5.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В ЖИВОТНОВОДСТВЕ

 

5.1. Общие сведения о производственных

процессах в животноводстве

 

5.1.1. Особенности производственного процесса производства  продукции животноводства

 

       Теоретическую основу животноводства как отрасли сельского хозяйства составляют биологические науки: зоотехния, ветеринария и зоогигиена – науки о способах производства продуктов  животноводства. Поскольку сельскохозяйственные животные и способы их эксплуатации являются тем определяющим  элементом технологического процесса производства продуктов животноводства, без которого он немыслим, зооветеринарные науки создают фундамент технологии животноводства.

      Главным процессом производства продуктов животного происхождения является биологический процесс роста мышечной массы, образование молока, яиц и др.

      Поэтому все процессы как  вне,  так и внутри системы содержания должны быть направлены на максимально адекватное поддержание биологических процессов в организме животного.

      На рис. 5.1  представлена исходная структура производственного процесса животноводческих предприятий, которая отражает основное направление  усилий проектантов  и эксплуатационников на создание оптимальных условий для протекания естественных процессов в  организме животных путем создания соответствующих условий  их содержания, разработки в первую очередь систем обеспечения жизненных функций, а затем системы технологического оборудования.

Технология производства животноводческой продукции включает в себя зооветеринарную технологию  (системы обеспечения жизненных функций животных) и инженерно – технологическую (технологические решения поточных линий, рис.5.2.

Под системой обеспечения  жизненных функций  в зоне нахождения животных понимаются принципиальные схемы стойлового оборудования и клеток, схемы функциональных зон (кормовые и навозные проходы, схемы расположения  стойл и клеток), системы микроклимата и санветобработки, разрабатываемые в зависимости от систем и способов содержания животных с целью выполнения операций производственного процесса с максимальным эффектом.

 

Рис. 5.1. Исходная структура производственного процесса для проектирования животноводческих предприятий

Для нормального протекания производственного процесса необходимы орудия труда (животные, кормовые, некормовые материалы, вода, воздух) и  живой труд производственного персонала, зооветеринарных и инженерно - технических специалистов. В результате производственного процесса получают продукцию и отходы производства.    В зависимости от  вида и назначения производства  в качестве продукции могут быть  племенной ремонтный молодняк, мясо, молоко, шерсть и т.п. 

Структурная схема процесса производства продукции животноводства, учитывающая взаимодействия биологических и инженерно- технических процессов (см. рис. 1).

      С учетом изложенного, проектировщики животноводческих предприятий в первую очередь должны разрабатывать и обосновывать систему содержания для данных конкретных условий производства,  включая системы  обеспечения жизненных функций, и на завершающем этапе  - систему технологического оборудования с необходимыми расчетами технико-экономического обоснования.

 

 

5.1.2. Классификация ферм и комплексов

 

      Животноводческий комплекс  - это  крупное механизированное предприятие, предназначенное для равномерного  круглогодового производства высококачественной животноводческой  продукции на основе применения промышленной технологии, научной  организации труда и управления, высокого уровня концентрации и специализации производства на базе автоматизации и поточной организации технологического процесса.

      Животноводческие  комплексы подразделяются по специализации на комплексы по производству молока, выращиванию ремонтного молодняка, производству говядины, свинины, баранины, яиц и мяса птицы, а также шерсти, овчин, шкурок пушных зверей.

      По уровню специализации разделяются на комплексы с законченным процессом воспроизводства, специализирующиеся по отдельным фазам производственного процесса (репродукторные, откормочные, доращивания),  по размерам – на крупные, мелкие и средние.

      Классификация комплексов крупного рогатого скота и свиноводческих по размерам приведена в табл. 5.1.


Таблица 5.1 Классификация комплексов крупного рогатого скота  и свиноводческих по их размерам

 

№ п/п

Тип комплекса

Единица измерения

Размеры комплексов

мелкие

средние

крупные

1

Молочные

гол.

£ 400

800-1200

> 1200

2

Мясные и мясные репродукторные

гол.

£ 600

600-800

> 1200

3

По выращиванию ремонтных телок и нетелей

тыс. скотомест

£ 3

3-6

> 6

4

По выращиванию и откорму молодняка крупного рогатого скота

тыс. голов в год

£ 2,5

5

> 10

5

Откормочные  площадки

тыс. скотомест

£ 3

5-10

> 10

6

Свиноводческие с законченным процессом воспроизводства

тыс. голов в год

£ 12

12-54

> 54

7

Репродукторные

свиноматки

£ 200

200-600

> 600

8

Откормочные

тыс. голов единовременной постановки

£ 6

6-12

> 12

 

       В зависимости от биологического вида  животных  различают следующие  фермы и комплексы (далее предприятия).

      Крупного рогатого скота:  товарные и племенные; по производству молока;  мясные и  мясные репродукторные, по выращиванию  ремонтных телок;  по производству говядины (по выращиванию телят и интенсивному откорму молодняка, по  выращиванию  и откорму  молодняка с 4-6 до 16-18 месяцев, по откорму КРС, откормочные площадки).

      Свиноводческие товарные:  репродукторные, откормочные, с законченным производственным циклом, откормочные  с откормом на  пищевых отходах (вблизи  крупных городов).

      Свиноводческие племенные:  фермы на  определенное количество основных свиноматок (100, 200 и т.д.);   репродукторы по выращиванию ремонтных свинок.

       Овцеводческие подразделяются по  виду продукции на тонкорунные, полутонкорунные; шубные и мясошерстно-молочные, каракульские и мясосальные. В то же  время  все эти  виды ферм делятся на  специализированные (маточные, ремонтного молодняка, откорма молодняка и взрослого поголовья,  откорма каракульских маток с целью получения каракульчи) и  неспециализированные с законченным оборотом. Кроме того, имеются укрупненные бригады.

      Птицеводческие товарные предприятия яичного направления: ферма промышленных кур-несушек клеточного или напольного содержания с  выращиванием молодняка для ремонта, без  выращивания молодняка для ремонта;  птицефабрика по производству пищевых яиц, птицефабрика с замкнутым циклом  специализированная; птицефабрика по выращиванию цыплят-бройлеров специализированная; ферма по выращиванию цыплят–бройлеров (без  родительного стада).

      Звероводческие и кролиководческие. Техническая характеристика животноводческого предприятия определяется тремя показателями: размером, вместимостью и производственной мощностью. Размер  предприятия- среднегодовое поголовье  животных,  вместимость – количество мест для  содержания животных (скотомест),   производственная мощность - максимально возможный выпуск продукции за год: молока, живой  массы, прироста.

      В связи с развитием  индивидуальных  хозяйств возникла необходимость разработки проектов малых семейных ферм.  Отличительные особенности семейных ферм - небольшое поголовье животных и высокая квалификация владельцев. Как  правило, это грамотные, опытные  специалисты сельского хозяйства.

      Различными проектными институтами разработаны фермы по производству молока с законченным производственным циклом с поголовьем коров от 8 до 50, по  производству говядины с выращиванием и откормом до 200 голов молодняка крупного рогатого скота, фермы по  производству свинины на 5-30 свиноматок, для  доращивания и откорма свиней до 100 голов и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

5.2. Общие вопросы проектирования  производственных

процессов в животноводстве

 

5.2.1. Содержание и объект проектирования

 

По своему содержанию проектирование животноводческих ферм и комплексов (предприятий) технологическую (биологическую), техническую и строительную части производственного процесса и ожидаемых при этом социальных и экономических последствий.

Объектом проектирования животноводческих предприятий являются все производственные и вспомогательные сооружения,  строительные, технологические решения,  а также  инженерные коммуникации и  генеральный план.

      Разработанные проектировщиками процессы, конструкции, машинное и инженерное оборудование, а также  технологическая документация для  строительства и  монтажа  технологических устройств представляется как проект в виде чертежей, схем и текстовых пояснений.

       Проект животноводческого предприятия при двухстадийном проектировании включает  проектное задание, технический проект и рабочие чертежи. При одностадийном проектировании разрабатывают технорабочие проекты.

       В проектном задании указывают  требования к проекту и основные задачи:  обосновать технико-экономическую целесообразность строительства (реконструкции), найти наиболее удачное  проектное решение систем обеспечения жизненных функций и систем технологического оборудования, разработать  проект строительных и монтажных работ, выявить основные технико-экономические показатели основных  производственных объектов.

Примерный состав проектного задания показан на рис. 5.3.

Технический проект должен состоять из общей пояснительной записки с кратким изложением содержания проекта, с  сопоставлением вариантов, на основе которых приняты проектные решения, очередности строительства, с  данными о  согласованиях соответствия проекта действующим нормам и правилам; технико-экономической  части; генерального плана и транспортных путей;  технологической части с результатами, включая системы обеспечения жизненных функций животных и системы технологического оборудования,  автоматизации технологических процессов,  организации труда и системы  управления производством; строительной части;  организации строительства;  сметной части;  жилищно-гражданского строительства.

 

 

Рис. 5.3. Схема  примерного  состава проектного задания

 

Рабочие чертежи  -  вторая стадия проектирования, которая  выполняется в соответствии  с утвержденным заданием или техническим проектом. Состав рабочих чертежей показан на  рис. 5.4.

Технорабочие проекты разрабатывают для  объектов,  строительство которых  намечается выполнять по типовым и повторно применяемым экономичным индивидуальным проектам,  а также для  технически несложных объектов, например, для небольших животноводческих ферм или для  фермерских хозяйств. В техно-рабочем  проекте решаются те же  вопросы, что и при  двухстадийном проектировании.

 Содержание  проектного решения  может отличаться объектом, охватывающим весь комплекс, отдельную систему или только подсистему, которую можно представить в виде поточной технологической  линии.

    Проект производственного процесса  животноводческого  предприятия является частью проекта предприятия и включает системы обеспечение жизненных функций животных,  системы технологического оборудования.

 

Рис. 5.4. Схема  примерного состава рабочих чертежей

 

Разбивка объекта  проектирования на ограниченные части делает  возможным точное  решение  задач проектировщиков.   В соответствии  с задачами проектирования существует иерархия  проектировщиков.  Для  примера на рис. 5.5.  приведена иерархия  проектировщиков молочно-товарного комплекса. Из рисунка виден состав

Рис. 5.5. Иерархия  проектировщиков молочно-товарного комплекса

 

двух частей.

      Деление проектирования на две части: системы обеспечения жизненных функций и технологического оборудования  позволяет в комплексе  решать все  проектные задачи, включая повышение эффективности функционирования объекта.

 

 

5.2.2. Принципы проектирования

 

Основными принципами проектирования являются: сравнение вариантов,  обеспечение надежности систем, рентабельность, комплексность, разделение задач, стандартизация, принцип блочности, принцип фаз и этапов, эффективность новых решений, учет требований эксплуатации. Первой важнейшей ступенью для достижения оптимального общего решения является сравнение эскизных вариантов систем содержания скота.

Второй ступенью оптимизации вариантов является подведение к общему оптимуму подсистем,  входящих в состав системы содержания животных (см. рис.5.2). При этом необходимо учитывать, что частные решения должны оцениваться не только по своей абсолютной эффективности, но и по комбинационным возможностям.

Работоспособность (надежность) является главным критерием при разработке возможных решений. Все элементы оборудования, которые в системе содержания оказывают какое - либо  влияние на  животных (кормоприготовление и раздача, микроклимат, доение и др.), гарантируют высокую продуктивность только при их  высокой  работоспособности. При этом необходимо учесть, что работоспособность отдельных элементов еще не обеспечивает  работоспособности поточной линии. Работоспособность поточных  линий  зависит от их структуры в смысле надежности и  является главным  критерием при  выборе оптимального варианта, причем он всегда должен включать оптимальные условия труда. Уровень производительности труда в проектируемом животноводческом предприятии определяется только проектировщиком посредством выбора соответствующих проектных решений. Оценка полезных затрат в сравнении с заданными экономическими показателями, с  техническими показателями и  вариантами решений всегда занимает значительное  место в проектной работе.

Все элементы проекта  и все ступени процесса проектирования взаимозависимы и подвержены взаимному влиянию, причем степень этой взаимозависимости различна. Элементы системы содержания животных тесно взаимосвязаны, поэтому оцениваются в совокупности. Элементы одинакового функционального назначения в различных системах содержания могут быть совершенно  невзаимозаменяемыми или же обладать этими свойствами лишь условно. В остальных подсистемах предприятия степень взаимозависимости меньше, однако пренебрегать ею недопустимо.

Многообразие   и объем проектных задач требуют разветвления по подсистемам. Частные задачи могут решаться последовательно или параллельно. Более рационально использовать параллельное решение частных задач, что  обеспечивает более тщательное согласование как в проектной документации, так и  в проектном  задании.

В связи с усложнением технологии  содержания и применяемого  оборудования возрастает роль стандартизации. С помощью стандартов становится возможным применение  унифицированных систем технологического оборудования, что сказывается на проектировании, делает возможным рациональное крупносерийное производство, обеспечивает  улучшение снабжения запасными частями  и представляет шаг на пути к  автоматизированному проектированию.

Для крупных животноводческих  предприятий (комплексов) характерно наличие большого числа одинаковых конструктивных элементов (например, стойл),  последовательности подобных конструктивных элементов для  создания функциональных зон, что допускает строительство и ввод в эксплуатацию предприятия по частям (блокам), то есть появляется возможность создания блочной системы оборудования, которая должна быть согласована с другими системами, в частности со  строительной частью. Принцип облачности взаимосвязан со стандартизацией.

Проект животноводческого  предприятия разрабатывается поэтапно, с делением проектной задачи на главные фазы, постепенным совершенствованием проекта в каждой  фазе проектирования. В сетевом графике проектирования необходимо запланировать длительность его главных фаз и этапов.

 Как при проектировании, так и при  осуществлении проекта возникают  новые решения в области  технологии и  техники,  возможность полного использования которых обеспечивает разработку более эффективных решений. Поэтому понятно желание обеспечивать возможность использования новых достижений. Однако это не всегда возможно, так как может привести к большим затратам времени  и средств на изменение проекта и не всегда оправданно экономически.

Заводы сельскохозяйственного оборудования стремятся к созданию конструкций машин и установок, удовлетворяющих требованиям эксплуатации.

Перед проектировщиками стоит задача создания технологических линий из машин и размещения недостающих промежуточных звеньев (транспортных средств) таким образом, чтобы элементы машинных систем и сам план размещения машин и установок обеспечивали удобство их эксплуатации.

При этом должны выполняться следующие требования:

-                    доступность для осмотра, возможность диагностики без демонтажа,

-                    удобное техническое обслуживание, быстрый ремонт и замена узлов, машин;

-                    использование по возможности в технологической цепи только таких машин и установок, которые обладают одинаковым уровнем эксплуатационной надежности и мощности;

-                    применение горячего и холодного резервирования отдельных машин;

-                    обеспечение транспортирования крупногабаритных и тяжелых запасных частей и машин в зданиях и конструкциях установок через достаточно большие проходы или открывающиеся элементы.

Кроме того, проектировщик животноводческого предприятия должен обеспечить безопасные условия труда  обслуживающему персоналу.

 

 

5.2.3. Исходные данные для проектирования производственных процессов в животноводстве

 

Исходными для проектирования производственного процесса получения продукции на животноводческом предприятии являются биологические процессы (см. рис. 5.1), то есть процессы воспроизводства (осеменение, инкубация, получение приплода) и продуцирования (получение продукции).

При проектировании производственных процессов животноводческого предприятия необходимо охватывать все процессы на предприятии, все материальные потоки как входящие, так и выходящие из предприятия, которые на первом  этапе учитывается по методу «черного ящика» (рис. 5.6).

 

Рис. 5.6. Потребление материалов и выход продукции основного процесса производства молока в килограммах на одну корову в год (на диаграмме не показаны массы воздуха, составляющие 850 т на одну корову в год.

 

Если на этом этапе не будут учтены все стороны процесса, все материальные потоки и потоки рабочей силы, то это может стать источником дальнейших ошибок во всем проекте. Результатом изучения входящих  и выходящих потоков материалов, рабочей силы и т.п. является составление материального потока.

Материальный поток позволяет решать многие принципиальные вопросы, такие как индивидуальное или групповое содержание животных, кормление ограниченными порциями корма или неограниченными до полного насыщения, корм для свиней жижеобразный или в виде увлажненных гранул, стойловые помещения с окнами или без них, непрерывное или периодическое водоснабжение и т.д. На основании материального потока выбирают средства труда в абстрагированной форме.

Если с помощью выбора средств труда в абстрагированной форме основных технологических операций определен порядок  изменения предмета  труда в схеме технологического потока, то могут быть выбраны  дальнейшие принципы ведения технологических  процессов: подвижность средств  производства также  животных  (мобильность или стационарность, непрерывность или периодичность действия, движение по кругу или прямолинейное) искусственно синхронизированный процесс течки  у животных или естественный процесс; размещение средств производства только на уровне земли или на нескольких этажах, централизованно или рассредаточенно; производственный процесс (независимый или взаимосвязанный, документированный); безопасный, с горячим или холодным резервированием; вид автоматизации (управляемая или саморегулирующаяся) и т.д.

Наилучшее представление о распределении времени в производственном процессе  дает циклограмма. С ее  помощью можно наглядно представить как отдельные процессы, так и  весь производственный процесс предприятия относительно отдельного животного, группы животных или всех  наличных животных предприятий.

Из циклограммы можно также определить требуемое количество времени, день и час проведения основной технологической операции или ряда таких операций.

Для животных разного возраста и с разными целями  их содержания  в  животноводческом предприятии  (например, свиноматки, поросята-отъемыши, окармливаемые свиньи) по циклограмме производственного процесса  и другим технологическим данным рассчитывают потребность в стойловых местах для каждого производственного этапа.

Проектирование животноводческого предприятия ведется в соответствии с заданием на проектирование, в котором указывают либо производственную мощность, либо размер, либо вместимость предприятия. Это является основанием для  расчета количественного состава производственных групп животных. Кроме того, для проектирования производственного процесса на  животноводческом предприятии  необходимы данные производственных программ предприятия, способах и системах  содержания каждой группы животных, то есть о системах   обеспечения жизненных функций животных и  системах технологического оборудования.

 

 

5.2.4. Общий порядок проектирования производственного процесса животноводческого предприятия

 

В общем виде проектирование производственного процесса животноводческого  предприятия  можно представить в такой последовательности:

 

1. Обоснование и выбор системы содержания животных животноводческого предприятия.

2. Проектирование систем обеспечения жизненных функций:

а) разработка принципиальных схем систем обеспечения параметров внешней среды.

б) разработка конструктивных схем  стойл и клеток;

в) разработка функциональных зон производственных помещений.

г) расчет количества скотомест и состава производственных групп животных;

д) разработка объемно-планировочных решений основных производственных помещений.

  3. Проектирование системы технологического оборудования:

е) разработка отдельных поточных линий системы технологического оборудования;

ж) разработка систем вентиляции.

4. Разработка генерального плана:

 з) разработка состава и планировки санитарных зон; 

и) разработка плана размещения основных и вспомогательных помещений;

к) разработка транспортных и инженерных коммуникаций;

л)  разработка вопросов охраны окружающей среды и труда.

   5.  Расчет основных технико-экономических показателей проекта (сметы,  заказные спецификации и т.п.).

 

Проектирование производства продукции на животноводческом предприятии начинается с обоснования системы содержания животных (привязное и беспривязное содержание коров, станково-выгульная и станково-безвыгульная  системы содержания свиней и т.д.). После этого для принятой системы содержания животных разрабатывают системы обеспечения жизненных функций для всех половозрастных групп животных. При этом особое внимание  уделяют вопросам  обеспечения параметров внешней среды (микроклимат, освещенность и т.д.) и конструкции стойл и клеток, обеспечивающих свободу перемещения животных и возможность получения корма, воды, удаление навоза (помета) и  т.д.

При  проектировании функциональных зон учитывают нормы на одно животное стойловых помещений, необходимую ширину кормовых  и навозных проходов, зависящую от применяемого оборудования. То есть уже на данном этапе решают вопрос о  механизации таких процессов, как поение, доение, раздача кормов, уборка навоза и т.п.

Поэтому при разработке систем технологического оборудования, которые проектируются после разработки систем обеспечения жизненных функций животных, иногда приходится возвращаться к ранее принятым объемно-планировочным решениям с целью их уточнения или даже изменения.

       При проектировании систем технологического оборудования  серьезное внимание  уделяют принятию решений при проектировании систем, влияющих на продуктивность животных, их возможность реализовать генетический потенциал продуктивности (систем вентиляции, кормления, доения животных).

 При разработке генерального плана животноводческого предприятия одной из задач является увязка объемно-планировочных решений  производственных помещений и их размещения с общей  системой транспортных путей, инженерных коммуникаций. После решения любой проектной задачи может возникнуть необходимость возврата к  ранее решенным вопросам. Это связано с необходимостью увязки отдельных частей проекта, обеспечения более высокой эффективности производства продукции.

 

 

5.2.5. Общие принципы проектирования систем обеспечения

жизненных функций животных

 

Под проектированием  систем обеспечения  жизненных функций  животных подразумевается (см. рис.5.2) проектирование:  систем обеспечения условий внешней среды (микроклимат, освещенность, плотность размещения и др.); систем стойлового оборудования (стойл, клеток, боксов); систем обслуживания животных (функциональных зон производственных помещений, объемно - планировочных решений, санветобслуживания).

Выбранные в процессе проектирования системы обеспечения жизненных функций являются отправными для проектирования систем технологического оборудования (системы поточных технологических линий), то есть при проектировании системы обеспечения жизненных функций животных не проявляются еще технические решения.

В этой фазе проектирования возможно появление требований  к технологическому оборудованию, не выполняемых на данном этапе развития техники. В связи с этим проектировщик  оборудования  для  животноводческих ферм и  комплексов должен обладать глубокими биологическими и экономическими знаниями. При проектирование необходимо учитывать взаимовлияние систем обеспечения жизненных функций  животных и систем технологического оборудования. Если отдельные элементы системы технологического оборудования разработаны применительно к способу стойлового содержания животных, то для данного способа существует ряд соответствующих комбинаций функциональных зон со своими схемами расположения животных.

Составные части систем технологического оборудования должны охватывать все элементы систем обеспечения жизненных функций для конкретного набора функциональных зон, которые могут касаться состояния животных (например, решетки щелевого пола и т.п.).

Элементы  системы обеспечения жизненных функций при соответствующей системе содержания не могут быть заменены другими, так как они взаимосвязаны.

Высокой  производительности  и благоприятных условий труда можно достигнуть лишь при высоких затратах на  техническое оснащение в расчете на  одно скотоместо, направленных на полную механизацию  и автоматизацию. Высокий уровень затрат приводит к рентабельности производства лишь при полном использовании генетического потенциала животных при  нормированном кормлении. Эти соображения приводят к системе содержания с индивидуальным обслуживанием животных при конвейерном их содержании.

Преимуществами этих систем содержания являются принудительное перемещение животных, непрерывность трудовых процессов, возможная автоматизация раздельного кормления, меньшая потребность в площадях,  высокая производительность труда, хорошие возможности контроля процессов и управления ими. К недостаткам относятся большие технические  издержки на оборудование,  ограниченные возможности ухода животных за телом, более высокие затраты на создание  соответствующих климатических условий  и более высокая стоимость процессов.

При проектирование систем обеспечения жизненных функций животных необходимо разработать:

-  принципиальные схемы  обеспечения условий внешней среды;

- систему стойл и клеток (станков) для разных групп животных;

- систему функциональных зон содержания животных;

- объемно - планировочные решения производственных помещений (участков, залов);

- принципиальные схемы санветобработки животных.

После разработки системы обеспечения жизненных функций приступают  к разработке системы технологического оборудования и остальных частей проекта технологической части животноводческого предприятия. Надо  иметь в виду, что такая последовательность проектирования условна,  так как в процессе проектирования приходится возвращаться к ранее  решенным задачам в связи с необходимостью более детальной проработки отдельных технологических вопросов  и согласования частей проекта.

 

 

5.2.6. Методы проектирования

 

Процесс проектирования охватывает совокупность отдельных взаимосвязанных творческих, технических и физических процессов, необходимых для  достижения проектного решения. При разработке проекта наряду с результатами проектирования возрастающее значение  приобретает метод достижения этих результатов. Методы проектирования определяют  вид и способ решения отдельных частей проекта в процессе его разработки, они являются своеобразной инструкцией, указывающей, как решать ту или иную проектную задачу. В процессе проектирования мышление приобретает необходимую для работы логическую  последовательность, что способствует созданию научно обоснованного плана  проектирования (см. п. 5.2.1.). Целью унифицированных методов проектирования является уменьшение проектных издержек и повышение качества проекта.

 

 

5.2.6.1. Методы моделирования

 

Методы моделирования предназначены  для создания моделей структуры и функционирования технических систем, а также их экономических моделей. Они должны  отражать существенные элементы этих систем. Модель по сравнению с оригиналом представляет собой  известное  упрощение, позволяющее разъяснить сложные зависимости и тем самым обеспечить нахождение решения. При разработке и оценке вариантов можно с помощью моделей унифицировать и систематизировать характерные признаки,  что позволяет повысить объективность процесса принятия решения. 

Методы моделирования подразделяются в зависимости от их назначения и по основополагающему принципу отображения ими объекта проектирования на аналоговые, натурные и математические модели.

Аналоговые модели.  С помощью аналоговых моделей можно смоделировать технологические процессы, если необходимо применять технологические, технические или пространственные решения; определить структуру снабжения материалами и энергией, поток информации, степень  взаимодействия и  взаимоотношений элементов различных уровней.

Численное значение энергонасыщенности готового продукта зависит, кроме других факторов, от структуры  технических средств, т.е.  от интенсивности воздействий и способов  передачи энергии, подводимой от источника к продукту. Исследуя эту структуру, проектировщик может принимать решения, направленные на снижение энергонасыщенности. 

Модель (диаграмма, схема) материальных потоков позволяет графически изобразить, в частности, процесс прохождения животными всей технологической цепи производства животноводческой продукции предприятия (см. рис. 5.7.).

Графические модели. Каждый способ графического изображения технической системы представляет собой модель этой системы.  Чертеж  превращает трехмерное образование в двухмерное изоображение  на плоскости. Сочетание различных  проекций и разрезов на чертеже позволяет вернуться из  двухмерного изображения к пространственному образованию.

Сетевой график представляет собой  графическую модель, позволяющую упорядочить во времени этапы процесса или какой - либо работы.

Диаграммы и номограммы предназначены для  графического изображения функциональной зависимости между количественными показателями.

Натурное моделирование. При проектировании используются двухмерные и трехмерные модели. Использование  двухмерных моделей (метод аппликаций) приводит к значительному сокращению сроков проектирования. Существуют прозрачные клеенные модели и  магнитные прилипающие шаблоны. Натурное двухмерное моделирование широко используется при применении ПЭВМ.        Применение трехмерных (макетирование) оправданно при проектировании сложных пространственных и  функциональных связей элементов объекта  проектирования. При трехмерном  моделировании используют проволочные  (для  проектирования систем трубопроводов), скрепляющиеся  и магнитные модели.

 

 

5.2.6.2. Математическое моделирование

 

Математическая модель – этот способ исследования процессов путем изучения явлений, имеющих различное физическое содержание, но описываемых одинаковыми математическими  соотношениями. Так, например, комбикормовые агрегаты  или кормоцехи  для приготовления кормосмесей имеют разный набор оборудования, но  могут быть описаны одними и теми же  математическими соотношениями. Математические модели  служат для  описания свойств (режимов) рабочих объектов с системами параметров. Они должны обеспечить качественную регистрацию изменений, возникших при выполнении технологических операций. Математически можно описать также взаимодействие между средствами и  объектом труда, чтобы определить требования к эксплуатационным свойствам предмета труда.

Таким образом, с помощью математических методов можно разрабатывать технические и технологические варианты решений,  оценивать их  и выбирать оптимальный. Это дает  возможность  использовать для решения поставленных задач современные ЭВМ.

Для  примера рассмотрим математическую модель эффективности функционирования комбикормовых агрегатов. Наиболее полно отражает  эффективность функционирования комбикормовых агрегатов годовой экономический эффект:

 

,                                 (5.1)

 

где   Эт – годовой технологический эффект, тыс. руб.;

        Пз -  годовые эксплуатационные затраты, тыс. руб.;

        У – годовые убытки от ненадежной  работы агрегата, тыс. руб.

Эта зависимость  будет математической моделью, если будут раскрыты входящие в нее параметры через эксплуатационные характеристики и параметры структуры.

После такого раскрытия получена следующая математическая модель эффективности функционирования комбикормового агрегата, обслуживающего молочное поголовье  животноводческого предприятия:

 

                  (5.2)

 

где  Gсут – суточная потребность хозяйства в комбикорме, т/сут;

  Д   количество дней в году;

  Кеi  питательность  I- го зернового компонента  комбикорма;

Р – расход кормовых единиц на единицу животноводческой  продукции, ;

Цмол   -  цена 1 т молока, тыс. руб/т;

Цдоб  - цена  1 т микродобавок, тыс. руб /т;

Кр – прогнозируемый коэффициент рентабельности;

К – коэффициент повышения питательной ценности комбикорма, зависящий от параметров, характеризующих  технологическую структуру агрегата;

е – норма отчислений на техническое обслуживание и текущий ремонт агрегата;

Е – норма отчислений на амортизацию агрегата;

Цоn – оплата оператора агрегата, тыс. руб/ч;

Кгкоэффициент готовности системы машин агрегата;

Qтеоретическая производительность комбикормового агрегата, т/ч;

Nуд удельная энергоемкость комбикормового агрегата,        кВт×ч/т;

Цэ – цена электроэнергии, тыс. руб/ кВт×ч;

  - объемная масса комбикорма, т/м3;

       - объемная масса металла, т/м3;

К1  - коэффициент, учитывающий трудоемкость изготовления бункеров;

Цмет – цена металла, тыс. руб /т;

N – мощность привода комбикормового агрегата, кВт;

А, С, Ф,  - параметры, определяемые экспериментальн;

*- коэффициент, учитывающий отношение трудоемкостей изготовления машин и бункеров агрегата;

L – толщина стенки бункера, м;

Црстоимость 1 ч работы рабочего на устранении внезапных отказов оборудования агрегата, тыс. руб.

Согласно принятой в работе гипотезе, количество металла Ммет, идущего на изготовление машин агрегата, зависит от надежности структурной схемы агрегата:

 .                                         (5.3)

На основании выдвинутых гипотез и экспериментальных исследований получены следующие параметры:

А = 0,69 т; ;  С = 0,31 т; Ф = 0,81 тыс. руб/кВт;  ;           ;         ;

                                      (5.4)

В окончательном виде математическая модель эффективности функционирования комбикормовых агрегатов будет иметь вид:

 

    (5.5)

Особенностью математической модели является то, что стоимость агрегата  рассчитывается по единой методике по затратам металла на их изготовление в функции  коэффициента готовности, что исключает влияние на конечный вывод инфляционных процессов.

При рассматрении функционирования комбикормового агрегата в виде «черного ящика» установлено, что входными параметрами системы являются *,L, К1,;

возмущающими параметрами – Цмет, Цок, Цр, Цмол, Цдоб  ( с пределами выравнивания 5%); управляющими параметрами - Gсут,Q, Кг.

      Это позволило провести многофакторный численный эксперимент по центральному композиционному плану второго порядка с выходным эффектом, рассчитанным по формуле (5.5).

      Получено следующее уравнение регрессии в закодированном виде:

,  (5.6)

где     

С помощью математической модели  (5.5) и (54.6) можно анализировать варианты технических систем комбикормовых агрегатов и выбирать оптимальные. Анализ уравнения  (5.6) на ЭВМ по программе Statistica позволил оптимизировать управляющие параметры. Оптимальными являются комбикормовые агрегаты со следующими параметрами  при

 

Gсут = 0,7-2 т/ сут; Кг = 0,93-95; Q = 1,5-2,0 т/ч.

 

В большинстве случаев моделирование  процессов, технических систем на ЭВМ производят с учетом случайного изменения величины действующих факторов (возмущающих). Поэтому этот метод часто называют методом статистического моделирования.

Процесс построения математической модели с ее последующей реализацией на ЭВМ можно разбить на три этапа:

1)                               формирование модели, ее общей схемы;

2)                               создание математической модели, моделирующего алгоритма;

3)                                выполнение расчетов на ЭВМ, анализ и оценка полученных результатов.

Общая схема разрабатывается тогда, когда переход непосредственно от содержательного описания изучаемого процесса к математической  модели невозможен или нецелесообразен.

На этом этапе дается точная математическая формулировка задачи с указанием характеристик процесса и зависимостей между ними. Все сведения о процессе, которые можно почерпнуть из эксперимента или технической документации, должны быть использованы для построения общей схемы.

На втором этапе общая схема преобразуется в математическую модель. Для моделирования процесса на ЭВМ необходимо преобразовать математическую модель  процесса в специальный моделирующий алгоритм, который дает изложение последовательности действий для получения результата. После выполнения расчетов на ЭВМ анализируются полученные результаты и производится их оценка.

 

 

5.3. Проектирование стойл и клеток для содержания

животных (птиц)

 

5.3.1. Проектирование стойл и боксов для крупно рогатого скота

 

       Проектирование системы обеспечения жизненных функций животных  начинается с проектирования стойл и клеток для их содержания. При этом необходимо учитывать особенности жизненных условий, необходимых для каждого вида животных.

      Для крупного рогатого скота в большей степени, чем для других видов животных, необходимо учитывать особенности жизненных условий, так как воспроизводство этого вида животных дороже других, а сроки выращивания более длительные. В соответствии с особенностями крупного рогатого скота разработано станочное оборудование для его содержания. Крупный рогатый скот относительно малоподвижен и хорошо переносит постоянную привязь. Он нечувствителен к большим колебаниям температуры, однако реагирует на низкие температуры при высокой влажности воздуха  и на  очень высокие при низкой  влажности. Максимальной производительности от крупного рогатого скота можно добиться только при индивидуальном уходе и обслуживании.

Совершенствование систем содержания крупного рогатого скота с целью  экономии рабочего времени  и улучшения условий труда рабочих направлено от традиционной  привязной системы к беспривязной.

Производительность при привязном содержании можно повысить, комбинируя его с беспривязным.

 

 

5.3.1.1. Стойла при привязном содержании коров

 

Основной частью функциональной зоны отдыха при привязной системе содержания коров является стойло. На рис. 5.8 дан боковой вид и размеры короткого стойла. Ширина стойла составляет 1100-1200 мм, а длина зависит от размеров животных (табл. 5.2).

Длина  стойла над каналом с решеткой для навоза соответствует косой длине туловища, и животные стоят у самой решетки. Если решетка  располагается  на одном уровне  с поверхностью стойла, то  полезная длина  стойла должна быть на 10-15 см короче косой длины туловища.

Рис. 4.8. Боковой вид и размеры короткого стойла: 1 – косая длина туловища (1400-1600 мм); 2 – лопаточный бугор; 3 – цепь с хомутом; 4 – полезная длина стойла; 5 – строительная длина плюс 50 - 100 мм; 6 – зона размещения корма

 

Таблица 4.2.   Длина короткого стойла, мм

Косая длина туловища

Расстояние от привязного устройства до цоколя кормушки

0-50 мм

51-150 мм

Длина короткого стоила (5)

1400

1450

1500

1500

1550

1600

1600

1650

1700

 

Некоторые конструкции стойл приведены на рис. 5.8, 5.9.

 

Рис. 5.9. Короткое стойло с теплым деревянным настилом (СССР):1 – деревянный настил; 2 – трамбованная земля, 3 – автопоилка

 

 

 

Рис. 5.10. Общий вид, устройство и размеры стойла с решеткой над навозным каналом. При средней косой длине туловища 1400, 1500 и 1600 мм длина стоила равна соот­ветственно 1300, 1400 и 1500 мм: 1 –  комбированая кормушка (кормовая платформа и плоская кормушка); 2 – косая длина туловища;  3 – решетка; 4 – кормовой проход; 5 – высокая кормушка: 6 – навозный проход; 7 – длина стойла;  8 – подпорный канал; 9 – предохранительные устройства для цепи Грабнера; 10 – кормовая платформа с колесоотбойным выступом: 11 – ширина стойла 1000 или 125 мм; 12 – решетка 800 – 900 мм; 13 – навозный проход; 14 – подпорный канал с продольным уклоном 0,25-1%; 15 – вариант  решетки из тавровых профилей; 16 – вариант плоской кормушки с проезжей кормовой полуплатформой; 17 – трехслойные резиновые покрытия; 18 – железобетон

 

 

5.3.1.2. Боксы при беспривязном содержании

 

В комплексах  промышленного типа предпочтителен беспривязный групповой способ активно-мобильного содержания. Характерные признаки: частично щелевой пол, боксы для отдыха, число животных в группе от 20 до 60, нормированное кормление концентрированными кормами и кормление по потребности основными кормами.

      Для использования  преимуществ привязного  и беспривязного содержания  разработан метод содержания в комбинированных боксах.

Открытый комбинированный бокс соответствует активно-мобильному  методу, закрытый  - беспривязному стационарному методу содержания  с ограничением свободы перемещения животных, но при этом обеспечена возможность   активного передвижения к доильному помещению. Характерные  признаки  такого метода: бокс для отдыха и  кормления, отсутствие подстилки и частично щелевой  пол или напольное  удаление навоза. Боксовое оборудование для содержания коров приведено на рис. 5.11.

      Телята  молозивного периода в возрасте до 15 дней содержатся в профилактории  в отдельных боксах (клетках).  Принцип содержания стационарный,  свобода в  движении ограничена. Этот принцип  характеризуется  содержанием в высоких узких клетках,  на 40-45 см приподнятых над полом, с  частично или полностью решетчатым полом.  Профилакторий является частью молочной фермы. Клетки объединены в секции на 20 телят каждая.

В профилактории должна строго поддерживаться температура 15…18 0С при относительной влажности не более 75%. По  окончании профилакторного  периода телят переводят в телятник, где их содержат группами по 10-15 голов.

Рис. 5.11. Боксовое оборудование для беспривязного   содержания коров:  а,   б - боксы; 1 – боковой разделитель;     2 – деревянный   настил   или коврик; 3 – устройство выравнивания электрических потенциалов; 4 – фиксирующее    устройство; 5 – кормушка,    6 – дельта - скрепер навозоуборочного транспортера УС-15; 7 - разделитель кормового стола, в  - комбибокс: 1 – поилка ПА –1; 2 –  водопровод;  3 – хомутик;   4 - боковой разделитель;      5 – скоба;   6 – капроновый канатик; 7   -  накладка, 8 – ограничитель   у    кормушки; 9 – труба  для  стока   воды; 10 – трап

 

С учетом назначения  телят (ремонт или откорм) их выращивают по  различным системам содержания.

Для выращивания телок и нетелей применяют беспривязно-боксовую систему и беспривязную на глубокой подстилке. В первом случае в групповых секциях оборудуют индивидуальные боксы по числу размещаемых животных. Между кормушками и боксами предусматривают кормонавозный проход шире длины  бокса в 1,4-1,5 раза. Соотношение кормовых мест и  числа животных в секции должно быть 1:1.

При выращивании на глубокой подстилке цикл делят на три технологических периода:  карантинно-молочный (1- 6 мес),  рост и развитие (6-16 мес), воспроизводство (16-25 мес). Животные всех  трех  технологических групп имеют свободный доступ на  выгульно-кормовые площадки, примыкающие к секциям.

 

 

5.3.2. Системы содержания и станки (клетки) для свиней

 

5.3.2.1. Системы содержания свиней

 

Применяют две системы  содержания  свиней: станково-выгульную и станково-безвыгульную.

Безвыгульную систему  целесообразно использовать в крупных предприятиях, выгульную – для содержания хряков, холостых  и супоросных свиноматок, а также ремонтного молодняка.

На свиноводческих предприятиях  применяют одно-, двух-  и трехстадийный способы содержания. При одностадийном способе свиноматок после отъема поросят переводят в помещение  для холостых свиноматок, а поросята остаются в трансформируемых станках до полного откорма. При двухстадийном поросят после  3- месячного  возраста (30 кг) переводят в цех  откорма. При трехстадийном  поросят из цеха опороса переводят в цех доращивания до  4- месячного возраста (отъемыши), после чего их переводят в цех  откорма.

Каждой половозрастной группе свиней соответствует своя система технологического оборудования,  они имеют определенные различия, которые необходимо учитывать при обосновании выбора (при проектировании).

 

 

5.3.2.2. Клетки (станки) для содержания свиней

 

Для содержания свиней предназначено станочное оборудование типа ОСК, КПС, ОСО, ОСС  (для индивидуального содержания свиноматок, хряков, группового содержания поросят и откормочного поголовья).

Для опороса свиноматок применяют станочное  оборудование типа ОСМ-60А и ОСМ-120А,  унифицированное с оборудованием ОСУ-1. В этом оборудовании поросят содержат со свиноматками до  30-  дневного возраста.

На рис. 5.12 представлена схема  универсального станка СОИЛ–17 с односторонним фронтом обслуживания. За счет трансформации внутренних подвижных перегородок обеспечивают фиксирование свиноматок во время опороса во избежание задавливания поросят. Через  2 недели свиноматку переводят на свободное содержание в этом же станке,  после отъема  поросята остаются в  станке, а свиноматку переводят в другое помещение. За счет этого обеспечивается одностадийное содержание поросят.

Рис. 5.12. Схема универсального станка СОИЛ-17: а – при фиксации свиноматки, б – после расфиксации свиноматки; в – после отъема поросят от свиноматки и содержание всех половозрастных групп животных; I – зона отдыха и кормления свиноматки; II – фиксированная зона свиноматки; III – отделение для обо­грева и подкормки поросят; 1 – автопоилка сосковая;   2 – перегородка боковая, 3 – лампа ИК-обогрева и ультрафиолетового облучения поросят, 4 – перегородка с цепью,             5 – фик­сатор, 6 – шарнир, 7 – ограждение бокса для свиноматки, 8 – стойка, 9 - кормушка для свиноматки; 10 – калитка,     11 – ограждение переднее, 12 – кормушка, регулируемая по высоте

 

На рисунке 5.13 показаны типы станков для содержания свиней.

В свиноводстве применяют и двухъярусные клетки для содержания отъемочного и откормочного поголовья.

 

 

5.3.3. Системы содержания, структура отар и клетки для овец

 

 В настоящее время  определились следующие системы  содержания овец с учетом производственного направления  и специализации хозяйств, климатических условий районов ведения  овцеводства и обеспечения наибольшей эффективности капитальных вложений.

Круглогодовая стойловая система применяется  в зонах  интенсивного земледелия с хорошо  развитым полевым  кормопроизводством при  отсутствии пастбищ. Овец содержат и кормят  в помещениях и на выгульно-кормовых площадках, а летом  - только на выгульно-кормовых  площадках.

 

Рис.5.13. Типы ставков для содержания свиней: а – ОСМ - 60; б - ССД-2; в - КПС-108; г - СОС-Ф-35-11 с приподнятым щелевым полом; д – ОСМ-120; е – ОСМ -1 м  с приподнятым щелевым полом; ж - типа «Лузинский»;  з –  боксы для содержания холостых и супоросных маток

 

Стойлово-пастбищная система применяется в условиях  хорошо развитого полевого производства при отсутствии пастбищ   с  преобладанием продолжительного стойлового  периода. Овец содержат зимой  в овчарнях с выгульно-кормовыми площадками, а летом -  на пастбищах.

Пастбищно - стойловая система применяется во всех зонах, где имеются зимние пастбища,  заготавливается необходимое  количество кормов для  кормления  маток в  период ягнения и подкормки овец  зимой  и ранней весной. Пастбищный период преобладает.

Пастбищная система применяется в районах  с достаточным количеством пастбищ, в том числе  зимних.

Размеры отар определяются для каждой группы овец в зависимости от направления продуктивности и могут достигать 800 – 1000 голов (табл. 5.3.), в районах с сильно пересеченным рельефом отары меньше: маток до 600, молодняка до 700 и валухов до 800 голов.

 

Таблица 5.3  Размеры и структура отар

Группы животных

Количество овец в отаре по направлениям

продуктивности, голов

тонкорунное и полутонкорунное

шубное и мясошерстно-молочное

каракульское и мясосальное

Бараны-производители и бараны-пробники

50, 100, 150, 200, 250

25, 50, 100

50, 100, 150, 200, 250

Матки

500, 600, 750, 1000

250-500

750-1000

Ягнята на искусственном выращивании:

возрасте до 45 суток

 

 

250, 500

 

 

250, 500

 

 

-

старше 45  суток

750, 1500

750, 1500

-

Ремонтный молодняк: баранчики

 

500

 

250

 

500

ярочки

600, 750, 1000

250, 500

750, 1000

Откормочное поголовье

1000, 1250

1000, 1250

1000, 1250

Валухи

750, 1000

-

-

 

Клетки (станки) для содержания овец при производстве продукции на промышленной основе с основным  технологическим оборудованием приведены на рис. 5.14.

 

 

5.3.4.  Системы содержания и клетки для птицы

 

5.3.4.1.                 Системы содержания птицы

 

Современное птицеводство является наиболее механизированной отраслью сельскохозяйственного производства. Уровень комплексной  механизации  всех производственных  процессов в птицеводстве составляет 87%.

 

Рис. 5.14. Клетки (станки) для содержания овец при производстве продукции на промышленной основе: a – станки для окота овец, б – овчарня с беспривязным содержанием овцематок и ягнят на тонкой подстилке, в – станки для откормочных ягнят; 1 – кормовой автомат, 2 – трубчатый цепной транспортер, 3 – скользящая решетка, 4 – автомат подачи концентрированных кормов, 5 – подпольный канатный скрепер, 6 –решетка канала для навоза

 

Для получения яиц и мяса на фермах  и фабриках выращивают  кур, уток, гусей,  индейек, цесарок и перепелов.  Каждый  вид  птицы делиться на три  основные категории:  взрослая птица,  ремонтный молодняк и молодняк, выращиваемый на мясо.

Существуют  системы  содержания птицы в клеточных  батареях, на сетчатых полах,  на глубокой подстилке, сетке  и подстилке (комбинированная система).

Для  каждого вида  птицы есть  деления на технологические  группы молодняка в зависимость от их  возраста в неделях. При  достижении определенного возраста  птицу пересаживают, переводят во взрослое  стадо, выбраковывают на мясо. Возрастные группы устанавливают  с учетом технологии  и системы содержания,   кросса птицы, возраста убоя и других факторов.

В зависимости от технологии содержания  птицы,   возрастных групп и их состава выбирают количество и тип птицеводческих построек.

Размеры птицеводческих предприятий определяют в зависимости от  их  производственного направления  и номенклатуры по  среднегодовому поголовью птицы,  годовому  производству яиц или  мяса, числу  сдаваемых в год  бройлеров.

 Главными звеньями  технологии промышленного производства  яиц являются  цехи родительского стада,  инкубации яиц,  выращивания ремонтного молодняка, содержания промышленных несушек.

Технология промышленного производства мясных цыплят представляет собой  совокупность следующих  основных процессов:  производство инкубационных яиц  для массового получения товарных бройлеров;  инкубация, выращивание бройлеров, убой птицы и обработка тушек.

 

 

5.3.4.2.                 Клетки для содержания кур

 

Куры - несушки находятся в клетках до конца содержания. Обычно в клетку  помещают от 3 до 5 кур, однако наметилась тенденция к  увеличению их числа в клетке. Необходимо придерживаться такой  плотности, при которой требуемая площадь составляет 0,04 м2  на одну птицу.

Клетки не должны быть слишком узкими, так как это  ограничивает подвижность кур, что  может стать причиной повреждения  оперения. Чтобы куры  могли одновременно  кормиться,  на каждую должно приходиться 100 мм длины кормушки.

 Наклон пола 70 - 90 должен обеспечить скатывание яиц. На  такое расстояние от клетки, чтобы куры не могли их расклевать.

 Основные типы клеток для  содержания кур - несушек приведены на рис. 5.15.

Для  клеточного содержания племенной птицы и родительского стада кур используют клеточные батареи типа КБР-1 , которые  переоборудуют в двухъярусные. В  каждую клетку помещают 15-18 кур и одного петуха. Второй способ содержания кур селекционного стада  индивидуальный, в  каскадных  клеточных батареях  КБС с подсадкой  кур к петуху.

Рис.  5.15. Основные типы и конструктивные схемы клеточных батарей для кур-несушек: а - вертикальная четырехъярусная (КБН); 1 – кормораздатчик,     2 – клетка, 3 – кормушка, 4 – подножная решетка, 5 – пометный настил;            б – каскадная двухъярусная (ККБ-4): 1 – кормораздатчик, 2 – кормушка,             3 - яйцесборный транспортер, 4 – поилка, 5 – стойка, 6 – пометный короб;         в - каскадная трехъярусная (БКН-3):  1 –  поилка, 2 –  кормушка, 3 – под­ножная решетка, 4  -  клетка, 5  - стойка, 6 –  служебный трап, 7 – пометный короб; г – ши­рокогабаритная двухъярусная (ККТ): 1 – поилка, 2 -  кормушка, 3 -  яйцесборный транспор­тер, 4 – пометный настил, 5 –  стойка, 6 – пометный короб

 

Возможно также индивидуальное содержание кур в клетках  КБН-1 с применением искусственного  осеменения.

Для выращивания  бройлеров предназначена трехъярусная  клеточная батарея КББ-3.

Из импортного  оборудования для комплексной механизации в птичниках с клеточным содержанием применяют комплекты оборудования (производства Германии) марок Л-121 для  выращивания  ремонтного молодняка кур без  пересадок, Л-134 для  содержания кур-несушек и Л-112 для  содержания  кур  родительского стада яичных пород вместе с петухами. Клетки и  комплекты оборудования (производства Венгрии) для  содержания кур-несушек, БП-2 для выращивания индюшат – бройлеров и ПС-2 для  содержания индеек.

 

 

5.3.4.3. Напольное содержание птицы

 

Напольное содержание птицы  в основном применяется при содержании племенной  птицы и бройлеров. Для  напольного содержания птицы имеются  следующие комплекты оборудования:

- ЦБК-10В, ЦБК-20В, КРМ-11, КРМ-18,5 для  выращивания одновозрастной партии цыплят и ремонтного молодняка кур мясных линий;

- ЦБК-2, ЦБК-18, КРМ-12,  КРМ-18 для выращивания  бройлеров, ремонтного молодняка родительского стада, кур и  петухов мясного направления на  глубокой подстилке при  ограниченном кормлении сухими  полнорационными кормами; 

- ИРС-2,3В и ИРС-2,3Г для   выращивания  ремонтного молодняка индюшат;

- ИВС-1,8 Б и ИМС-4,5 для  содержания родительского стада индеек;

- КИУ, КРУ, ОБУ, ОГУ,  для  выращивания молодняка уток и гусей на племя и мясо;

- КМК для содержания  кур-несушек  родительского стада  мясных  пород на глубокой подстилке;

- К-П-5-1  и К-П-5-11 для  выращивания бройлеров на  сетчатых полах от 1 до 56 дней.

Схема  напольного содержания  на глубокой  подстилке  приведена на рис. 5.16.

Рис. 5.16. Схема содержания  птицы на глубокой подстилки: 1 – цепной транспортер; 2 – круговая самокормушка; 3 – проточная  поилка; 4 – подстилка

 

 


5.4.  Проектирование  функциональных зон

производственных животноводческих  помещений

 

5.4.1. Функциональные зоны при  стойловом содержании 

животных

 

      Размещение  функциональных  зон животноводческого  помещения: кормушек, кормовых проходов, выгульных  площадок и проходов для  скота -  проектируется в соответствии с  принятой системой содержания. При  этом могут  быть  выбраны различные конструкции  функциональных зон  для  отдельных видов животных  и этапов их содержания.

Проектировщик технологической части должен сделать такой  выбор, который обеспечит оптимальное  сочетание систем обеспечения жизненных функций и систем технологического оборудования.

В процессе проектирования  функциональных зон проектировщик  изучает существующие схемы, оценивает их преимущества и недостатки и либо  выбирает из числа  имеющихся, либо  проектирует новые с учетом  возможности повышения эффективности их функционирования.

Функциональные зоны различаются по форме, конструкции и  размерам. Они зависят от величины животных, их  размещения, системы содержания и соответствующих технических средств. При выборе форм и размеров функциональных зон следует принимать во внимание  общий план  животноводческого помещения и его объем.

Функциональные зоны в  закрытом  помещении должны иметь размеры, обеспечивающие благоприятный микроклимат. Это особенно важно в помещениях с применением мобильных  транспортных  средств.

Конструктивно хорошо продуманное и совершенное в деталях оборудование функциональных зон  положительно влияет на здоровье и продуктивность животных.

Для проектирования функциональных зон необходима следующая информация:

-                                        количество и характеристика половозрастных  групп животных фермы (комплекса);

-                                        схема  размещения стойл  в животноводческих помещениях  для  всех половозрастных групп  животных;

-                                        чертежи продольных и поперечных сечений   вероятных строительных  сооружений;

-                                        сведения о требуемой площади  для  лежания, кормления  и передвижения всех  групп животных;

-                                        ширина проходов (например, для  движения животных);

-                                        ширина мест кормления  и кормушек;

-                                        размеры групп животных;

-                                        отношение  между площадями для  кормления  и лежания животных.

Ниже дается  характеристика  функциональных  зон при привязном и беспривязном содержании животных.

Функциональные зоны при  привязном  содержании  животных в  продольных  рядах стойл. Продольные оси животных  и стойл  расположены под  прямым  углом  к  оси кормовых емкостей (кормушек). На площадках для кормления и отдыха  животные постоянно находятся отдельно друг от друга.

Животные  покидают стойла только при  выходе  на доение (если доение в доильном зале) или на моцион. Примеры такого содержания животных  и размещение функциональных зон  приведены на рис. 5.17, 5.18.

Рис. 5.17. Примеры содержания животных в продольных рядах стойл: а – открытый бокс для кормления и отдыха (комбинированный бокс) при содержании молочного скота с передним упором и с щелевым полом в навозном проходе; б – закрытый бокс для кормления и отдыха при содержании молочного скота с передним упором, задним хомутом, консольной решеткой и напольным удалением навоза; в – закрытый бокс для кормления и отдыха при содержании свиноматок с мобильным удалением навоза; г – привязное стойловое содержание крупного рогатого скота на подстилке с мобильным удалением навоза и мобильной раздачей корма; д – стойловое содержание свиноматок в глухих боксах со стационарными кормовыми устройствами и подпольным удалением навоза; е – узкие боксы для содержания телят с индивидуальной выпойкой из  ведер и подпольным удалением навоза; 1 – кормушки, корыта, питьевые ведра,             2 – стойла животных, 3 – навозно-кормовые проходы

 

Функциональные зоны при  беспривязном  содержании животных в   параллельных рядах стойл. Для свободно передвигающихся животных оборудуют раздельные площадки для кормления  и отдыха, параллельно  оси кормушек располагают ряды мест отдыха (лежания) (рис. 5.19). У кормовой площадки возможно наличие фиксирующих приспособлений.

Функциональные зоны  при беспривязном содержание животных в  поперечных рядах стойл (рис. 5.20, 5.21). Для свободно передвигающихся животных также оборудуют раздельные площадки для кормления и отдыха. Ряды стойл  для отдыха (лежания ) расположены под прямым углом к оси кормушек.

 

 

Рис. 5.18. Примеры параллельного расположения стойл:  а – однорядное параллельное расположение стойл для молочного скота,  б – двухрядное параллельное расположение стойл для крупного рогатого скота (животные стоят головой или хвостом друг к другу), в – трехрядное параллельное расположение  стойл для молочного скота; г – четырехрядное параллельное расположение стойл для  молодняка крупного рогатого скота, 1 – кормушка; 2 – навозный проход, 3 – бокс для отдыха

 

 

Рис. 5.19. Параллельное расположение рядов стойл для крупного рогатого скота при беспривязном содержании на частично щелевом полу

 

Рис. 5.20.  Примеры содержания крупного рогатого скота в поперечных рядах стойл: а – отношение животное – кормоместо 1,5:1, станок на 12 боксов,      б - отношение животное – кормоместо 3:1, станок на 22 бокса; в – отношение животное – кормоместо 4:1, станок на 24 бокса; 1 – кормушка, 2 – площадка для движения,  3 – бокс,  4 – проход для контроля  и перегона животных,  5 – ворота

 

 

 

Рис. 5.21. Беспривязное содержание крупного рогатого скота в поперечных рядах стойл на частично щелевом полу: а – вид в плане; б  -  разрез А-А (бокс для отдыха); в – поперечное сечение Б-Б (место для кормления)

Рис. 5.22.  Примеры беспривязного содержания животных в станках,  оборудованных местами для  кормления: а – станок для беспривязного содержания откормочных  свиней, оборудованный местами для  кормления из кормушек, б, в – станок для  беспривязного содержания откормочных свиней  оборудованный самокормушками; г – станок для беспривязного содержания молодняка крупного рогатого скота; д – станок беспривязного содержания ягнят; 1 – кормушка, 2 – самокормушка, 3 – станок

 

Функциональны зоны  при групповом содержании животных в станках, оборудованных местами для кормления (рис. 5.22). Группы животных находятся на  совмещенных площадках для  движения  и отдыха, причем каждое  животное имеет место  для  кормления  или может выбрать любое.

Рис. 5.23. Примеры беспривязного содержания животных в   станках   с площадка­ми для отдыха: а, б, в – стойловое содержание крупного рогатого скота в станках для беспривязного содержания и отдыха с пониженным отношением животные - кормоместо: 2:1 (а); 3:1(6); 4:1 (в); г – комплекс для выращивания молодняка крупного рогатого скота; д – комплекс для выращивания; 1 – кормушка, 2 – станок, 3 – площадка для кормления,          4 – кормовой проход, 5 – стойло для отдыха, 6 – стойло для кормления

 

 

5.4.2. Проектирование функциональных зон

свинарников – откормочников

 

Функциональные зоны  производственных помещений для содержания откормочного поголовья свиней имеют следующие разновидности: датская система;  шведская; система Шлейсгеймера; Хохенрадена;  без кормушек; с глубокой подстилкой; с двойным рядом станков; с групповыми станками и с  индивидуальными станками - батареями.

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.24. Планировка свинарника - откормочника датской сис­темы: 1 – кирпичная стена;            2 – навозный проход; 3 – логово; 4 – кормушка; 5 – кормовой проход

 

 

 

 

 

 

Откормочники датской системы (рис. 5.24) – светлые, хорошо просматриваемые помещения. Кормовой  проход изолирован от навозного. Благодаря удобной планировке, технологические операции в таких помещениях  могут быть легко механизированы. Недостаток планировки заключается в  относительно большой потребности производственных площадей в расчете на одно животное (1,0 –1,5 м2).

 

 

 

 

 

 

 

Рис.5.25.Планировка свинарника-откормочника         шведской системы: 1 – кирпичная стена; 2 – кормовой проход; 3 – кормушка;   4 – логово; 5 – навозный проход

 

 

 

 

 

Откормочники шведской системы (рис. 5.25, 5.26) отличаются расположением кормовых проходов  вдоль стен.

 

 

 

 

 Рис.5.26.Планировка свинарника- откормочника шведской си­стемы с центральным навоз­ным проходом: 1 – кирпичная стена;        2 – кормовой проход; 3 – кормушка;       4 – логово; 5 – навозный проход

 

 

 

 

 

В помещениях такого типа  стенки или дверцы, разделяющие навозный проход, в различных положениях используется по размеру: то они являются ограждающими конструкциями станков от навозных площадок, то, удлиняя станки, являются их разделителями на территории этих же  площадок. Преимущество такой  планировки заключается  в том, что животные не соприкасаются с  наружной стеной.

 

 

 

 

Рис. 5.27. Планировка свинарника-откормочника  с групповыми станками, вариант 1: 1 – кирпичная стена; 2 – логово; 3 – кормушка; 4 – кормовой проход; 5 – навозный проход

 

 

Откормочники с групповыми станками (рис. 5.28, 5.29) бывают со стенкой или  дверцами, разделяющими  навозный проход. Навозный проход располагают между стенками перпендикулярно кормовому проходу.

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.28. Планировка свинарника - откормочника    с групповыми станками, вариант 2: 1 - кирпичная стена; 2 – логово; 3 – кормуш­ка; 4 – кормовой проход

 

Откормочники без кормушек (см. рис. 5.29) выгодны тем, что  для  них требуется меньшая площадь, чем при всех других системах. В постройках со  станками и щелевыми полами она составляет в среднем 0,9 м2 на голову.  Использование таких помещений возможно только при кормлении животных из самокормушек. В помещениях желательно предусмотреть устройство узкого прохода в виде  эстакады для наблюдения за животными.

 

 

 

Рис. 5.29.   Планировка     свинарника - откормочника без кормушек: 1 – кирпичная стена;  2 – навозный проход; 3  – логово

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.5.30. Планировка свинарника - откор­мочника с двухрядным расположением станков: 1 – кормовая площадка;  2  - навозный проход; 3 –  логово

 

 

 

 

 

 

 

 

    Отличие откормочников с двойным рядом  станков (рис 5.30) в том, что в них  логова и места для  кормления разделены навозным проходом. Эта  система  более приемлема наряду с датской и шведской.

Откормочники Хохенрадена (рис. 5.31) имеют наружные   навозные площадки, соединенные с основным помещением двойными дверцами – заслонками; порог  свинарника, смежный с навозной площадкой, должен быть не выше 15 см. При этой  системе в свинарнике трудно поддерживать необходимый микроклимат.

 

 

 

Рис.   5.31.   Планировка    свинарника - откормочника,    система    Хохенрадена: 1 – навозная  площадка;   2 –  кирпичная  стена;   3  -  логово;  4  -  кормушка;   5 – кормовой проход.

 

 

 

 

Рис. 5.32. Планировка свинарника-откормочника со станками батарей­ного типа, ГИПРОНИИСЕЛЬХОЗ: 1 – кирпичная  стена;  2 – кормовой  проход;  3 – навозный  проход;  4 –  клеточ­ные батареи

 

      Откормочники со станками батарейного типа (предложены Баренбургом А.Д., 1966, рис. 5.32) незаменимы при организации интенсивного откорма.

 

 

5.4.3. Функциональные зоны при содержании овец

 

В овцеводстве широкое применение находят трансформируемые станки (клетки), которые позволяют оборудовать соответствующие зоны.

В России для овцеводческих ферм на 5 и 10  тыс. овцематок выпускают комплекты унифицированного оборудования КУО-5/10  - для пункта  зимовки и ягнения 6000 овец, в том числе 3000 маток, и летне-осеннего откорма 10000 голов  КО-6/10.

КУО-5/10 включает: комплект унифицированных ограждений, состоящих из щитов ЩТ-3, ЩТ-1,5, ЩТ-1,2 и  стоек СТ-1, позволяющих  оборудовать станки (клетки) нужных размеров; комбинированных кормушек ККО-2;  бункерных  кормушек КБО-10; кормушек для рассыпных кормосмесей КМФ- 2 и оборудования для  доставки  и раздачи кормов, комплекты водопойного оборудования КВО-А, ламп для  обогрева ягнят ИКЗ-220.500 и др.

  Техническая характеристика щитов и кормушек приведена в табл. 5.4.

 

 

Таблица 5.4. Техническая характеристика щитов и кормушек комплекта КУО-5/10

Показатель

Тип щита

Тип кормушки

ЩТ - 3

ЩТ –1,5

ЩТ –1,2

КМФ - 2

ККО -2

КБО - 10

Габариты:

длина

ширина

высота

Масса, кг

Вместимость, м3

Фронт кормления на 1 овцу

Количество в комплекте, шт:

на ферме 5 тыс. маток

на ферме 10 тыс. маток

 

3000

20

900

10,6

-

 

 

-

 

 

219

 

438

 

1560

20

900

6,1

-

-

 

 

 

 

1104

 

2208

 

1200

20

900

5,2

-

-

 

 

 

 

492

 

984

 

2100

652

1280

78

-

0,25-0,4

 

 

 

102

 

204

 

1500

620

1000

43

0,55

-

 

 

 

 

192

 

384

 

1000

960

1000

40

0,30

0,25

 

 

 

 

80

 

160

 

      Холостые и суягные (беременные) овцематки, бараны  - валухи в основном содержатся на глубокой подстилке в овчарнях (не разделенных на секции), из  которых навоз убирают два раза  в год. Слой навоза достигает толщины  600-1000 мм.

      Преимуществами являются хорошая теплоизоляция снизу, которая для необогреваемого стойлового помещения совершенно необходима, и использование подстилки для сохранения чистоты животных. Недостатки заключаются в том, что стойловое помещение с трудом поддается механизации. При новом строительстве строят овчарни с тонким слоем подстилки в секции для  кормления и хранения кормов, в которые овец перегоняют при  кормлении. Кормовые помещения  оснащаются  мобильными средствами механизации. Преимущество этого способа заключается в повышении  производительности труда  и  исключении тяжелой физической работы.

       Помещения для окотившихся и подсосных овцематок разделяются на станки для  окота овец и групповые станки для подсосных овецематок. В станках для окота помещают  от 5 до 10 суягных овцематок, после окота убирают перегородки и образуют станки для  15-30 овцематок. Помещение  для окота овец должно быть утепленным.

      Для ягнения и доращивания ягнят помещения разгораживают на оцарки для  содержания 15-30 овцематок при норме площади 1,8-2,0 м2  на одну овцу. Перед началом ягнения в оцарках устанавливают клетки- кучки на 5-10 овцематок с приплодом. После достижения ягнятами 10-20 -дневного возроста укрупняют сакманы сдваиванием, разбираю при норме  0,15-0,20 м 2 на одного ягненка.

      В дневное время овец содержат в секциях - базах. В секции размещают 60-80 овцематок при норме площади 3 м2 на голову. Для нормированного кормления овцематок на базах используют кормушки КМФ-2, которые  располагают с обеих сторон кормового прохода по всей длине базы.

      Комбинированные  кормушки ККО-2 предназначены для кормления овцематок гранулированными и грубыми кормами в период содержания в клетках-оцарках и  подкормки ягнят концентратами, минеральными добавками и сеном в «столовых». Ненормированное кормление овцематок  рассыпными и гранулированными кормосмесями проводят   с использованием бункерных кормушек КБО-2.

 

 

5. 5.  Разработка объемно – планировочных решений основных производственных  помещений животноводческих                   (птицеводческих) предприятий

 

      Чтобы разработать объемно-планировочные решения, когда есть технологические узлы более значительных размеров, чем функциональные зоны,  необходима следующая информация:

-  о технологических принципах  процессов раздачи кормов, удаления навоза и создания микроклимата в производственных помещениях и на  ферме (комплексе) в целом;

-  данные о строительных конструкциях и сооружениях (например, номинальная высота отверстия и щели в сооружениях);

-  данные о минимальных, оптимальных и максимальных  размерах отдельных технологических линий, например, длина кормораздаточной линии (транспортера) и др.

На  основании этих данных, с учетом конструкций стойл,  клеток и схем размещения функциональных зон, разрабатывается план размещения для всех производственных групп животных в производственном помещении или в группе помещений животноводческого предприятия.

Подсчет площадей помещений для этих групп производится дифференцированно, с учетом норм и правил. При экспериментальном проектировании  допускается  отступление от норм и правил (СНИПов) только в том случае, если эти отступления сами являются предметом изучения.

 

 

5.5.1.  Определение количества скотомест и производственных зданий животноводческого    предприятия

 

Количество скотомест предприятия для  крупного рогатого скота можно рассчитать с учетом коэффициентов, приведенных в табл. 5.5, в зависимости от количества коров на ферме.

На предприятиях  по выращиванию ремонтных телок и по производству говядины производственная программа указывается по количеству скотомест, поэтому расчет не требуется.

Количество скотомест специализированных маточных овцеводческих  предприятий определяется по данным табл. 5.6, для остальных  овцеводческих  предприятий рассчитывать поголовье не требуется, так как их  мощность дается в тысячах скотомест.

Количество скотомест на племенных свинофермах, мощность которых дается  в поголовье  основных свиноматок, определяется в зависимости от этого поголовья с учетом коэффициентов, приведенных в табл. 5.7.

Количество птицемест товарных птицеводческих  предприятий по производству яиц определяется по коэффициентам, приведенным в табл. 5.8,  в зависимости от среднегодового поголовья.

Основной принцип содержания животных на предприятиях с поточным способом производства состоит в периодическом перемещении животных по цехам производства.

Основные производственные помещения  (или цехи) в этом случае должны быть строго  специализированы по климатическим условиям, технологическому  оборудованию и инженерным коммуникациям,   чтобы все необходимые операции осуществлялись в нем с наименьшими затратами  материальных  и трудовых ресурсов.

Каждый цех, его площади  рассчитываются по количеству содержащихся животных, а оно  определяется  временем содержания и   оформляется  в виде  циклограммы процесса производства (см. рис. 5.10).

 

 

Таблица 5.5.  Расчетные коэффициенты для определения  количества скотомест  в помещениях

для содержания различных групп животных на предприятиях крупного рогатого скота

 

Группы животных

Коэффициенты

на предприятиях

по производству молока

на предприятия мясного

направления

50% коров в структуре стада

60% коров в структуре стада

90% коров в структуре стада

при выращивании всего поголовья на предприятии (около 40% коров в структуре стада)

репродукторных (около 80% коров в структуре стада)

1. Коровы  дойные, сухостойные, новотельные и глубокостельные (в родильном помещении)

с подсосными телятами до 8 мес

 

1,00

0,75

0,13

 

0,12

 

1,00

0,75

0,13

 

0,12

 

1,00

0,75

0,13

 

0,12

 

1,00

-

-

 

0,29

 

1,00

-

-

 

0,29

2. Нетели (за 2-3 мес  до отела)

0,12

0,12

0,12

0,20

0,20

3. Телята профилакторного периода (до 10-20 -дневного возраста)

0,06

0,06

0,06

-

-

4. Телята от 10-20 дней до 6 мес

0,60

0,30

0,60

0,30

-

-

-

-

-

-

5. Молодняк

от 6  до 12 мес

от 8 до 12 мес

и нетели до 6-7- месячной стельности

от 12 до 18 мес и нетели до 6-7  месячной стельности

 

0,35

0,10

 

 

 

 

0,25

 

-

 

 

 

 

 

-

 

-

 

 

 

 

 

-

 

1,15

-

 

1,5

 

 

-

 

-

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

Таблица 56. Расчетные коэффициенты для определения числа скотомест на

овцеводческих предприятиях всех направлений

 

Группы животных

Коэффициент

Бараны-производители и бараны-пробники

Матки

Молодняк ремонтный

0,015-0,025

 

1,0

0,23-0,25

 

Таблица 5.7. Расчетные коэффициенты для определения числа скотомест на племенных свинофермах

 

Группы свиней

Коэффициент

Матки, всего

В том числе

основные,

проверяемые

холостые и супоросные

подсосные

Поросята - отъемыши

Ремонтный молодняк

2

 

1

1

1,4

0,6

5,4

2,0

 

Таблица 5.8. Расчетные коэффициенты для определения числа птицемест для предприятий по производству яиц

 

Куры

Ремонтный молодняк

период содержания, недель

расчетный коэффициент

период содержания, недель

расчетный коэффициент

10-75

1,51

1-9

0,35

11-72

1,48

1-10

0,42

14-74

1,41

1-13

0,49

18-74

1,32

1-17

0,62

 

Например, если период супоросности у свиноматок составляет 4 мес, в том числе месяц свиноматка должна находиться в изоляции, а время подсоса – 2 мес, то в цехе холостых свиноматок должно быть  размещено n рабочих групп свиноматок, в цехе тяжелосупоросных  -  рабочих групп,  в цехе подсосных свиноматок  -   рабочих групп.

      Вместимость цеха можно определить по формуле

,                                        (5.7)

где Vх – количество  скотомест в цехе «х», шт;

     сх – продолжительность части производственного цикла,  осуществляющегося в цехе «х», дней;

     dх – численность рабочей группы животных в цехе «х», голов;

     t  -  продолжительность производственного цикла, дней.

Число птицемест на специализированных предприятиях мясного направления  для молодняка, выращиваемого на мясо (бройлеров), определяют расчетом в зависимости от размера предприятия (числа сдаваемых в год  бройлеров),  сохранности птицы (95%) и оборачиваемости птичников, которая  принимается для птичников напольного содержания равной 4,74, при клеточном – 5,21 оборота в год.

Общее количество залов, или птичников, необходимых для выращивания цыплят, вычисляют по формуле:

,                               (5.8)

где П0  - размер предприятия (число сдаваемых в год бройлеров), гол.;

      П1 – вместимость птичника, голов;

      П  - оборачиваемость птичников.

Количество птичников для содержания промышленного стада кур-несушек можно найти из выражения

,                                         (5.9)

где Пк - расчетное значение среднегодового количества птицемест на предприятии, гол.

      Заполнение каждого птичника следует предусматривать одновозрастной птицей. Многоэтажные и сблокированные одноэтажные птичники допускается комплектовать по залам,  при этом разница в возрасте молодняка для всего здания не должна превышать 15 дней, а взрослой птицы - 20 дней.

      После расчета количества скотомест фермы для различных групп животных при типовом проектировании необходимо выбрать основные  производственные  здания  для их  содержания в соответствии с номенклатурой зданий и сооружений.

 

 

5.5.2. Разработка объемно - планировочных решений производственных помещений для крупного рогатого скота

 

      При содержании крупного рогатого скота применяют следующие производственные здания и сооружения:

      - на предприятиях по производству молока: коровники с привязным содержанием; с беспривязным содержанием; доильное отделение; молочные отделения; родильные отделения; телятники; здания для молодняка;

      - на предприятиях по выращиванию ремонтных телок: здания для молодняка, телятник;

      - на предприятиях по производству говядины: здания для доращивания молодняка; для откорма, телятники.

      Каждый  тип производственного помещения имеет свою планировку в соответствии с назначением и принятой системой содержания. Для примера рассмотрим некоторые планировки коровников и телятников.

Коровники.

      Коровники строят на 100, 200, 400 и более коров,  в фермерских хозяйствах (по проектам различных проектных институтов)  от 8 до 50 коров.

      В коровниках для привязного содержания применяют двух, четырех -, шести - и восьмирядное расположение стойл с объединением каждых двух рядов стойл общим кормовым или навозным приходом.

      Наиболее распространенный способ размещения рядов стойл, когда коровы стоят головами друг к другу. На рис. 5.33. приводится план коровника на 200 голов с таким расположением стойл.

      В коровниках вместимостью до 100 голов стойла размещают обычно в два ряда с устройством навозного прохода иногда по центральной  продольной оси здания и двух кормовых проходов у продольных стен.  В зависимости от средств механизации применяют также двухрядное расположение стойл с одним кормовым проходом по центральной продельной оси  здания. Здания с многорядным расположением стойл  более экономичны, компактны и имеют меньший удельный периметр наружных стен, чем здания с двухрядным расположением.

 

Рис. 5.33. План  коровника на 200 голов.  Раздача кормов при  помощи кормораздаточных тележек, удаление навоза  скребковым транспортером: 1 – помещение на 200 голов; 2 – помещение для персонала; 3 – котельная; 4 – тамбур; 5 – молочная; 6 – моечная; 7 – вакуум – насосная; 8 и 10 – кормоприготовительные; 9 – тамбур; 11 – камеры приточной  вентиляции; 12 –  помещение для инвентаря; 13 –  помещение для наклонного транспортера  и навозной тележки.

 

     

5.5.3. Объемно - планировочные решения свинарников

 

В свиноводстве используются следующие производственные здания и сооружения: свинарник-маточник для проведения опороса; свинарник-хрячник; свинарник для холостых и супоросных маток  и хряков-пробников; свинарник для маток с установленной супоростностью; свинарник для поросят-отъемышей; свинарник для ремонтного молодняка; свинарник-откормочник.

Основными требованиями, которым должны удовлетворять  планировки свинарников-откормочников, являются следующие:

- соответствие зооветтребованиям содержания и эксплуатации находящейся в нем  производственной группы животных;

- обеспечение  теплоизоляции отдельных элементов помещения с соблюдением необходимого воздухообмена при сохранении оптимальной температуры и скорости движения воздуха в соответствии с зоотребованиями;

- обеспечение  нормального протекания  технологического процесса с учетом размещения всего технологического оборудования.

После  выбора 2-3 разновидностей планировок свинарников определенного назначения, соответствующих по  всем показателям зооветеринарным и технологическим требованиям, окончательное решение по выбору варианта планировки помещения принимается в результате экономического расчета затрат по его строительству и эксплуатации.

При выборе типа планировки основных и вспомогательных производственных зданий (отдельных элементов или помещений) целесообразно использовать накопленный отечественный и зарубежный опыт  и типовые проекты по объемно-планировочным решениям аналогичных производственных элементов.

 

 

5.5.4. Объемно - планировочные решения птичников

 

Для содержания птицы применяют следующие производственные здания: 1) птичники для клеточного содержания кур: а) промышленного стада, б) племенного стада; 2) птичники для напольного содержания кур племенного стада; 3) птичники для  выращивания ремонтного молодняка: а) в клетках, б) на полу; 4) птичники для выращивания цыплят на мясо (бройлеров).

Рис.5.34. План размещения комплекта оборудования БКН-3 в птичнике на 35 тыс. кур-несушек: 1 – батарея каскадная 3-ступенчатая БКН-3;      2 – бункер хранения сухих кормов БСК-10; 3 – транспортер универсальный ТУУ-2; 4 – механизм пометный скребковый МПС-6; 5 – транспортер поперечный НКЦ-7/18

При клеточном содержании птицы при проектировании птичников и размещении клеточных батарей  необходимо соблюдать санитарные нормы, ширину проходов, коридоров, нормы площади и др. Батареи размещают рядами вдоль помещения.

В  птичнике для  содержания 35 тыс. кур-несушек (рис. 5.34) в возрасте от 17 до 74 недель (типовой проект 805 - 2-75.87) используется комплект оборудования БКН-3. Основным агрегатом комплекта является каскадная 3-ступенчатая батарея БКН-3. В комплект  оборудования, кроме батареи БКН-3, входят: бункеры для хранения и выдачи кормов БСК-10, транспортеры для уборки помета НКЦ-7/18 и раздачи кормов ТУУ-2, пометный скребковый механизм МПС-6, поперечный транспортер для перемещения яиц, элеватор. Клеточные батареи размещаются  в шесть рядов вдоль помещения.

Рис. 5.35. План размещения технологического оборудования в птичнике на 2580 индеек и индюков родительского стада: 1 – комплект оборудования ПС-2, 2 – бункер хранения сухих кормов БСК-10, 3 – клетка для двух индюков КИ-00.30.000, 4 – тележка транспортная БЦМ-90.10А, 5 – транспортер скребковый ТСН-160, 6 – механизм пометный скребковый МПС-4М, 7 – весы лабораторные аналитические ВЛР-200, 8 – микроскоп биологический МБИ-117

 

На рис. 5.35. приводится планировочное решение птичника на 2580  индеек и индюков родительского стада на базе  комплекта оборудования ПС-2 и рядов клеток для индюков.

На рис. 5.36. приведено объемно - планировочное решение  птичника для напольного содержания одновозрастной партии цыплят и ремонтного молодняка кур мясных пород на базе комплекта оборудования ЦБК-20В.   Птичник должен иметь размеры в плане             18 ´ 96 м.

На рис. 5.37. приведена схема объемно-планировочного решения птичника на глубокой подстилке для напольного содержания кур-несушек родительского стада мясных пород на базе оборудования КМК-7.

 

Рис. 5.36. Схема размещения комплекта оборудования ЦБК-20В:1 - бункер наружный со шнеком, 2 – шкаф управления, 3 – кормораздатчик,           4 – авто­поилка, 5 – брудер электрический, 6 – противень, 7 – поилка вакуумная, 8 –  кормушка, 9 – ограждение, 10 – бак

Рис. 5.37. Схема комплекта оборудования КМК-7 для содержания кур – несушек родительского стада: 1 – бункер хранения сухих кормов,             2 – электрошкаф, 3 – кормушка, 4 – раздатчик кормов стационарный,           5 – система поения, 6 – система подвески, 7 – облучатели, 8 – гнездо-секция

 

После принятия принципиальных решений по планировке основных помещений животноводческого предприятия приступают к разработке генерального плана.

 

 

 

5.6. Проектирование генерального плана  животноводческого  предприятия

 

Графическое изображение, показывающие взаимное расположение основных производственных  и вспомогательных  построек и   сооружений  предприятия (фермы, комплекса),  дорог, инженерных  коммуникаций и зеленых насаждений,  организованных в  единое целое для  выполнения  производственного процесса получения продукции в заданном объеме  и заданного качества, называется генеральным планом.

При проектировании генерального плана животноводческого предприятия необходимо, в  первую  очередь, разрабатывать приближенный  план размещения функциональных зон, то есть необходимо решить вопрос вначале о функциональном, а затем  о пространственном размещении  зон животноводческого предприятия. Существенные функциональные взаимоотношения зон животноводческого предприятия (комплекса) указывают на блок - схеме предприятия (рис. 5.38).

Рис.5.38. Блок - схема молочно - товарного комплекса

 

Блок - схема  предприятия  дает  наглядное  представление  о потоках материалов и вытекающих из него принципах расположения зон комплекса, однако еще не  определяет их размеры и форму.

Схема предприятия уточняется с помощью плана  зонирования (рис. 5.39).

Рис. 5.39.  План зонирования  молочно - товарного комплекса

 

Он показывает  пространственное расположение, приблизительные  размеры и форму отдельных  зон. Отдельные зоны  территории комплекса располагаются в порядке их значимости, причем нельзя пренебрегать всесторонним  взаимным влиянием зон территории друг на друга.

Зона содержания животных (производственная) выбирается в качестве исходной, менее связанные с зоной содержания животных, например, кормохранилище, хранилище навоза, мастерская, гаражи и администрация размещаются в последнюю очередь в зависимости от условий местонахождения. Важным фактором, который определяет пространственную структуру, является  ориентирование относительно сторон света и господствующих  направлений ветров. Деление животноводческого  комплекса  на санитарные  зоны (рис. 5.40) (черные, серые, белые зоны) оказывает большое влияние на пространственное  расположение зон и объединение их в группы.

Рис. 5.40. Зоны производственной гигиены (по Россову): 1 – транспортная магистраль; 2 – подъезд­ная дорога комплекса; 3 – транспортная магистраль комплекса (для общественного транспорта закрыта); 4 – будка охраны с дезинфицирующей дорожной ванной; 5 – охранная зона; 6 – черно-белая разделительная изгородь; 7 – администрация, социально-бытовые соору­жения, мастерская со шлюзами для обслуживающего персонала и провоза предметов; 8 – утилизационное помещение; 9 – хранилище жидкого навоза; 10 – склад кормов; 11 – шлюз для животных; 12 – стойловые сооружения

 

Деление животноводческих комплексов на санитарные зоны (рис. 5.41) является важнейшей составной частью генерального плана и основой для дальнейшего проектирования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.41. План санитарных зон молочно-товарного комплекса:      1 – серая зона; 2 – белая зона; 3 – ворота и проходные для материалов, животных, людей

 

 

 

 

 

 

 

Перечень зон  животноводческого предприятия  и их состав приведены в табл. 5.10.

Если у проектировщиков имеется достаточный опыт, то такие отдельные этапы, как схема предприятия, план  зонирования и план санитарных зон,  могут  быть объединены  и разработаны в одной фазе проектирования.

При разработке генерального плана животноводческого предприятия следует предусматривать:

-                          планировочную увязку с жилым и общественным секторами;

-                          размещение предприятий, зданий и сооружений с соблюдением соответствующих  минимальных расстояний  между ними;

-                          мероприятия по охране окружающей  среды от загрязнения  производственными выбросами и стоками;

-                          возможность строительства  и ввода  предприятия в эксплуатацию пусковыми комплексами или очередями.

Животноводческие, птицеводческие и звероводческие предприятия, ветеринарные учреждения следует располагать с подветренной стороны по отношению к другим сельскохозяйственным объектам и жилой зоне.

 

Таблица 5.10.  Перечень групп зданий и сооружений, состав зон животноводческого  комплекса

Наименование зон

Состав зон

Группы зданий, сооружений построек

Производственная (основного назначения)

Коровники, телятники,  свинарники,  овчарни, выгульно-кормовые дворы и площадки, здания для молодняка, родильное отделение, доильные блоки или молочные пункты, пункты искусственного осеменения

Основные производственные

Административно-хозяйственная

Административно-бытовые здания, столовая, здравпункт, ветсанпропускник, АТС, кабинет по техники безопасности, сооружения для отдыха работающих, сооружения для  спорта и отдыха

Вспомогательные

Ветеринарно-санитарная

Ветеринарный пункт, изолятор, убойно-санитарный пункт, площадки обработки кожного покрова животных, дезинфекционные барьеры

Подсобные

Хранения и приготовления кормов

Кормоцехи, автовесы, траншеи  хранения кормов, сеновалы, сенные сараи и навесы, сенажные  башни, склады концентрированных кормов и корнеплодов

Подсобные и складские

Вспомогательных зданий и сооружений

Котельная, склад топлива, подстилки, инвентаря, пункт технического обслуживания, гараж, трансформаторная подстанция, сооружения водоснабжения и канализации, внутренние  проезды, площадки для приема и погрузки скота, ограждения

Подсобные и складские

Хранения и обработки навоза

Навозохранилища, сооружения для обработки навоза, насосные станции

Складские

 

Ориентация  одноэтажных зданий для  содержания скота шириной  до 30 м при павильонной застройке должна быть меридиональной (продольной  осью с севера на юг). Допускается отклонение от рекомендуемой ориентации в пунктах, расположенных севернее широты 500 (Барнаул на широте 530) в пределах до 300. Многоэтажные здания  шириной более  30 м  следует размещать продольной осью в  направлении  господствующих ветров.

Ветеринарные учреждения  (за  исключением ветсанпропускников), котельные, навозохранилища открытого типа строят с подветренной стороны по отношению  к животноводческим, птицеводческим, звероводческим зданиям и сооружениям. 

Направление господствующих ветров определяется розой ветров (указывается на генплане). Розой ветров называется векторная диаграмма (рис. 5.42), которая характеризует направление ветра в данном месте по многолетним данным. Кормоцех располагается при въезде  на территорию предприятия с  ветреной стороны по отношению ко всем остальным зданиям и сооружениям.

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.42. Роза ветров

 

 

 

 

 

 

 

В непосредственной близости к кормоцеху располагают склад концентрированных кормов  и хранилища для корнеплодов, силоса, грубых кормов.

На  предприятиях, использующих  пищевые отходы, кормоцех, склады пищевых отходов и других кормов надо располагать с подветренной  стороны относительно свинарников и   огораживать их от свинарника и других  зданий и сооружений, предусматривая отдельный въезд.

Выгульно-кормовые дворы или выгульные площадки располагают, как правило,  у  продольных стен зданий для содержания скота. Во всех  случаях не рекомендуется размещать их с  северной стороны помещения. В случае необходимости возможна организация выгульно-кормовых дворов в отрыве от здания.

Хранилище кормов и подстилки строят  с таким расчетом, чтобы  обеспечивались кратчайшие пути, удобство и простота механизации их подачи к местам использования.

Пересечение транспортных потоков готовой продукции, кормов и навоза  не допускается. Ширина  проездов  на площадках животноводческих  предприятий рассчитывается из  условий наиболее компактного  размещения транспортных  и пешеходных путей, инженерных сетей,  полос деления с учетом  возможного заноса дорог снегом, но не менее  противопожарных, санитарных и зооветеринарных расстояний между  противостоящими зданиями и сооружениями.

На рисунке 5.43.  показана  схема  зооветеринарных разрывов между различными животноводческими предприятиями и дорогами.

Рис. 5.43. Схема зооветеринарных разрывов между различными животноводческими предприятиями и дорогами

Одним  из показателей качества генерального плана является показатель плотности застройки территории животноводческих предприятий. Строительными нормами и правилами «Генерального плана сельскохозяйственных  предприятий» (СНиП 11-97-84) определены показатели минимальной плотности застройки животноводческих комплексов. Так, для  комплекса по производству молока на 400 коров минимальная плотность застройки равна 51%. Плотность застройки - это   отношение  площади застройки  генплана к общей  территории животноводческого предприятия в процентах. В площадь застройки кроме основных зданий и сооружений включают навесы, открытые технологические и санитарно-технические установки (купочные и др.), эстакады, галереи, площадки с погрузо-разгрузочными устройствами, подземные  сооружения (например, переходы), площади второго  и последующих этажей, выгулы, открытые стоянки автомобилей,  открытые склады (например, силосохранилище), пункты технического обслуживания и др.

Основными показателями качества генплана являются экономические, которые рассчитываются как в стоимостных, так  и в натуральных показателях.

 

 

5.7. Проектирование системы технологического оборудования животноводческих ферм и комплексов

 

В данном учебном пособии не ставится задача дать порядок проектиро­вания всех систем технологического оборудования животноводческих ферм и комплексов. Вопросы проектирования таких систем будет изложены в раз­делах, описывающих конструктивные особенности конкретных поточных технологических линий.

В данном же учебном пособии остановимся только на проектировании таких системах, которые оказывают наибольшее влияние на состояние жи­вотных и их продуктивность, то есть на проектировании систем создания микроклимата и технологической части кормоцехов для ферм крупного ро­гатого скота.

 

 

5.7.1. Проектирование  системы  создания микроклимата   животноводческих помещений

 

Микроклимат стойловых помещений – важный производственный фактор, который способствует повышению продуктивности животных. В понятие «климат стойловых помещений» входят данные о характеристиках климата: температура и влажность, разность температур между приточным и вытяжным воздухом,  температура стен,  движение воздуха и содержание в нем вредных газов (углекислого газа, аммиака, сероводорода). В табл. 5.11. приведены нормативы микроклимата помещений для содержания различных видов животных, а в табл. 5.12.  - предельно допустимые концентрации вредно действующих газов.

 

Таблица 5.11. Параметры микроклимата животноводческих помещений

Помещения

Оптимальная температура внутри помещений, К

Относительная влажность, %

Скорость движения воздуха,    м/ с-1

Освещенность, лк

Коровники с привязным и беспривязным содержанием

283

80

0,4-0,5

50-70

Помещение для молодняка крупного рогатого скота на откорме

 

279

 

80

 

0,3

 

20-30

Свинарники-маточники

288

70

0,8

75

Свинарники-откормочники

288

75

0,3

50

Овчарни

278

75

0,5

30

Птичники для кур-несушек:

при напольном содержании

при клеточном содержании

 

285

289

 

70

70

 

0,3

0,3

 

15

20

 

Климат стойловых помещений оказывает большое влияние на продуктивность животных и эффективное использование ими корма.

Продуктивность животных  может изменяться в зависимости от параметров микроклимата стойловых помещений в пределах от 10 до 30%, причем влияние зависит от способа содержания животных, их вида и породы (рис. 5.44).

 

Таблица 5.12. Предельно допустимые концентрации вредно действующих газов в воздухе животноводческих и птицеводческих помещений

Вредно действующий газ

Помещения

животноводческие

птицеводческие

Углекислый газ, %

0,25

0,18-0,20

Аммиак, мг/ л

0,02

0,01

Сероводород, мг/л

0,01

0,005

 

 

 

 

 

Рис. 5.44. Влияние температуры стойлового помещения на продуктивность свиней, кур-несушек и молочных коров: 1 – прирост массы откормочных свиней (масса 115кг); 2 продуктивность яйцекладки кур-несушек; 3 – зависимость между молокоотдачей и средней температурой предыдущего дня в молочно-товарном комплексе МУА 1000 (черно-белый крупный рогатый скот в ГДР)

 

 

 

 

 

 

Поэтому  соблюдение требований к микроклимату стойловых помещений при проектировании является важным способом достижения генетического потенциала животных по их продуктивности.

По принципу действия системы вентиляции животноводческих помещений делят на естественную (гравитационную), принудительную с механическим побуждением движения воздуха и комбинированную.

При естественной вентиляции  воздухообмен происходит вследствие разности плотностей воздуха внутри и вне помещения. При этом значительное влияние оказывают скорость и направление ветра. Такая система не обеспечивает необходимый воздухообмен при одинаковой температуре внутри и вне помещения и отсутствии ветра.

Принудительная вентиляция с механическим побуждением движения воздуха, в свою очередь,  подразделяется на приточную, вытяжную и приточно-вытяжную. Кроме того, первая может быть без подогрева или с подогревом подаваемого в животноводческое помещение воздуха.

По назначению вентиляционные системы в животноводческих помещениях делят на общеобменные и комбинированные,    хотя на практике существует еще и местная система, которая может удалять воздух из зоны загрязнения или подавать его в определенные места. В чистом виде местная система вентиляции не применима, так как не позволяет обеспечивать микроклимат  во всем помещении.

Эффективность механической системы вентиляции в значи­тельной степени определяется аэродинамической схемой воздухо­обмена. Существуют следующие принципиальные схемы воздухо­обмена: «сверху вверх», «снизу вверх», «сверху вниз». Наиболее приемлемы механические приточно-вытяжные системы, работаю­щие по последней схеме.

По характеру распределения приточного воздуха различают ме­ханические системы вентиляции с рассредоточенной  (при наличии воздуховодов) и сосредоточенной подачей (путем мощных струй).

Централизованные системы вентиляции (микроклимата) применя­ют на крупных фермах и комплексах с центральными источниками теплоснабжения (котельные с теплоносителем – паром или горя­чей водой). На фермах, удаленных от центральных ис­точников теплоснабжения, целесообразно и экономично использо­вать децентрализованные системы на базе оборудования с электро­тепловыми установками.

В птичниках с клеточным и напольным  содержании птицы возможны следующие принципиальные схемы вентиляции.

Варианты подачи воздуха:

1.                                         В холодный период через калориферы или теплогенераторы, центробежные вентиляторы, по воздуховоду из герметичного материала, расположенному под потолком;

2.                                         В переходный период аналогично холодному и частично через шахты в  потолочном перекрытии;

3.                                         В теплый период через шахты в потолочном перекрытии.

 

 

Варианты удаления воздуха:

1.        Через отверстия в стене при  помощи центробежных трехскоростных вентиляторов по герметичному воздуховоду, выполненному из  кирпича вдоль наружных стен;

2.        При помощи  многоскоростных вентиляторов, расположенных в  боковых стенах помещения (для зон с t = -150С и выше) (рис. 7.6 (б, в);

3.        Естественная вытяжка загрязненного воздуха под давлением свежего через  трубы, установленные в окнах и закрытые  снаружи полиэтиленовой пленкой и ветровым козырьком. Трубы устанавливают на высоте 1 м от уровня пола через 6 м. Такую систему вентиляции можно применять при ширине зданий не более 12 м.

Перечисленные системы вентиляции относятся к системам с рассредоточенной подачей воздуха,  что способствует равномерному его распределению.

При клеточном содержании птицы также можно применять приточно-вытяжную механическую систему вентиляции с подогревом приточного  воздуха в зимнее время.

 

 

5.7.1.1. Расчет воздухообмена животноводческих помещений

 

      Установлено, что  в разное время года в животноводческих  помещениях действуют различные вредные факторы, к которым можно отнести большие или недостаточные количества теплоты, влаги и углекислого газа. В зависимости от наружных условий (в основном от температуры наружного воздуха) тот или иной фактор может  быть преобладающим. Так, для  типовых животноводческих  и птицеводческих помещений при  наружной температуре    20…300С наибольшее отрицательное  воздействие оказывает влага, с температуре ниже – 200С  углекислый газ, при – 100С и выше – теплота.

      Поэтому  воздухообмен в животноводческих помещениях в холодный (отапливаемый) период года рассчитывают исходя из условий удаления избытков углекислого газа и выделяющихся водяных паров, а в  переходный и теплый (летний) период года – избытков  теплоты и влаговыделений.

      Исходные  данные для  расчета воздухообмена,  в  частности,  предельно допустимые концентрации вредных веществ в помещениях,  оптимальные параметры внутреннего воздуха, тепло -, влаго - и  газовыделения животных и птиц принимают по справочно-нормативным документам.

      Воздухообмен, необходимый для поддержания допустимой концентрации углекислого  газа для животноводческих помещений, м3/ч:

                                             (5.10)

для птицеводческих помещений:

,                                      (5.11)

где Пж и Ппт -  число животных или птицы, голов;

Сж – количество углекислого газа, выделенное одним животным, л/ч;

Мпт -  масса одной птицы, кг;

Спт -  количество углекислого газа, выделенное птицей, л/ч на 1 кг массы;

С1 – предельно допустимая концентрация углекислого газа в помещении,  л/м3;

С2 – концентрация углекислого газа в атмосферном воздухе, равная 0,3 л/м3.

      Воздухообмен по допустимому содержанию в воздухе водяных паров:

 

                                (5.12)

 

где W -  общее количество влаги, выделяемое в помещении (учитывается количество влаги, выделяемое животными при дыхании, а также  суммарное влаговыделение  от открытой и смоченной поверхностей в помещении), г/ч;

      * - плотность воздуха, равная 1,2 кг/ м3;

      dв и dн – влагосодержание соответственно внутреннего и наружного воздуха, определяемое по Н-d – диаграмме, ч/ кг сухого воздуха.

      Влаговыделение  в животноводческих помещениях:

 

  ,                              (5.13)

в птицеводческих помещениях

 

 ,                     (5.14)

 

где Wж, Wпт – количество выделяемых  водяных паров животными и птицей;

     Wисп  - количество испаряющейся с поверхности влаги, равно сумме Wис

                    (со  свободной поверхности) и Wмп (со смоченной (мокрой) поверхности);

       Wпом – количество влаги, испаряющейся с поверхности помета.

Влаговыделение  со свободной поверхности:

 

,                                     (5.15)

 

где сп – удельное влаговыделение, г/(ч×м2);

 Асп – площадь свободной поверхности, м2.

Количество  влаги, испаряющейся со  смоченной поверхности пола и стен:

 

,                                 (5.16)

где лт – удельное влаговыделение, г/(ч×м2);

       Алт – площадь свободной поверхности, м2.

 

Количество влаги,  испаряющейся из помета:

 

,                 (5.17)

где Ппт – численность птицы в помещении;

      М пом – масса помета, выделяемого одной птицей за сутки, г;

      z   усушка помета: от  кур и индеек – 0,7, от уток – 0,74;

      -  доля помета, поступающего в  пометные короба: при  клеточном содержании – 1, при напольном 0,6-0,9.

      Из двух  расчетных значений расходов вентиляционного воздуха VСО2 и VW  принимают наибольшее. После этого устанавливают расход воздуха, приходящегося на 1 т  живой массы животных (птиц).

Если полученное значение окажется меньше нормативного регулируемого воздухообмена на 1 т живой массы животных (птиц), то в качестве расчетного значения воздухообмена следует применять нормативное.

      Для характеристики воздухообмена пользуются понятием кратности воздухообмена:

,                                       (5.18)

где Vв – расход вентиляционного воздуха, м3 /ч;

      Vc   строительный объем  помещения, м3.

Полученное значение кратности n дает основание для  выбора типа системы вентиляции. При кратности n £ 3 принимается естественная вентиляция, а при  n > 3 – принудительная.

      Тепловлажностный режим животноводческих помещений в переходный и теплый период года  характеризуется наличием избыточной теплоты.

      Общий поток избыточной теплоты, Вт:

,                   (5.19)

где Фж – поток свободной теплоты, выделяемой животными, Вт;

      Фосв – тепловой поток от осветительных приборов, Вт;

      Фср тепловой поток солнечной радиации, Вт;

      Фжр -  поток скрытой теплоты, выделяемой животными, Вт;

      Фтп – поток теплоты через наружные ограждения, Вт.

      Поток свободной теплоты, выделяемой животными:

 

 ,                                     (5.20)

где n -  число  животных в помещении;

      qж – поток свободной теплоты, выделяемой одним животным, Вт/гол;

 Кi – коэффициент, учитывающий  изменения количества выделяемой теплоты животными в зависимости от температуры воздуха внутри помещения.

      Поток свободной теплоты, выделяемой птицей:

 

,                              (5.21)

где  n – численность птицы в помещении;

      Мпт – живая масса одной птицы, кг;

     qпт свободная теплота, выделяемая 1 кг живой массы птицы, Вт/кг;

     Кi – коэффициент тепловыделений.

      Тепловой поток от осветительных приборов учитывают в безоконных животноводческих и птицеводческих помещениях. Его рассчитывают в зависимости от типа ламп.

      При  использовании ламп накаливания этот тепловой поток (Вт/м2) принимают равным в коровниках 4,6-6,7,  в телятниках 10,1,  в свинарниках-маточниках и птичниках 7. При работе газоразрядных ламп эти данные составляют соответственно 2-2,9; 4,4; 7. В приближенных расчетах мощность ламп на единицу площади поверхности пола принимают равной 5 Вт/м2.

      Тепловой поток от солнечной  радиации рассчитывают в теплый период года при температуре наружного воздуха выше 100С. При этом можно учитывать теплоту, поступающую через остекленную поверхность стен по формуле:

 

          (5.22)

где  - часовое (среднее за месяц) полное излучение на горизонтальную поверхность, (берется на основании солнечных карт), ;

*   -  коэффициент наклона окон (зависит от широты местности), Rв = 0,3 (на широте 500);

*- отрицательная способность поверхности земли,   для бетона,   для асфальта, темной поверхности земли и воды, 0,4 – для песка;

Квх – коэффициент вхождения радиации (зависит от степени загрязнения стекол окон и угла падения солнечных лучей), Квх = 0,02-0,08;

 - месячный показатель чистоты небесной полусферы,  для июня.

Fок – суммарная площадь остекления южной стороны здания, м2.

Скрытая теплота, выделяемая животными, зависит от их влаговыделений:

,                                     (5.23)

где ч  - теплота парообразования, в среднем равна 2,45 ;

 Wж - влаговыделения животных, %.

Теплопотери через наружные ограждения:

 ,                      (5.24)

где Аогр – площадь I-го  ограждения, м2;

tв и tн -  расчетные температуры воздуха внутри и снаружи помещения (средняя разность температур наиболее холодной пятидневки), 0С;

Кn -  коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному  воздуху (для животноводческих и птицеводческих помещений общепринятого типа Кn = 1, в других  случаях его применяют по нормативным документам).

Rоi  термическое сопротивление  i-ой ограждающей конструкции, ;

n – количество ограждающих конструкций (потолок, стены и т.п.).

Воздухообмен, необходимый для удаления избыточной теплоты, рассчитывают по формуле:

,                                 (5.25)

где Ср – удельная  массовая теплоемкость воздуха, приблизительно равная 1.

Для  повышения точности расчета следует определять влагосодержания внутреннего воздуха:

,                                (5.26)

      Правильно выполненный расчет должен обеспечить равенство:

,                           (5.27)

где Нв и Нн – энтальпия соответственно внутреннего (удаляемого из помещения)  воздуха и наружного (подаваемого в помещение), сухого воздуха, кДж/кг.

      Зная  необходимый воздухообмен, производят расчет  элементов системы вентиляции: для  естественный вентиляции – количество и размеры вытяжки каналов, для  искусственной – количество вентиляторов, их  мощность с учетом сопротивления  воздуховодов.

      Расчет  воздухообмена в переходный и теплый периоды года, как указывалось выше, производится из условия одновременного удаления избыточной теплоты и влаговыделений. В  этих  условиях изменение состояния воздуха при вентиляции помещения характеризуется угловым коэффициентом луча процесса, или тепловлажностным отношением, кДж/ч:

.                               (5.28)

      Зная  угловой коэффициент луча процесса, по диаграмме влажного воздуха H-d  можно определить  влагосодержание (ч/кг) и относительную влажность воздуха внутри помещения. На диаграмму наносят точку, соответствующую состоянию приточного воздуха, и проводят через нее линию процесса под углом наклона, соответствующим угловому коэффициенту на диаграмме.

      Точка пересечения линии процесса с изотермой  при принятой внутренней  температуре  характеризует состояние внутреннего  воздуха, то  есть позволяет определить влагосодержание и относительную влажность воздуха, а также точку росы.

 

 

5.7.1.2.        Определение точки росы

 

      Точкой росы  называется температура, при которой относительная влажность воздуха  при охлаждении достигает 100%.

При температуре ниже  точки  росы  водяные пары, содержащиеся в воздухе помещения,  конденсируются в капельно-жидкое состояние на внутренних поверхностях ограждающих  конструкций здания, на поверхностях трубопроводов и т.д.

      Относительная влажность воздуха определяется по формуле

 ,                                   (5.29)

где е – действительная  упругость водяного пара, мм рт.ст.;

Е – максимальная упругость водяного пар при данной температуре воздуха мм рт. ст., принимается по табл. 14. «Значение максимальных упругостей водяного пара E (мм рт. ст.) при Ро = 755 мм рт. ст.».

Рассмотрим на примере определение точки росы в помещении, если в этом помещении , температура внутри помещения tв =20 0С.

 Из табл.  14 при tв = 200С        Е = 17,54 мм рт. ст.

Из формулы (5.29) мм рт. ст.

Максимальная упругость водяного пара Е = 11,4 мм рт.ст. будет при точке росы  (находим по той же таблице).

Таким образом, при относительной влажности  и снижении температуры внутри помещения с tв = 200С до  произойдет конденсация водяных паров, пойдет «дождь».

Точку росы можно определить и по диаграмме H-d влажного воздуха.

 

 

5.7.2. Проектирование технологической части кормоприготовительных предприятий

 

5.7.2.1. Общий порядок  проектирования кормоцехов

 

Проектирование технологического процесса кормления животных включает разработку двух объектов: кормоприготовительного цеха и технологической линии доставки и раздачи кормов.

Кормоприготовительные цехи предназначены для:  приема, накопления, обработки и подачи кормового сырья (соломы, сена, корнеплодов, зерна и др.); приема, накопления и подачи отдельных компонентов в готовом виде (травяной муки, травяной резки, мелассы и др.); приготовления кормосмесей и их выдачи. Они делятся на две группы: 1) цехи, предназначенные для приготовления сухих кормов в  рассыпном или гранулированном виде; 2) цехи для приготовления влажных кормосмесей крупному рогатому скоту, свиньям, овцам и т. д. Кормоцехи могут обеспечивать кормосмесями одну или несколько ферм.

 

Общий порядок проектирования кормоцехов:

1. Сбор исходных данных. Определение требуемой производительности технологических линий.

2. Анализ современных кормоцехов для данного вида животных, выбор вариантов технологических линий.

3. Определение основных характеристик вариантов технологических линий (стоимости, производительности, мощности привода, коэффициента готовности, коэффициента эффективности и др.).

4. Выбор оптимального состава технологических линий кормоцехов.

5. Разработка плана размещения оборудования для оптимального варианта кормоцехов.

6. Разработка других частей проекта (электротехнической, санитарно-технической, архитектурной и др.).

7. Оценка экономической эффективности проекта.

К исходным данным для проектирования производственного процесса приготовления кормов (кормоцеха) относят:

1. Показатели, характеризующие условия применения кормоцеха: обслуживаемое поголовье Н; стойловый период Д; структура суточного рациона (рацион); себестоимость компонентов рациона; нормы отчислений на амортизацию Е; на техническое обслуживание и текущий ремонт оборудования и здания кормоцеха е1, е2 стоимость электроэнергии Цэн;  средняя оплата одного человеко-день рабочего кормоцеха Те; стоимость реализации животноводческой продукции Цпр; лимит времени раздачи приготовленного корма на одно кормление Тр; кратность кормления животных Кр; доля использования животными дополнительной энергии корма, полученной за счет его переработки, в кормоцехе а; параметр снижения продуктив­ности животных от ненадежной работы кормоцеха ; коэффициент использования энергетических мощностей ; средняя величина отно­шения стоимости строительной части к стоимости технологического оборудования кормоцеха Кзд.

2. Показатели, характеризующие варианты технологических ли­ний: коэффициент готовности вариантов ПТЛ Кrij; балансовая стоимость (сметная) оборудования Sобij; коэффициент эффективности обработки кормов на  ПТЛ Кэij, производительность ПТЛ Qтij; число обслуживаю­щего персонала Опij; установленная мощность электродвигателей Wij; индексы технической и технологической согласованности вариантов ПТЛ при объединении в систему Lij.

Для определения требуемой производительности поточных техно­логических линий кормоцеха необходимо иметь суточный рацион всех групп животных, обслуживаемых кормоцехом.

Для составления суточного рациона следует пользоваться зоотех­ническими справочниками.

После составления суточного рациона можно приступать к опреде­лению требуемой производительности ПТЛ.

Для этого определяют массу корма qсутj,  подвергающегося обработке на каждой технологической линии с учетом суточной нормы для  всех  групп животных, обслуживаемых кормоцехом, по формуле

,                              (5.30)

где qij – суточная норма выдачи j – го корма одному животному i  - й  группы;             

Нri -  количество животных i - й группы, обслуживаемых кормоцехом;

L – 1 – количество видов кормов, проходящих обработку  в кормоцехе (количество технологических линий  обработки и подачи компонентов кормосмеси на смешивание);

 m – количество групп животных, обслуживаемых кормоцехом.

      Требуемая производительность j – й поточной технологической линии:

,                                (5.31)

где Тр – лимит времени на подготовку корма на одно кормление;

      Кр – кратность кормления;

      Киф – коэффициент использования фонда рабочего времени.

      Требуемая производительность технологической линии приготовления и выдачи готовой продукции:

,                      (5.32)

где n число  технологических линий обработки компонентов рациона в кормоцехе.

 

 

5.7.2.2. Выборы вариантов  поточных технологических  линий  кормоцехов и определение их характеристик

 

Рассматривают все возможные варианты как способов обработки кормов, так и состава поточных технологических линий. Эта работа наиболее ответственная, так как от выбора вариантов поточных техно­логических линий для последующих оценок зависит конечный резуль­тат проекта. На основании анализа составляют таблицу.     (табл. 5.13)

Одной из характеристик поточных технологических линий кормоцехов является коэффициент готовности, который зависит от их структуры и коэффициентов готовности машин. В свою очередь, структура характеризуется связями машин и их влиянием на надеж­ность системы. При анализе и синтезе структуры кормоцехов в качест­ве основной структурной единицы рассматривается элемент, под которым понимается отдельная машина или их группа, предназначен­ная для выполнения одной и той же технологической операции.

 

Таблица 5.13. Варианты технологических линий кормоцехов

Номер ПТЛ

Наименование  поточной технологической линии (ПТЛ)

Перечень машин и оборудования ПТЛ

по вариантам

I

II

III

IV

1

Приготовление и выдача готовой кормосмеси

 

 

 

 

2

Обработка и выдача грубых кормов

 

 

 

 

3

Обработка и подача сочных кормов (силос)

 

 

 

 

 

Второй структурной единицей является технологическая линия (совокупность элементов), предназначенная для накопления, обра­ботки и подачи кормового материала. За третью структурную единицу принимается подсистема, в которую входит группа технологической обработки и подачи компонентов кормосмеси (или их часть), с линией подготовки готовой продукции она составляет систему.

Элементы технологических линий имеют следующие структуры: отдельная машина, группа параллельно работающих машин без резер­вирования, группа параллельно работающих машин с нагруженным резервированием, группа параллельно работающих машин с ненаружным резервированием.

Технологические линии имеют два вида структур: сблокирован­ные (с жесткой связью элементов) и многосекционные (с гибкой связью).

Сблокированной называется технологическая линия (система), в которой отказ любого элемента приводит к отказу всей линии (сис­темы). Многосекционной называется технологическая линия с проме­жуточными бункерами. Машины (элементы), расположенные до перво­го промежуточного бункера, образуют первую секцию, от первого до второго – вторую и т. д. За счет запаса материала в бункерах надеж­ность секционных технологических линий выше.

Подсистемы (совокупность технологических линий обработки и подачи компонентов рациона на смешивание) имеют следую­щие структуры (в зависимости от их назначения и порядка функцио­нирования): сблокированные, с нагруженным или ненагруженным ре­зервированием.

Система технологических линий кормоцехов имеет сблокирован­ную структуру, то есть отказ подсистемы или технологической линии подготовки готовой продукции приводит к отказу системы в целом.

При расчете коэффициента готовности системы вначале опреде­ляют коэффициент готовности элементов, затем  технологических линий, далее  подсистемы и, наконец, системы.

При оценке надежности вариантов технологических линий расчет заканчивают определением коэффициента готовности всех вариан­тов.

Коэффициент готовности элемента, состоящего из одной машины, равен коэффициенту готовности этой машины.

Коэффициент готовности группы параллельно работающих машин без резервирования (в случае отсутствия дополнительных простоев из-за задержки ремонта) также равен коэффициенту готовности ма­шины.

 

Таблица 5.14. Коэффициент готовности элементов (подсистем)

с нагруженными резервированием

Число машин (технологических линий)

Число бригад, устраняющих отказ

Коэффициент готовности машин

(технологических линий)

общее

работающих

0,800

0,860

0,880

0,900

0,920

0,940

0,960

0,98

2

1

1

0,923

0,961

0,972

0,980

0,987

0,993

0,997

0,999

2

1

2

0,960

0,980

0,986

0,990

0,994

0,996

0,998

0,999

3

2

1

0,823

0,903

0,927

0,947

0,965

0,980

0,991

0,992

3

2

2

0,903

0,949

0,962

0,973

0,982

0,990

0,995

0,998

3

1

1

0,958

0,984

0,990

0,994

0,997

0,999

0,999

0,999

3

1

2

0,988

0,996

0,997

0,998

0,999

0,999

0,999

0,999

4

3

1

0,727

0,838

0,874

0,907

0,937

0,962

0,982

0,995

4

3

2

0,842

0,912

0,933

0,951

0,967

0,981

0,987

0,997

4

2

1

0,880

0,950

0,967

0,980

0,989

0,995

0,998

0,999

4

2

2

0,962

0,986

0,991

0,995

0,997

0,999

0,999

0,993

5

4

1

0,643

0,774

0,819

0,863

0,905

0,942

0,972

0,996

5

4

2

0,782

0,872

0,900

0,926

0,950

0,970

0,986

0,999

5

3

1

0,789

0,900

0,931

0,956

0,976

0,989

0,996

0,999

5

3

2

0,925

0,970

0,980

0,988

0,993

0,997

0,999

0,999

Коэффициент готовности технологической линии, а также подсис­темы и системы со сблокированной структурой:

 

,                           (5.33)

где Кri – коэффициент готовности  i -го  элемента  технологической линии;

      n – количество элементов в технологической линии или  технологических линий в сблокированной системе.

 

Коэффициент готовности элемента (группы параллельно работаю­щих машин) и подсистемы (группы технологических линий) с нагру­женным резервированием определяют по табл. 5.14, а с ненагруженным резервированием  по табл. 5.15.

 

Таблица 5.15 Коэффициент готовности элементов  машин (подсистем)

с ненаружными резервированием

 

Число машин (технологических линий)

Число бригад, устраняющих отказ

Коэффициент готовности машин

(технологических линий)

общее

работающих

0,800

0,860

0,880

0,900

0,920

0,940

0,960

0,98

2

1

1

0,960

0,980

0,985

0,990

0,993

0,996

0,998

0,999

2

1

2

0,976

0,989

0,992

0,995

0,997

0,998

0,999

0,999

3

2

1

0,889

0,940

0,954

0,967

0,978

0,987

0,994

0,998

3

2

2

0,928

0,963

0,972

0,980

0,987

0,993

0,997

0,999

3

1

1

0,988

0,996

0,998

0,999

0,999

0,999

0,999

0,999

3

1

2

0,997

0,999

0,999

0,999

0,999

0,999

0,999

0,999

4

3

1

0,816

0,982

0,916

0,937

0,957

0,974

0,988

0,997

4

2

1

0,876

0,931

0,948

0,962

0,974

0,985

0,993

0,998

4

2

1

0,993

0,976

0,985

0,991

0,995

0,998

0,999

0,999

4

2

2

0,982

0,994

0,996

0,998

0,999

0,999

0,999

0,999

5

4

1

0,750

0,846

0,875

0,905

0,939

0,959

0,980

0,994

5

4

2

0,833

0,898

0,919

0,940

0,959

0,975

0,986

0,997

5

3

1

0,833

0,898

0,919

0,940

0,959

0,975

0,986

0,997

5

3

2

0,956

0,983

0,989

0,993

0,996

0,998

0,999

0,999

 

 Коэффициент готовности технологической линии в двухсекционной структуре:

 

 ,                 (5.34)

где Кг1, Кг2 – коэффициенты готовности секций;

   - коэффициент, определяемый по формуле:

,              (5.35)

 

  где Т = 2,0…2,5 –  среднее время  простоев машин технологических линий из – за  технических неисправностей, ч;

     V -  объем промежуточного бункера, м3;

      р – насыпная масса корма, т/м3;

     Qт  -  теоретическая производительность второй секции.

 

      Коэффициент готовности технологической линии с многосекционной  структурой определяют последовательно: вначале по формуле (5.34) определяют коэффициент готовности первых двух секций, затем полученной системы с третьей секции и т.д.

      Для расчета коэффициента готовности необходимы данные о  надежности машин, характеристики которых приведены в табл. 5.16.

Для оптимизации состава технологических линий кормоцехов необходимо дополнительно определить следующие показатели:

 - балансовую стоимость оборудования вариантов технологически линий Sобj;

- суммарную установленную мощность электродвигателей оборудования технологических линий WJ;

- индекс технической возможности совместной работы варианта технологических линий;

- теоретическую производительность вариантов технологических линий Qтj;

- коэффициенты эффективности обработки кормов по  каждом варианту поточных технологических линий;

- количество обслуживающего персонала.

Балансовая стоимость оборудования вариантов технологических линий:

,                                       (5.36)

 

где k коэффициент, учитывающий дополнительные затраты на     доставку и монтаж оборудования;

  n  -    количество машин в  j – й технологической линии;

 Sобij  - прейскурантная стоимость  i  машины в  j-й технологической линии.

 

Суммарная установленная мощность электродвигателей вариантов технологических линий:

  ,                                  (5.37)

где Wkj  установленная мощность электродвигателя k-й машины в j-й технологической линии.

 

Таблица 5.16. Технико-экономические характеристики оборудования  для приготовления кормов

Марка машины

Коэффициент

готовности

Максимальная производимость, т/ч

Установленная мощность электродвигателя, кВт

КТУ-10А

0,98

2/7,5

7,5

БФК-Ф-70-20

0,98

9

9,4

ПДК-10

0,98

6

4,0

ТЛ-65

0,98

20

1,1

АПК-10

0,95

12

56,1

ИСК-3,0

0,96

20

39,2

ЛИС-3,0

0,97

5

61,9

С-12

0,94

1

13,37

ШЗС-40, ШАС-40

0,98

20

2,2

БСК-10

0,98

2,1

0,75

ДС-15

0,98

15

1,1

ИКМ-5

0,98

7

10,5

ТК-5,0 Б

0,98

6,5

3,0

АЗМ-0,8

0,98

0,25

6,1

ОМК-4

0,98

0,4

37,15

«Волгарь-5А»

0,98

6

22

ИРТ-165А

0,98

16

160

КДУ-2,0

0,98

0,4-0,8

30

ДБ-5

0,98

3,5

33,7

ДП-1

0,98

5

0,25

МТД-4А

0,98

0,3-0,72

0,4

ФГФ-120-МА

0,98

0,8-2,5

51,5

ЛТ-6

0,98

60

3,0

НЦГ-10

0,98

10

2,2

ТСН-160

0,98

4,0-5,5

4,0

ПК-6

0,98

1,0-1,3

3,7

ОГМ-1,5 А

0,98

1,6-1,8

98

По результатам расчета коэффициентов готовности технологических линий заполняют табл. 5.17.

 

Таблица 5.17 Коэффициенты готовности вариантов технологических линий кормоцехов

Номер технологической линии

Наименование технологической линии

Коэффициент готовности вариантов технологических линий

1

2

3

4

 

 

 

 

 

 

 

      Теоретическую производительность варианта технологической линии оценивают по технической  характеристике определяющей  машины, то есть машины, лимитирующей  производительность  технологической линии.

     

Таблица 5.18. Эффективность способа обработки кормов

Вид корма

Способ обработки

Коэффициент эффективности

Вид животных

Кормосмесь

Приготовление полнорационной смеси

1,12

Крупный рогатый скот

Солома

Термохимическая обработка

Ферментация с одновременным дрожжеванием

1,36

 

1,57

То же

 

«

Концентраты

Влаготепловая обработка с плющением

1,13

«

Полнорационная гранулированная смесь

Гранулирование

1,18

Овцы

 

Коэффициент эффективности обработки кормов на поточной технологической линии позволяет оценивать технологический эффект функционирования кормоцеха  (формулы (5.38) и (5.39), объективно сравнивать варианты поточных технологических линий по технологическим признакам.

      По оценки эффективности различных способов обработки кормов и  приготовления кормосмесей получены данные, представленные в табл. 5.18.

 

5.7.2.3. Решение задачи оптимизации состава

технологических линий кормоцехов для ферм

крупного рогатого скота

 

Эффективность работы кормоцехов зависит от технологии обработки кормов, качества проектных технологических решений, качества технического обслуживания и соблюдения режимов обработки кормов в период эксплуатации.

В период проектирования закладывают все показатели эффек­тивности, которые в период эксплуатации поддерживают на запроек­тированном уровне.

Если оценивать кормоцехи для подготовки влажных кормовых смесей относительными (сравнительными) экономическими показателями без учета влияния способов обработки кормов на продуктивность животных, то полученные данные не позволяют объективно оценить кормоцехи со сложной технологией и дорогим оборудова­нием. Такие кормоцехи по этой оценке окажутся неэффективными.

Поэтому предлагается оценивать кормоцехи абсолютным годовым экономическим эффектом Эст (тыс. руб.), которым при оптимизации состава технологических линий кормоцехов является функция цели:

,                             (5.38)

где Эт – технологический эффект механизированного приготовления     кормов;

 С – годовые эксплуатационные затраты;

У – годовые убытки от надежной работы кормоцеха за счет снижения продуктивности животных.

Годовой технологический эффект Эт, то есть эффект от  способов обработки кормов, выраженный в рублях, при работе кормоцеха на молочной ферме:

,    (5.39)

где Qт -  теоретическая производительность кормоцеха, т/ч;

       Д -  число рабочих дней кормоцеха в году;

      Траб – чистое время работы линии выдачи  годовой  продукции;

  Киф – коэффициент использования фонда рабочего времени;

   *- условное повышение питательной  кормосмеси за счет   обработки кормов в кормоцехе, к. ед/кг;

      Кр – кратность кормления в течение суток;

      Vпр – выход животноводческой  продукции при скармливании одной кормовой единицы , кг/к.ед.;

       *  - часть дополнительных кормовых единиц, полученных в результате обработки корма,  которая использована животными для  повышения продуктивности ( = 0,6 при 90% обеспеченности фермы заготовленными кормами);

         Цке-  стоимость  одной кормовой единицы кормосмеси,  руб/корм.ед.;

          Цпр – цена реализации животноводческой продукции, руб/кг.

Условное повышение питательной ценности кормосмиси за счет обработки  корма в кормоцехе определяется по формуле:

,               (5.40)

где Кэо – коэффициент эффективности скармливания кормосмеси;

 Ккi – питательная ценность  I-го   вида  корма, входящего в кормосмесь, к. ед/кг;

  - массовая доля  i-го  вида  корма в кормосмеси;

  Кэi -  коэффициент  эффективности обработки i-го  вида корма в кормоцехе.

Этот показатель оценивает, насколько повысилось использование питательных веществ корма за счет обработки.

Годовые эксплуатационные затраты:

,       (5.41)

где Е1, Е2 -  коэффициенты отчислений на амортизацию  оборудования и здания кормоцеха;

е12  - коэффициенты отчислений на ремонт и техническое обслуживание оборудования и здания кормоцеха;

 Кзд – коэффициент, равный  отношению стоимости здания к стоимости  оборудования кормоцеха;

Оп – обслуживающий персонал, чел.;

 t – число дней работы кормоцеха за год;

Тс  средняя оплата одного человеко-дня, тыс. руб.;

 W – установленная мощность электродвигателей, кВт;

 * -коэффициент использования мощности;

Цэл – стоимость электроэнергии, тыс, руб/кВт;

 Нг – обслуживаемое поголовье;

Мс – масса суточного рациона на одно животное, кг;

Qт – теоретическая производительность кормоцеха, т/ч.

Убытки от ненадежной работы кормоцеха:

,                        (5.42)

где   -  максимально возможная  величина  снижения продуктивности животных вследствие отказов оборудования кормоцеха, для молочных ферм  в сутки;

        Кr коэффициент готовности системы  поточных технологических линий кормоцеха.

Таким образом, получена формула для оценки абсолютного экономического эффекта, которая учитывает все факторы, влияющие на конечный результат работы, то есть этот показатель можно считать математической моделью функционирования кормоцехов.

Для обоснования оптимального состава технологических линий кормоцехов, согласно математической модели, пользуются широко известным методом имитационного моделирования и динамического программирования.

Словесно-формульное описание алгоритма  оптимизации  состава  технологических  линий  кормоцехов выглядит следующим образом:

1. Согласно выбранной структуре суточного рациона и данным о себестоимости его компонентов определяют требуемые производи­тельности Qтрj. каждой технологической линии и кормоцеха в целом, а также вычисляют себестоимость 1 ц к.ед. (руб.):

                            (5.43)

где  - суммарная масса компонентов рациона, проходящих обработку на  j-й технологической линии.

 ,                             (5.44)

где сi – себестоимость I-го вида корма в рационе, руб/кг;

      mi – количество  i- го вида  корма в рационе, кг;

     Кст – суммарная питательность рациона, к.ед.

2.        Проверяют  соответствие теоретической производительности технологических  линий требуемой:

,  i= 1…N,                             (5.45)

где N – число вариантов j-й технологической линии.

      Если условие (5.45) не выполняется, то состав i-го  варианта  исполнения j-й технологической линии удваивается. Одновременно изменяют соответствующие характеристики укрупненного варианта. Так, коэффициент готовности  I-го варианта j-го технологической линии после удвоения определяют по формуле:

 .                       (5.46)

Балансовая стоимость:

.                                    (5.47)

Производительность теоретическая:

.                                (5.48)

Установленная мощность электродвигателей:

.                                (5.49)

Обслуживающий персонал  (целочисленное значение):

 .                       (5.50)

3.        Из выбранного состава  вариантов исполнения технологических линий моделируют различные комплектации кормоцехов. Общее количество моделей цеха z из N вариантов  каждой из L технологических линий, согласно формуле комбинаторики,  будет равно:

 

 .                                 (5.51)

4.        Проводят  проверку  на корректность согласования i  вариантов технологических линий, составляющих z-ю модель кормоцеха:

, ,                        (5.52)

где L -  количество технологических линий, составляющих кормоцех.

      Считаем, что z-я модель кормоцеха  технически и технологически корректна, если выполняется  условие

,                                 (5.53)

где Lн, Lв – соответственно нижний  и верхний пределы суммы индексов технической и технологической возможности согласования вариантов  технологических линий.

      В случае невыполнения  этого условия z  модель кормоцеха в оптимизации не участвует.

5. Проводят расчет обобщенных параметров z-й модели кормоцеха. Так, коэффициент готовности цеха, состоящего из i   вариантов каждой j  технологической линии, будет определяться по формуле

             (5.54)

Теоретическая производительность  z-й модели цеха

,                                    (5.55)

где QТz -    производительность  i-го варианта технологической линии приготовления годовой продукции (т.е. первой технологической линии).

Стоимость технологического  оборудования z-й модели цеха вычисляют так:

                        (5.56)

Количество  обслуживающего  персонала рассчитывают  по формуле

                        (5.57)

Условное повышение питательной  ценности корма после приготовления его на z-й модели необходимо определять следующим образом:

 ,              (5.58)

где - питательность компонентов рациона,  проходящих на j-й технологической линии;

 mj – масса компонентов рациона, проходящих приготовление на j  технологической линии;

      Мс -  суммарная масса суточного рациона;

  Кэij - коэффициент эффективности обработки корма на i-м варианте j-й технологической линии.

 6. На  основании рассчитанных обобщенных показателей z-й модели цеха и информации об  условиях его применения  определяют абсолютный годовой  экономический эффект функционирования z-й модели:

7.  Из множества полученных  значений  абсолютных годовых экономических эффектов x  моделей цеха выбирают максимальное.

Информацию  о наилучших  (в смысле наибольшего годового экономического эффекта) моделях состава цехов заносят в таблицу. Она включает в себя следующие характеристики: абсолютный годовой  экономический эффект Эаz, ;  технологический эффект Этz; коэффициент готовности Кrz; балансовая стоимость технологического оборудования Sz; установленная мощность электродвигателей  Wz,  количество обслуживающего персонала Опz;  номера вариантов исполнения  технологических линий Jj.

При необходимости  можно провести анализ  производительности технологических линий. В этом случае составляют  таблицу с информацией о требуемой  и фактической производительности технологических линий оптимального кормоцеха.

Повторение процесса выбора оптимального состава кормоцехов проводят при изменении параметров, характеризующих условия применения (некоторые имеют вероятностно-статистическую природу).

На основании вышеизложенного составляют блок-схему алгоритма оптимального состава кормоцехов.

 

 

5.7.2.4. Разработка схемы кормоцеха и экономическая оценка процесса приготовления кормов

 

При разработке плана размещения оборудования необходимо обеспечить: кратчайший путь движения кормовых материалов от начальной до конечной операции; максимальное сокращение комму­никационных линий (паропровод, водопровод, канализация); расста­новку оборудования в соответствии с последовательностью выполняе­мых технологических операций; минимальную потребность во вспомо­гательных (транспортных) операциях; нормы охраны труда, техники безопасности, противопожарной безопасности и санитарных требо­ваний.

Наиболее приемлемым методом определения площади здания кормоцеха является метод моделирования, который заключается в следующем. Из картона вырезают в масштабе 1:100 или 1:200 фигуры, подобные горизонтальным проекциям машин и оборудования. Их размещают на листе миллиметровой бумаги в соответствии со схемой технологического процесса с учетом указанных требований, анализируя варианты и выбирая наилучший.

После разработки плана размещения оборудования вычерчивают конструктивно-технологическую схему кормоцеха и суточный график работы. На рис. 5.45. для примера приведена конструктивно-техно­логическая схема оптимального кормоцеха для молочных ферм на 800-1200 голов. продуктивностью 2500-5000 кг/год. Ожидаемый абсо­лютный годовой экономический эффект 38,7-102,3 тыс. руб.

Рис. 5.45. Конструктивно-технологическая схема кормоцеха для молочных ферм на 800-1200 коров: 1 –  питатель сочных кормов ПЗМ-1,5;    2 – питатель грубых кормов ПЗМ-1,5; 3 – питатель зерновых кормов БСК-10; 4 – смеситель-запарник С-3; 5 – фекальный насос; 6 – дозатор ДК-10;          7 – дозатор ДС-15; 8 – мойка-измельчитель корнеклубнеплодов ИКМ-5;     9 – транс­портер корнеклубнеплодов ТК-5; 10 – сборный транспортер ТС-40; 11 – измельчитель-смеситель ИСК-3; 12 – выгрузной транспортер ТС-40; 13 – агрегат для приготовления минераль­ных растворов CМК -2

Экономическую эффективность технологического процесса оце­нивают с помощью абсолютных и относительных (сравнительных) показателей. Основными абсолютными показателями являются: абсолютный годовой экономический эффект, годовые эксплуатационные затраты, удельные эксплуатацион­ные затраты, производительность, энергоемкость, металлоемкость и т. д.

Относительными (сравнительными) показателями являются: отно­сительный годовой экономический эффект, экономия  эксплуатационных средств, снижение затрат труда (рост производительности труда). Снижение энергоемкости и т.д.

 

Таблица 5.19. Технико-экономические показатели кормоцеха

Показатели

Единица измерения

Показатель

Производительность

т/ч

 

Годовое производство кормов

т

 

Обслуживаемое поголовье

голов

 

Коэффициент готовности

кг

 

Балансовая стоимость, всего

тыс. руб.

 

В том числе оборудование

тыс. руб.

 

Годовые эксплуатационные затраты

тыс. руб.

 

Годовой технологический эффект

тыс. руб.

 

Абсолютный годовой экономический эффект

тыс. руб.

 

Срок окупаемости капитальных вложений

лет

 

 

Абсолютно  годовой экономический эффект кормоцеха рассчитывают по проведенным выше  формулам. По результатам расчета заполняют итоговую табл. 5.19.