Предпосылки и направление модернизации электропривода оборудования зерноскладов

Предпосылки и направление модернизации электропривода оборудования зерноскладов

Показаны перспективы развития производства зерновых, а также объектов хранения зерна. Предложены основные направления повышения энергоэффективности электрооборудования зерноскладов.

Авторы публикации

Рубрика

Электротехника

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 2 (100), Январь ‘23

Дата публикации 19.01.2023

Поделиться

Одним из важнейших источников питательных веществ в рационе современного человека являются зерновые культуры. В последнее время часто появляются тревожные новости о том, что в ближайшее время может возникнуть дефицит зерновых, способный привести к голоду не только в развивающихся странах, но и в так называемых развитых. Причины для этого называют различные, в основном это обострившаяся ситуация в сфере мировой политики, но не следует исключать и климатические изменения, способные привести к неурожаю и другим негативным последствиям. Учитывая, что человечество питается зерновыми и занимается их возделыванием уже более 12 тысяч лет, даже небольшой дефицит потребления окажет существенное влияние с негативными последствиями на уровень жизни населения планеты.

Так в России, занимающей лишь четвертое место среди крупнейших мировых поставщиков зерна, по данным Министерства сельского хозяйства [1], в 2022 году посевная площадь составила 81,2 миллионов гектаров, а в 2021 составляла внушительные 79,9 миллионов гектаров. В 2023 планируется увеличение посевных площадей свыше 82 миллионов гектаров.

По данным Росстата, в 2021 году в России было собрано 121,4 млн тонн зерна, в предыдущем 2020 – 133,5 млн тонн [3]. Несмотря на то, что это составляет всего около 5% от мирового производства, Россия является четвертым крупнейшим экспортером зерна в мире.

Известно, что население нашей планеты неуклонно растет и по оценкам экспертов уже преодолело рубеж в 8 млрд человек [2]. Поэтому увеличение объёмов производства зерновых не только будет востребовано в ближайшие годы, но и необходимо. Развитие отрасли возможно за счет внедрения новых инновационных путей повышения не только урожайности при производстве зерновых, но и повышения эффективности методов их хранения.

По данным информационного агентства Интерфакс [3], со ссылкой на сведения Российского зернового союза, нехватка у зернохранилищ России мощностей для доработки и хранения урожая зерна приводит к ежегодным его потерям порядка 5…7%. И это по самым скромным оценкам. Кроме того, к потерям приводит также моральный и физический износ таких мощностей.

По сведениям того же Российского зернового союза, суммарная мощность предприятий хранения зерновых культур в России в настоящее время составляет около 146,9 млн тонн [3]. И них высококачественное хранение способны обеспечить лишь мощности элеваторов и комбинатов хлебопродуктов (порядка 47,5 млн тонн) и перерабатывающие предприятия – мельницы, крупозаводы, комбикормовые заводы, пивзаводы и спиртовые предприятия (еще около 17,3 млн тонн). Оставшиеся 82,1 млн тонн приходятся на сельхозпроизводителей – это в первую очередь зерносклады, способные обеспечить лишь краткосрочное хранение.

Таким образом, повышение эффективности применяемого оборудования, направленное на увеличение сохранности зерна, повышению энергоэффективности производства [4] или другим положительным эффектам, следует считать одним из важнейших направлений развития отрасли.

Технологии и технологическое оборудование для обработки и хранения зерна отработаны опытом многолетнего применения, поэтому могут считаться экономически сбалансированными, а значит, революционных инноваций в этом направлении ждать не стоит.

С другой стороны, развитие полупроводниковой техники в последние годы сделало доступными многие технологии, применение которых еще несколько лет назад имело подтвержденную эффективность, но не было экономически целесообразно. В первую очередь обратим внимание на применение частотно-регулируемого электропривода.

Большая часть технологического оборудования зерноскладов, обеспечивающего механизацию основных технологических операций, электрифицирована и приводится в действие при помощи асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Этот тип электродвигателей в силу простоты своей конструкции, а значит, надежности, получил широчайшее распространение во всех сферах народного хозяйства. Однако, наряду с неоспоримыми достоинствами, он имеет ряд известных недостатков, таких как значительные пусковые токи, потребление реактивной мощности, сложность регулирования частоты вращения и значительное снижения коэффициента полезного действия и коэффициента нагрузки (cosφ) при загрузке менее чем на половину номинальной мощности. С большей частью этих недостатков эффективно справляются применением частотных регуляторов.

Применение частотного регулирования позволяет повысить безотказность работы технической системы и увеличить её срок технической эксплуатации за счет снижения пусковых токов, исключения перегрузок как электродвигателя, так и прочих элементов системы, плавной выработки ресурса оборудования. А для асинхронного двигателя частотный регулятор может выполнять целый ряд функций, задающих основные режимы работы и определяющих производительность механизированного устройства в целом: регулирование, контроль и корректирование частоты вращения ротора электродвигателя; контроль температурного режима; плавный пуск; динамическое торможение (реализуемое подачей постоянного тока в обмотки двигателя); защита от перегрузок, вызванных скачками напряжения или тока; реверсирование; защита от аварийных неполнофазных режимов.

Таким образом, применение частотного регулирования для электропривода оборудования зерносклада, вероятно, не даст существенной экономической выгоды, однако позволит вывести удобство эксплуатации на качественно новый уровень.

Список литературы

  1. Минсельхоз: посевные площади в 2022 году увеличатся. / Журнал «Агроинвестор» [Электронный ресурс] // URL: https://www.agroinvestor.ru/analytics/news/37168-minselkhoz-posevnye-ploshchadi-v-2022-godu-uvelichatsya/ (Дата обращения 23.11.2022)
  2. Население земли. [Электронный ресурс]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Население_Земли (дата обращения: 15.06.2022).
  3. РФ ежегодно теряет 5-7% урожая зерна из-за нехватки мощностей для его хранения / Информационная группа "Интерфакс" [Электронный ресурс] // URL: https://www.interfax.ru/business/823484 (Дата обращения 25.11.2022)
  4. Федеральный закон "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации" от 23.11.2009 №261-ФЗ.

Предоставляем бесплатную справку о публикации, препринт статьи — сразу после оплаты.

Прием материалов
c по
Осталось 2 дня до окончания
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary