ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМ

ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМ. Электрическая энергия - важный фактор технической реконструкции производственных процессов на животноводческих фермах. На базе широкого применения электроэнергии меняется технология выполнения работ на фермах и в результате электрификации достигается коренное усовершенствование основных производственных процессов в животноводстве.

Электроэнергию применяют на фермах по след. направлениям: электропривод всех стационарных машин, электрическое освещение помещений для ж-ных, превращение электричества в тепловую энергию и в виде лучистой энергии для непосредственного воздействия на животный организм.

По мере развития Э. ж. ф. снижается удельный вес осветительной нагрузки за счёт возрастания силовой для привода машин. В 1926 на долю осветительной нагрузки в жив-ве, как и во всём с. х-ве, приходилось 92% всей потребляемой электроэнергии, а на долю силовой только 8%. В 1952 удельный вес силовой нагрузки в с. х-ве превысил 50%, а на крупных колхозных животноводческих фермах св. 90%, если электроэнергия не расходуется на тепловые нужды. Из общего баланса энергии, необходимой для выполнения производственных процессов на животноводческих фермах, часто до 85% требуется в виде тепловой энергии для запарки кормов, подогрева воды, пастеризации молока, обогрева помещений. Если фермы получают электроэнергию от небольших тепловых электростанций, то широкое применение электротепловых приборов на фермах нерационально, т. к. общий коэф-т полезного использования энергии топлива или суммарный коэф-т полезного действия (к. п. д.) электростанции, электропередачи и электротеплового прибора не будет выше 17%, тогда как при непосредственном сжигании топлива в топке кормозапарника, пастеризатора, печи отопления к. п. д. доходит до 30 - 40%.

Если же электроэнергию получают от сельской гидроэлектростанции, достаточно обеспеченной водой или не имеющей суточного регулирования, то электротепловые установки (см. ниже) получают широкое применение на животноводческих фермах. Целесообразность их использования в этом случае определяется тем, что большинство электротепловых приборов могут включаться в часы сокращения нагрузки гидроэлектростанции. Ещё более целесообразно применять электротепловые приборы при ветро-электростанциях, особенно сочетая эти приборы с тепловыми аккумуляторами. Применение электротепловых приборов в жив-ве позволяет высвободить на ферме неск. человек, занятых заготовкой топлива, подвозом его, пилкой, колкой дров и топкой котлов, печей и водогрейных кубов, а также улучшает условия пожарной безопасности и зоогигиены в помещениях для животных.

Электрическое освещение в животноводческих постройках также имеет большое производственное значение. Поданным Всесоюзного н.-и. ин-та механизации сельского хозяйства, производительность труда доярок, скотников и др. работников жив-ва повышается на 30 - 40% за счёт применения электрического освещения, при этом резко возрастает чистота молока и сокращаются его потери. Одновременно электрическое освещение обеспечивает большую экономию осветительного керосина. На каждые 1000 квт-ч электроэнергии, затраченные на освещение, экономят 670 кг керосина.

Электричество применяют в виде лучистой энергии (обычный электрический свет, ультрафиолетовые лучи) для непосредственного воздействия на организм ж-ных. Хорошие результаты дает ультрафиолетовое облучение молодняка с.-х. ж-ных (поросят, цыплят, телят) и высокопродуктивных животных в в зимнее время. Большой хоз. эффект даёт применение в птицеводстве т. н. "искусственного дня" (см. Электрификация сельского хозяйства).

Основным видом применения электроэнергии на животноводческих фермах является электропривод (см.) машин для механизации трудоёмких работ на фермах. Электродвигатели устанавливают на фермах для привода кормоприготовительных машин, насосов для водоснабжения, вакуум-насосов для механической дойки коров, машинок для стрижки овец, молочных машин (сепараторы, маслоизготовители, пастеризаторы и т. д.), насосов для откачки навозной жижи, вентиляторов, механизмов для чистки ж-ных, для массажа вымени, подъёмных и транспортных устройств. Обычно при Э. ж. ф. на них устанавливают не меньше 5 электродвигателей мощностью от 125 вт (для электрострижки овец) до 14 квт (для привода силосорезок и мельниц).

Электропривод имеет ряд преимуществ по сравнению с приводом машины в животноводческих х-вах от двигателей внутреннего сгорания. Для обслуживания электродвигателей не требуются опытные механики, двигатели могут включать и выключать скотники, доярки и т. д. На животноводческих фермах применяют двигатели с различной мощностью, на разное число оборотов в минуту, с установкой в любых условиях (напр., на чердаке для вентиляторов), а также допускающие управление на расстоянии и полную автоматизацию их работы. Особенно важна при электрификации полная автоматизация производственных процессов на поточных линиях. Такая автоматизация обеспечивает наибольшее высвобождение обслуживающего персонала с трудоёмких работ и повышает эффективность производственных процессов. Напр., на колхозных животноводческих фермах подачу воды на фермы производят автоматические электроводокачки; поение скота происходит из автопоилок. Автопоение коров повышает их удой на 10 - 15% при тех же кормовых затратах (см. Автопоилка).

Автоматическая электроводокачка (рис. 1) имеет след. основные части: вихревой насос, электродвигатель, воздушно-водяной котёл и реле давления. От котла вода по подземному водопроводу поступает на животноводческие фермы. Реле давления, установленное на котле сверху, служит для автоматического включения или выключения электроводокачки. При работе насоса вода поступает в котёл и сжимает находящийся там воздух до определённого давления. При установке автоматической электроводокачки нет необходимости строить высокую водонапорную башню, её заменяет воздушно-водяной котёл, устанавливаемый в шахте колодца, под землёй. Объём котла 0,8 м³. Как только давление воздуха в котле достигнет нужного предела, реле давления остановит электронасос. Под напором сжатого в котле воздуха вода из котла растекается по водопроводу во все помещения. Как только давление упадёт, реле давления опять включает электронасос, к-рый подкачивает воду в котёл и поднимает давление сжатого воздуха до нужного предела. Водокачка работает автоматически; колхозный электромонтёр должен только изредка заходить и проверять исправность оборудования и следить за наличием масла в подшипниках. Если автоматическая электроводокачка подаёт воду из глубоких артезианских скважин, то устанавливают глубинные так наз. погружные электронасосы, опускаемые на любую глубину в буровой трубчатый колодец (см. Насосы).

Электрификация даёт возможность автоматизировать также вентиляцию животноводческих помещений, подачу кормов, работу кормоприготовительных машин, включение и выключение освещения и т.д. На инкубаторно-птицеводческих станциях широко применяют электроинкубатор "Рекорд-39" (см. Инкубатор). Одна механизация трудоёмких работ в жив-ве, без их электрификации, повышает производительность труда в ср. на 50%, а при электрификации производительность труда возрастает в 2 - 2¹/₂ раза.

Рис. 1. Автоматическая безбашенная электроводокачка ВИМ для шахтных колодцев: 1 - всасывающая труба; 2 - приёмный клапан с сеткой фильтра; 3 - электродвигатель; 4 - насос; 5 - напорный трубопровод; 6 - воздушно-водяной котёл; 7 - реле давления; 8 - манометр; 9 - магнитный пускатель; 10 - моторный ящик

Стрижка овец - самый трудоёмкий процесс в овцеводстве (см. Стрижка). Применение машинной стрижки овец увеличивает настриг шерсти с каждой овцы на 200 - 400 г, т. е. на 8 - 13% за счёт более низкого и ровного среза. Конструкторы создали небольшой электродвигатель, вполне помещающийся в ручке стригальной машинки, но имеющий полезную мощность 100 вт. Работать машинкой с электродвигателем в ручке гораздо удобнее, чем машинкой с гибким валом. С 1952 начали применять на электростригальных пунктах механические прессы для прессования остриженной шерсти в кипы.

В колхозе имени Молотова, Макаровского р-на, Киевской обл., колхозный механик тов. Мазепа приспособил для комплексной электрификации и теплофикации животноводческих ферм обычный локомобиль. Опыт тов. Мазепы и колхозов БССР показывает, что широко распространённые у нас в с. х-ве локомобили П-25, П-38 также м. б. достаточно успешно использованы на тепло-электростанциях при фермах. Недостатком этих локомобилей является пониженный коэф-т полезного действия, большие габариты и большой вес.

В связи с этим очень выгодны для колхозов принятые к производству лёгкие паросиловые установки ЛПУ-1 с электрическим генератором мощностью 25 квт, к-рые одновременно могут приводить в движение машины для механизации жив-ва, давать тепловую энергию в виде отработавшего пара и освещать до 150 колхозных дворов. Они могут работать на любом виде местного топлива: низкосортных углях, торфе, дровах.

Средний колхоз ежегодно расходует только на запаривание кормов и отопление свинарников 400 м3 дров. Этого топлива, или, лучше, торфа при паросиловой установке хватает для полной электрификации и теплофикации животноводческих ферм и для освещения всех жилых домов колхоза.

Таким образом, особенности энергетики животноводческих ферм, на к-рых до 80 - 85% всей энергии требуется в виде тепловой энергии, дают возможность очень рационально строить комплексное энергетическое х-во ферм на базе небольших теплоэлектростанций. Эти станции, имея более совершенные паровые котлы, чем обычные кормозапарники или водогрейные кубы, сжигая то же количество топлива (при этом дешёвые сорта топлива - торф, местные угли и т. п.), дают тепловой энергии в 2 - 3 раза больше и одновременно (уже без всякого дополнительного расхода топлива) вырабатывают 25 - 35 квм электроэнергии.

В наст. время есть опытные установки для комплексной выработки электроэнергии, тепла и холода. Холод получается за счёт отработавшего пара паросиловой установки (абсорбционный холодильник). Опыт показывает, что общий коэф-т полезного действия таких установок доходит до 50 - 60% против 7 - 9% у обычных локомобильных электростанций.

Многие колхозы нашей страны уже приступили к строительству колхозных теплоэлектроцентралей.

Ряд послевоенных постановлений ЦК КПСС и Совета Министров СССР о развитии общественного колхозного и совхозного продуктивного животноводства создали базу для быстрого роста механизации и электрификации трудоёмких процессов в жив-ве. Было организовано массовое производство машин для животноводческих ферм, широко развернулась электрификация колхозов. Укрупнение колхозов ещё более способствовало внедрению на животноводческих фермах новой техники на базе электрификации всех производственных процессов. К механизации и электрификации трудоёмких процессов в жив-ве привлечены машинно-тракторные и машинно-животноводческие станции. На 1/I 1954 г. 28 тыс. ферм имели механизированное водоснабжение, 12 тыс. ферм имели автопоение и 4,6 тыс. ферм - электромашинное доение коров.

Большие темпы развития механизации и электрификации трудоёмких работ на животноводческих фермах достигнуты после решения сентябрьского (1953) Пленума ЦК КПСС. В постановлении Пленума отмечено важное значение электрификации МТС, колхозов и совхозов и указано, что расширение работ по электрификации с. х-ва должно осуществляться за счёт лучшего использования электроэнергии имеющихся сельских электростанций, присоединения МТС, колхозов и совхозов к пром. энергосистемам, а также путём строительства новых сельских электростанций и ветросиловых установок. Постановление Пленума обязывает применять электроэнергию в МТС, колхозах и совхозах прежде всего для производственных целей.

На основе этого постановления принято на производство оборудование для доильных залов, для механизированных кормоцехов, расширено производство автоматических электроводокачек и др. электрооборудования.

Электротепловые установки для животноводческих ферм. Применяют электротепловые установки для нагрева воды, запаривания корма, пастеризации молока, подогрева вентиляционного воздуха.

Электротепловые установки состоят из след. частей: электронагревателей, тепловой изоляции, теплоаккумулирующих тел, аппаратуры контроля и автоматического управления. Электротепловые установки изготовляют: косвенного нагрева с проволочными или ленточными сопротивлениями (нагревательными элементами), от к-рых тепло передаётся объекту нагрева, и непосредственного нагрева, в к-рых сопротивлением служит сам объект нагрева, напр. вода. Из установок непосредственного нагрева на животноводческих фермах применяют установки электродного типа. Установки косвенного нагрева с нагревательными элементами можно применять во всех случаях, мощность элементов почти не изменяется в процессе работы; установки электрически безопасны, но сравнительно сложны по устройству; нередко требуют защиты от перегрева. Электродные установки более просты по конструкции и менее дороги; позволяют получать на единицу объёма рабочего пространства большие мощности; допускают изменение установленной мощности (сменой электродов, изменением расстояния между ними). Недостатки электродных установок: сильное изменение мощности в процессе нагрева; нек-рая сложность обеспечения электробезопасности. Воду, нагретую электродным способом, рекомендуется применять в основном для технологических целей.

Нагревательные сопротивления. Из материалов сопротивлений - лучший нихром (имеет большую жароупорность, высокое удельное электрическое сопротивление, малый температурный коэф-т изменения, большую механическую прочность, достаточную хим. стойкость). Для калориферов вентиляционных установок применяют стальную проволоку, (лучше оцинкованную). Из применяемых нагревательных элементов лучший по качеству и универсальности трубчатый, устройство к-рого следующее. Внутри металлической трубки расположена нихромовая спираль сопротивления Пространство между трубкой и спиралью равномерно заполнено наполнителем - порошком кристаллической окиси магния в сильно уплотнённом состоянии. Концы спирали прикреплены к контактным шпилькам, выходящим из трубки Наполнитель создаёт хороший отвод тепла от спирали к трубке и их взаимную электрическую изоляцию.

Тепловая изоляция электрических нагревательных установок выполняется так, чтобы потери энергии на. теплоотдачу во внешнюю среду и на теплоаккумуляцию (вызываемую периодическим действием установки) были минимальными. Хороший материал теплоизоляции имеет малый коэф-т теплопроводности, небольшую удельную теплоёмкость, малый объёмный вес, незначительную гигроскопичность, упругость, стойкость по отношению к хим. агентам. Наилучший материал теплоизоляции для электротепловых установок животноводческих ферм - стеклянная вата 1-го сорта.

Аппаратура автоматического управления электротепловых установок составляется из электромагнитных контакторов для включения и выключения рабочего тока и из различных реле. Наиболее распространены температурные реле: биметаллические, с сильфонами, диафрагмами, трубками Бурдона. Биметаллические пластинки состоят из двух металлических слоёв с разными коэф-тами линейного расширения. От воздействия темп-ры металлы различно расширяются, что вызывает изгиб пластинки. Изгиб пластинки используется для замыкания и размыкания контактов реле. Термический биметалл применяют в виде плоских пластинок, пластинок с изгибами, плоских и цилиндрических спиралей. В случае реле с сильфонами и диафрагмами, для получения упругих деформаций термочувствительных органов, используется расширение при нагреве паров жидкостей, а в реле с трубками Бурдона - изменение давления жидкости или газа.

Рис. 2. Устройство электрического водонагревателя-термоса

Электрический водонагреватель - термос (рис. 2) косвенного нагрева, конструкции ВИЭСХ (Всесоюзного ин-та электрификации с. х-ва) имеет стальной сварной резервуар 2, кожух из листового железа 2, тепловую изоляцию 3. термореле 4 фланец с электронагревателем 5, ножки 6, спускной кран 7, обратный клапан 8, вентиль 9 для впуска холодной воды, термометр 10, патрубок горячей воды 11. Прибор присоединяют к водопроводу Чтобы взять горячую воду, открывают вентиль 9, поступающая холодная вода вытесняет горячую. Таким образом резервуар всегда остаётся наполненным водой Это исключает обнажение нагревательных элементов по недосмотру. Загиб внутреннего конца питательного патрубка ко дну резервуара и умеренная скорость поступления воды практически исключают смешение холодной воды с находящимся выше слоем нагретой воды Основные показатели аппарата: ёмкость резервуара 200 л, нагреватель трёхфазный, 220/380 в, мощностью 5,4 квт; время нагрева воды до 80е ок. 4 час., занимаемая аппаратом площадь пола 1×1 м, выс. 1,85 м; общий вес 160 кг.

Электрические запарники, подобно огневым, изготовляют в виде агрегатов или запарных котлов Агрегаты более универсальны, маневренны и производительны, чем котлы. Электрический запарный агрегат (конструкция ВИЭСХ) (рис. 3) состоит из электрического парового котла с арматурой, паропровода и двух запарных чанов Котёл имеет герметически закрывающийся цилиндрический резервуар 1 со сливным краном 2. Котёл установлен на металлической подставке 3 с тремя ножками. Нагреватель состоит из трёх стальных электродов. В запарном чане установлена решётка 4, к-рая отделяет продукт от стекающего вниз конденсата. Для впуска пара в чан служит труба 5 с отростком и шарообразной парораспределительной насадкой. Каждый чан имеет корпус 6, кожух 7, тепловую изоляцию 8, крышку 9 и прижимную скобу 10. Котел имеет водомерное стекло 11 и предохранительный стояк 12. Перед пуском агрегата в эксплуатацию необходимо отрегулировать мощность котла. Регулирование достигается изменением расстояния между электродами, а если это оказывается недостаточным, то комплект электродов заменяют другим, с соответственно увеличенными или уменьшенными размерами пластин. Основные данные агрегата: площадь пола под агрегатом 2,2×2,1 м; выс без предохранительного стояка 1,5 - 1,6 м; вес 250 кг; количество воды, заливаемой в котёл, 54 л; полезная ёмкость чана 150 л (1 ц картофеля); ср. время нагрева воды в котле до кипения 30 мин., запаривание одного чана 1 час. Расход энергии на 1 ц картофеля - 10 квт-ч. Рабочее давление пара 0,05 - 0,1 ати. Агрегат обслуживает один рабочий.

Рис. 3. Электрический запарный агрегат

Электрический запарный котёл. Запарник состоит из металлического чана, кожуха, опорной рамы из углового железа, контактной коробки, парораспределителя, прижимного приспособления, крышки, приспособления для закрепления чана в необходимом положении, электронагревателя, тепловой изоляции. Электронагреватель образует три нихромовые спирали, изолированные надетыми на них керамическими бусами, к-рые уложены шестью витками в круглую коробку.

При запаривании в чан закладывают продукт и заливают небольшое (ок. 4 л) количество воды; конец запаривания определяют по выходу пара из парового клапана.

Пастеризация молока. Электрические пастеризаторы, подобно огневым, по режиму работы делятся на две группы: аппараты прерывного действия, длительной пастеризации, и непрерывного действия, моментальной пастеризации. Пастеризаторы прерывного действия применяют двух систем нагрева: непосредственного нагрева электродами, т. е. с прохождением электрического тока через молоко, и косвенного нагрева с передачей теплоты молоку от электрического нагревателя, причём между нагревателем и молоком вводится в качестве промежуточной, среды вода.

Рис. 4. Схема установки вентиляции с электрическим подогревом воздуха

Вентиляция животноводческих помещений с электрическим подогревом свежего воздуха м. б. применена в отапливаемых и неотапливаемых животноводческих помещениях. Схема установки показана на рис. 4. Свежий воздух засасывается через заборную трубу 1 и вентилятором 2, приводимым от электродвигателя 3, гонится через электрокалорифер 4, где и подогревается. Далее через воздушный канал 5 воздух распределяется по всему помещению. От короба канала, подвешиваемого довольно высоко над полом, делают спуски 6, чтобы свежий воздух направлялся в зону дыхания ж-ных. Для регулирования общей подачи воздуха в помещение и распределения его на главном канале и на спусках ставят задвижки 7. Загрязнённый воздух удаляется через вытяжные трубы 8, устанавливаемые над средним проходом помещения. Короба вентиляционных каналов делают из сухих, гладко соструганных досок, толщиной 20 мм, соединяемых в четверть. В углах коробов прокладывают для уплотнения рейки треугольного сечения.

Литература: Смирнов В., Тепловые установки животноводческих ферм, 2 изд., М., 1955. См. также Электрификация сельского хозяйства.