Автоматизація установки ультрафіолетового опромінення УО-4

курсовая работа

ВСТУП

При промисловій технології вирощування тварин і птахів значне місце відводиться використанню ультрафіолетового опромінення. Ультрафіолетове опромінення з довжиною хвилі 280..315нм (в області - В) в малих дозах позитивно впливає на ріст, розвиток, обмін речовин, продуктивність тварин і птахів. Недостача природного ультрафіолетового опромінення особливо відчутна в осінньо-зимовий період і ранньою весною. Вона часто буває першопричиною порушення обміну речовин, зниження захисних функцій організму і його стійкості до різних захворювань. Під дією цих променів у шкірі тварин відбувається реакція утворення з провітаміну активно діючого вітаміну D, який відіграє важливу роль у регулюванні обміну речовин. При недостачі в організмі вітаміну D розвиваються такі хвороби, як рахіт, ацидоз та інші. Щоб цього не допустити в системах зоотехнічних і ветеринарних заходів передбачається штучна компенсація ультрафіолетової недостачі, в результаті чого на 5…13% підвищуються надої корів, збільшуються на 4…20% середньодобові прирости маси поросят, телят, ягнят і птахів, на 10…15% збільшується яйценосність курей.

В якості штучних джерел ультрафіолетового випромінювання найбільше практичне значення в тваринництві мають ртутні лампи високого і низького тиску, ерітемні люмінесцентні лампи, а інфрачервоного - світлі, темні і газові випромінювачі .

У північно- західній зоні найбільш сприятливим для телят до 2 - тижневого віку є переривчастий цілодобовий інфрачервоний обігрів з режимом : обігрів протягом 1 рік і перерва 30 хв з опроміненням 0,021-0,035 Вт см2 0,3-0,5 кал ( см2 -мин ) ; для поросят до 30 - добового віку - відповідно 1,5 рік і 30 хв з опроміненням 0,022-0,025 Вт см2 0,32-0,36 кал ( см2 - хв). Для автоматичного включення і виключення інфрачервоних джерел доцільно використовувати програмні реле часу РВ- 1, 2РВМ, ВС- 10, Е -52 і ін

Висота підвіски інфрачервоних випромінювачів залежить від віку тварин і температури повітря в приміщенні.

Для ультрафіолетового опромінення тварин промисловість випускає опромінювачі та установки, в яких як джерел ультрафіолетового випромінювання використовуються ртутно- кварцові і ерітемні лампи

Механізована підвісна установка типу УО -4М призначена для опромінення поросят і телят, але може бути використана для опромінення корів і биків при привязному утриманні ; світильник - опромінювач типу ОЕСПО2 - 2х40 П5 Х- 01 призначений для одночасного освітлення та опромінення тварин; опромінювач ЛРК . - 2 - для профілактичного та лікувального впливу ультрафіолетових променів на організм тварин; Еритемний опромінювач типу ЕО- 1 - 30М доцільно застосовувати для опромінення телят і поросят в групових клітках ; установку для ультрафіолетового опромінення та інфрачервоного обігріву тварин типу ИКУФ -1М слід використовувати при безвигульного утримання сільськогосподарських тварин.

Бактерицидні лампи доцільно застосовувати для знезаражування повітря в пологових відділеннях, профілакторіях, приміщеннях молочних, а також для дезінфекції годівниць, поїлок, верстатів, посуду.

Для локального інфрачервоного опромінення молодняка сільськогосподарських тварин використовують установки типів ОКБ- 1376А, ГРІ - 1, ОКС- 3296Т, Латвіко, ССП01 -250- 001 -УЗ, в яких джерелами випромінювання служать світлі і темні випромінювачі (табл. 8 ) .

З газових випромінювачів використовуються такі типи : ГК - 1 - 38, Гії - 19А, ГИК- 8, ГІІВ - 1, ГІІБл - 1, Зірочка . У цих випромінювачах суміш газу згоряє без видимого полумя на керамічній поверхні, яка розжарюється до 1500 К.

Газовий обігрів тварин рекомендується при хорошому повітрообміні в приміщенні, так як при горінні газу відбувається поглинання значної кількості кисню і виділення продуктів, в яких містяться вуглекислий газ, окис вуглецю і водяні пари.

Основним критерієм ефективності ультрафіолетового опромінення є необхідна кількість опромінення - доза. Вона для кожного виду і віку тварин та птахів визначається на основі біологічних досліджень. Доза опромінення залежить від типу та потужності джерела опромінення, висоти підвісу опромінювача та тривалості процесу опромінення. Структурна схема керування процесом ультрафіолетового опромінення тварин і птахів зображена на рисунку 1.

Рис.1. Структурна схема керування процесом ультрафіолетового опромінення: H - доза опромінення (вхідна дія); t - час опромінення (величина, що керується).

З точки зору автоматизації для стаціонарних і переносних опромінюючих установок тривалість опромінення може бути забезпечена шляхом використання програмних пристроїв. Вони забезпечуватимуть необхідну періодичність включення та тривалість роботи опромінюючої установки протягом доби. При використанні пересувних опромінюючих установок тривалість опромінення обумовлена швидкістю переміщення опромінювачів та кількістю проходів, що вони здійснюють. Отже при керуванні ними використовують принцип управління кількістю проходів, з використанням програмних пристрої та апаратів керування в функції шляху.

1. ВИРОБНИЧО-ГОСПОДАРСЬКА ХАРАКТЕРИСТИКА ОПРОМІНЮЮЧОЇ УСТАНОВКИ УО-4 І ВИХІДНІ ДАНІ

Ультрафіолетові (УФ) випромінювання належать до оптичного діапазону електромагнітних хвиль і знаходяться між тепловими та іонізуючими (рентгенівськими) випромінюваннями, тому мають властивості як одних, так й інших. За способом генерації вони наближаються до теплового діапазону випромінювань (температурні випромінювачі починають генерувати УФ промені при температурі понад 1200 °С), а за біологічною дією - до іонізуючого випромінювання. Незважаючи на схожість біологічної дії на організм людини, негативні наслідки від ультрафіолетового опромінення значно менші, ніж від іонізуючого. Це обумовлено більшою довжиною його хвилі, а відтак і меншою енергією кванта УФ променів.

Ультрафіолетового опромінення можуть зазнавати працівники при таких роботах: дугове електрозварювання, електроплавлення сталі, експлуатація оптичних квантових генераторів, робота з ртутно-кварцовими лампами і т. ін.

Спектр УФ-випромінювань поділяється на три області: УФА - довгохвильова з довжиною хвилі від 400 до 320 нм; УФВ - середньохвильова - від 320 до 280 нм; УФС - короткохвильова - від 280 до 10 нм. Ультрафіолетові випромінювання області УФА відзначаються слабкою біологічною дією. Середньо - та короткохвильові УФ промені, в основному, впливають на шкіру та очі людини. Значні дози опромінення можуть спричинити професійні захворювання шкіри (дерматити) та очей (електрофтальмію). УФ-випромінювання впливають також на центральну нервову систему, що виявляється болем голови, підвищенням температури тіла, відчуттям млявості, передчасної втоми, нервового збудження тощо. Крім того, несприятлива дія УФ променів може посилюватись завдяки ефектам, що властиві для цього виду випромінювань, а саме іонізації повітря та утворенню озону.

Слід зазначити, що УФ-випромінювання характеризується подвійною дією на організм людини: з одного боку, небезпекою надопромінення, а з іншого - його необхідністю для нормального функціонування організму, оскільки УФ промені є важливим стимулятором основних біологічних процесів. Природне освітлення, особливо сонячні промені, є достатнім для організму людини джерелом УФ-випромінювань, тому його відсутність або ж недостатність може створити певну небезпеку. З метою профілактики ультрафіолетової недостатності для працівників, на робочих місцях яких відсутнє природне освітлення, наприклад, шахтарів, необхідно до складу приміщень охорони здоровя включати фітарії.

Допустимі значення інтенсивності УФ випромінювань наведено в табл. 1:

Таблиця 1 значення інтенсивності ультрафіолетових випромінювань

Області ультрафіолетових випромінювань (діапазон довжин хвиль, нм)

Допустима інтенсивність Вт/

УФА (400-320)

10,0

УФВ (320-280)

0,01

УФС* (280-220)

0,001

Примітка: зірочкою позначена частина області УФС.

Для вимірювання інтенсивності УФ випромінювань використовують радіометр УФР-21.

Захист від інтенсивного опромінення ультрафіолетовими променями досягається: раціональним розташуванням робочих місць, "захистом відстанню", екрануванням джерел випромінювання, екрануванням робочих місць, засобами індивідуального захисту. Найбільш раціональним методом захисту вважається екранування (укриття) джерел УФ випромінювань.

Як матеріали для екранів застосовують зазвичай непрозорі металеві листи або світлофільтри. До засобів індивідуального захисту належить спецодяг (костюми, куртки, білі халати), засоби для захисту рук (тканинні рукавички), лиця (захист щитки) та очей (окуляри зі світлофільтрами).

Діапазон ультрафіолетового випромінювання показано в таблиці 1.2

Таблиця 1.2 Діапазон ультрафіолетового випромінювання

Найменування

Абревіатура

Довжина хвилі в нанометрах

Кількість енергії на фотон

Близький

NUV

400 нм -- 300 нм

3.10 -- 4.13 эВ

Середній

MUV

300 нм -- 200 нм

4.13 -- 6.20 эВ

Далекий

FUV

200 нм -- 122 нм

6.20 -- 10.2 эВ

Екстремальний

EUV, XUV

121 нм -- 10 нм

10.2 -- 124 эВ

Вакуумний

VUV

200 нм -- 10 нм

6.20 -- 124 эВ

Ультрафіолет А, довгохвильової діапазон, Чорне світло

UVA

400 нм -- 315 нм

3.10 -- 3.94 эВ

Ультрафіолет B ( середній діапазон)

UVB

315 нм -- 280 нм

3.94 -- 4.43 эВ

Ультрафіолет С, короткохвильової, герміцідний діапазон

UVC

280 нм -- 100 нм

4.43 -- 12.4 эВ

2. ТЕХНОЛОГІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ОПРОМІНЮЮЧОЇ УСТАНОВКИ УО-4

.

Рисунок 2. Опромінююча установка УО-4: 1 - троси; 2 - каретка; 3 - несуча проволока; 4 - кабель; 5 - редуктор; 6 - електродвигун; 7 - щит керування; 8 - арматура; 9 - лампа; 10 - екрани; 11 - провідники; 12 - тримач.

Рівномірність опромінення тварин, експозиція і дози опромінення тварин залежать від типу і потужності застосовуваних джерел ультрафіолетового опромінення. В якості ультрафіолетового опромінення застосовуються ерітемні і ртутно- кварцові лампи. Джерела УФ опромінення показано в таблиці 2.

Таблиця 2 - Технічна характеристики джерел УФ опромінення

Тип

лампи

Мощніст,Вт

Напруга живлення, В

Світловий потік лм

Вітальний потік, мвіт

Бактер.

потік

мб

Термін

Служби.

ЛЭ-15

15

127

40

300

55

1500

ЛЭ-30

30

220

110

580

125

5000

ЛЭР-40

40

220

230

1600

150

1500

ДРВЭД

220-160

160

220

1200

350

.

1500

ДПЭВД

220-250

250

220

3150

550

_

1500

ДРТ-

400

220

8000

4750

10500

2500

400

ДРТ-

1000

220

32000

16500

39500

1200

1000

ДБ- 15

15

127- .

60

2

2000

2000

ДБ-30

30

220

140

35

6000

3000

ДБ-60

60

.220

180

41

8000

2000

Ерітемні люмінесцентні лампи типу ЛЕ являють собою циліндричні трубки з увіолевого скла, внутрішню поверхню як покрита тонким шаром люміноформа, що випромінює в УФ частини спектру оптичного опромінення. Наприкінці трубок упаяні електроди з вольфрамового дроту . Лампа . Заповнена дозованою кількістю ртуті та інертним газом. При проходженні електричного струму через лампу в парах ртуті виникає розряд, УФ випромінювання яке проходить через увіолеве скло.

Ртутно- кварцові лампи типу ДРТ являють собою трубки з кварцового скла, по кінцях яких упаяно воль-фрамови електроди . У лампи вводиться дозована кількість ртуті та аргону. При проходженні через лампу електричного струму виникає дуговий розряд з УФ випромінюванням, який пропускається через увіолево скло лампи.

Лампи - опромінювачі типу ДРВЕД - дугові ртутно- вольфрамові ерітемні з дифузним відбивачем, виконані також з увіолевого скла, створюють видиме, інфрачервоні і ультрафіолетові промені .

Дугова бактерицидна лампа типу ДБ - це розрядна лампа низького тиску, виконана із спеціального увіолевого скла з високим коефіцієнтом пропускання УФ випромінення області С. електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі 252-254 нм займає 80 % світлового потоку і володіє сильною бактерицидною дією .

Розподіл спектру випромінювання ламп типу ЛЕ і ДРТ представлено в табл. 2.1 .

Таблиця 2.1 - Розподіл спектру випромінювання ламп, застосовуваних для ультрафіолетового опромінення, тип лампи.

Тип лампи

Потужнісь лампи,

Вт

Потужність променевого потоку, % області

С

В

А

видимі

ДРТ-400

400

14,6

25,8

20,0

40,0

ДРТ-1000

1000

14,9

22,2

18,9

43,8

Эритемні (ЛЭ, ЛЭР)

15 - 40

-

35,0

45,0

20,0

При ультрафіолетовому опроміненні сільськогосподарських тварин найчастіше застосовують рухливі опромінювальні установки УО -4М, розроблені на базі ламп ДРТ- 400 .

Орієнтовні добові дози ультрафіолетового опромінення сільськогосподарських тварин і птиці показано в таблиці 2.2.

Таблиця 2.2 Орієнтовні добові дози ультрафіолетового опромінення сільськогосподарських тварин і птиці

Вид та вік тварин

Добова доза,

мвіт/м2

Тип опромінення

режим опромінення

Число проходів опромінення в добу

Швидкіст руху, м/мин

1. Курчата підлогове утр. клитч . утр.

15-20

20-25

УО-4М УОК-1

2

2

0,3

1,0

2Кури - несучки

клітинний зміст

20-25

УОК-1

2

1,0

Підлогове утримання

40-50

УО-4М

1.3

0,3

3. Поросята: сосуни

отемишей

20-25

60-80

УО-4М

-"-

1 через

сутки

0,3

_"_

4. Свиноматки и поросята на відгодівлі

80-90

_"_

_"_

"

5, Телята

до 6 мес

120-140

УО-4М

2

0,3

ст. 6 мес.

160-180

-"-

2

0,3

6. Корови и бики

270-290

-"-

3

0,3

Вівцематки

245-260

_"_

3

0,3

8. Ягнята

220-240

-"-

3

0,3

автоматизація ультрафіолетовий сигнальний провідник

Один прохід віпромінювальної установки УО -4М - це переміщення його вздовж опромінюваних обєктів на висоті 2,0-2,2 м від підлоги в пташнику або на висоті 1,5 м від спин свиней, телят; близько 1 м від спин корів і биків. Да- ний режим опромінення для ультрафіолетових ламп ДРТ- 400 .Установка УО -4М укомплектована чотирма випромінювачами ДРТ- 400, механізована, переміщається на тросах, призначена для УФ опромінювання тварин при їх утриманні у верстатах і стійлах : у приміщеннях довжиною до 90 метрів.

Самохідна установка УОК -1 призначена для УФ випромінювання птиці в багатоярусних клітинних батареях,

Лампи типу ЛЕ - 15 застосовуються в установках ИКУФ, пред ¬ призначених для інфрачервоного обігріву в комплексі з ультрафіолетовим опроміненням.

Час опромінення ультрафіолетовими променями поросят залежить від висоти підвісу опромінювачів ИКУФ ( табл.2.3)

Таблиця 2.3 - Добовий час УФ опромінення поросят, хв

Вік

Тип УФ лампи

підвісу опромінювача над підлогою, см

60

70

80

Поросята -сосуни

ЛЭ-15

ЛЭО-15

50

240

100

300

120

360

Поросята на

відгодівлі

ЛЭ-15

ЛЭО-15

120

360

150

450

180 5

40

У свинарнику - маточнику з температурою повітря 14-16 ° С при висоті підвісу опромінювача 60-80 см рекомендується слідуючий режим ультрафіолетового опромінення поросят :

У перші 3 дні після народження, УФ лампи включають : ЛЕ -15 на 20 хвилин, в перший день - ЛЕ на 20 хвилин. ЛЕО -15 на 1 годину; в другий день - на 40 хвилин і на 1 годину 20 хвилин, третього дня на 1 годину і 3 години відповідно; 3 по 10 день - УФ лампи включаються : ЛЕ -15 3 рази по 40 хвилин, ЛЕО -15 - 3 рази по 2 години на денний час ;- З 10 по 45 день УФ лампи включають : ЛЕ -15 - 3 рази по 40 хвилин, ЛЕО -15 - 3 рази по 2 години на денний час.

Добовий час опромінення телят ультрафіолетовими променями залежить від висоти підвісу установок ИКУФ або " ЛУЧ " (табл. 2.4 )

Таблиця 2.4 - Добовий час УФ опромінення телят, годину

Тип УФ лампи

Висота підвісу опромінювача над підлогою см

120

130

140

150

ЛЭ-15

2

4

5

6

ЛЭО-15

6

12

15

18

УФ лампи включаються рівномірно 3 рази на день в денний час .

Час УФ опромінення ягнят протягом доби в залежності від висоти підвісу випромінювачів наведено в табл. 2.5

Таблиця 2.5. Добовий час УФ опромінення ягнят залежно від висоти підвісу опромінювача, хв

Тип УФ

лампи

Висота підвісу над підлогою, см

80

90

100

110

120

130

ЛЭ-15

120

160

210

260

330

420

ЛЭО-15

360

480

600

780

-

-

Режим ультрафіолетового опромінення молодняка птиці залежить від віку птиці і висоти підвісу опромінювача, типу лампи. УФ лампи включають 2-3 рази на добу, опромінення проводять рівними порціями. У процесі вирощування і опромінення необхідно стежити за поведінкою і фізіологічним станом молодняку. (Таблиця 2.6)

Таблиця 2.6 - Добовий час опромінення індичат, каченят і гусенят в залежності від висоти підвісу опромінювача, години

Тип УФ

лампи

Висота підвісу над підлогою, см

60

70

80

90

100

ЛЭ-15

1ч 20мин

1ч 40мин

2ч 15мин

2ч 35мин

2ч 30мин

ЛЭО-15

6ч 40мин

7ч 30 мин

Час УФ опромінення курчат повинен бути зменшений в 1,5 рази.

3. РОЗРОБКА ФУНКЦІОНАЛЬНО ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ОПРОМІНЮЮЧОЇ УСТАНОВКИ УО-4

Рис.3 Функціональна схема опромінюючої установки УО-4

Установка складається з чотирьох опромінювачів з лампами ДРТ400, шафи керування, приводній станції і несучої конструкції. Несучу конструкцію виконують зі сталевого оцинкованого дроту, що закріплюють уздовж приміщення за допомогою натяжних болтів, забитих у бічних стінах. Опромінювачі в приміщенні роблять зворотно-поступальний рух за допомогою троса, змонтованого на натяжних роликах і потужністю, що приводиться в рух від електродвигуна, 0,27 кВт. Довжина несучого дроту і троса розрахована на приміщення довжиною до 90 м. Кожен опромінювач може переміщатися зі швидкістю 0,3 м/хв. на відстань 35...42 м. Необхідна експозиція опромінення забезпечується зміною висоти підвісу опромінювачів і кількості проходів, над тваринами чи птахами. Максимальна зона обслуговування однієї установки -- 90х6 м.

4. РОЗРОБКА ПРИНЦИПОВОЇ ЕЛЕКТРИЧНОЇ СХЕМИ ОПРОМІЕЮЮЧОЇ УСТАНОВКИ УО-4

Рис.4 Принципова електрична схема автоматизації установки ультрафіолетового опромінення УО-4М.

У визначений час замикається контакт КT у ланцюзі котушки магнітного пускача КM3, що подає напругу на лампу і на паралельно приєднане до неї реле максимальної напруги КV3, KV4. У перший момент напруга на лампі висока, і реле напруги КV3, KV4 починає спрацьовувати, періодично підключаючи замикаючим контактом конденсатор C2, що приводить до запалювання лампи. У процесі розігріву лампи напруга на ній падає і реле КV3, KV4 припиняє спрацьовувати.

Через 15...20. хв. замикається контакт реле часу KT у ланцюзі котушки магнітного пускача KM1 і електродвигун М надає руху опромінювачам .

У протилежному кінці приміщення приводний двигун реверсується кінцевим вимикачем SQ2, що виключає магнітний пускач KM1 і включає KM1. Опромінювачі почнуть рухатися в зворотному напрямку, котушка крокового шукача КV1 одержить живлення, і його щітки пересунуться на одну ламель.

Опромінювачі зроблять стільки повних проходів (туди і назад), на яке число буде встановлений перемикач S2. Коли щітки шукача стануть на ламель, зєднану з заданої оператором ламелью перемикача S2,реле КV2 знеструмить пускач KM3, що відключить двигун і лампи.

Крім того, котушка крокового шукача одержить живлення через контакти реле KV2 і короткозамкнуте коло шукача КV1. У результаті щітки шукача будуть пересуватися доти, поки не потраплять на розімкнуті контакти. Кроковий шукач КV1 повернеться у вихідне положення, і схема виявиться підготовленої до наступного циклу роботи.

Делись добром ;)