DisCollection.ru

Авторефераты и темы диссертаций


Повышение эффективности использования навоза путем автоматизированного проектирования вариантов технологий приготовления органических удобрений и их внесения в почву.

Брюханов Александр Юрьевич, 14.07.2009

 

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 101 наименования и 4 приложений. Текстовая часть работы содержит 148 страниц машинного текста, 14 таблиц и 31 рисунок.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и определена цель исследований.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» рассмотрены состояние, перспективы переработки и использования навоза. Представлен анализ существующих технологий переработки навоза в органические удобрения. Рассмотрены вопросы экологической безопасности животноводческих комплексов. Сделан обзор методов выбора оптимальных решений в различных отраслях сельскохозяйственного производства.

На основе обзора и анализа состояния вопроса сформулированы следующие задачи исследований:

обосновать основные принципы формирования машинных технологий и разработать метод проектирования технологических линий переработки

разработать методику формирования машинных технологий с использованием

сформировать базы данных по технологиям и техническим средствам переработки навоза;

обосновать выбор модельных (типичных) хозяйств;

обосновать критерии оценки технологий и технических средств переработки

разработать алгоритм выбора технологий и технических средств переработки навоза;

апробировать разработанную методику автоматизированного выбора технологий и технических средств переработки навоза и оценить её эффективность.

Во второй главе «Теоретические предпосылки формирования методики автоматизированного проектирования машинных технологий производства органических удобрений из навоза» представлен принцип формирования методики выбора технологий и технических средств производства органических удобрений.

Экскременты животных под воздействием операций, технологических процессов и технологий преобразуются в органические удобрения в соответствии с фазами их превращений.

Для описания такой системы в виде информационной модели может быть использована структурная схема многомерного многозвенного технологического процесса, представленная на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема многомерного многозвенного технологического

Изучение сложных систем требует применения самых разнообразных методов исследования операций. В ряде случаев роль человека, принимающего решения в системе, невозможно достаточно точно описать, так что удается выразить в явном виде его функцию с помощью модели. Этот вид моделирования носит название операционных игр. Таким образом, при выборе элементов технологий переработки навоза, необходима экспертная оценка специалиста.

Важным этапом формирования машинной технологии производства и использования органических удобрений является определение технологических параметров линий переработки навоза, количества и качества органических удобрений. Цель расчета заключается в том, чтобы определить объем и характеристики образующегося навоза, потребность во влагопоглощающем материале, объем и качество органических удобрений, размер площадей для экологически безопасного их использования.

При определении качества полученных органических удобрений важной характеристикой является наличие питательных веществ, которое определяется следующим выражением:

где j и i – вид навоза и влагопоглощающего материала соответственно;

- содержание питательных веществ в готовом удобрении, %;

- потери NPK в процессе обработки навоза, в долях единицы;

- содержание питательных веществ в смеси навоза с влагопоглощающим материалом, %;

МСМ и WСМ – масса и влажность смеси, т и %;

Мк и WК – масса и влажность готового удобрения, т и %.

Количество питательных веществ, поступивших в почву, определим по

- количество питательных веществ, поступивших в почву, %;

- потери NPK при внесении, в долях единицы;

Поскольку определение технологических характеристик связано с большим количеством вычислений, расчет целесообразно выполнять на ПЭВМ. На рис. 2 показана схема автоматизированной системы формирования машинных технологий производства органических удобрений, в которую входят алгоритмы по расчету технологических параметров линий переработки навоза и характеристик полученных органических удобрений.

Рис. 2. Схема автоматизированной системы формирования машинных технологий производства органических удобрений.

Для выбора технических средств разработан ряд алгоритмов, которые позволяют выбрать наиболее эффективный комплекс машин для заданных условий. На рис. 3 приведен алгоритм оценки эффективности технических средств для транспортировки и внесения органических удобрений.

Рис. 3. Алгоритм выбора оптимального состава технических средств для транспортировки и внесения органических удобрений.

Критериями оценки, а, следовательно, и выбора технологий, служат технико-экономические, энергетические и экологические показатели.

Важнейшим критерием является показатель экологической безопасности применяемых технологий и комплексов машин. На современном этапе в качестве коэффициента экологической безопасности предлагается использовать отношение объема питательных веществ, доведенных до растения, к объему NPK в навозе, выходящем с фермы.

где Кэкб – коэффициент экологической безопасности;

Q1NPK – сумма питательных веществ (NPK) доведенных до растения, %

QNPK - сумма питательных веществ (NPK) в свежем навозе, %.

Сформированные машинные технологии оцениваются по методу Парето. В качестве критерия может быть использован показатель, определяемый величиной затрат, приходящихся на единицу объема питательных веществ, доведенных до растения:

где Зуд.к - величина затрат на единицу объема питательных веществ, доведенных до растения, руб/т;

Зуд – удельные приведенные затраты (на 1 т произведенных органических удобрений), руб/т.