как вода и размолотый корм могут быть заготовлены на несколько дней и сделан запас на безветренное время. Если же ветродвигатель должен обеспечивать привод всех кормообрабатывающих машин, т. е. обеспечивать комплексную механизацию, то подсобный резервный двигатель необходим. Мощность резервного двигателя должна быть не менее 6 л. с.
На рис. 4а изображен план ветроустановки Д-12, построенной в колхозе «Новая жизнь», Макаровского района, Киевской области. Ветродвигатель через редуктор 1 приводит в движение мельничный постав 5 и трансмиссию, которая смонтирована в кормовом цехе. От трансмиссии приводится в движение генератор 3 постоянного тока мощностью 4 квт, поршневой насос 4, соломорезка 6, зернодробилка 7, жмыходробилка 8, корнерезка 10 и корнемойка 11. Эта ветроустановка может обеспечить энергией кормовой цех на 200 голов крупного рогатого скота.
Рис. 4а. План ветроустановки Д-12 для кормового цеха колхоза «Новая жизнь»:
1 - редуктор ветродвигателя; 2 - тепловой двигатель; 3
- генератор постоянного тока; 4 - поршневой насос; 5 - мельничный постав; 6 - соломорезка: 7 - зернодробилка: 8 - жмыходробилка; 9 - запарники; 10 - корнерезка; 11 - корнемойка.
Для ориентировки при подборе машин ниже приводится список кормообрабатывающих машин с указанием их характеристик.
В таблице 10 приводятся сведения о расходе энергии на кормоприготовление. Эти сведения дают возможность рассчитать мощность, требующуюся для фермы. Ведь может случиться, что одного двигателя не хватит. Возможно, придется поставить на водоснабжение и размол Д-8, а для привода кормообрабатывающих машин и освещения— Д-12. Такой вариант на фермах с поголовьем около 250 голов вполне реален, но это можно решить, только сделав расчет на основании учета местных ветровых возможностей.
Рис. 5. План кормокухни с ветродвигателем Д-18:
1 – ветродвигатель; 2 - водоподъемная лебедка; 3 - резервный двигатель 10 л. с; 4 - лари; 5 - соломорезка РСБ—3,5; 6 - корнеклубнемойка МП-2,5; 7 - корнерезка РКР-2; 8 - картофелемялка КМ-1,2; 9 - картофелезапарник; 10 - универсальная дробилка ДКУ-1,2; 11 - кормозапарный агрегат ЗК-0,5; 12 - запарник соломы; 13 - кормосмеситель; 14 - нория ТНЖ-10; 15 - генератор постоянного тока (24в) Г-731; 16 - электрический щиток; 17 - аккумуляторная батарея 144 а. час. СТ-144; 18 - весы; 19 – трансмиссия на восемь шкивов; 20 - муфта свободного хода; 21 - водонапорный бак емкостью 25 куб. м.
Таблица 9. Список кормообрабатывающих машин, которые могут быть использованы для укомплектования кормоцеха, работающего с ветродвигателями
Таблица 10 Сведения о расходе энергии на кормоприготовление
Примечания.
1. Энергию для подачи воды не следует включать в общий расход, так как работа насоса должна быть приурочена на ночные часы, когда другие работы не производятся или производятся при малой нагрузке.
2.
Количество кормов на 100 голов следует уточнить с местным зоотехником, так как возможны значительные расхождения, которые могут изменить суммарный расход энергии.
Приблизительно считают, что ветродвигатель типа Д-8 может обеспечить комплексную механизацию на 80— 100 голов крупного рогатого скота. Ветродвигатель Д-12 — на 150—200 голов и Д-18 мог бы механизировать ферму в 250—350 голов. Кроме того, ветродвигатели Д-12 и-Д-1в обеспечивают ферму электроэнергией для освещения.
Для уточнения полезной выработки энергии ветродвигателями в разное время приводится таблица распределения ветровой энергии по месяцам в процентах от годовой.
Как видно из таблицы, на (месяцы зимнего стойлового периода приходится больше энергии, чем на летние, что очень важно и необходимо учитывать при расчетах.
Механизация кормоприготовления может быть выполнена не только путем механического привода машин ремнями от шкива редуктора ветродвигателя, но и электроприводом. В этом случае ветродвигатель должен вращать динамомашину (электрогенератор), рассчитанный на полную мощность его, а при помощи полученной электроэнергии приводятся в движение электромоторы, поставленные на каждой кормообрабатывающей машине. Этот способ механизации является, конечно, наиболее совершенным, но в настоящее время ветродвигатели еще не комплектуются соответствующим электрооборудованием.
Таблица 11 Распределение ветровой энергии по месяцам (в % от годовой)
Для освещения производственных помещений ветродвигатели Д-12 и Д-18 снабжаются маломощной электроустановкой, состоящей из генератора, щита управления и аккумуляторной батареи. Генератор типа Г-731 имеет следующие данные: ток постоянный, напряжение 24— 32.в., мощность на зажимах 1,5 квт, число оборотов 1000—1800 в мин., система возбуждения шунтовая, щит управления однопанельный. С помощью приборов щита производится регулирование напряжения генератора и автоматическое подключение его к аккумуляторной батарее при увеличении скорости ветра, а также отключение при снижении скорости ветра. Регулирование напряжения и переключения выполняются автоматически с помощью комбинированного реле-регулятора РРТ-24. Щит размером 480х450 оборудован амперметром постоянного тока-50-0-50 а., вольтметром постоянного тока 50 в., рубильниками, предохранителями, контрольной лампой и упомянутым реле-регулятором РРТ-24.
Питание нагрузки происходит либо на режиме буфера при работе агрегата с подзарядкой аккумуляторной батареи, либо на режиме разряда, когда агрегат не работает. Аккумуляторная батарея предназначена для работы по смешанному циклу «буфер» и «заряд — разряд» с постоянным подзарядом. Емкость аккумуляторной батареи должна быть равной приблизительно 150 ампер-часов. Для батареи могут быть использованы четыре аккумулятора типа ЗСЭ-144 или ЗСТЭА-150. Нагрузку освещения, т. е. количество лампочек, определяют не по мощности генератора, а по емкости аккумуляторной батареи. Исходя из возможного двухсуточного безветрия, для обеспечения освещения в течении 6 часов в день (на время работ в цехах) получим: 150:6:2= 12—15 ампер, т. е. сила тока всех лампочек должна быть около 12—15 ампер. При наличии нескольких осветительных линий с отдельными выключателями количество установленных лампочек может быть в 1,5—2 раза больше, так как они одновременно не будут работать и каждая линия в отдельности будет работать меньше, чем все вместе.
Указанное количество лампочек может быть включено во время безветрия и при неработающем ветродвигателе. Во время работы ветродвигателя можно получить больше света за счет нагрузки, на генератор. Осветительная нагрузка может быть увеличена на 1 квт, т. е. до 40 а. путем подключения дополнительных осветительных линий.
Получение максимальной длительности освещения с нормальным напряжением от генератора (а не за счет аккумуляторной батареи) зависит от правильного подбора передаточного отношения шкива трансмиссии к шкиву генератора. Реле-регулятор при недостаточных оборотах генератора плохо повышает напряжение, но хорошо гасит излишнее напряжение при завышенных оборотах генератора. Поэтому, чтобы получить нормальное освещение при малых скоростях ветра, когда ветродвигатель еще не регулируется и число оборотов ветрового колеса не постоянно, следует все регулирование возложить на реле-регулятор, а для этого обороты генератора сделать нормальными при скорости ветра 4,5—5 м/сек, т. е. когда мощность ветродвигателя будет уже достаточной для генератора. Отсюда следует, что нормальное число оборотов генератора (1400—1500) должно соответствовать 35—40 об/мим ветроколеса или 200—250 об/мин шкива редуктора. При 300 об/мин редуктора (50 об/мин ветроколеса) генератор будет иметь 1800 об/мин. Лучшим передаточным отношением от редуктора к генератору будет  . Осветительная нагрузка не должна быть выше 1 квт при силе тока до 40 а. Применение аккумуляторной батареи для освещения требует поддержания ее в состоянии полного заряда. Зарядка аккумуляторов проверяется переносным вольтметром. Уход за батареей следующий:
1. Батарея должна находиться в сухом отапливаемом помещении.
2. При первом заряде новые, еще не залитые, сухие батареи с разряженными пластинами заливаются электролитом удельного веса 1,12, а батареи, выпущенные заводами с предварительно заряженными пластинами, заливаются электролитом удельного веса 1,32 при температуре +150Ц. Электролитом служит серная кислота, разведенная до указанной плотности.
3. Через 4—6 часов после первой заливки банки батареи следует долить, чтобы уровень электролита был выше пластин на 10—15 мм, и затем поставить батарею под заряд (плотность, т. е. удельный вес электролита определяется ареометром).
Таблица 12. Примерная смета на установку ветродвигателя ТВ-8 с насосным оборудованием.
Смета составлена по каталогу привязанных к местным условиям единичных расценок для строительства объектов до 1 миллиона рублей в Белорусской ССР
4. Первый заряд производится силой тока, равной 1/15 емкости аккумуляторов, в течение 36—75 часов. Если во время заряда температура поднимается выше 450, следует сделать перерыв на 30—40 минут или снизить вдвое зарядный ток. При сильном газообразовании (кипении) аккумуляторов заряд следует прекратить и через 2—3 часа, когда плотность электролита станет постоянной, равной 1,32, возобновить заряд. Зарядку можно считать полной, когда после двухчасового перерыва включенная аккумуляторная батарея сразу начнет кипеть. Полный заряд — 2,65—2,75 вольта на банку.
5. После заряда новых батарей плотность электролита часто меняется. Поэтому нужно проверить плотность и в случае необходимости довести ее до нормальной величины 1,32 путем доливки дистиллированной воды или серной кислоты. При составлении раствора вливается кислота в воду, но не наоборот.
6. Первый заряд рекомендуется сделать на специальной зарядной станции или от резервного двигателя. Если такой возможности нет, то заряд надо вести в наиболее ветреную погоду. После вынужденных перерывов заряд продолжают, чтобы довести его до полного.
7. При эксплуатации не следует оставлять долго батарею в разряженном состоянии или допускать перезаряды и глубокие разряды. Предельным, разрядом является 1,6 вольта напряжения на банку. Чрезмерный разряд приводит аккумуляторы к порче.
Проверка заряда батареи производится ежедневно.
8. Раз в три месяца следует производить перезаряд аккумуляторной батареи. Перезаряд делается следующим образом: доводят разряд батареи до 1,6 вольта на банку, а затем заряжают до полного заряда. При перезарядах и вообще раз в два — три месяца надо производить проверку плотности электролита.
Ежемесячно надлежит делать профилактический осмотр всего электрооборудования, очищать его и делать нужные исправления. Особо следует обращать внимание на состояние коллекторных щеток, поверхность коллектора и смазку подшипников. Коллекторные щетки не должны искрить. Рабочая поверхность щеток должна быть чистой. Щетки должны прижиматься к коллектору с достаточной силой. Поверхность коллектора должна быть чистой и ровной. Подшипники должны быть своевременно смазаны.
Генератор не должен нагреваться выше 70—80 0Ц.
Таблица 13. Примерная смета на установку ветродвигателя УВД-8 с насосным оборудованием.
Смета составлена по каталогу привязанных к местным условиям единичных расценок для строительства объектов до 1 миллиона рублей в Белорусской ССР
Э. Р. ЗАКРЖЕВСКИЙ
ВЕТРОДВИГАТЕЛИ ДЛЯ МЕХАНИЗАЦИИ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМ
МИНСК 1959
|
