Параметры системы стабилизированного электроозонирования ульев при лечении бактериозов пчел
На правах рукописи
НИКОЛАЕНКО СЕРГЕЙ АНАТОЛЬЕВИЧ
ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМЫ СТАБИЛИЗИРОВАННОГО
ЭЛЕКТРООЗОНИРОВАНИЯ УЛЬЕВ ПРИ ЛЕЧЕНИИ
БАКТЕРИОЗОВ ПЧЕЛ
Специальность: 05.20.02 – Электротехнологии и электрооборудование
в сельском хозяйстве
АВТОРЕФЕРАТ
диссертация на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Краснодар – 2010 2
Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кубанский государственный аграрный университет»
Научный руководитель – кандидат технических наук, доцент Овсянников Дмитрий Алексеевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент Богдан Александр Владимирович;
кандидат технических наук, профессор Симонов Николай Михайлович
Ведущая организация – ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»
Защита состоится 20 мая 2010 года в 14.00 на заседании диссертационного совета Д220.038.08 при ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, корпус фа культета энергетики и электрификации, ауд. № 4.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет».
Автореферат размещен на сайте www.kubsau.ru Автореферат разослан 20 апреля 2010 г.
Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, доцент В.С. Курасов ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность. В пчеловодстве в эпоху рыночной экономики основным фактором конкурентоспособности является сила пчелиных семей, которая в первую очередь зависит от скорости их развития. Причиной снижения скорости развития пчелиных семей являются болезни пчел, одна из которых - колибак териоз. Традиционным способом лечения болезни является применение анти биотиков, которые в конечном счете попадают в производимые продукты пче ловодства. Это не только оказывает отрицательное влияние на здоровье чело века, употребляющего мед, но и не позволяет отправлять российский мед на экспорт в Европу по более высоким ценам. Решением проблемы является при менение электроозонирования в пчеловодстве для лечения бактериозов пчел.
В настоящее время не определены оптимальные режимы озонирования пчелиных семей. В проведенных исследованиях рассматривается концентрация озона на выходе из озонатора в начальный момент времени и совершенно не учитывается реальная концентрация озона в улье, которая, вследствие биоло гических особенностей пчелиных семей, колеблется при изменении условий окружающей среды. Технические особенности традиционных электроозонато ров барьерного типа также дестабилизируют параметры обработки. Сущест вующие электроозонаторы для обработки пчел не способны обеспечить тре буемое качество электроозонирования ульев, что не позволяет в настоящее время эффективно применять перспективный метод для лечения болезней пчел.
Таким образом, создание системы стабилизированного озонирования ульев для лечения бактериозов пчел является актуальной задачей, имеющей существен ное значение для экономики страны.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с госбюджетной темой ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» «Раз работка и исследование энергосберегающих технологий, оборудования и источников электропитания для АПК» на 2006–2010 гг. (ГР № 01200113477, раздел 4).
Научная гипотеза – повысить эффективность лечения бактериозов пчел озоном можно путем обоснования параметров обработки пчелиных семей и системы стабилизированного озонирования ульев, включающей регулятор, учитывающий особенности улья как объекта управления и разрядного устрой ства электроозонатора как регулирующего органа.
Цель работы – обоснование параметров системы стабилизированного электроозонирования ульев для лечения бактериозов пчел.
Объект исследования – процесс электроозонирования улья с пчелами, система стабилизации параметров электроозонирования.
Предмет исследования – зависимости параметров системы стабилизиро ванного озонирования улья от внутриульевого воздухообмена и нагрева раз рядного устройства электроозонатора;
режимы озонирования улья для лечения бактериозов пчел.
Задачи исследования.
1. Разработать тепловую модель разрядного устройства электроозонатора для определения его конструктивных параметров.
2. Разработать математическую модель системы автоматического управле ния концентрацией озона в улье, устанавливающую связь управляющего воз действия с дестабилизирующими факторами.
3. В среде программного комплекса МВТУ проверить работоспособность системы автоматического управления концентрацией озона в улье и определить показатели качества регулирования.
4. Определить оптимальные, по критерию минимальной энергоемкости, параметры электроозонирования ульев с использованием регрессионных моде лей влияния концентрации озона и времени обработки на выживаемость возбу дителей бактериозов пчел.
5. Экспериментально подтвердить функциональные зависимости тепловой модели разрядного устройства электроозонатора: постоянной времени нагрева от конструктивных параметров;
установившейся температуры от тепловой мощности и подачи воздуха.
6. Разработать принципиальную электрическую схему и изготовить обра зец системы автоматического управления концентрацией озона в улье для ле чения бактериозов пчел. Произвести испытания разработанной системы в лабо раторных и производственных условиях.
7. Произвести технико-экономическое обоснование системы стабилизиро ванного электроозонирования ульев при лечении бактериозов пчел.
Методы исследований. В работе использованы основные положения общей электротехники, теплотехники, теории автоматического управления, методы определения микробной обсемененности, методика планирования экс перимента, методы теории вероятностей и математической статистики, про граммное обеспечение STATISTICA 6.0, Microsoft Office, МВТУ 3.5.
Научную новизну работы составляют:
1. Параметры озонирования ульев с пчелами, при которых с минималь ной энергоемкостью достигается уничтожение возбудителей бактериозов пчел.
2. Тепловая модель разрядного устройства электроозонатора, определяю щая его конструктивные параметры.
3. Математическая модель системы автоматического управления концен трацией озона в улье, обеспечивающая заданное качество регулирования.
Практическую значимость работы составляют:
1. Эмпирические закономерности влияния концентрации озона и времени обработки на выживаемость санитарно-значимых тест-объектов, определяю щие параметры электроозонирования ульев для лечения бактериозов пчел.
2. Методика использования математической модели системы автоматиче ского управления концентрацией озона в улье, которая позволяет задавать ис ходные параметры для программирования контролера, управляющего электро озонатором.
3. Выявленные закономерности влияния нагрева разрядного устройства на вольтамперную характеристику, активную мощность, производительность, удельную энергию выхода озона.
4. Результаты математического моделирования концентрации озона при одновременной обработке от 1 до 30 ульев с пчелами в зависимости от темпе ратур разрядного устройства и наружного воздуха.
5. Опытный образец системы электроозонирования, обеспечивающий стабилизированную обработку ульев с пчелами в заданном режиме.
Новизна способа стабилизации концентрации озона в улье подтверждена патентом РФ.
На защиту выносятся следующие основные положения:
- математическая модель влияния нагрева разрядного устройства на про цесс синтеза озона, обосновывающая параметры конструкции разрядного уст ройства;
- математическая модель системы автоматического управления концентра цией озона в улье;
- результаты экспериментальных исследований влияния концентрации озона и времени обработки на выживаемость Escherichia сoli и Staphylococcus aureus, определяющие параметры электроозонирования ульев для лечения бак териозов пчел;
- результаты лабораторных и производственных испытаний качества ста билизации концентрации озона в улье;
- параметры системы электроозонирования с автоматической стабилизаци ей концентрации озона в ульях, которая позволяет обрабатывать одновременно от 1 до 30 пчелиных семей в заданном режиме.
Реализация результатов исследования. Результаты исследования вне дрены на пасеке ЗАО «Кубань» Кореновского района Краснодарского края;
внедрены в учебный процесс научно-исследовательской лаборатории ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет» по повыше нию квалификации руководителей предприятий АПК;
материалы исследований и макетный образец системы стабилизированного электроозонирования пчели ных семей переданы в ООО «ЗИП-Партнер» для подготовки серийного произ водства.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на ежегодных научных конференциях КубГАУ «Научное обеспе чение агропромышленного комплекса» с 2006 по 2009 г.;
на международной научно-практической конференции «Основы достижения устойчивого развития сельского хозяйства», ВГСХА, Волгоград, 2006;
на Российской научно практической конференции «Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе» в Ставрополе (СГАУ, 2007- гг.). Проекты на основании результатов исследований представлены на между народном экономическом форуме в г. Сочи (2006-2008 гг.), на международном инвестиционном форуме «Дни Краснодарского края в Германии», г. Мюнхен, 2006 г.;
на Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди аспи рантов и молодых ученых высших учебных заведений Минсельхоза России ав тор награжден диплом 1-й степени в номинации «Технические науки».
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 21 пе чатных работах, в том числе в пяти патентах РФ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка используемых источников и 5 приложений. Работа содержит 135 страниц основного текста, 45 рисунков, 13 таблиц. Список используемых источников содержит 147 наименований.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Введение содержит обоснование актуальности работы и направления исследования.
В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» дан краткий анализ народнохозяйственного значения пчеловодства, определена роль лечения болезней пчел озоном, произведен анализ факторов, дестабилизи рующих параметры озонирования ульев с пчелами.
Произведен анализ доступных литературных источников в области пче ловодства. Ведущими в России организациями в этой области являются НИИ пчеловодства, НИИВС и др. Вопросы лечения болезней пчел освещены в рабо тах: Бутлерова А.М., Таранова Г.Ф., Кривцова Н.И., Лебедева В.И., Туникова Г.М., Еськова Е.К., Севастьянова В.Г. и других ученых.
Произведен анализ болезней пчел, существенно распространенных на тер ритории России, и современных способов их лечения. Бактериозы пчел значи тельно снижают силу пчелиных семей, приводят к снижению медопродуктив ности и повышению себестоимости меда. Традиционные способы лечения бо лезней пчел, включающие применение антибиотиков и других ветеринарных препаратов, повышают токсичность производимых продуктов пчеловодства, что отрицательно влияет на здоровье человека.
Установлено, что наиболее перспективными являются электротехноло гические способы лечения болезней пчел, в частности электроозонирование.
Проблемы применения аэроионизации и озонирования в пчеловодстве рас смотрены в работах Бородина И.Ф., Манапова А.Г., Дементьева Е.П., Ситдико вой Э.А., Нормова Д.А. и других ученых. Однако в этих работах не учитывает ся реальная концентрация озона в улье, которая является переменным парамет ром процесса озонирования. Установлено, что наиболее значимыми факторами, дестабилизирующими концентрацию озона в улье, являются внутриульевой воздухообмен, зависящий от температуры наружного воздуха, и изменение технологических характеристик электроозонатора при нагреве разрядного уст ройства.
Произведен анализ доступных литературных источников авторов, рабо тающих в области создания электроозонаторов, среди которых работы Бороди на И.Ф., Филиппова Ю.В., Емельянова Ю.М., Ксенза Н.В., Кривопишина И.П., Соколовой М.В., Вигдоровича В.Н., Сторчевого В.Ф., Нормова Д.А., Богдан А.В. и других ученых.
Установлено, что традиционные электроозонаторы не способны обеспе чить требуемое качество обработки. Представляется наиболее целесообразным обоснование параметров обработки пчелиных семей и разработка системы ста билизированного озонирования ульев, включающей регулятор, учитывающий особенности улья как объекта управления и разрядного устройства электроозо натора как регулирующего органа.
Во второй главе «Математическое моделирование параметров системы стабилизированного электроозонирования улья» произведены теоретические исследования по разработке системы стабилизированного элек троозонирования пчелиных семей.
Сделан системный анализ процесса озонирования улья. Электроозонатор с объектом управления – ульем можно представить в виде отдельных звеньев, имеющих свои передаточные функции. На основании этого получена функцио нальная схема процесса озонирования ульев с пчелами. Установлено, что ос новными факторами, дестабилизирующими концентрацию озона в улье, явля ются внутриульевой воздухообмен, зависящий от температуры наружного воз духа, и нагрев разрядного устройства, влияющий на стабильность параметров электроозонатора как регулирующего органа. Для построения системы автома тического управления (САУ) концентрацией озона внутри улья необходимо учесть термодинамические процессы в канале разрядного устройства. Струк турная схема тепловых процессов в канале разрядного устройства представлена на рисунке 1.
Тепловая модель канала разрядного устройства электроозонатора учиты вает изменение физических свойств воздуха с ростом его температуры и влия ние подачи воздуха на температуру диэлектрических барьеров. Тепловая мо дель реализована в среде программного комплекса МВТУ "Моделирование в технических устройствах".
а) б) Рисунок 1 - а) Структурная схема тепловой модели канала разрядного устройства;
б) переменные параметры тепловой модели канала разрядного устройства электроозонатора Разработанная математическая модель влияния нагрева разрядного уст ройства на основные технологические и электротехнические характеристики электроозонатора обосновывает параметры конструкции разрядного устройства как регулирующего органа, способствующего повышению качества стабилиза ции концентрации озона в улье.
В результате моделирования установлено, что минимальная подача ком прессора, при которой температура разрядного устройства не превысит допус тимого значения в 50оС, составляет 4 м3/ч. Определено, что максимальное ка чество регулирования: статическая погрешность - 4,4%, перерегулирование 14% - достигается при изготовлении разрядного устройства из стекла толщи ной 2,3 мм.
Для проведения качественной обработки ульев озоном САУ должна обес печивать стабилизацию концентрации озона CОЗ на входах в ульи в течение всего времени озонирования. Наиболее существенными дестабилизирующими факторами являются: количество NУ обрабатываемых ульев, температура tВ1 ок ружающего воздуха, влияющая на естественный внутриульевой воздухообмен, и подача QВ2 озонированного воздуха в улей. Таким образом, концентрация озона в улье определяется формулой:
G C = (1) Q2 + N Q, где GОЗ – производительность разрядного устройства, мг/с;
QВ2 – подача озонированного воздуха из разрядного устройства, м3/с;
NУ – количество обра батываемых озоном ульев, шт.;
QУ – естественный воздухообмен улья, м3/с.
Математическая модель объекта управления, с учетом внутриульевого воздухообмена, зависящего от температуры наружного воздуха, имеет вид:
GОЗ C ОЗ = ( ) (2) Q В2 + N У VУ a ВУ1 + a ВУ2 e aВУ3 (tВ1 + aВУ4 ), где aВУ1, aВУ2, aВУ3, aВУ4 – коэффициенты математической модели;
VУ – объем внутриульевого воздуха, м3.
Математическая модель регулирующего органа, с учетом процесса элек тросинтеза озона при нагреве разрядного устройства, имеет вид:
I = aI1 + a I2U + aI3t ;
U = a I1 + a I3t ;
a I1 + aI2t - a I I = a I1U + a I2U t ;
I = I - I ;
P =U I ;
(3) G = aG1 + aG2 P + aG3t + aG4 Pt + aG5t + aG6 (Pt ) ;
A = P G ;
h = A A ;
P = P (1-h ), где IРУА – активная составляющая тока разрядного устройства, мА;
UРУГ – напряжение горения разряда для используемого разрядного устройства, кВ;
AУДТ – значение удельной энергии образования озона, Дж/мг;
AУД – удельная энергия образования озона в разрядном устройстве, Дж/мг;
РУ – КПД разряд ного устройства;
PОЗ – мощность, идущая на образование озона, Вт;
PТЕП – тепловая мощность, Вт;
aG1, мг/с;
aG2, мг/с·Вт;
aG3, мг/с2;
aG4, мг/с2·Вт;
aG5, мг/с2;
aG6, мг/с2·Вт;
aIЗ1, мА/кВ;
aIЗ2, мА/кВ;
aIГ1, мА;
aIГ2, мА/кВ;
aIГ3, мА/с – ко эффициенты моделей.
С учетом математических моделей объекта регулирования и регулирующего органа разработана функциональная схема САУ концентрацией озона на входе в улей, которая имеет вид (рисунок 2).
Рисунок 2 – Функциональная схема САУ концентрацией озона на входе в улей Разработанная САУ концентрацией озона на входе в улей является сле дящей разомкнутой цифровой системой автоматического управления по воз мущению с переменными параметрами, имеет связь через датчик температуры стекла диэлектрических барьеров для стабилизации управляющего воздействия.
На основании САУ разработана модель регулятора, позволяющая обосно вать требуемое управляющее воздействие для стабилизации концентрации озо на в улье при различных исходных данных, таких как: требуемая концентрация озона в улье, количество ульев и сила пчелиных семей, подача компрессора, параметры конструкции разрядного устройства и пр. С помощью разработан ных математических моделей, описывающих электросинтез озона в разрядном устройстве, рассчитаны настройки регулятора. Также получена блок-схема ал горитма работы (рисунок 3).
[ )] ( GОЗ = kССОЗ QВ1 + N y Vy aВУ1 + аВУ2 с аВУ З (tВ1 +аВУ4 ) ( ) -(аG2 +аG4tC )+ (аG2 +аG4tC )2 -4аG6tC аG1 +аG3tC +аG5tC -GОЗ 2 PРУ = 2аG6tC P аI31 + аI32 tC ( ) -1- а UРУ = РУ + аIГ1 + аIГ3 tC + аI32 tC - аIГ2 аIГ U РУГ I U РУ 2 N PWM - Z= U РУМ Рисунок 3 – Схема алгоритма работы цифрового регулятора В третьей главе «Исследование модели САУ концентрацией озона в улье» произведено исследование качества управления САУ концентрацией озона на входе в улей. Структурная схема моделирования САУ концентрацией озона на входе в улей реализована в среде программного комплекса «МВТУ» и имеет вид, представленный на рисунке 4-а.
Исследование качества управления САУ концентрацией озона на входе в улей проводилось по виду кривой переходного процесса, полученной в резуль тате моделирования САУ при типовом ступенчатом воздействии (рисунок 4-б).
Установлено, что при изменении температуры наружного воздуха от до 35оС при переходных процессах концентрация озона в улье отклоняется не более чем на 14%. Практически при проведении экспериментальных исследо ваний отклонение концентрации не превысило 13%.
Разработана принципиальная электрическая схема следящей разомкнутой цифровой системы автоматического управления концентрацией озона в улье по возмущению с переменными параметрами, представленная на рисунке 5.
а) б) Рисунок 4 – а) Структурная схема моделирования САУ концентрацией озона в улье;
б) график переходного процесса изменения концентрации озона в улье Рисунок 5 – Схема электрическая принципиальная системы электроозонирования В четвертой главе «Экспериментальные исследования режимов озо нирования и параметров электроозонатора для лечения бактериозов пчел»
определены рациональные параметры обработки для лечения бактериозов пчел с учетом влияния нагрева разрядного устройства на процесс электросинтеза озона. Экспериментальные исследования произведены в три этапа.
На первом этапе следовало определение рациональных параметров озо нирования ульев для лечения бактериозов пчел с целью настройки разработан ной системы стабилизированного озонирования ульев. Произведены экспери ментальные исследования влияния параметров электроозонирования на сани тарно-значимые тест-объекты (рисунок 6).
Рисунок 6 – Изображение лабораторного оборудования и процесса анализа результатов обработки санитарно-значимых тест-объектов В результате анализа экспериментальных данных получены уравнения регрессии и определено множество сочетаний концентрации озона в улье и времени обработки, при которых достигается снижение выживаемости возбу дителей бактериозов пчел до нулевого значения (рисунок 7-8).
Составлена система уравнений, включающая уравнения регрессии выжи ваемости санитарно-значемых тест-объектов и зависимость энергоемкости от концентрации озона и времени обработки одного улья:
y 1 = 101,3 - 2,055x 1 - 1,415x 2 + 0,006 x 1 x 2 + 0,012 x 1 2 + 0,007 x 2 2 y 2 = 48,58 - 1,03x 1 - 0,82x 2 + 0,004 x 1 x 2 + 0,006 x1 + 0,004 x (4), x1 x2 + Q ( ) Q +N V a a 3 (t 1 + a 4 ) 1 + a 2 e 2 e = n где х1 – концентрация озона в озоновоздушной смеси, подаваемой в кон тейнер с чашками Петри, мг/м3 ;
х2 – время воздействия, мин;
y1 – значение па раметра выживаемости Escherichia сoli, %;
y2 – значение параметра выживае мости Staphylococcus aureus, %;
– энергоемкость обработки, Вт·ч/улей.
а) б) Рисунок 7 – Диаграмма влияния концентрации озона в озоновоздушной смеси, подаваемой в контейнер с чашками Петри, и времени воздействия на а) выживаемость Escherichia сoli;
б) выживаемость Staphylococ cus aureus 120 x x 100 20 40 20 0 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 -20 x1 x а) б) Рисунок 8 – а) Диаграмма влияния концентрации озона в озоновоздушной смеси, подаваемой в контейнер с чашками Петри, и времени воздействия на проекцию поля параметра выживаемости Escherichia сoli;
б) диаграмма влияния параметров озонирования на проекцию поля энергоемкости обработки одного улья Используя систему уравнений (4), определили целевую функцию:
y1 (0 -100 )® (5) y 2 (0 -100 )® 0, e (0 - 400 )® min Решая систему уравнения с использованием целевой функции (5), опре делили оптимальные параметры озонирования: концентрация озона 50 мг/м3;
время обработки 30 минут.
На втором этапе произведены исследования влияния нагрева разрядного устройства на процесс электросинтеза озона для подтверждения и дополнения разработанной математической модели тепловых процессов. В результате экс периментальных исследований получены и проанализированы более 200 ВАХ и их изменения в зависимости от температуры диэлектрических барьеров. На ба зе анализа экспериментальных данных получены зависимости активной, пол ной мощности, производительности электроозонатора от температуры разряд ного устройства.
На третьем этапе произведены испытания разработанной системы управ ления концентрацией озона на входе в улей (рисунок 9).
Рисунок 9 – Технологическая схема системы стабилизированного озонирования пчелиных семей На рисунке 10 представлен внешний вид разработанного опытного об разца и способ его подключения к ульям. В результате эксперимента испытана система стабилизированного электроозонирования для лечения бактериозов, которая позволяет обрабатывать одновременно от 1 до 30 пчелиных семей с заданной концентрацией озона в улье (рисунок 11). Показатели качества регу лирования представлены в таблице 1.
Рисунок 10 – Внешний вид разработанного опытного образца и его подключение к ульям Концентрация озона, мг/м 6: 6: 7: 7: 8: 8: 9: 9: 10: 10: 11: 11: 12: 12: 13: 13: 14: 14: 15: 15: 16: 16: 17: 17: 18: 18: 19: 19: 20: 20: 21: Время Рисунок 11 – Графики переходного процесса стабилизации концентрации озона в улье: 1 - результаты моделирования;
2 - эксперимент Таблица 1– Показатели качества регулирования Без Допусти- С регулятором регулятора Показатели мое значение эксперимент модель эксперимент 10 52 6,5 Динамическая ошибка, мг/м -10 -33 -7 -6, Коэффициент 20 13 перерегулирования, % -20 -14 - Интегральный среднеквадратичный - 230 17 8, показатель, % В результате исследований определено, что динамическая ошибка не пре вышает 6,5 мг/м, коэффициент перерегулирования 13%, интегральный средне квадратичный показатель не превышает 8,6%. Это является достаточным для точного и качественного лечения бактериозов пчел.
В пятой главе «Технико-экономическое обоснование применения озонирования ульев для лечения бактериозов пчел» произведена экономи ческая оценка эффективности внедрения системы стабилизированного элек троозонирования ульев для лечения бактериозов пчел.
ВЫВОДЫ 1. Разработана тепловая модель разрядного устройства электроозонатора, ко торая позволяет исследовать переходные процессы и устанавливает зависи мость постоянной времени нагрева диэлектрических барьеров от параметров конструкции разрядного устройства. Для технологического процесса электро озонирования ульев с помощью разработанной модели получены значения кон структивных параметров конструкции разрядного устройства: материал ди электрических барьеров – стекло;
толщина стекла - 2,3 мм;
площадь стекла 0,046 м2;
воздушный зазор - 2,3 мм;
площадь электрода - 0,032 м2;
количество секций – 10 шт.
2. Разработанная математическая модель системы автоматического управле ния концентрацией озона в улье устанавливает связь производительности раз рядного устройства от температуры окружающего воздуха и температуры ди электрических барьеров. Определено, что для стабилизации концентрации озо на в улье в диапазоне температур наружного воздуха от 20 до 350С и темпера туры диэлектрических барьеров от 20 до 500С производительность электроозо натора должна изменяться в диапазоне от 0,14 до 0,6 мг/с.
3. В результате моделирования в среде программного комплекса МВТУ под тверждена работоспособность системы автоматического управления концен трацией озона в улье, показатели качества регулирования составили: статиче ская ошибка - 4,4%, перерегулирование - 14%.
4. На базе экспериментальных исследований получена математическая мо дель, описывающая влияние параметров озонирования улья с пчелами на вы живаемость Escherichia сoli и Staphylococcus aureus, которая обосновывает снижение выживаемости санитарно-значимых тест-объектов до нуля при изме нении концентрации озона от 25 до 100 мг/м3, времени обработки от 15 до минут. По критерию минимальной энергоемкости обработки одного улья опре делены оптимальные параметры озонирования: концентрация озона 50 мг/м3;
время обработки 30 минут.
5. Экспериментально подтверждены зависимости постоянной времени нагрева от конструктивных параметров и установившейся температуры от тепловой мощности и подачи воздуха. Установлено, что относительные погрешности экспериментальных значений от теоретических составляют: для постоянной времени нагрева разрядного устройства электроозонатора - 3,4%;
для устано вившейся температуры диэлектрических барьеров - 2%.
6. Разработана принципиальная электрическая схема и изготовлен образец системы стабилизированного электроозонирования пчелиных семей. При про ведении лабораторных испытаний установлено, что образец обеспечивает регу лирование производительности в диапазоне от 0,14 до 0,6 мг/с, что позволяет поддерживать концентрацию озона в улье от 40 до 60 мг/м3. В результате про изводственных испытаний в ЗАО «Кубань» Кореновского района установлены параметры качества стабилизации концентрации озона в улье: динамическая ошибка - 6,5 мг/м3, коэффициент перерегулирования - 13%, интегральный среднеквадратичный показатель - 8,6%.
7. Экономическая эффективность от внедрения системы стабилизированного электроозонирования ульев, выраженная через чистый дисконтированный до ход для 100 пчелиных семей, составила: за счет экономии производственных затрат - 99 тыс. рублей;
за счет дополнительного дохода, полученного в резуль тате продажи экологически чистого меда по более высоким ценам, - 1,114 млн.
рублей.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ:
1. Николаенко С.А. Анализ энергетических процессов в системах электро озонирования, применяемых в АПК / Овсянников Д.А., Николаенко С.А., Шма гайло С.А. – В кн.: Материалы III Российской научно-практической конферен ции «Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропро мышленном комплексе». - Ставрополь, 2005. - С. 6-9.
2. Николаенко С.А. Электроозонаторы в пчеловодстве / Овсянников Д.А., Николаенко С.А. - В кн.: Материалы всероссийской научно-практической кон ференции «Проблемы развития аграрного сектора региона». - Курск, 2006. - С.
17-20.
3. Николаенко С.А. Влияние температуры диэлектрических барьеров на производительность электроозонатора / Овсянников Д.А., Николаенко С.А. – В кн.: Материалы международной научно-практической конференции «Новые технологии в сельском хозяйстве и пищевой промышленности с использовани ем электрофизических факторов и озона». - Ставрополь, 2006. - С. 85-87.
4. Николаенко С.А. Электротехнологии в пчеловодстве / Овсянников Д.А., Николаенко С.А. - В кн.: Материалы шестой южно-российской конференции «Энерго- и ресурсосберегающие технологии и установки». - Краснодар, 2006. С. 35-37.
5. Николаенко С.А. Регулирование параметров электроозонатора для стаби лизации режимов озонирования пчелиных семей / Овсянников Д.А., Николаен ко С.А. – В кн.: Материалы международной научно-практической конференции «Основы достижения устойчивого развития сельского хозяйства». - ВГСХА Волгоград, 2006. - С. 215-218.
6. Николаенко С.А. Влияние нагрева разрядного устройства на параметры электроозонатора для обработки пчел / Овсянников Д.А., Николаенко С.А. – В кн.: Материалы международной научно-практической конференции «Основы достижения устойчивого развития сельского хозяйства». - ВГСХА Волгоград, 2006. - С. 145-148.
7. Николаенко С.А. Экспериментальное исследование усовершенствованной конструкции разрядного устройства системы озонирования пчелиных семей / Овсянников Д.А., Николаенко С.А. – В кн.: Материалы международной научно практической конференции «Основы достижения устойчивого развития сель ского хозяйства». - ВГСХА Волгоград, 2006. - С. 75-78.
8. Николаенко С.А. Анализ факторов, дестабилизирующих параметры озо нирования пчелиных семей / Николаенко С.А. – В кн.: Материалы VIII регио нальной научно-практической конференции молодых ученых. – Краснодар, 2006. - С. 55-57.
9. Николаенко С.А. Энергетические процессы в системах электроозониро вания пчелиных семей / Овсянников Д.А., Николаенко С.А. – В кн.: Материалы пятой Всероссийской конференции «Энерго- и ресурсосберегающие техноло гии и установки». - Краснодар, 2007. - С. 36-40.
10. Николаенко С.А. Математическая модель нагрева разрядного устройства электроозонатора / Овсянников Д.А., Николаенко С.А. – В кн.: Материалы пя той Всероссийской конференции «Энерго- и ресурсосберегающие технологии и установки». - Краснодар, 2007. - С. 111-115.
11. Николаенко С.А. Стабилизация параметров озонирования пчелиных се мей путем регулирования производительности озонатора в зависимости от тем пературы наружного воздуха / Овсянников Д.А., Николаенко С.А. – В кн.: Ма териалы IV Российской научно-практической конференции «Физико технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном ком плексе». - Ставрополь, 2007. - С. 80-84.
12. Николаенко С.А. Влияние нагрева разрядного устройства на коэффициент полезного действия / Николаенко С.А. – В кн.: Материалы пятой Всероссий ской конференции «Энерго- и ресурсосберегающие технологии и установки». – Краснодар, 2007. - С. 86-89.
13. Николаенко С.А. Обоснование применения озонирования для лечения бактериозов пчел / Николаенко С.А. – В кн.: Материалы второй Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса». – Краснодар, 2007. - С. 3-4.
14. Николаенко С.А. Стабилизация параметров обработки пчелиных семей озоном / Овсянников Д.А., Николаенко С.А. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - № 8. – 2007. - С. 26-27.
15. Николаенко С.А. Удельная энергия, затрачиваемая на производство озона в озонаторах барьерного типа без системы охлаждения / Николаенко С.А. – В кн.: Материалы первой Всероссийской научно-практической конференции мо лодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса». – Краснодар, 2007. - С. 318-320.
16. Николаенко С.А. Обоснование параметров электроозонатора для стаби лизации концентрации озона в улье / Овсянников Д.А., Николаенко С.А., Зубо вич С.С. // Труды КГАУ. – Краснодар, 2008 г. – Вып. № 1. - С. 179-184.
17. Николаенко С.А. Лечение пчел от колибактериоза озонированием улья / Овсянников Д.А., Николаенко С.А., Зубович С.С. // Механизация и электрифи кация сельского хозяйства. - № 11. – 2008. - С. 33-34.
18. Николаенко С.А. Повышение качества меда путем стабилизированного озонирования улья для лечения болезней пчел / Николаенко С.А. – В кн.: Мате риалы V Российской научно-практической конференции «Физико-технические проблемы создания новых экологически чистых технологий в агропромышлен ном комплексе». – Ставрополь, 2009. - С. 164-168.
19. Николаенко С.А. Технологические характеристики электроозонаторов барьерного типа при нагреве разрядного устройства/ Николаенко С.А. – В кн.:
Материалы международной научной конференции «Технические и технологи ческие системы». - Краснодар, 2009. - С. 251-254.
20. Николаенко С.А. Алгоритм работы регулятора системы автоматического управления концентрацией озона на входе в улей / Николаенко С.А. – В кн.:
Материалы VI Российской научно-практической конференции «Новые техно логии в с./х. и пищевой промышленности с использованием электрофизических факторов и озона». - Ставрополь, 2010. - С. 211-214.
21. Николаенко С.А. Разработка математической модели системы автомати ческого управления концентрацией озона на входе в улей / Николаенко С.А. – В кн.: Материалы VI Российской научно-практической конференции «Новые тех нологии в с./х. и пищевой промышленности с использованием электрофизиче ских факторов и озона». – Ставрополь, 2010. - С. 41-43.
22. Пат. РФ № 2318382, МПК С1 A01K51/00 (2006.01) Способ борьбы с вос ковой молью / Овсянников Д.А., Лисицын В.В., Николаенко С.А.;
заявитель и патентообладатель КГАУ. – № 2006128838/12 заявл. 08.08.2006;
опубл.
10.03.2008. Бюл. № 8. – 5 с.
23. Пат. РФ № 2318381, МПК С1 A01K51/00 (2006.01) Способ борьбы с вар роатозом пчел / Овсянников А.А., Овсянников Д.А., Николаенко С.А.;
заяви тель и патентообладатель КГАУ. – № 2006128061/12 заявл. 01.08.2006;
опубл.
10.03.2008. Бюл. № 14. – 5 с.
24. Пат. РФ № 2324342, МПК С1 A01K51/00 (2006.01) Способ борьбы с вар роатозом пчел / Нормов Д.А., Овсянников Д.А., Нормова Т.А., Николаенко С.А.;
заявитель и патентообладатель КГАУ. – № 2006128062/12 заявл.
01.08.2006;
опубл. 20.05.2008. Бюл. № 6. – 5 с.
25. Пат. РФ № 2324343, МПК С1 A01K51/00 (2006.01) Способ борьбы с вар роатозом пчел / Нормов Д.А., Овсянников Д.А., Николаенко С.А.;
заявитель и патентообладатель КГАУ. – № 2006128060/12 заявл. 01.08.2006;
опубл.
10.06.2009. Бюл. № 11. – 5 с.
26. Пат. РФ № 2357412, МПК С1 A01K51/00 (2006.01) Способ стабилизиро ванной обработки пчелиных семей озоном / Овсянников Д.А., Николаенко С.А., Волошин А.П., Поминов А.А.;
заявитель и патентообладатель КГАУ. – № 2006128060/12 заявл. 01.08.2006;
опубл. 20.05.2008. Бюл. № 00. – 5 с.
Формат 60х84 / Подписано в печать 13.04.2010 г.
Бумага офсетная Офсетная печать Печ. л. 1 Заказ № Тираж 100 экз.
Отпечатано в типографии КубГАУ 350044, Краснодар, ул. Калинина,