współczesne aspekty inżynierii produkcji

Transkrypt

FACULTY
WYDZIAŁ
OF PRODUCTION
INŻYNIERII
ENGINEERING
PRODUKCJI
WSPÓŁCZESNE ASPEKTY
INŻYNIERII PRODUKCJI
XXII MIĘDZYNARODOWA
KONFERENCJA
NAUKOWA STUDENTÓW
CONTEMPORARY ASPECTS
OF PRODUCTION ENGINEERING
XXII INTERNATIONAL STUDENTS
SCIENTIFIC CONFERENCE
Warszawa, 22 maja 2013r.
Warsaw University
of Life Sciences
Szkoła Główna
Gospodarstwa
Wiejskiego
w Warszawie
Dzień Wydziału Inżynierii Produkcji 2013
XXII Międzynarodowa Konferencja Naukowa
Studentów „Współczesne Aspekty Inżynierii
Produkcji”
Komitet Organizacyjny:
Dr inż. Jacek Słoma
inż. Weronika Bazylak
inż. Bartosz Romanowicz
Opracowanie:
Dr inż. Szymon Głowacki
inż. Michał Grigalis
ISBN
2
W dniach 21-22 maja 2013 roku odbyły się Dni Wydziału
Inżynierii Produkcji. W ramach tego wydarzenia 21 maja miała
miejsce III Konferencja Menedżer XXI wieku nt. Ekonomiczne i
prawne aspekty energetyki odnawialnej w Polsce. Głównym
organizatorem pierwszej części Dni WIP było Międzywydziałowe
Koło Naukowe Menedżer.
22 maja odbyła się XXII Międzynarodowa Konferencja Naukowa
Studentów pt: „Współczesne aspekty inżynierii produkcji”. Celem
Konferencji było zapoznanie się z osiągnięciami naukowymi i
badawczymi studentów polskich i zagranicznych uczelni rolniczych
oraz integracja tych środowisk.
Uczestnikami konferencji byli Studenci: Uniwersytetu
Przyrodniczego w Poznaniu, Uniwersytetu TechnologicznoPrzyrodniczego w Bydgoszczy, National University of life and
environmental science of Ukraine (Kijów, Ukraina), Uniwersytetu
Przyrodniczego w Lublinie oraz Szkoły Głównej Gospodarstwa
Wiejskiego w Warszawie.
Przedstawiono 16 referatów, wśród, których wyróżnione zostały:

Alla Dudnik - “Greenhouse Environment Control System With
Neural Network Predictions of External Disturbances”

Małgorzata Zabielska – “Technical and economic evaluation
of the solar system performed independently which is used to heat
water”

Liliia Martyniuk - “Еnergy supply combined system of
agricultural objects on the basis of renewable energy sources”

Przemysław Pomarański - „ Identyfikacja cieplnego obiektu
automatyki”

Ahmed Kandil - "Leading an innovative approach Telecom
Industry - Egyptian experiment"
Głównymi Organizatorami Konferencji było Koło Naukowe WIP,
Samorząd Studentów WIP oraz Dziekan Wydziału.
3
4
Spis treści:
Badowska Anita, Maciak Adam ...................................................... 7
Efektywność wykorzystania koni do zrywki drewna w terenach górskich ................ 7
Bozgeyik Hatice Kübra, Tümer Gözde, Öner Barış,
Borowski Piotr................................................................................ 16
Business strategy for enterprises on example of Turkish sweets in Warsaw......... 16
Burak Krzysztof, Powałka Małgorzata.......................................... 24
Analiza wyposażenia parku maszynowego na przykładzie wybranego
gospodarstwa rodzinnego ukierunkowanego na produkcję roślinną ..................... 24
Dudnik Alla, Lysenko Vitaliy, Reshetyuk Vladimir,
Shtepa Vladimir,............................................................................ 40
Greenhouse environment control system with neural network predictions of
external disturbances .......................................................................................... 40
Dombrowska Joanna, Brudecka Katarzyna, Borowski Sylwester52
Stanowisko zintegrowanego rozdrabniania biomateriałów.................................... 52
Jankowski Rafał, Kowalczyk Aleksandra, Borowski Piotr ......... 65
Wykorzystania źródeł energii odnawialnej w budynkach wolnostojących.............. 65
Kandil Ahmed, Borowski Piotr F. ................................................. 81
The strategy for enterprises - leading an innovative approach in the Telecom
Industry on the example of Egyptian market ........................................................ 81
Martyniuk Liliia............................................................................... 88
Еnergy supply combined system of agricultural objects on the basis of renewable
energy sources ................................................................................................... 88
Miedema Thijmen, Sökmen Özen , Borowski Piotr ..................... 97
Selling Pastırma in the big cities in Poalnd........................................................... 97
5
Myszura Magdalena, Witaszek Kamil, Cieślik Marta, Dach Jacek,
Pilarski Krzysztof, Lewicki Andrzej, Carmona Pablo César
Rodríguez ..................................................................................... 107
Badania procesu kompostowania osadów ściekowych i wybranych bioodpadów.107
Ogrebchuk Bohdan, Krupych Stepan ........................................ 118
The development of the combined aggregate for gathering fruits of pome cultures
on the basis of the tractor T-16.......................................................................... 118
Pomarański Przemysław ............................................................. 129
Identyfikacja cieplnego obiektu automatyki ........................................................ 129
Sałaga Weronika, Wójcik Jagoda ............................................... 141
Design brief for a speed bump allowing electrical energy recovery..................... 141
Sędek Kacper, Sych Katarzyna, Żelaziński Tomasz,
Ekielski Adam............................................................................... 151
Badania wstępne wpływu zmian stabilności przebiegu procesu ekstruzji na jakość
produktów ......................................................................................................... 151
Stoń Rafał, Wójcik Grażyna Paulina ........................................... 160
Fundusze Unijne dla przedsiębiorstw ................................................................ 160
Tulej Marcin, Nowakowski Tomasz ............................................ 172
Opłacalność uprawy cebuli w warunkach polskich w latach 2011/2012, oraz
2012/2013......................................................................................................... 172
Witaszek Kamil, Pilarski Krzysztof, Myszura Magdalena, Czekała
Wojciech, Janczak Damian ......................................................... 184
Metody rozdrabnia wsadu do biogazowni .......................................................... 184
Zabielska Małgorzata, Czekalski Dariusz................................... 192
Techniczno-ekonomiczna ocena instalacji słonecznej wykonanej samodzielnie
wykorzystywanej do podgrzewania wody........................................................... 192
6
Badowska Anita, Maciak Adam
Szkoła Głowna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
Wydział Inżynierii Produkcji, Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych
Efektywność wykorzystania koni do zrywki
drewna w terenach górskich
Wstęp
Pomimo postępu mechanizacji prac przy pozyskaniu oraz
wprowadzaniu do lasu nowoczesnych maszyn takich jak forwardery
czy harwestery, w dalszym ciągu są sytuacje gdzie do zrywki można
wykorzystać wyłącznie konie. Są one niezastąpione w terenach
o dużych pochyłościach, bagnistych, silnie zanieczyszczonych
pozostałościami zrębowymi, z wystającymi pniami, a także
w miejscach, gdzie drzewostan jest gęsty (podczas zrywki drewna
w trzebieży), jak i przy dużej pokrywie śnieżnej. Biorąc powyższe pod
uwagę wydaje się w dalszym ciągu uzasadnione prowadzenie badań
i analiz dotyczących wydajności i kosztów wykorzystania koni
do zrywki drewna.
Konie wykorzystywane do zrywki muszą charakteryzować się
takimi cechami jak: spokojny i zrównoważony temperament,
cierpliwość, chęć współpracy z człowiekiem, duża siła uciągu, dobra
kondycja i właściwe wyszkolenie do pracy w trudnych warunkach
terenowych.
Należy także nadmienić, że 100% wykorzystanie siły uciągu
występuje tylko w zaprzęgu jednokonnym, w przypadku pary koni
wykorzystanie siły to ok. 92%, wpływa na to ma nierówne ciągnięcie
i ruszanie oraz niewłaściwy dobór koni. [Kaproń M., 1996]
Koń z przeznaczeniem do prac leśnych musi być całkowicie
zdrowy i posiadać prawidłową budowę. Najlepiej, gdy jest to koń
pogrubiony, o grubym kośćcu i dobrym umięśnieniu, inne cechy
budowy to: pełna kłoda, krótkie i mocne lędźwia, niezbyt wysokie
i prawidłowo ustawione kończyny, średnio długa, mocna
i o prawidłowym ustawieniu pęcina, a także zdrowe kopyta.
7
Rasy i typy koni zimnokrwistych hodowane w Polsce, które
posiadają powyższe cechy to:
 Polski koń zimnokrwisty;
 Koń w typie sztumski;
 Koń w typie sokolskim;
 Koń śląski.
Celem opisywanych badań była analiza wydajności i kosztów
zrywki drewna w terenach górskich wykonywanej zaprzęgiem
konnym. W ramach opisywanych badań wykonano pomiary terenowe
wydajności zrywki wleczonej. Wyniki pomiarów były podstawą do
obliczenia kosztów zrywki.
Metodyka badań
Badania przeprowadzono w nadleśnictwie Ujsoły, w obrębie
Rycerka, w leśnictwie Bendoszka, w odziałach 208 i 219.
Zrywkę wykonywano w głównej mierze w dół pochyłości,
w większości teren był zanieczyszczony pozostałościami zrębowymi.
Zrywka konna była pierwszym etapem zrywki i jej zadaniem było
dociągnięcia drewna do szerszych szlaków zrywkowych, z których
sortymenty zrywał ciągnik zrywkowy LKT, lub mikrociągnik „żelazny
koń”.
Zrywanym sortymentem był świerk z trzebieży. Drewno
pozyskiwano pilarką.
Na powierzchni wykonano pomiary długości (taśmą mierniczą)
i średnic drewna (średnicomierzem), pomiary czasów cykli roboczych
oraz przerw (stoperem). Wszystkie pomiary zapisywano
w specjalnych tabelkach, które wcześniej przygotowano w tym celu.
Wykonywano również dokumentację fotograficzną.
Po wykonaniu pomiarów na powierzchni dokonano prac
kameralnych, do których zaliczamy: zestawienie notatek w arkuszu
kalkulacyjnym Excel, obliczenie wartości średnich dla czasów, jak
i miąższości drzew i analizę tych wyników.
Do obliczenia miąższości drewna wykorzystano wzór Hubera:
8
V
  d1/2 2
l
4
[m3],
(1)
gdzie: V – miąższość strzały lub części strzały [m3];
dl/2 – średnica strzały w połowie jej długości [m];
l – długość strzały lub części strzały [m].
W zestawieniach uwzględniono także czas na przerwy
te planowe, jak i nieprzewidziane.
Na podstawie zebranych wyników obliczono wydajność
operacyjną ze wzoru:
W02 
qsr
T02 [m3/h] ,[Gregier, 2008]
(2)
gdzie:
qśr. – średnia objętość zerwanego surowca w cyklu roboczym [m3];
T02 – operacyjny czas pracy wozaka, w którego skład wchodzą [h]:
W skład czasu cyklu pracy wchodzą następujące czasy:
t1 - czas jazdy po ładunek;
t2 - czas formowania ładunku;
t3 - czas jazdy z ładunkiem;
t4 - czas odczepiania ładunku.
Do obliczenia wydajności eksploatacyjnej wykorzystano
następujący wzór:
W07 
Q
T07 [m3/h], [Botwin, 1993]
(3)
gdzie:
Q – średnia objętość zerwanego surowca w czasie zmiany roboczej
[m3];
T07 – eksploatacyjny czas zmiany roboczej [h].
W skład eksploatacyjnego czasu zmiany roboczej wchodzą
następujące składniki:
T1 – efektywny czas pracy;
T2 – czas przestojów technologicznych;
T3 – czas codziennej obsługi technicznej;
9
T4 – czas usuwania usterek technologicznych;
T5 – czas odpoczynku i przerwy fizjologiczne;
T6 – czas przejazdów transportowych;
T7 – czas obsługi technicznej.
Do obliczenia i analizy kosztów wykorzystano metodykę
zaproponowaną przez Zychowicza [1998]. Przystosowano ją
do obliczeń kosztów pracy konia w ten sposób, że koszty paliwa
i smarów zastąpił koszt paszy na cały rok, który został przeliczony na
godzinę
pracy
konia.
Ilość
paszy
obliczonoy
zgodnie
z obowiązującymi normami żywienia koni. Na podstawie norm,
dobrano ilość i rodzaj zadawanej paszy tak, aby dostarczyć
zwierzęciu wszystkie niezbędne mikro- i makroelementy.
Ilość dni i godzin roboczych oraz wolnych od pracy przyjęto
zgodnie z Kodeksem Pracy (art.129 § 1), natomiast koszty napraw i
obsługi technicznej, w naszym przypadku będą kosztami opieki
weterynaryjnej.
Godzinowy koszt płac wyliczono ze średniej wydajności, gdyż na
podstawie informacji uzyskanych podczas badań terenowych płace
furmana naliczane są za 1 m3 zerwanego drewna.
Rys. 1. Uprząż chomątowa
Źródło: archiwum autora
W trakcie pomiarów wykorzystywano uprząż chomątową. W tego
typu uprzęży od strony prawej (rys. 1), na pysku znajduje się kantar
z wędzidłem.
Kolejny element to chomąto wraz z podkładką, jest to część
ciągnąca uprzęży i jej zaletą jest obciążanie stosunkowo dużej
10
powierzchni ciała konia. Do chomąta przytwierdzone są pasy
ciągowe, a do nich orczyk, do którego zamocowany jest ładunek,
bądź wóz. W uprzęży znajduje się jeszcze nagrzbietnik i podogonie,
ułatwiające manewry cofania i hamowania. [Nowicka, 2002] Istotnym
elementem wchodzącym w skład każdej uprzęży są lejce,
zaczepione na kółkach wędzidła i to właśnie nimi wozak kieruje
koniem.
Wyniki
Wyniki uzyskane podczas pomiarów zestawiono w Tabeli 1.
Odległość zrywki wahała się od 60 – 100 m., zaś średnia miąższość
sortymentu od 0,4 – 0,6 m3 w jednym cyklu roboczym.
Tabela 1. Zestawienie wyników pomiarów
Pow.
nr 1
Pow.
nr 2
Pow.
nr 3
Średnia odległość zrywki
60 m
40 m
100 m
Średnia miąższość zrywanego
sortymentu w jednym cyklu (qśr.)
0,5 m3
0,4 m3
0,6 m3
Średni czas jazdy po ładunek
(t1)
74 s
47 s.
172 s.
Średni czas formowania ładunku
(t2)
35 s
44 s
135 s.
Średni czas dojazdu do składnicy
(t3)
83 s.
42 s.
388 s.
Średni czas uwalniania ładunku (t4)
18 s.
15 s.
38 s.
Średni operacyjny czas pracy wozaka
(T02)
210 s.
148 s.
733 s.
Średnia prędkość jazdy z ładunkiem
0,73
m/s
0,48 m/s
0,26
m/s
Średnia prędkość jazdy bez ładunku
0,81
m/s
0,43 m/s
0,58
m/s
Średnia wydajność operacyjna
8,33
m3/h
7,5 m3/h
4 m3/h
Średnia wydajność eksploatacyjna
3,75
m3/h
2 m3/h
1,6
m3/h
11
Czas cyklu w głównej mierze zależał od warunków panujących
na powierzchni zrywkowej i wyniósł od 2,5 min. - na powierzchni
o równym, uprzątniętym terenie i krótkiej odległości zrywki do
12,5 min. - na powierzchni, gdzie po ładunek trzeba było wjeżdżać
na strome zbocze, a także występowało duże rozproszenie dłużyc
i wiele pozostałości pozrębowych. Na rysunku 2 przedstawiono
procentowy udział poszczególnych czasów w cyklu roboczym.
Można zauważyć, że największy udział w cyklu ma jazda
z ładunkiem. Dlatego też głównym powodem, który tak bardzo
zróżnicował nam wydajność, było ukształtowanie terenu
i zanieczyszczenie, a także odległość zrywki. Zauważyć można
stosunkowo
duże
różnice
wydajności,
mogące
wynikać
ze zróżnicowania warunków na poszczególnych powierzchniach
zrywkowych., ale także mogą być związane ze zróżnicowaniem
wiekowym
pracowników
pracujących
na
poszczególnych
powierzchniach. Pracujący na powierzchni nr 1 pracownicy byli
młodsi niż pracownicy zatrudnienie na powierzchniach 2 i 3. Mogło to
również być powodem uzyskanych różnic wydajności pracy.
Na powierzchni nr 1 pracownicy nie byli starsi niż 30 lat,
a na powierzchniach 2 i 3 wozacy mieli powyżej 40 lat.
Na podstawie uzyskanych wyników obliczono średnią godzinową
wydajność eksploatacyjną dla wszystkich powierzchni, wynosi
ona: 2,65 m3/h.
Obliczona na podstawie pomiarów dzienna wydajność waha
się w granicach od 15 do 30 m3, zależnie od powierzchni.
Rys. 2. Procentowy udział czasów w cyklu roboczym na powierzchni 1
12
Rysunek 3 przedstawia procentowy udział czasów w dniu
roboczym. Można zauważyć, że czas efektywnej pracy (T12), stanowi
41% zmiany roboczej, zaś najmniejszy udział procentowy stanowi
czas usuwania usterek technologicznych.
Rys. 3. Procentowy udział czasów w dniu roboczym
Poszczególne składniki kosztów oraz obliczone całkowite koszty
eksploatacyjne
przedstawia
tabela
2. Można
zauważyć,
że największy udział poniesionych kosztów zajmują płace dla
pracowników, zaś najmniejszą stanowią koszty przechowywania,
czyli utrzymania stajni. Zauważono także, że roczny koszt pasz dla
konia ciężko pracującego wynosi niecałe 2 500 zł.
Tabela 2. Zestawienie kosztów eksploatacyjnych
Koszt /rok
Koszt /godzinę
Koszty stałe
Amortyzacja
2 197,44 zł
1,09 zł
Ubezpieczenie
1 108,80 zł
0,55 zł
Przechowywanie
221,76 zł
0,11 zł
Kredyt
887,04 zł
0,44 zł
Pielęgnacja zwierzęcia
1 900,00 zł
0,95 zł
Razem
6 315,04 zł
3,14 zł
13
Koszt /rok
Koszt /godzinę
Koszty zmienne
Pasze
2 475,00 zł
1,23 zł
Płace
29 836,80 zł
14,80 zł
Koszty weterynaryjne
1 209,60 zł
0,60 zł
Razem
33 521,40 zł
16,63 zł
Razem koszty stałe +
zmienne
39 836,44 zł
19,77 zł
Podsumowanie
Z opisanych analiz i zależności nasuwają się następujące
wnioski:
1. godzinowy koszt pracy konia, wynosi 19,77 zł., jest on niższy
od kosztów wyliczonych przez Dudka, ale może mieć
na to wpływ przyjęta inna ilość godzin roboczych w roku.
Porównując te koszty z innym maszynami zrywkowymi
analizowanymi przez Dudka, zrywka konna jest najtańszym
sposobem, kolejnym jest zrywka ciągnikiem MTZ 82, gdzie
koszt godzinowy wynosi 52,06 zł.
2. wyliczony koszt jednostkowy zrywki drewna wynosi:
7,46 zł./m3
3. wyniki wskazują na dużą rozbieżność średniej wydajności
operacyjnej od 4 do 8,33 m3/h , ma na to wpływ różnorodność
terenu, a także wiele innych czynników, między innymi.:
 miąższość zrywanego ładunku
 przygotowanie szlaków zrywkowych
 odstępy między drzewami i rozmieszczeniu sortymentu
 pochyłości terenu
 warunków podłoża
 kondycji i doświadczenia wozaka, jak i zwierzęcia
14
Literatura:
1. Botwin M., 1993: Podstawy użytkowania maszyn leśnych, Wydawnictwo
SGGW, Warszawa.
2. Instytut Fizjologii i Żywienia Zwierząt. 1997: Normy żywienia koni. Państwowa
Akademia Nauk
3. Kubiak M. 1990: Transport leśny, wyd. Akademii Rolniczej w Poznaniu
4. Nowicka D. 2002: ABC powożenia, Pegaz
5. Plan Urządzania Lasu Nadleśnictwa Ujsoły
6. Gregier A., Maksymiak M., 2008: Analiza wydajności pracy miniforwardera
Vimek 606 TT w trakcie zrywki w drzewostanie trzebieżowym., Technika
Rolnicza, Ogrodnicza, Leśna nr 5.
7. Zychowicz W., 1998: Metoda obliczania kosztów eksploatacji maszyn leśnych,
Krajowe Seminarium Naukowe, Wydział Techniki Rolniczej i Leśnej, SGGW,
Warszawa.
8. Kodeks Pracy (art.129§1)
9. http://notowaniacen.pl/
15
Bozgeyik Hatice Kübra, Tümer Gözde, Öner Barış,
Borowski Piotr
Erciyes University Kayseri, Turkey (1, 2)
Gaziantep University, Turkey (3)
Warsaw University of Life Sciences, Poland (4)
Business strategy for enterprises on example
of Turkish sweets in Warsaw
Business description
The main idea of the new business is that group of Turkish young
people want to open their own Anatolia Sweet Bar on the street
near Ratusz Arsenal Metro station in Warsaw to present traditional
Turkish sweets in there. Anatolia Sweet hopes to become
a destination for the thousands of tourists both Polish, Turkish and
foreign. We hope to gain many customers on the square. Because of
that, we chose this street.
Our products are Baklava product from Gaziantep and Künefe
product from Hatay in Turkey. Costumers must take the sweets
by self-service in the bar and we sell out these products
for restaurants, markets after the products were packed according
to buyer’s request. Also we plan to be a popular brand in Warsaw.
Our personal which came from sweets’ city in Turkey are experts
in that work. We quest; our sweets’ flavor and quality are going
to be like by consumer. So we think, we are going to gain success
lateen.
Advantages
 Relationship is good between consumer and employees.
 Turkish motifs are used for bar’s decor and goods. Because
of this, tourists interest this bar much more.
 Thanks to local employee, our sweets have good taste
and quality and local things are interesting for tourists
and Poland folk.
16
The bar is clean, its personals obey the bar’s rules
for costumers’ pleasure. Also it has food certificates.
 Our place presents its products by self- service for costumers.
So we don’t need service employee.
 Our sweets are usually known by winter’s sweet because
of their hot sherbet. But they can be eaten with ice cream.
So we can sell our sweets for all season.
 Because of bar’s location, tourists and local people can prefer
the bar.

Disadvantages
Employees from Turkey want to receive higher salary than
Warsaw’s local person.
 The sweets are new taste for Warsaw. So there is a possibility
that the taste doesn’t like by costumer
 We have one bar. So we have limited customers which eat
at the bar
 Ingredients of sweets must buy from Turkey. So the cost
is higher.

What is Baklava and Künefe?
Baklava is a sweet pastry generally cut into diamond-shaped
pieces. It is full of pistachios. Some of baklavas include walnut.
The history of baklava is not well documented. It has been claimed
by many ethnic groups, but there is strong evidence that its current
form was developed in the imperial kitchens of the Topkapı Palace
based on a Central Asian Turkic tradition of layered breads.
Künefe is considered to be one of the most delicious Turkish
desserts, especially in the city of Hatay. What distinguishes
Antakya’s künefe from others is the daily made fresh, elastic cheese
that is only made in Hatay region. The Turkish variant of the pastry
kanafeh is called künefe, and the bunch of wirey shreds that
it is based on is called kadayıf. A semi-soft cheese such
as mozzarella is used in the filling. In making the künefe, the kadayıf
is not rolled around the cheese; instead, cheese is put in between
two layers of wire kadayıf. This is cooked in small copper plates, and
17
then served very hot, in syrup, with clotted cream and pistachios
or walnuts.
Our mission
Anatolia sweets is a hospitality company dedicated to providing
high-quality, delicious and hygienic desserts in a comfortable
atmosphere for clients who seek a fun “gourmet” experience outside
restaurants.
We intend to make enough profit to generate a fair return
for our investors and to finance continued growth and development
in quality products.
We want to introduce our Turkish dessert with the best way
to Warsaw and to Poland. We also maintain a friendly,
fair, and creative work environment, which respects diversity,
new ideas, and hard work.
Our vision
We aim to be a leader in dessert markets preserving the quality
of our line and performing the highest service to our clients,
employees and to the society.
We also plan to move our network of companies with constantly
updating corporate structure out of Warsaw in Poland.
18
Costs and incomes
Cost description
Pre- selling Costs
Items
Furnishings
Design
Dishes, glassware, etc…
Advertisement
Office supplies
Unit cost (PLN)
Total cost (PLN)
10000
50000
5000
20000
240000
5000
310000
Items
Employees Salary
Unit Cost (PLN)
3500*5*12
7000*2*12
900*12
800000*12
Total 1 (PLN)
Cost Description
General Costs
Transportation
Expensed Equipments
Total Cost (PLN)
210000
168000
10800
9600000
9988800
Total 2 (PLN)
Total 1 (only first year) + Total 2= 10,298,800PLN
Our Baklava’s cost is 80 PLN for per kg.
Our customers can buy 200 gr portion or 500 gr-1 kg package
products.
We plan to sell 200 kg Baklava and 600 portions Künefe for per day.
Baklava’s income:
200x 365x 80= 5,840,000 PLN
Künefe’s income:
600x 20x 365= 4,380,000 PLN
Total (PLN)
10,220,000
(million)
Year 1
Year 2
Year 3
Year 4
Year 5
Total
Costs
10,3
9,9
10,5
11,4
12,4
54,6
Incomes
10,2
11,5
14,3
17,2
19,5
72,7
Total
-0,1
1,5
3,8
5,8
7,1
18,1
So we plan to earn 18,142,000 PLN in five years.
19
Our objectives and goals
Customer Service
Examples of customer service goals are to develop a perception
that your company is easy to do business with or to improve
your response time to customer complaints. Objectives to help meet
these goals could be increasing your customer service staff from
one to three workers by the end of the year or implementing a policy
where customers are guaranteed to receive a return phone
call before the end of the business day.
Whether we want to increase our share of the market,
for example, or improve our customer service. The more carefully
we define our goals, the more likely you are to do the right things and
achieve what we wanted to accomplish in the first place so we should
choice crowded street for big cash flows.
Perhaps your goal is to grow your business operation. If you
own a franchise unit, for example, your objective might be
to open three more units within a five-year period. If you operate
a retail store, your objective might be to increase your selling space
by 25 percent by completing an addition to your building within
a year.
Objectives are the specific steps we and our company need
to take in order to reach each of our goals. They specify what you
must do — and when. So we have to open for new mind innovation
Strategic market objectives would be:
-First of all since we have a small sweet bar, we can spread
our products with small earnings
-in order to introduce our market to wide area it is possible
to preparing something such as advertisement
-in this case, the new ways will be open, for instance our product
is reached to other companies like patisserie, coffee shops etc.
Internal objectives
-
in what areas will we continue being actively involved in the
future
safety plays a large part in many systems of internal controls
our atmosphere must be cozy and sweetie
20
-
since costumer feel their selves in a peaceful place, the place
can be colorful
and an internet address can have important role for marketing,
and our product can reach many cities and people learn about
us something what we do, what we offer.
Project analysis
The project analyst provides critical data support to a technical
team. Research and analysis functions may include budget tracking
and financial forecasting, project evaluation and monitoring,
maintaining compliance with corporate and public regulations,
and performing any data analysis relevant to project tasks.
Project analysts define key performance parameters and create
regular variance reports to track progress. Since we are
new companies, and we will produce completely new product.
In Ansoff matrix, the strategy must be completely carefully and all
of details have to been thought
SWOT analysis
SWOT analysis (alternatively SWOT Matrix) is a structured
planning method used to evaluate the Strengths, Weaknesses,
Opportunities, and Threats involved in a project or in a business
venture. A SWOT analysis can be carried out for a product, place,
industry or person. It involves specifying the objective of the business
venture or project and identifying the internal and external factors
that are favorable and unfavorable to achieving that objective.
21
Strengths:
Healthy and traditional producer, big experience.
Weaknesses:
Not enough knowledge of polish sweets market.
Opportunities:
In today's health conscious societies, they can introduce
more health-based products, and because they are a market leader,
they would likely be more successful.
Threats:
Increasing the level of competition at polish market from other
Turkish companies
Scenarios
Scenario planning, also called scenario thinking or scenario
analysis is a strategic planning method that some organizations
use to make flexible long-term plans. It is in large part an adaptation
and generalization of classic methods used by military intelligence.
The original method was that a group of analysts would generate
simulation games for policy makers. The games combine
known facts about the future, such as demographics, geography,
military, political, industrial information, and mineral reserves,
22
with plausible alternative social, technical, economic, environmental,
educational, political and aesthetic (STEEEPA) trends which are
key driving forces.
In business applications, the emphasis on gaming the behavior
of opponents was reduced (shifting more toward a game against
nature). Royal Dutch/Shell for example, scenario planning
was viewed as changing mindsets about the exogenous part of the
world, prior to formulating specific strategies.
The aim of a scenario is to understand and communicate a single
interaction between the people, systems or anticipated logical
components of a business or system. In other words, a business
scenario is simply a conversation between people or things/objects
in the business so how do we start building a business scenario?
Using the idea of holding a conversation, imagine that all the things
that exist in the business are people or invent people that can talk
to other people.
Conclusion
The recommendations in this report are specific and affordable.
They are not especially difficult, and they need not inspire a partisan
battle. The recommendations reflect hundreds of years of private
sector management experience, and the seasoned advice
of scientists, academic leaders, government lab directors, and
energy specialists.
References
1. Borowski P.F., Pozycja konkurencyjna przedsiębiorstw w Polsce I Turcji,
Warszawa 2009
2. Borowski P.F., International Cooperation and International Achievements
of Dr. Piotr F. Borowski, Warsaw 2012.
3. Romanowska M., Planowanie strategiczne w przedsiębiorstwie, Warszawa
2009.
4. Strużycki M. (red.), Przedsiębiorstwo, region, rozwój, Warszawa 2011.
23
Burak Krzysztof, Powałka Małgorzata
Wydział Inżynierii Produkcji, Katedra Organizacji i Inżynierii Produkcji
Analiza wyposażenia parku maszynowego
na przykładzie wybranego gospodarstwa
rodzinnego ukierunkowanego
na produkcję roślinną
Wstęp
Polskie rolnictwo charakteryzuje się wysokim stopniem
rozdrobnienia. Powołując się na spis GUS z 2010 r. średnia wielkość
gospodarstwa wynosi 9,50 ha. Duże rozdrobnienie gospodarstw
wpływa na technologię, jaka jest wykorzystywana w procesie
produkcji, poza tym mała skala produkcji ogranicza możliwości
racjonalnego wykorzystania maszyn [Komornicki i in. 2012; Borowski
2008]. Właściwe wyposażenie zaplecza technicznego gospodarstw
rolnych
jest
najważniejszym
elementem
prawidłowego
gospodarowania. Polskie gospodarstwa charakteryzują się jednak
dość przestarzałym parkiem maszynowym. Muzalewski [2004]
szacował, że przeciętny wiek ciągników, użytkowanych w Polsce
ma 21 lat. Z kolei średni wiek kombajnów zbożowych wynosi 19 lat,
maszyn uprawowych i siewników zbożowych - powyżej 15 lat,
(z wyjątkiem agregatów uprawowych, które dopiero niedawno weszły
do użytku i ich średni wiek wynosi 6 lat), opryskiwaczy - ok. 6 lat,
rozrzutników obornika - 18 lat [GUS 2010].
Zakresem pracy objęto wybrane gospodarstwo rodzinne,
ukierunkowane na produkcję roślinną. Celem pracy była analiza
wyposażenia parku maszynowego, zarówno w ujęciu jakościowym
jak i ilościowym.
24
Charakterystyka analizowanego gospodarstwa
Gospodarstwo poddane analizie znajduje się na terenie
województwa kujawsko-pomorskiego, a jego główną specjalizacją
jest produkcja roślinna. W chwili obecnej gospodarstwo
ma powierzchnię ponad 1150 ha. Przed rokiem 2000 gospodarstwo
posiadało niewiele ponad 10 ha gruntów ornych (rys. 1). Początkowo
ziemia była skupywania od okolicznych rolników, z biegiem czasu
w miarę możliwości dokupywane były grunty ze skarbu państwa oraz
spółek rolnych. Powiększaniu powierzchni użytków rolnych
gospodarstwa towarzyszyła poprawa wyposażenia w środki
techniczne.
Rysunek 1. Zmiany struktury obszarowej gospodarstwa w latach
2000 i 2010 [ha]
W gospodarstwie prowadzona jest uprawa intensywna. Co roku
wysiewa się ok. 400 ha pszenicy ozimej, ok. 250 ha rzepaku
i jęczmienia browarnego, 200 ha kukurydzy oraz ok. 50 ha buraków
cukrowych
25
Rysunek 2. Struktura zasiewów w analizowanym gospodarstwie
Struktura jakościowa gruntów w gospodarstwie jest korzystna,
jednak z uwagi na ich znaczną powierzchnię obejmuje całe spektrum
podziału bonitacyjnego gleb, od klasy I do VI. Grunty te odznaczają
się dobrą urodzajnością, jednakże w większości należą do gleb
ciężkich w kompleksach pszennych dobrych i wadliwych, dlatego też
są trudniejsze w uprawie.
Rysunek 3. Struktura bonitacyjna gruntów wchodzących w skład
gospodarstwa
W gospodarstwie szczególnej uwadze poddane są grunty
najsłabsze. Dzięki odpowiedniemu nawożeniu, płytkiej uprawie,
26
polegającej jedynie na wymieszaniu z glebą nawozów organicznych,
jak również stosowaniu roślin poplonowych (głownie specjalnie
dobranej mieszanki facelii, gorczycy i rzodkwi), udaje się uzyskiwać
stosunkowo wysokie plony. Na glebach tych uprawia się przeważnie
kukurydzę i jęczmień, a więc rośliny o wysokiej odporności
na niedobory wody. Najlepsze gleby przeznacza się pod zasiew
pszenicy, rzepaku i buraków cukrowych.
Dzięki wprowadzaniu nowoczesnych technologii i pomimo
sporych obciążeń kredytowych gospodarstwo rozwija się i posiada
duże możliwości inwestycyjne. W procesie jego budowy i rozwoju
duże znaczenie miały fundusze unijne, które szczególnie
w początkowym okresie rozwoju gospodarstwa pełniły istotną rolę
(rys. 4). W kolejnych latach poziom inwestycji w gospodarstwie
znacznie wzrastał, z uwagi na coraz większe dochody
z powiększającej się powierzchni użytków rolnych.
Rysunek 4. Poziom inwestycji w poszczególnych latach [tys. zł]
Głównym dochodem gospodarstwa są zyski ze sprzedaży
płodów z produkcji roślinnej. W poniższej tabeli zestawione zostały
koszty i zyski uprawy poszczególnych roślin.
27
Tabela1. Zestawienie kosztów i zysków gospodarstwa
Lp.
Wyszczególnienie
Pszenica
Rzepak
Kukurydza
Jęczmień
Buraki
1
Powierzchnia uprawy [ha]
400
250
200
250
50
2
Koszt jednostkowy materiału siewnego
[zł/ha]
250
480
450
180
800
3
Koszt jednostkowy zużytego na uprawy
paliwa [zł/ha]
300
300
380
320
420
4
Koszt jednostkowy nawożenia środkami
chemicznymi [zł/ha]
250
240
140
140
360
5
Koszt jednostkowy nawozów mineralnych
[zł/ha]
1320
1480
1100
1100
1470
6
Koszt jednostkowy zbioru [zł/ha]
130
130
200
130
850
*
7
Koszty pozostałe [zł/ha] (średnia)
70
85
40
40
55
8
Suma kosztów jednostkowych
2 320
2715
2310
1910
3955
9
Suma kosztów [tys. zł]
928
679
462
478
198
10
Średni plon w 2012 r. [t/ha]
8,6
4,4
13,6
5,9
67
11
Plon całkowity [t]
3440
1100
2720
1475
3350
12
Cena jednostkowa płodów rolnych [zł/t]
960
1980
590
930
148
13
Przychód jednostkowy [zł/ha]
8260
8720
8020
5487
9916
14
Przychód całkowity [tys. zł]
3304
2180
1604
1371
496
28
Lp.
Wyszczególnienie
Pszenica
Rzepak
Kukurydza
Jęczmień
Buraki
15
Zysk jednostkowy [zł/ha]
5940
6005
5710
3577
5916
Zyski po uwzględnieniu podatku i ubezpieczeń
16
Podatek za rok 2012 [zł/ha]
186
186
186
186
186
17
Ubezpieczenie [zł/ha]
90
200
140
90
50
18
Razem
276
386
326
276
236
19
Zysk jednostkowy zł/ha
5664
5619
5384
3301
5680
20
Zysk całkowity [tys. zł]
2266
1404
1077
825
284
21
Całkowity dochód gospodarstwa [zł]
5856000
* wydatki poniesione na badanie gleby, badanie zawartości składników w roślinach, itp.
Źródło: obliczenia własne na podstawie plonów uzyskanych w roku 2012
29
Duża część dochodu gospodarstwa przeznaczona jest na spłatę
kredytów preferencyjnych, jednak do dyspozycji pozostaje kwota,
która
pozwala
na
przeprowadzanie
dalszych
inwestycji.
W zestawieniu nie zostały uwzględnione dopłaty, które łącznie za rok
2011 wynosiły 1376 tys. zł., zatem łączny dochód gospodarstwa
w 2012 r. wynosił ponad 7,2 mln zł.
Analiza wyposażenia parku maszynowego gospodarstwa
Powierzchnia gospodarstwa wymusza stosowanie dużych
i wydajnych maszyn. Takie maszyny mogą negatywnie oddziaływać
na glebę, nadmiernie ją zagęszczać, zakłócać stosunki wodnopowietrzne, zmieniać skład fauny i mikroflory glebowej, czy
prowadzić do zwiększenia oporów narzędzi i maszyn uprawowych
[Powałka, Buliński 2006; Buliński i Marczuk 2008]. Dlatego
w gospodarstwie
stosuje
się
agregaty
wieloczynnościowe,
umożliwiające ograniczenie liczby przeprowadzanych zabiegów.
Każda ze stosowanych maszyn jest również wyposażona w szerokie
niskociśnieniowe ogumienie, co dodatkowo wpływa na obniżenie
ugniatania gleby [Błaszkiewicz, Szafarz 2007; Powałka 2008].
Najintensywniej wykorzystywanymi maszynami w gospodarstwie
są ciągniki rolnicze. Podczas prac bazuje się głównie na czterech
ciągnikach, w tym dwóch dużych, o mocy 300 i 360 KM, które
wykonują najważniejsze zabiegi uprawowe oraz dwóch mniejszych,
o mocy 163 KM i 85 KM, stosowanych przy zabiegach
pielęgnacyjnych i siewie.
Tabela 2. Zestawienie parametrów technicznych ciągników rolniczych
Marka
John Deere
Model
JD 8530
JD 8330
JD 6930
JD 5720
Rok produkcji
2007
2009
2011
2006
Moc max KM/KW
360/265
300/221
163/120
85/62
Max. moment
obrotowy [Nm]
1534
1254
714
384
Nom. prędkość
obr. [obr/min]
2100
2100
2100
2300
Poj. silnika [l]
9,000
9,000
6,780
4,530
30
Marka
John Deere
Model
JD 8530
JD 8330
JD 6930
JD 5720
Poj. zbiornika
paliwa [l]
681
681
325
140
Typ przekładni
Bezstopniowa
Autopower
Bezstopniowa
Autopower
Bezstopniowa
Autopower
PowerQuad
Plus
Zakres V jazdy
0-50
0-50
0-50
0-42
Prędkość WOM Tył [obr/min]
540/1000
540/1000
540/1000
540/1000
Prędkości WOM Przód [obr/min]
540/1000
540/1000
540/1000
540/1000
Wydatek pompy
[l/min]
220
220
65
65
Ciśnienie pracy
[bar]
200
200
210
200
Udźwig TUZ [kg]
11762
10788
8400
4200
Masa [kg]
15120
12990
6667
4800
Źródło: opracowanie własne na podstawie instrukcji obsługi maszyn
Wszystkie ciągniki pochodzą od jednego producenta. Główną
zaletą takiego stanu rzeczy jest możliwość uzyskiwania wysokich
rabatów na części i materiały eksploatacyjne. Ponadto konstrukcja
poszczególnych podzespołów jest podobna, co ułatwia użytkowanie
i diagnozowanie usterek. Średni wiek ciągników wynosi ok. 5 lat.
Pracują one w gospodarstwie niemal bezawaryjnie do około
10000 Mth.
Jednym z czynników które mają największy wpływ
na uzyskiwane plony w gospodarstwie jest odpowiednia uprawa roli
[Krężel i in.1999]. W gospodarstwie wykonuje się dwa rodzaje orki,
zimową i przedsiewną. Orka zimowa wykonywana jest na głębokość
około 20 cm w okresie pożniwnym i jesienią przed siewem zbóż,
natomiast orkę zimową przeprowadza się w okresie jesiennym, na
głębokość około 30 cm. Ze względu na zbyt wysokie koszty
i czasochłonność nie wykonuje się podorywek. Orka w
gospodarstwie przeprowadzana jest z wykorzystaniem pługa
obracanego Challenger NSH, w sposób czółenkowy, dzięki temu na
31
powierzchni pola nie ma zagłębień po bruzdach. Z kolei kultywator
ścierniskowy firmy Kuhn model Cultimer, używany jest do zrywania
ścierniska po zbożach na głębokość około 10 cm. Jego zadaniem
jest wymieszanie resztek pożniwnych z glebą, co przyspiesza
ich rozkład. Jest to narzędzie o szerokości roboczej 6,5 m,
o elementach roboczych ustawionych w czterech rzędach. Do
uprawy gleby wykorzystuje się również bronę talerzową firmy
Rolmako, o szerokości roboczej 6 m.
Tabela 3. Zestawienie parametrów technicznych narzędzi uprawowych
Wyszczególnienie
Pług Kuhn
Challenger
NSH 10
Kultywator
Kuhn
Cultimer
Brona
talerzowa
Rolmako
Rok produkcji
2007
2008
2009
Liczba elementów
roboczych
10
po 21 w 4
rzędach
48
Szerokość robocza [m]
4,5
6,5
6,0
Szerokość transportowa
[m]
1,9
3
3
Maks. dopuszczalna
moc ciągnika [Km]
353
350
250
Odległość między
elementami roboczymi
[cm]
102
70
95
Głębokość zabiegu [cm]
20-30
10
12-15
Waga [kg]
6350
6496
4336
W gospodarstwie korzysta się także z włóki zespolonej z broną,
której zadaniem jest skruszenie i wyrównanie powierzchni gleby
po zimie. Zabieg wykonywany jest wczesną wiosną. Narzędzie ma
szerokość roboczą 12 m a głębokość robocza dochodzi do 10 cm
i nie jest regulowana.
Wiek wymienionych powyżej narzędzi uprawowych wynosi
4-6 lat. Podlegają one w gospodarstwie wymianie bardzo rzadko,
ponieważ głównymi elementami, które ulegają zużyciu, są ich
elementy robocze, które pracują w glebie. Wystarczy więc wymienić
32
je na nowe, aby maszyna znów pracowała według odpowiednich
parametrów.
Kolejną grupę maszyn w gospodarstwie stanowią maszyny
do nawożenia i ochrony roślin. Najintensywniej wykorzystywane
są: opryskiwacz firmy Kuhn, model Atlantique o pojemności zbiornika
ponad 3400 litrów, rozsiewacz firmy Kuhn, model MDS 19.1-24
o szerokości roboczej 24 m oraz rozrzutnik obornika firmy Brochard,
model EV 320-80 BG. Najważniejsze dane techniczne tych maszyn
przedstawiono w tabeli 4.
Tabela 4. Zestawienie parametrów technicznych maszyn do nawożenia
i ochrony
Wyszczególnienie
Opryskiwacz Kuhn Atlantique
Rok produkcji
2011
Pojemność zbiornika [l]
3200
Rzeczywista pojemność
zbiornika [l]
3440
Szerokość belki polowej [m]
18-30
Zbiornik do płukania [l]
300
Zbiornik do mycia rąk [l]
16
Waga [kg]
1800-2250
Typ ogumienia
9.5 x 48
24
Rozsiewacz Kuhn MDS 19.1-24
Rok produkcji
2011
Pojemność [l]
1800
24
Waga [kg]
250
Sterowanie zasuwami
siłowniki hydrauliczne lub elektryczne
(DPAE)
Regulacja szerokości
roboczej
Ręczna, elektryczna, na każdą
połowę niezależnie
Rozrzutnik obornika Brochard EV
320-80 BG
Rok produkcji
2007
Rodzaj adaptera
pionowy dwubębnowy
33
Wyszczególnienie
Opryskiwacz Kuhn Atlantique
Ładowność [T]
24
Masa [kg]
10540
3
Pojemność [m ]
30
Długość / Szerokość /
Wysokość [m]
9,50-10 / 2 / 1,20-1,30
Zawieszenie
Tridem
Ogumienie
550/60/22,5 Mitas
Wymagany WOM [obr/min]
1000
Za pomocą rozsiewacza, każdego roku na polach dostarczone
jest około 900 ton nawozów mineralnych i 200 ton wapna
nawozowego. Głównym elementem podlegającym wzmożonemu
zużyciu są tarcze rozsiewające, które wymieniane są co roku. Z kolei
w opryskiwaczu zużyciu ulega głownie układ hydrauliczny: pompa,
zawór główny, rozdzielacze, przewody i rozpylacze. Zużycie to
prowadzi do niejednorodnej pracy maszyny i wahań ustalonej dawki
środków ochrony dostarczonych na pole.
Wśród maszyn do siewu w gospodarstwie używany jest
pneumatyczny siewnik nabudowany na bronie wirnikowej firmy Kuhn,
model CS 6003 R oraz siewnik punktowy firmy Becker, model
Aeromat 12 (tab.5).
Tabela 5. Zestawienie parametrów technicznych maszyn do siewu
Wyszczególnienie
Agregat
uprawowosiewny Kuhn
CS 6003 R
Siewnik
punktowy Becker
Aeromat 12
Rok produkcji
2007
2004
6
9
Ilość sekcji roboczych
48
12
Poj. zbiornika/ sekcji
roboczych [l]
2100
45
Transport ziarna
Pneumatyczny
Pneumatyczny
Typ wału
Packer (zębaty)
Oponowy
Odległość między rzędami
12,5
75
34
Wyszczególnienie
Agregat
uprawowosiewny Kuhn
CS 6003 R
Siewnik
punktowy Becker
Aeromat 12
5420
3420
zębów [cm]
Waga [kg]
Źródło: opracowanie własne na podstawie instrukcji obsługi maszyny
Analizowane gospodarstwo nastawione jest na produkcję
roślinną, gdzie zbierane plony w większości mają postać ziarna,
zatem podstawowa maszyną do wykorzystywaną podczas żniw jest
kombajn John Deere 9880 STS, wykorzystywany do zbioru rzepaku,
zbóż i kukurydzy.
Tabela 6. Zestawienie parametrów technicznych kombajnu zbożowego John
Deere 9880 STS
Rok produkcji
2005
Moc max KM/KW
530/394
Max. Moment Obr.[Nm]
1846
Nom. Prędkość Obr. [obr/min]
2400
Poj. silnika [l]
12,5
Poj. zbiornika ziarna [l]
13500
Typ przekładni
Bezstopniowa
Zakres V jazdy
0-40
Typ młocarni
rotorowa
Typ adaptera
zbożowy
7,8
Kombajn charakteryzuje się bardzo wysokim komfortem obsługi,
praktycznie każdy parametr pracy począwszy od ustawień adaptera
po prędkość obrotową młocarni, ustawienie sit i siłę strumienia
powietrza można sterować z kabiny operatora, z wykorzystaniem
komputera pokładowego. Możliwe jest również zapamiętywanie
ustawień dla poszczególnych roślin i odpowiednie ich wywoływanie
podczas pracy z ewentualna korektą, zależnie od panujących
warunków. Ponadto kombajn wyposażony jest w system GPS oraz
35
układ monitorujący parametry ziarna i wielkość zebranego plonu,
dzięki temu możliwe jest tworzenie map pola, które później
wykorzystywane są przez rozsiewacz i opryskiwacz.
W analizowanym gospodarstwie wykonuje się wiele czynności
manipulacyjnych, związanych z załadunkiem, przeładunkiem,
transportowaniem i magazynowaniem. Aby wszystkie te czynności
przebiegały sprawnie, wykorzystuje się ładowarkę teleskopową firmy
Claas model Targo k70. Maszyna wyposażona jest w przyłącze,
umożliwiające szybki montaż różnych czerpaków, ponadto istnieje
możliwość podłączenia dodatkowego układu hydraulicznego.
Możliwość unoszenia ładunków na znaczną wysokość skutkuje
lepszym wykorzystaniem powierzchni magazynowych.
Tabela 7. Zestawienie parametrów technicznych ładowarki teleskopowej
Claas Targo k70
Rok produkcji
2001
Moc max KM/KW
110/79
Poj. silnika [l]
4,4
Wysokość
załadunku [m]
6,2
Masa ładunku [kg]
4000
Typ przekładni
Powershift, 6 biegów przekładnią
nawrotną
Zakres V jazdy
0-40
Promień skrętu [m]
3,6
Masa maszyny [kg]
8240
Ogumienie
460/70 R 24
Ważną częścią parku maszynowego są przyczepy rolnicze.
Obecnie wykorzystywane jest 5 przyczep: dwie firmy Brandys, dwie
firmy Zasław i jedna firmy Metaltech. Średni wiek przyczep wynosi 5
lat a ich średnia ładowność to 13,2 t.
Analizując jakościowe i ilościowe wyposażenie parku
maszynowego gospodarstwa można stwierdzić, że jest on
wykorzystywany z odpowiednią intensywnością. Dobrany jest tak, że
umożliwia właściwą uprawę wszystkich gruntów ze sporym zapasem
36
czasu. Poniższa tabela przedstawia zestawienie czasu pracy wyżej
opisanych maszyn. W przypadku niektórych maszyn widać bardzo
intensywne użytkowanie w dekadach szczytowych. Wiąże się to
przeważnie z krótkimi terminami między zbiorem płodów a siewem
kolejnej rośliny. Uzyskanie takich wyników związane jest z ciągłą,
nieprzerwaną pracą maszyn obsługiwanych przez zmieniających się
operatorów. Podane wartości szczytowe nie są wartościami
maksymalnymi. Zapas ten jest konieczny z uwagi na występujące
sporadycznie zjawiska pogodowe, mogące opóźnić wykonanie
niektórych zabiegów. Takie dobranie maszyn umożliwia również
dalsze zwiększanie powierzchni gospodarstwa, bez konieczności
wymiany sprzętu.
Tabela 8. Zestawienie czasu pracy maszyn
Lp.
Maszyna/pojazd
Użytkowanie w
dekadzie
szczytowej [h]
Użytkowanie
roczne [h]
1
Ciągnik JD 8530
147
933,5
2
Ciągnik JD 8330
76,5
528
3
Ciągnik JD 6930
149
540,5
4
Ciągnik JD 5720
117,5
568
5
Kombajn JD STS
9880
95,5
172,5
6
Ładowarka Claas
Targo K70
136,5
521,5
7
Kultywator Kuhn
Cultimer
26
244,5
8
Brona talerzowa
Rolmako
24
154,5
9
Pług Kuhn Challenger
NSH 10
122
329,5
10
Opryskiwacz Kuhn
Atlantique
35
131
11
Agregat upr.
siew.Kuhn CS6003R
50
246,5
12
Rozsiewacz Kuhn
MDS 19.1-24
40,5
120
37
Lp.
Maszyna/pojazd
Użytkowanie w
dekadzie
szczytowej [h]
Użytkowanie
roczne [h]
13
Rozrzutnik Brochard
EV
149
203,75
14
Siewnik Becker
Aeromat
35,5
35,5
15
Agregat uprawowy
Germinator SP
30
130
16
Brono-włóka
59,5
71,5
Podsumowanie
Uzyskane wyniki pozwalają wnioskować, iż wyposażenie
badanego gospodarstwa jest zgodne z ukierunkowaniem produkcji.
Wykorzystywane w gospodarstwie maszyny pozwalają w pełni
zmechanizować poszczególne prace oraz dotrzymywać terminów
agrotechnicznych. Nie ma zatem konieczności korzystania z usług
mechanizacyjnych, które mogłyby dodatkowo zwiększyć koszty.
Ponadto posiadanie własnych maszyn gwarantuje prowadzenie
zabiegów w najbardziej dogodnym momencie, w przypadku
korzystania z usług często wynika to z możliwości usługodawcy.
Racjonalne gospodarowanie i zarządzanie pozwala optymalnie
wykorzystać posiadane zasoby w celu osiągnięcia maksymalnego
zysku oraz sprostania wymogom konkurencji. W przypadku
analizowanego gospodarstwa ma to swoje odbicie w intensywnym
użytkowaniu maszyn oraz w optymalizacji technologii uprawy dla
każdej z roślin. Należy zwrócić szczególną uwagę na inwestycje
prowadzone w gospodarstwie, które mają zaspokoić nie tylko
aktualne potrzeby, ale również te, które mogą powstać w najbliższym
okresie w czasie ciągłego rozwoju gospodarstwa, który jest
podyktowany nieprzerwanie trwającą ewolucją polskiego rolnictwa.
38
Bibliografia
1. Borowski P. F. [2008]: Zwrot z inwestycji w gospodarstwach produkujących
mleko a ograniczenia wynikające z kwoty mlecznej. Inżynieria
Rolnicza 1(99)/2008, 33-39.
2. Buliński J., Marczuk T. [2008]: Wpływ rodzaju agregatu ciągnikowego na
zagęszczenie gleby w warstwie ornej. Inżynieria Rolnicza 1(99)/2008, 49-55.
3. Muzalewski A. [2004]: Analiza i ocena wyposażenia gospodarstw w ciągniki
oraz ich użytkowania. Inżynieria Rolnicza, 4(59), 121-129.
4. Komarnicki P., Stępień B., Stopa R. [2012]: Ocena kryterialna optymalnego
doboru maszyn rolniczych. Inżynieria rolnicza. Z.4(139) T.1, 145-155.
5. Krężel R., Parylak D., Zimny L. [1999]: Zagadnienia uprawy roli i roślin.
Wydawnictwo Akademii Rolniczej we Wrocławiu.
6. Powałka M. [2008]: Możliwości ograniczenia ugniecenia gleby przez
mechanizmy jezdne agregatów rolniczych. Inżynieria rolnicza a środowisko :
XIII międzynarodowa konferencja naukowa, 19-21.05.2008, Międzyzdroje. Szczecin : Akademia Rolnicza w Szczecinie, 2008. - S. 295-296.
7. Powałka M., Buliński J. [2006]: Wpływ wielokrotnych przejazdów ciągnika
na odkształcenia gleby w strefie koleiny przejazdu. Inżynieria Rolnicza 4 (79),
111-119.
8. Operating manual John Deere harvesters STS, John Deere Werke Mannheim,
Mannheim 2005
9. Operating manual John Deere tractors 5020, John Deere Werke Mannheim,
Mannheim 2006
Mannheim 2007
Mannheim 2009
Mannheim 2011
13. Rocznik statystyczny Rolnictwa 2010. GUS. Warszawa
14. http://www.kuhn.com.pl/
15. http://www.rolmako.pl/
39
Dudnik Alla, Lysenko Vitaliy, Reshetyuk Vladimir,
Shtepa Vladimir,
National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine
Department of Automation and Robotic Systems
Geroev Oborony str. 15 13041 Kiev Ukraine e-mail: [email protected]
Supervisor: Vitaliy Lysenko
Greenhouse environment control system
with neural network predictions of external
disturbances
Abstract:
Greenhouse Environment Control System With Neural Network
Predictions of External Disturbances. The aim of this paper is
to substantiate efficiency of creation automation control system in
a greenhouse with using solar radiation intensity and temperature
predictions by neural networks.
Introduction
Greenhouse environment is an incredibly complex and dynamic
environment. The pressures of labor availability and costs, energy
costs, and market demands increasingly make efficiency and
automation key components for success and profitability.
Environment control technology affects all of these critical areas,
and many others, so understanding controls and implementing their
use is more important than ever. Precise control of the greenhouse
environment is critical in achieving the best and most efficient
growing environment and efficiency.
Greenhouse environments present unique challenges to good
control. Temperature changes occur rapidly and vary widely
depending on solar radiation levels, outside temperatures and
humidity levels, wind speed and direction, the amount of plant
material in the greenhouse, watering routines, etc.
40
Environmental control is the main feature of modern systems.
Ultimately, the objective of any greenhouse system is to reduce the
input cost per unit of production and maintain or increase the quality
of production. While some investments effect the input cost and/or
quality of one or two specific tasks (i.e. transplanters, soil handling
equipment, etc.), a well-integrated environment system will have
a positive effect on virtually every function in a facility. Even a small
percentage of improvement in several areas will yield substantial
improvements overall. Better equipment coordination and more
accurate control can reduce heating fuel and electrical costs [2].
Material and methods
Many studies about greenhouse environment control systems
have been based on the concepts of energy and mass balance and
physical modeling. But the practical realizations of this concepts
are difficult and expensive. This work exploits other method
for creation control system which based on neural network and
also takes into consideration biological particularities of plants.
Greenhouse, which was researched as biotechnical object
is situated in Brovary district Kyiv region called Public Company
“Combinat “Teplichniy”. Based on the statistical data obtained
through information-measuring system and current information
on performance of tomato static characteristic of the object
was acquired (Fig. 1). Direct correlation of natural gas cost and the
outside temperature and the solar radiation intensity was determined.
41
Fig. 1. Static characteristic of biotechnical object
Results and Discussion
Information-measuring system (IMS) for recording and
monitoring such environmental parameters, as solar radiation
intensity and outside air temperature, was placed in PC "Combinat
“Teplichniy” (Fig. 2).
42
Fig. 2. Information-measuring system of external disturbances
Based on statistical data collected by IMS, in order to forecast
the external disturbances time series prediction using neural
networks technologies for temperature and solar radiation intensity
was applied [1].
a)
b)
Fig. 3. Temperature time series (a) and the time series of solar radiation
intensity (b) forecasting
43
The software package Statistica Neural Networks was used
for the synthesis and study of neural networks. In order to obtain
the solar radiation intensity predictions a variety of neural network multilayer perceptron was chosen; it’s preliminary investigations
showed the smallest error and the best predictive ability
for nonstationary and nonlinear processes that contain elements
of uncertainty. For temperature time series acceptable accuracy
forecasts was obtained by multilayer perceptron with two neurons
in the hidden layer (Fig. 2a).
The necessary efficiency of solar radiation intensity predictions
wasn’t obtained (Fig. 2b). It is caused by data signal noise
associated with the possible influence of such significant natural
factors as the clouds height and type, absolute humidity,
the horizontal and vertical components of wind speed, aerosol
concentration and crystals size, water content, precipitation rate, etc.
The improvement of predicted values is possible with
the implementation of mathematical filters. The necessary conditions
for the adequate data representation and the possibility to form
an adaptive basis are provide by the Hilbert-Huang transform (HHT).
The adaptive basis will depend on the functionally meaningful
of the signal component and will not be pre-selected, that is available
in the classical approaches. The Hilbert-Huang transform is the
method of time-frequency analysis based on empirical mode
decomposition (EMD) of nonlinear and non-stationary processes
and Hilbert spectral analysis (HSA) [5].
EMD essence composes of successive (iterative) establishing of
empirical functions cj(t) and residues rj(t) = rj-1(t) - cj(t), where j = 1,
2, 3, ..., n at r0 = y(t). The decomposition result is the signal
representation as the sum of modal features and the final residue [5]:
( )=
( )+
( ),
(1)
=1
where:
n - number of empirical events, which is set in the calculations.
The time interval of 6 hours was used for research (data obtained
by IMS), which is technically justified for further predictions. This time
44
period was extended to the end portions of 1% (43 points)
to eliminate conversion errors on finite intervals processed array data
analyzed. Also carried out its alignment relative to the arithmetic
average of - 133.807 W/m2.
Also assumed that the removal of noise time series of solar
radiation would require a four-dropout noise, i.e. the formation of
IMF-1 = IMF-1a + IMF-1b + IMF-1c + IMF-1d.
Renormalized filtered signal was visually analyzed. The results
of the Hilbert-Huang transform allowed to determine the number
of detected noise components in the incoming signal - 23.762 %
(Fig. 3) [4].
Fig. 4. Imposition of the incoming signal and the filtered time series
of solar radiation intensity
After using of mathematical filter for solar radiation intensity
predictors precision significantly increased, enabling further research
of these neural networks and to search for optimization techniques
that minimize their work error. Improving the predictive performance
of the neural network is possible by using the optimization
mathematical methods, among which genetic algorithm (GA) [3].
The definition of optimal weights for the neural network (type multilayer perceptron) for the time series of solar radiation intensity
by genetic algorithm together with the use of mathematical filter
was held (Fig. 5).
45
a)
b)
Fig. 5. Training charts for prediction of external disturbances by neural
networks a)Solar radiation intensity time series
b) Temperature time series
Using software MATLAB simulation mathematical model of hot
water temperature and air temperature dynamics in the greenhouse
was synthesized (Fig. 6).
Research of the simulation model showed that achieving
the desired temperature in the greenhouse 19 ºC hot water
temperature should be 95 ºC. The water temperature at the outlet of
the system - 88 ºC, with an average water temperature of 91,5 ºC.
In reality, the system stabilizes by water temperature during the
period 500 seconds, and the air temperature in the greenhouse
during 1250 seconds. The time delay of this object is 100 seconds.
46
Fig. 6. Block diagram model of energy consumption in the greenhouse
using software MATLAB
Improving the heat transfer model in the greenhouse is possible
with including heat, that received from solar radiation to greenhouse
air and heat, that are loosed with ventilation air. Also the model could
include the equation of photosynthesis process of plants depending
on the greenhouse temperature, lighting and carbon dioxide CO2
concentration, which is related with the ventilation mode.
Having taken into account the research the process control
diagram of growing plants in the greenhouse was developed (Fig.7).
47
Fig. 7. Block diagram of the process control system in the greenhouse
DMS –decision making subsystem ; FB – filtration block for solar radiation
intensity; NNPTSB – neural network predictions for time series;
ОB(GА) –optimization block with genetic algorithm; DSB – decision making
block; CO – control block; LCS – local control system; LACD – local
automated control device; AM – actuating mechanism; CO – control object
With a view to develop the information structure of the control
system for biotechnical objects the problem area and all tasks which
have to be solved were analyzed in detail. The main system units
and data connections between them were allocated (Fig. 8).
Tables, that contain all necessary information were formed using
the relational database model:
o Sensor
o Actuator
o Command
o Error
o Measurement
o Measurand
o Price
48
Fig. 8. Information structure of decision making subsystem
Entity SENSOR contains information about all sensors
and counters available in biotechnical system; ACTUATOR - about
actuators: COMMAND - an entity that contains a list of commands
that are sent by the computer or controller to actuators, ERROR table of errors which could arise during operation of automated
control system. This information allows to signal the operator about
error in time , and further analyze the control system in general
with the aim of improvement. MEASUREMENT is an entity which
contains measurements of all variables that are important
for biotechnical object (temperature, humidity, water and electricity
costs, etc.); MEASURAND - list of the variables which are measured
by monitoring subsystem; PRICE - important information, that is used
by control system to calculate the most effective control decisions.
In this table are recorded current prices for resources (energy, water,
feed, fertilizers, etc.), ensuring consideration of economic feasibility
of produced control solutions. Information from this table can be used
both by an operator and by automated control system to calculate
49
control criterion for effective control decisions based on the criterion
of profit.
Control system software for monitoring the external influences
and technological microclimate parameters in a greenhouse was
developed using modern IT methods and tools. Also getting weather
forecast using Internet are implemented (Fig. 9).
Fig. 9. Control system interface
Conclusions
1. Complex research allowed to establish the list of factors
that affect the tomatoes productivity, to single out external natural
disturbances and biological characteristics of tomato as being
insufficiently studied and not taken into account in decision making
control actions.
2. The method of neural network prediction of natural external
disturbances in biotechnical object has been developed; networks
type multilayer perceptron with two and three neurons in hidden
layers have high predictive ability for temperature time series
and solar radiation intensity. Genetic algorithm is a method that could
be use for optimizing neural networks settings.
3. Thus, the control system of growing vegetables
in greenhouses allows to provide the highest profit from the sale
50
of products and to minimize energy costs of cultivation
by implementing additional unit for neural network prediction
of external disturbances and determine the control actions using
generalized optimality criterion.
References
1. LYSENKO V., SHTEPA V., DUDNYK A. 2011: Probabilistic (Bayesian) neural
network of temperature pattern classification. Journal of Agricultural Science.
4, 53 – 56.
2. LYSENKO V., DUDNYK A. 2011: Optimal control: status and prospects in the
Greenhouse industry. Scientific Herald of National University of Life
and Environmental Sciences of Ukraine. 166, 104 – 113.
3. LYSENKO V., SHTEPA V., ZAYETS N., DUDNYK A. 2011: Neural network
forecasting of outside temperature time series. Biological Resources
and Nature Management. 3 - 4, 102 – 108.
4. LYSENKO V., SHTEPA V., DUDNYK A. 2012: The Hilbert-Huang transform
and the filtration the time series of solar radiation. Herald of Kharkov Petro
Vasylenko National Technical University of Agriculture. 130, 55 – 57.
5. HUANG N. E. SHEN Z., LONG S. R., WU M. C., SHIH H. H., ZHENG Q., YEN
N.-C., TUNG С. C., AND LIU H. H. The empirical mode decomposition
and the Hilbert spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysis.
Proceedings of R. Soc. London, Ser. A, 454, 903 – 995, 1998.
51
Dombrowska
Joanna,
Borowski Sylwester
Brudecka
Katarzyna,
Uniwersytet Technologiczno – Przyrodniczy w Bydgoszczy
Opiekun pracy: dr inż. Andrzej Tomporowski
Stanowisko zintegrowanego rozdrabniania
biomateriałów.
Wstęp
Przetwarzanie żywności i energii jest jedną z najbardziej
podstawowych potrzeb współczesnego człowieka. Dobra żywność
i efektywna energia są następstwem stanów i przemian
życia człowieka, a tym samym zachętą rozwoju konstrukcji maszyn –
realizujących przetwarzanie.
Rozdrabniacze służą do przekształcenia geometrycznej
postaci pierwotnej
surowca
w
produkt
lepiej
przydatny
w żywieniu. Przemiana ta odbywa się w relacjach podsystemów:
maszyna – materiał – proces – cel.
Zamierzeniem
rozwoju
inżynierii
rozdrabniania
surowców roślinnych i zwierzęcych jest przystosowanie produktu
do żywienia, jaki i również – do spalania w elektrowniach
i elektrociepłowniach.
Celem
rozwoju
budowy
maszyn
rozdrabniających
jest
podnoszenie
efektywności
procesu
i jakości produktu, a więc przede wszystkim jakości samych
rozdrabniaczy. Często jednak trzeba poznać mechanizm strawności
produktu
rozdrabniania,
aby
udoskonalić
„ustabilizowany”
proces, opracować i zastosować w praktyce konstrukcję nowatorską.
Niska efektywność rozdrabniania, związane z tym intensywne
rozproszenia energii (nawet do 97%) i niskie sprawności
działania układów
rozdrabniania
(sprawność
niektórych
przekładni mechanicznych nie przekracza 30%) są powodem
modyfikacji wielu specjalizowanych rozwiązań konstrukcyjnych.
Z jednej strony same konstrukcje rozdrabniaczy żywności stanowią
52
rozwiązania specjalne, z drugiej układy techniczne do rozdrabniania
żywności są złożone, w przypadku linii technologicznych o dużej
wydajności, z licznych specjalistycznych zespołów [3]
Nabyte doświadczenia świadczą o tym, że budowanie
uniwersalnego
układu
rozdrabniającego
nie
jest
proste,
m. in. wskutek wysokiej energochłonności procesów.
Szybkość
przebiegu
procesów
technologicznych
oraz
możliwość uzyskania
produktu
o
określonych
walorach
organoleptycznych jest uzależniona w wielu przypadkach
od wielkości
cząstek
przerabianego
materiału.
Z
tego
względu zmniejszenie wielkości cząstek surowca jest jednym
z pierwszych procesów podstawowych w wielu branżach przemysłu
spożywczego.
Ogólnie proces zmniejszania wymiarów cząstek określa się
jako rozdrabnianie lub krajanie. W procesie rozdrabniania uzyskuje
się cząstki o wymiarach mniejszych od wymiarów początkowych
materiału, a ich kształt może być różny i nieregularny. Krajanie
ma na celu nie tylko zmniejszenie wymiarów surowca, ale również
nadanie otrzymanym cząstkom określonego kształtu.
Rozdrobnienie dowolnego ciała stałego, w tym również
ziarna zbożowego i produktów pośrednich, następuje w wyniku
działania zewnętrznych sił mechanicznych, które wywołują w danym
ciele wewnętrzne naprężenia. Jeśli naprężenia te osiągną
wielkość przewyższającą siły spójności materiału lub przekraczając
granicę jej wytrzymałości, dane ciało ulega rozdrobnieniu. Proces
ten wiąże się z wykonaniem pewnej pracy, zwanej techniczną pracą
rozdrabniania
lub
zużyciem
pewnej
energii,
zwanej
techniczną energią rozdrabniania. W technice stosuje się
również pojęcie fizycznej pracy rozdrabniania, która odnosi się
do jednostki
nowo
utworzonej
powierzchni
w
procesie
rozdrabniania, bądź jednostki nowo powstałej objętości materiału
rozdrabnianego.
Praca
ta
posłużyła
bowiem
do
zwiększenia powierzchni lub objętości cząstek oraz zmiany kształtu
i pokonania
siły
tarcia.
Wielkość
jej
zależy
od
wielkości rozdrabnianego materiału, początkowych wymiarów
cząstek, temperatury procesu oraz od rodzaju, czasu trwania
i wielkości naprężeń powstałych w materiale.
53
Cel pracy
Zamysłem
pracy
jest
zobrazowanie
perspektyw
badawczych stanowiska
do
wyznaczania
i
monitorowania
użytkowych charakterystyk rozdrabniania, tj.: mocy, wydajności
i jednostkowego zużycia energii, dla materiałów biologicznych,
w zespole wielootworowym, pięciotarczowym oraz dociekanie
rozwiązań konstrukcyjnych zespołów o energooszczędnych
charakterystykach przetwórczych do rozdrabniania biomateriałów.
Budowa stanowiska
Stanowisko badawcze do monitorowania charakterystyk
użytkowych rozdrabniania oparte jest na konstrukcji rozdrabniacza
pięciotarczowego RWT-5:KZ (rys. 1) skonstruowany w KMSiOŚ UTP
w Bydgoszczy. Zespół napędowy rozdrabniacza składa się z pięciu
jednakowych silników elektrycznych trójfazowych 1,42 kW
każdy (rys. 2). Każdy z nich sprzęgnięty jest za pośrednictwem
przekładni pasowo-zębatej z jedną z 5 tarczy rozdrabniających.
Silniki
napędowe
sterowane
są
poprzez
układ
pięciu
niezależnych falowników typu pDrive.
54
Rys. 1. :A - Rozdrabniacz wielotarczowy RWT-5KZ; B – Rejestrator
wielkości cząstek rozdrobnionego materiału; C – Widok ogólny stanowiska;
D – Logistyczny układ sterowania rozdrabniaczem
Rys. 2. Schemat kinematyczny rozdrabniacza: 1,2,3,4,5 silniki
elektryczne, 6 tarcze rozdrabniacza, 7podajnik, 8 odbiór materiału
55
Urządzenie
rozdrabniające
5-cio
tarczowe
zbudowane
jest według idei wielotarczowego, wielootworowego rozdrabniacza
materiałów kawałkowych o nowej konstrukcji zespołu napędowego
(pięciotarczowego
rozdrabniacza
wielootworowego,
wielokrawędziowego) wyposażonego w połączenia ruchowe wałów
i tulei, sprzęgła kształtowe, np. kłowe, oraz przekładnie pasowozębate z falownikami i silnikami asynchronicznymi - dla każdej tarczy
z systemem programowanego transportu i dozowania wsadu.
W ten sposób tarcze charakteryzują się ruchem o kątach obrotu,
prędkościach kątowych, takim, że krawędzie otworów przyspieszają
tak, aby otwory z sąsiednich tarcz stanowiły naprzemiennie
pary przestrzeni przepustowo-rozdrabniających na drodze od strony
dozownika, podajnika (otwory robocze walcowe lub stożkowe)
do urządzenia odbiorczego, zasobnika (gardzieli odprowadzenia
materiału rozdrobnionego do kosza, kontenera odbiorczego).
Tarcze rozdrabniające z licznymi, specjalnie wykonanymi,
celowo
konstrukcyjnie
rozmieszczonymi
otworami,
są
tak zaprojektowane, napędzane i sterowane, że zapewniają ciągły,
wzajemny kontakt licznych wirujących ostrzy, narzędzi skrawających
(krawędzi otworów rozdrabniających), powodując równomierne
rozcinanie i skuteczne przemieszczanie się między nimi wsadu.
Odpowiednio ukształtowany i rozmieszczony otwór rozdrabniający,
ruchy, prędkości oraz siły: wzdłużna i odśrodkowa wspomagają
dodatkowo szybkie i skuteczne dojście do krawędzi tnących, wyjście
ukształtowanego
geometrycznie
(postaciowo,
wymiarowo
i tolerancyjnie) produktu poza zespół rozdrabniający, roboczy
do kontenera odbiorczego [6].
W rozdrabniaczu RWT-5KZ podajnik ślimakowy jednostajne
zasila przestrzeń roboczą w surowiec, jest on zainstalowany
bezpośrednio pod koszem zasypowym. Urządzenie napędzane jest
silnikiem krokowym, co pozwala na płynną regulację prędkości
obrotowej ślimaka. Takie rozwiązanie umożliwia zmianę prędkości
podawania wsadu bezpośrednio do przestrzeni roboczej
rozdrabniacza.
Rozdrabniacze wielotarczowe (rys. 3) przeznaczone są
do ujednorodniania
oraz
rozdrabniania
ultra
drobnego.
Tarcze rozdrabniające z licznymi, specjalnie wykonanymi, celowo
56
konstrukcyjnie rozmieszczonymi otworami, są tak zaprojektowane,
napędzane i sterowane, że zapewniają ciągły, wzajemny
kontakt licznych
wirujących
ostrzy,
krawędzi
otworów
rozdrabniających, powodując równomierne rozcinanie i skuteczne
przemieszczanie się między nimi wsadu.
Rys. 3. Rozwiązanie konstrukcyjne rozdrabniacza pięciotarczowego [3]
Koniecznym i potrzebnym instrumentem w rozwoju eksploatacji
rozdrabniaczy biomateriałów są ich charakterystyki użytkowe.
System monitorowania i rejestrowania charakterystyk użytkowych
rozdrabniaczy oparty jest na koncepcji informatycznej, która polega
na scentralizowaniu wszystkich danych pomiarowych w jednej bazie
danych. Monitorowanie obejmuje: pięć silników napędzanych, pięć
tarcz roboczych, układ pięciu niezależnych falowników typu pDrive,
monitorowany jest również dozownik ślimakowy materiału
rozdrabnianego z interfejsem oraz licznik energii elektrycznej (rys. 4).
Monitorowanie charakterystyk użytkowych jest warunkiem
niezbędnym do pomiaru, rejestracji, gromadzenia, przetwarzania,
poznania i opisu procesów zachodzących podczas rozdrabniania.
57
Rys. 4. Schemat ideowy badań w systemie rejestrująco-monitorującym
charakterystyk użytkowych procesu rozdrabniania wielotarczowego [4]
Dyskusja
nad
charakterystykami
pięciotarczowego dla wybranego materiału
rozdrabniacza
1. Charakterystyka
biegu
jałowego
–
określa
zmienne
zapotrzebowanie mocy PRjm w zależności od prędkości obrotowej
zespołów i elementów rozdrabniacza nm (charakterystyka biegu
jałowego maszyny) – bez wsadu. Jest identyczna dla stanów
i przemian
wszystkich
przestrzeni
wielootworowych
rozdrabniających zespołów wielotarczowych.
2. Charakterystyka
obciążenia
dla
różnych
prędkości
obrotowych tarcz (prędkości liniowej vR
na promieniach
wodzących krawędzi otworów przepustowo - rozdrabniających),
zmiennego zasilania/dozowania ziarna q (0;1) otrzymuje się
zmienne wielkości rozdrobnienia, wydajności masowe i celowe
(obciążenia rozdrabnianiem zupełnym), wyraźnie różne
wydajności masowe Qm oraz celowe Qc (pożądanego wymiarowo,
geometrycznie produktu).
58
3. Charakterystyka zewnętrzna - dla zmiennego zasilania
masą, mocą, oraz informacją, tworzą się falownikowe warunki
ruchu silników napędzających poszczególne tarcze (od pierwszej
do piątej), zmienne prędkości obrotowe (kątowe, liniowe)
poszczególnych tarcz i zmienne momenty obrotowe w zakresie
bilansowania mocy rozdrabniania. Wywołują konieczność
utrzymania minimalnej mocy na rozdrabnianie maksymalnej
wydajności
masowej
często
losowych
przebiegów
wydajności produktu celowego.
4. Charakterystyki sterowania - powstają dla zmiennego zasilania
masą, zmiennego strumienia rejestracji i przetwarzania danych,
realizacji falownikowych warunków ruchu silników napędzających
poszczególne tarcze robocze, zmiennej prędkości obrotowej
(kątowej, liniowej) tarcz i zmiennego momentu obrotowego, mocy
rozdrabniania wydajności masowej, jako funkcji zależnych
od różnicy prędkości obrotowej tarcz roboczych jej zgodności
z wydajnością produktu celowego.
5. Charakterystyki regulacji - dla pełnego, stałego zasilania masą,
zmiennego strumienia zewnętrznych informacji i przetwarzania
danych na wejściu i wyjściu maszyny, w kierunku realizacji
falownikowych warunków ruchu silników napędzających
poszczególne tarcze robocze, realizowane są zamierzone
zadania przy zmiennej prędkości obrotowej (kątowej, liniowej)
poszczególnych tarcz. Charakterystyki powstają w warunkach
zmiennego momentu obrotowego, zmiennej mocy rozdrabniania
w kierunku jej minimalizacji, a także regulacji procesu dla
otrzymania postulowanego stanu granulometrycznego przemiału,
stałego w czasie stopnia rozdrobnienia z jednoczesnym
utrzymaniem stałej maksymalnej wydajności masowej i jej
zgodności z wydajnością produktu celowego poprzez
eliminowanie wpływu zakłóceń realizowanego rozdrabniania.
6. Charakterystyka kompensacji – określa istotne wielkości pracy
maszyny i procesu w celu sterowania procesem z jednoczesną
kompensacją zakłóceń i zniekształceń przekrojów cięcia
i przepływy objętości dla uzyskania założonego celu
59
Celem wyznaczenia charakterystyk biegu jałowego, obciążenia,
wydajności, jednostkowego zużycia energii, badaniom poddano:
zapotrzebowanie mocy, momenty obrotowe i prędkości kątowe tarcz
roboczych rozdrabniacza pięciotarczowego (rys. 5).
60
Rys.5. Obrazy z rejestracji parametrów pracy rozdrabniacza pięciotarczowego, wielootworowego RWT-5KZ na stanowisku monitorowania charakterystyk
użytkowych rozdrabniania: A - zapotrzebowanie mocy podczas rozdrabniania ziaren ryżu o stabilizowanej wilgotności 13,3%, zasilanie surowcem połowiczne (1/2);
B - zapotrzebowanie mocy podczas biegu jałowego; C - prędkość kątowa tarcz podczas biegu jałowego; D - moment obrotowy, bieg jałowy [4]
61
62
Rys. 6. A – Obraz z rejestracji mocy czynnej pobranej na ruch jałowy (Pj), roboczy
(Pj+r), oraz na „czyste” rozdrabnianie (Pr) ziaren kukurydzy dla zmiennej liczby
tarcz (27) oraz dla zmiennego sposobu dozowania ziarna kukurydzy;
B - Procentowe wartości wydajności celowej Q20%<1,6 dla zmiennej liczby tarcz
(27) oraz dla zmiennego sposobu dozowania ziarna pszenżyta i kukurydzy, w
odniesieniu do wydajności masowej Qm;
C - Jednostkowe zużycie energii celowej (Ej(r/20%<1,6)) zależne od zmiennej
liczby tarcz i sposobu dozowania ziaren kukurydzy i pszenżyta;
D - Przebiegi zmienności frakcji rozdrobnionego ziarna kukurydzy podczas
dozowania całkowitego (1) dla zmiennej liczby tarcz (27);
E - Jednostkowe zużycie energii celowej (Ej(r/20%<1,6)) zależne od zmiennej
liczby tarcz i sposobu dozowania ziaren kukurydzy i pszenżyta [4]
Podsumowanie
Weryfikując otrzymywane w warunkach mechanicznych
charakterystyki w różnych stadiach rozdrabniania i przemieszczenia,
z
punktu
widzenia
pracujących
tarcz
rozdrabniacza,
można stwierdzić, że zależą one od obserwowanych, mierzonych,
znanych i określonych odpowiednio objętości wypełnienia
materiałem wsadowym otworów zarówno przed jak i za płaszczyzną
cięcia, jak i również pola powierzchni wspólnej otworów:
poprzedzającego i następującego.
Stanowisko
badawcze,
zaproponowana
metodyka
monitorowania, systematyzacji i badań charakterystyk rozdrabniania
biomateriałów ziarnistych spełnia oczekiwania w zakresie
unowocześniania i rozwoju przetwórczych urządzeń technicznych.
Wyznaczone
charakterystyki
ruchowe
wskazują
potrzebę
63
kompromisu
między
dwiema
podstawowymi
funkcjami:
przemieszczaniem i rozdrabnianiem w roboczej przestrzeni
międzyotworowej. Charakterystyki użytkowe dają możliwość
łatwiejszego doboru najlepszych cech konstrukcyjnych i parametrów
eksploatacyjnych. W rezultacie dąży się do uzyskania z ziaren
biomasy pełnowartościowego żywieniowo/energetycznie produktu
o zdefiniowanej postaci, strukturze i powtarzalnych wymiarach.
Sposób sterowania i konstrukcja przeniesienia napędu do zespołu
roboczego rozdrabniacza, w szczególności w przypadku
innowacyjnych rozwiązań wielootworowych, wielotarczowych,
ma znaczący wpływ na wybrane właściwości i wielkości określające
proces, w tym na wypełnienie i wydajność produktu celowego.
Literatura
1. Flizikowski J. 2006. Doskonalenie badań i rozwoju rozdrabniaczy. Inżynieria
i Aparatura Chemiczna, 1-2: 38-39.
2. Flizikowski J, Lis A. 2007. Optymalizacja rozdrabniacza wielotarczowego.
Inżynieria i Aparatura Chemiczna, 46(38), Nr 1: 50-52.
3. Flizikowski J. 2005. Konstrukcja rozdrabniaczy żywności. Wydawnictwo
Uczelniane Akademii Techniczno-Rolniczej w Bydgoszczy.
4. Flizikowski J., Mroziński A., Tomporowski A. 2012. Stanowisko monitorowania
charakterystyk użytkowych rozdrabniania. Technika Transportu Szynowego.
5. Tomporowski A., Opielak M. Konstrukcyjne kształtowanie wydajności
rozdrabniania wielootworowego. Praca naukowa finansowana ze środków
Narodowego Centrum Badań i Rozwoju w latach 2010/2013 jako projekt
rozwojowy.
6. Tomporowski A. 2011. Rozwój konstrukcji rozdrabniaczy biomateriałów Część
I: Model obiektu badań. Inżynieria i Aparatura Chemiczna, 50, 3: 75-76.
7. Tomporowski A. 2011. Rozwój konstrukcji rozdrabniaczy biomateriałów Część
II: Opis badań. Inżynieria i Aparatura Chemiczna, 50, 3: 77-78.
8. Tomporowski A., Sykut B., Kowalik K., Antczak M. 2012. Badanie i analiza
energochłonności wielotarczowego rozdrabniacza nowej generacji. Inżynieria
i Aparatura Chemiczna, 51, 5: 256-258.
64
Jankowski
Rafał,
Borowski Piotr
Kowalczyk
Aleksandra,
Wykorzystania źródeł energii odnawialnej
w budynkach wolnostojących
Streszczenie
Niniejszy artykuł jest wynikiem przeprowadzenia analizy korzyści
płynących z zastosowania niekonwencjonalnych źródeł energii
w budynkach
wolnostojących.
Przedmiotem
rozważań
jest
zasadność zastąpienia tradycyjnych źródeł pozyskiwania energii
źródłami niekonwencjonalnymi, poprzez zastosowanie pompy ciepła,
bądź też uzupełnienie tradycyjnych metod o nowoczesne
rozwiązania w postaci zastosowania kolektorów słonecznych. Wyniki
analizy mają duże znaczenie przy podjęciu decyzji o wyborze OZE,
ze względu na wysokie koszty eksploatacji energii pozyskiwanej
metodami tradycyjnymi, nie tylko dla samych użytkowników,
ale także ze względu na coraz wyższe koszty społeczne związane
z zanieczyszczeniem środowiska. W 2030 r. udział węgla ma spaść
do około 56,5%, zaś znaczna część energii ma pochodzić ze źródeł
odnawialnych
(18,8%)
oraz
energii
nuklearnej
(15,7%).
[Borowski 2012]
Budowa i zasada działania urządzeń do wykorzystania
odnawialnych źródeł energii
Jednym z podstawowych zadań, które powinien spełniać
budynek, jest zapewnienie odpowiedniego komfortu życia dla jego
użytkowników. Na komfort ten składa się wiele czynników,
ale podstawowym szczególnie w naszych warunkach klimatycznych
jest komfort cieplny, a więc zarówno wytworzenie odpowiedniej
temperatury, jak również zabezpieczenie odpowiedniej ilości i jakości
65
ciepłej wody. Wodę tę wykorzystujemy do celów socjalnych
i grzewczych. Sytuacja taka stwarza konieczność zabezpieczenia
nośników energii pozwalającej na wytworzenie odpowiedniej ilości
energii.
Kolektory słoneczne
Obecnie w dobie wysokich cen wszystkich tradycyjnych
nośników energii coraz większym zainteresowaniem cieszą się
sposoby pozyskiwania energii ze źródeł niekonwencjonalnych, które
są możliwe do zastosowania zarówno w już istniejących domach,
jak i tych nowo budowanych. [Foit 2011]
Urządzeniami
służącymi
do
przejmowania
energii
z promieniowania słonecznego są kolektory słoneczne. Stanowią one
element systemu czynnego. Kolektory słoneczne służą do absorpcji
i zamiany na ciepło energii promieniowania słonecznego.
W zależności od czynnika roboczego kolektory dzielą się
na powietrzne i cieczowe. Czynnik roboczy kolektora służy
do wyprowadzania na zewnątrz pozyskanego ciepła.
Kolektory płaskie
Kolektory płaskie (rys. 1) zbudowane są w ten sposób,
że absorber promieniowania jest płaski. Najczęściej stosuje się
w tym celu cienka, płaską lub profilowaną blachę miedzianą, stalową
bądź aluminiową z wytworzoną na jej powierzchni warstwą
absorpcyjną. Blacha ta pokryta jest czarnym lakierem lub matową
farbą dla uzyskania zwykłej warstwy umożliwiającej znaczące
pochłanianie tegoż promieniowania. Lepszą formą jest zastosowanie
galwanicznej warstwy czarnego chromu na podkładzie z niklu, która
nie tylko powoduje dużo lepsze pochłanianie promieniowania,
ale także zabezpiecza przed dyfuzją szkodliwych gazów i wilgoci.
Inna formą selektywnego pokrycia blachy jest pokrycie warstewką
tlenków tytanu na bazie miedzi, zabezpieczoną dodatkowo powłoką
ceramiczną. Odbiór ciepła w tego typu kolektorach następuje
poprzez zespoloną z absorberem wężownicę, poprzez którą
przepływa czynnik roboczy, jak na rysunku [Foit 2011].
66
Rysunek 1. Kolektor słoneczny płaski;
Rysunek 2. Kolektor z klasyczną szklaną rurą próżniową.
Źródło rys1 i 2., H. Foit 2011
Kolektory próżniowe
Kolektory rurowe dzielimy na:
 Kolektory z klasyczną szklaną rurą próżniową
Rury tych kolektorów wykonane są z wysoko odpornego szkła
borowo – krzemianowego. Selektywny absorber w postaci
metalowej płaskiej wstęgi w pojedynczej rurze, bądź w formie
warstwy napylonej na wewnętrzną rurę Dewara znajduje się
zawsze w próżni. W absorberach w postaci metalowej wstęgi
67
odbiór ciepła odbywa się za pomocą rurki w kształcie litery U
powiązanej z absorberem jak na rysunku 2.
 Kolektory z przestrzenią próżniową między dwuścienną,
szklaną rurą Dewara
Innym rozwiązaniem jest odbiór ciepła za pomocą dwóch
współosiowych rurek tzw. odbiór bezpośredni lub jednej rurki
cieplnej tzw. odbiór pośredni, jak przedstawiają rysunki 3 i 4.
Rysunek 3. Kolektor słoneczny z podwójnymi rurami i rurką U – przekrój
poprzeczny. Źródło: H. Foit 2011
Rysunek 4. Kolektor próżniowy z podwójnymi rurami i rurką cieplną –
przekrój poprzeczny. Źródło: H. Foit 2011
Rozwiązanie z rurką w kształcie litery U wymaga dwukrotnego
przejścia szklanej rury próżniowej przez metalową rurkę.
Rura współosiowa wymaga tylko jednokrotnego przenikania rury
szklanej przez układ rurek ze względu na dopływ czynnika przez rurę
68
wewnętrzną, a odpływ czynnika przez przestrzeń między rurkami.
W próżniowych rurach dwuściennych rura wewnętrzna połączona
jest z przylegającymi do niej dwoma metalowymi lub aluminiowymi
żebrami, które związane są z miedzianą U – kształtną rurką
prowadząca czynnik roboczy. Można też zastosować rozwiązanie,
w którym do rury wewnętrznej przylega większa liczba metalowych
wstęg ułożonych wzdłużnie w stosunku do rury, połączonych zebrami
z centralnie umieszczoną rurką cieplną. Przestrzeń pomiędzy
żebrami i szklaną rurka wypełnia substancja poprawiająca
konduktywność, zmniejszająca tarcie i zapobiegająca utlenianiu
metalowych powierzchni. Substancją taką może być olej silikonowy.
Kolektory powietrzne
Inną odmianą rzadko używanych kolektorów są kolektory
słoneczne
powietrzne.
Czynnikiem
roboczym
jest
tutaj
niezamarzające powietrze, dlatego ze względu na mniej agresywny
czynnik ten typ kolektorów ma mniejsze wymagania technologiczne
i materiałowe. Kolektor tego typu składa się z absorbera,
przeźroczystej pokrywy i obudowy z izolacją cieplną [Foit 2011].
Rysunek 5. Budowa kolektora powietrznego; H. Foit; 2011
Rozwiązania technologiczne przedstawionego na
kolektora są różne w zależności od różnych modyfikacji.
Rys. 5
Usytuowanie kolektorów słonecznych zależy od sposobu
ich wykorzystania. W układach, które przeznaczone są do pracy
przez cały rok do podgrzewania ciepłej wody użytkowej oraz
wspomagania instalacji centralnego ogrzewania stosuje się
69
nachylenie kolektorów pod kątem 40 - 50. W układach służących
do podgrzewania wody użytkowej w okresie poza sezonem stosuje
się kolektory nachylone pod kątem 30. Innym ważnym elementem
jest usytuowanie w stosunku do stron świata. Optymalnie
zamontowane kolektory skierowane są na południe z odchyleniem
nieprzekraczającym ± 20. Stosowane są również kolektory z tak
zwanym
śledzeniem
ruchu.
Kolektory
te
nadążają
za przemieszczającym się po niebie słońcem, a ponadto
samoczynnie ustawiają się pod odpowiednim kątem dla pozyskania
jak największej ilości ciepła od promieniowania słonecznego.
Miejsca możliwego usytuowania kolektorów przedstawia Rys. 6.
Rysunek 6. Przykłady usytuowania kolektorów słonecznych; H. Foit 2011
Pompy ciepła
Do pozyskiwania energii oprócz opisanych powyżej kolektorów
słonecznych służą także pompy ciepła. Urządzenia te pozwalają
na wykorzystanie energii ze źródeł odnawialnych,
takich jak
powietrze,
grunt,
wody
powierzchniowe
i
gruntowe.
Energią odnawialną nazywa się energię pozyskiwaną w naturalnych,
stale odnawialnych procesach przyrodniczych. Podstawą jest energia
pozyskiwana z promieniowania słonecznego, ale zakres definicji
obejmuje również energię generowaną przez wiatr, pozyskiwaną
z biomasy, geotermalną, cieków wodnych, zasobów oceanicznych,
a także biopaliwa i wodór pozyskiwane z wykorzystaniem tej energii
[Rubik 2011].
70
Analizując energię z promieniowania słonecznego należy
zdawać sobie sprawę, że jest ona magazynowana w wodzie,
w gruncie, w skałach i powietrzu. Kolektory słoneczne pozwalają na
wykorzystanie niewielkiej części tej energii, dlatego równie ważne
są rozwiązania pozwalające na wykorzystanie pozostałych zasobów
energii w ilości maksymalnej [Oszczak 2009].
Zasadniczym problemem staje się w tym wypadku możliwość
ogrzania pomieszczeń, w których żyjemy, poprzez pobieranie ciepła
ze środowiska o temperaturze niższej od tej, która jest nam
potrzebna do ogrzania pomieszczenia. Takie rozwiązanie daje
przykładowa pompa ciepła przedstawiona na rys. 7.
Rysunek 7. Zasada działania pompy ciepła; Źródło: Oszczak 2009
Na rysunku kolorem zielonym zaznaczono pole, z którego
pobieramy energię grzewczą tak zwaną odnawialną, ponieważ jest
ona bezpłatnie ciągle uzupełniana. Jej źródłem może być powietrze,
woda lub grunt. Kolor beżowy oznacza na rysunku pomieszczenie,
którego temperaturę chcemy utrzymać na poziomie + 20 C.
Pompa ciepła składa się co najmniej z czterech podstawowych
elementów połączonych ze sobą rurami. Całość stanowi obieg
zamknięty wypełniony substancją zwaną czynnikiem chłodniczym.
W przedstawionym na rysunku schemacie działania pompy ciepła
podstawową właściwością czynnika chłodniczego jest fakt, że wrze
71
on w niskich temperaturach, np. nawet przy – 20 C. Czynnik
chłodniczy w zależności od warunków jest cieczą lub gazem.
Właściwości czynnika chłodniczego powodują, że wtryśnięcie go
do dolnego naczynia ogrzewanego do + 10 C (pole w kolorze
zielonym), powoduje jego natychmiastowe zagotowanie i zamianę
w parę o temperaturze + 4 C. Para ta wytwarza określone ciśnienie
i stara się wydostać z dolnego naczynia nazywanego parownikiem
i przechodzi się do sprężarki. W sprężarce następuje dalsze
sprężenie pary do wysokiego ciśnienia. Stan ten znacznie
podwyższa temperaturę gazu za sprężarką do około 75 C. Jest to
miejsce, w którym ciepło gotowe jest do oddania temperatury
do ogrzewanego pomieszczenia.
Działając w myśl idei mającej zasadniczo obniżyć koszt
zużywanej do ogrzewania energii, należy również zwrócić uwagę na
najważniejszy parametr opisujący pompę ciepła, a więc jej moc
grzewczą. W przypadku analizy tego parametru należy pamiętać,
że nie tylko ilość mocy przekazywanej przez pompę jest decydująca,
ale równie ważny jest współczynnik efektywności energetycznej
wyrażający stosunek mocy oddawanej do zużywanej. Znając wielość
współczynnika efektywności energetycznej
oraz roczne
zapotrzebowanie na energię bez problemu można obliczyć koszt
zużycia energii elektrycznej, za którą trzeba będzie zapłacić przy
zastosowaniu pompy ciepła. „ W przypadku prawidłowo izolowanego
budynku o powierzchni użytkowej 200 m2, o rocznym
zapotrzebowaniu na energię na poziomie 18 000 kWh, stosując
pompę ciepła o współczynniku efektywności 4,5, trzeba będzie
zapłacić tylko za 4 000 kWh (18 000 kWh : 4,5)” [Oszczak 2009].
Podstawowe zadanie pompy ciepła polegające na przenoszeniu
ciepła z dolnego źródła o niższej temperaturze, do źródła o wyższej
temperaturze, może być wykonane różnymi sposobami. Wyróżnia się
sprężarkowe
pompy
ciepła,
absorpcyjne
pompy
ciepła,
termoelektryczne pompy ciepła oraz pompy ciepła innego rodzaju
[Rubik 2011].
Sprężarkowe pompy ciepła
W skład instalacji sprężarkowej pompy ciepła wchodzi dolne
źródło ciepła (niskotemperaturowe), sprężarkowa pompa ciepła
72
i górne źródło ciepła w postaci instalacji odbiorczej. Schemat tego
typu instalacji przedstawiono na rys. 8.
Rysunek 8. Schemat ideowy instalacji sprężarkowej gruntowej pompy
ciepła; 1. Agregat sprężarkowy (sprężarka hermetyczna); 2. Skraplacz;
3. Parowacz; 4. Zawór rozprężny; 5. Gruntowy wymiennik ciepła;
6. Instalacja odbiorcza (c. o lub c. w. u); 7. Pompa obiegowa w instalacji
pozyskiwania ciepła niskotemperaturowego; 8. Pompa obiegowa
w instalacji odbiorczej
źródło: Rubik 2011
W tego typu pompie transformacja ciepła urzeczywistniona jest
przy pomocy czynnika roboczego krążącego w zespole urządzeń.
Czynnik ten poddawany jest ciągowi przemian tworzących
tzw. lewobieżny obieg Lindego. Zasada działania pompy polega na
wykorzystaniu ciepła przegrzania i ciepła skraplania czynnika
roboczego, które ma na celu podgrzanie nośnika ciepła w instalacji
odbiorczej.
Do oceny efektywności energetycznej teoretycznego obiegu
Lindego służy porównawczy obieg Carnota wstecz, który pozwala
zauważyć straty energetyczne spowodowane nieodwracalnością
procesu dławienia czynnika oraz nieodwracalnością procesu
wymiany ciepła w skraplaczu. Straty te powodują w konsekwencji
zmniejszenie strumienia ciepła przejmowanego ze źródła dolnego
oraz zwiększenie mocy napędowej do obiegu Lindego.
73
Absorpcyjne pompy ciepła
Absorpcyjne pompy ciepła charakteryzują się wykorzystaniem
właściwości
roztworów,
najczęściej
dwuskładnikowych
do podnoszenia potencjału ciepła niskotemperaturowego. Zadaniem
roztworów jest podwyższenie temperatury wrzenia roztworu
w stosunku do rozpuszczalnika czystego. Schemat absorpcyjnej
pompy ciepła przedstawia rysunek 9. Przedstawiono na nim
wszystkie elementy wchodzące w skład absorpcyjnej pompy ciepła.
Rysunek 9. Schemat ideowy absorpcyjnej pompy ciepła;
1.Wirnik; 2. Skraplacz; 3. Parowacz; 4. Absorber; 5. Regeneracyjny
wymiennik ciepła; 6,7. Zawory rozprężne; 8. Pompa obiegowa roztworu
Źródło: Rubik 2011
Napędowa moc grzewcza, która może być pozyskiwana
z różnych źródeł, powoduje uwalnianie cząsteczek w procesie
desorpcji czynnika roboczego z roztworu. Para czynnika roboczego
dopływając do skraplacza, w procesie skraplania oddaje moc
cieplną, a następnie skroplony czynnik roboczy zostaje zdławiony
w zaworze rozprężnym. W dalszym etapie czynnik dopływa
do parowacza, gdzie odparowuje kosztem ciepła pobieranego
z dolnego źródła. Następnie czynnik roboczy w postaci pary wędruje
do absorbera, gdzie jest pochłaniany przez odgazowany, zdławiony
roztwór spływający z wirnika. Tutaj w procesie absorpcji następuje
74
uwolnienie mocy cieplnej, a powstający roztwór ciekły wtłoczony jest
przez pompę obiegową do wirnika.
Najczęściej przed wirnikiem instaluje się regeneracyjny
wymiennik ciepła służący wstępnemu podgrzaniu roztworu
odpływającego z absorbera. Odbywa się to kosztem ciepła
odebranego z gorącego roztworu odpływającego z wirnika.
Niedoskonałość tych obiegów jest przyczyną obniżenia wartości
współczynników wydajności grzejnej, niemiej jednak pompy tego
typu znajdują swoje zastosowanie w określonych warunkach.
Obniżający transformator ciepła ma zastosowanie wszędzie tam,
gdzie występuje mało wydajne źródło ciepła o wysokiej
temperaturze, a potrzebna jest duża ilość ciepła o niezbyt wysokiej
temperaturze. Podwyższające transformatory mają zastosowanie
wszędzie tam, gdzie jest duże źródło mocy cieplnej o niewysokiej
temperaturze, ale jednocześnie jest zapotrzebowanie na niewielką
moc cieplną o temperaturze wyższej [Rubik 2011].
Termoelektryczne pompy ciepła
Materiały termoelektryczne to substancje wykazujące efekt
termoelektryczny. Pod pojęciem „efekt termoelektryczny” kryje się
kilka zjawisk termoelektrycznych, z czego podstawowe to: zjawisko
Seebecka, zjawisko Peltiera i zjawisko Thomsona. Zjawisko
Seebecka opiera się na odkryciu, że w obwodzie elektrycznym
złożonym z dwóch różnych przewodników powstaje różnica
potencjałów zwana siłą termoelektryczną, jeżeli spoiny znajdują się
w różnych temperaturach. Peltier odkrył zjawisko odwrotne
polegające na tym, że obwód elektryczny wykonany z dwóch różnych
przewodników w którym następuje zasilenie prądem stałym
powoduje wymianę ciepła pomiędzy spoinami a otoczeniem
na różnych poziomach temperatury. Thomson natomiast stwierdził,
że przewodniki stanowiące obwód elektryczny pod wpływem
temperatury wymieniają ciepło z otoczeniem. Na rysunku
10 przedstawiono zastosowanie efektu Peltiera w układzie
chłodniczym i grzejnym.
75
Rysunek 10. Schemat ideowy obwodu termoelektrycznego z rozerwaną
spoiną; a, b. półprzewodniki; A, B. spoiny; E. ogniwo elektryczne
Zasada działania polega na połączeniu spoinami A i B dwóch
różnych półprzewodników a i b. Dzięki wstawieniu ogniwa
elektrycznego E (lub innego źródła prądu) w tak zwaną rozerwaną
spoinę gorącą, stanowią obwód elektryczny. Ogniwo włączona
w gałąź b w sposób umożliwiający przepływ prądu elektrycznego
do spoiny A, która jednocześnie nagrzewa się do określonej
temperatury, a w efekcie tego spoina B przejmuje ciepło z otoczenia.
Termoelektryczne
pompy
ciepła
charakteryzują
się
niezawodnością, brakiem części ruchomych, brakiem czynnika
grzejnego, niskim poziomem hałasu oraz prostą regulacją
temperatury. Na uwagę zasługuje fakt prostej zmiany funkcji grzania
na chłodzenie. Przeciwwskazaniem do ich stosowania jest wysoka
cena oraz mała efektywność elektryczna [Rubik 2011].
Pompy ciepła innego rodzaju
Nieustający rozwój nauki i techniki powoduje dalsze
poszukiwania innych sposobów wykorzystania do transportu ciepła
znanych wcześniej zjawisk.
Jednym z takich przykładów jest pokazany na rysunku 11 silnik
Sterlinga opierający się na odwracalnym obiegu gazowym
wykorzystującym najczęściej jako czynnik roboczy powietrze.
76
Rysunek 11. Schemat ideowy działania silnika Sterlinga;
Cykl pracy polega na sprężeniu i ochłodzeniu czynnika
roboczego w komorze chłodzonej, następnie przeniesieniu go
do komory ogrzewania, gdzie rozprężania się i wykonuje prace
oddawana na zewnątrz. Ciepło potrzebne do wykonania pracy przez
silnik uzyskiwane może być zarówno ze spalania paliw pierwotnych,
jak również biopaliw, czy źródeł odnawialnych. Główną zaletą silnika
jest możliwość zrealizowania za jego pomocą poprzez zmianę
kolejności przemian termodynamicznych chłodziarki, pompy ciepła
lub silnika. Urządzenia te uzyskują wysoką sprawność.
Innymi urządzeniami służącymi do
transportu ciepła
są urządzenia termoakustyczne, w których wykorzystano fale
akustyczne oraz urządzenia opierające się na wykorzystaniu różnicy
temperatur występujących w wirującym przepływie gazu (najczęściej
powietrza).
Urządzenia te wykorzystuje się rzadko ze względu na niższy
poziom efektywności, niż w omówionych wcześniej urządzeniach
tradycyjnych [Rubik 2011].
Przykład
W zastosowanym rozwiązaniu instalacja solarna podgrzewa
wodę użytkową przez dolną wężownicę. System umożliwia płynną
współpracę kotła grzewczego oraz instalacji solarnej dla zapewnienia
najwyższej efektywności i komfortu ciepłej wody użytkowej.
77
Przystępując do analizy opłacalności przyjętego rozwiązania
należy przeliczyć koszt inwestycji. Zainstalowanie przyjętego
rozwiązania wraz z kosztami montażu zgodnie z założeniami
projektowymi wyniosło 10 266 zł. Chcąc porównać zamontowaną
inwestycję wyposażoną w kolektory słoneczne ze zwykłą kotłownią,
należy pamiętać, że niektóre koszty będą poniesione bez względu
na rodzaj zastosowanego rozwiązania. W tym przypadku istotna
jest różnica w cenie pomiędzy zastosowanym podgrzewaczem
biwalentnym i zwykłym do współpracy z kotłem grzewczym
stosowanym w rozwiązaniach tradycyjnych. Różnica ta wynosi 2 500
zł. Przy zastosowaniu zestawu solarnego realny koszt inwestycji jest
wyższy o 7 766 zł. Zgodnie z danymi firm zajmujących się tego typu
instalacjami oszczędności przy zastosowaniu gazu do podgrzewania
c. w. u w skali roku wynoszą ok. 867 zł, więc realny czas zwrotu
inwestycji z zastosowaniem odnawialnych źródeł energii wynosi
niecałe 9 lat [Internet 1].
W opracowaniach nie podano kosztu zamontowania
lub dzierżawy zbiornika na gaz, którego zainstalowanie jest
niezbędne w przypadku korzystania z gazu jako nośnika energii.
W dalszych rozważaniach koszt ten jest pominięty, ponieważ bez
względu na zastosowane rozwiązanie koszty związane z montażem
i użytkowaniem zbiornika muszą być uwzględnione w każdej
z inwestycji.
W omawianym przykładzie właściciele domu udostępnili dane
z okresu czterech miesięcy słonecznych roku tj. maj, czerwiec, lipiec
i sierpień (rys. 12). Dane te przedstawiają zużycie gazu w układzie
zawierającym system kolektorów słonecznych oraz w układzie
tradycyjnym. Koszt 1 m3 gazu płynnego wynosi 7,80 zł brutto.
78
Legenda
 - zużycie paliwa przy zastosowaniu kolektorów
 - zuzycie paliwa w systemie tradycyjnym
Rysunek 12. Zużycie paliwa do podgrzewania c. w. u w zależności od
zastosowanego rozwiązania; Źródło: opracowanie własne
W systemie opartym na kolektorach słonecznych zużycie gazu
płynnego do podgrzania c. w. u wynosi 37,21 m3, natomiast
w systemie tradycyjnym bez kolektorów słonecznych 146 m3.
Różnica ta powoduje oszczędność w zużyciu gazu w ilości
108,79 m3. Kwota oszczędności wynosi 848,56 zł w skali 4 miesięcy.
Szacowanie
opłacalności
zastosowania
omawianego
rozwiązania na przykładzie rzeczywistym wykazało podobne zużycie
gazu, jak w przedstawionym przykładzie teoretycznym. Duży wpływ
na możliwość przeprowadzenia analizy ma również cena gazu,
która z roku na rok jest coraz wyższa, dlatego wyliczenia oparte
na danych firm zajmujących się projektowaniem i montażem
instalacji zaopatrzonych w kolektory słoneczne są najbardziej
wiarygodne.
Podsumowanie i wnioski.
Niniejszy artykuł miał na celu analizę celowości wykorzystania
źródeł energii odnawialnej w budynkach wolnostojących.
Przeanalizowano dwa przypadki: jeden opierał się na zastosowaniu
pompy ciepła jako źródła ciepła do ogrzewania budynku, drugi oparty
był na zastosowaniu kolektorów słonecznych jako źródła ciepła
do podgrzewania ciepłej wody użytkowej w budynku wolnostojącym.
Z przeprowadzonej analizy wynika, że zastosowanie pompy
ciepła jako źródła pozyskania ciepła do ogrzewania pomimo
79
wyższych początkowo kosztów inwestycyjnych jest jak najbardziej
zasadne.
W analizowanym przypadku porównano koszt eksploatacji domu
ogrzewanego za pomocą pompy ciepła oraz koszt eksploatacji domu
ogrzewanego olejem opałowym Ekoterm. Analiza omawianego
rozwiązania wykazała, że zastosowanie pompy ciepła generuje
koszt eksploatacji na poziomie 26,5 % w stosunku do kosztu
zastosowania oleju opałowego, co powoduje, że koszty eksploatacji
z zastosowaniem pompy ciepła są 3,77 razy niższe od kosztów
ponoszonych przy użyciu oleju opałowego. Wynik ten jest bardzo
dobry, ponieważ przy porównaniu pompy ciepła z szacowaną
w opracowaniach energią elektryczną wynik byłby jeszcze bardziej
korzystny dla rozwiązania z pompą ciepła.
Bibliografia
1. P. Borowski, „Adaptacyjność przedsiębiorstw sektora energetycznego”,
Przegląd Organizacji, Warszawa 2012
2. H. Foit, „ Zastosowanie odnawialnych źródeł ciepła w ogrzewnictwie
i wentylacji”; Wydawnictwo Politechniki Śląskiej; Gliwice; 2011
3. W. Oszczak, „ Ogrzewanie domów z zastosowaniem pomp ciepła”;
Wydawnictwa Komunikacji i Łączności Sp. z o. o.; Warszawa 2009
4. M. Rubik, „Pompy ciepła w systemach geotermii niskotemperaturowej”;
Oficyna Wydawnicza Multico; Warszawa 2011
5. Internet 1; www.abc-izolacje.pl/index2.php?site=art&id=310; 2.12.2011; godz.
22.45
80
Kandil Ahmed, Borowski Piotr F.
The strategy for enterprises - leading
an innovative approach in the Telecom Industry
on the example of Egyptian market
The role of innovation
In order to achieve the market and technological requirements
the enterprises will put stress on innovations. For most companies,
innovation is the key to driving growth, value for shareholders, and
competitive advantage in today’s global economy. Innovation is the
motor of the modern economy turning ideas and knowledge into
products
and
services.
The
importance
of
innovation
in entrepreneurship is shown by coming up with new way to produce
a product or a solution. A service industry can expand with another
type of service to fulfill the ever changing needs of their clients.
Producers can come up with another product from the raw materials
and by-products. Innovation is consistently found to be the most
important characteristic associated with success. The firms support
their customers with trendsetting and highly efficient technology.
As integrated technology companies supply innovative products,
solutions, and services for the utmost efficiency and productivity.
The XXI century for world market should be the period of extensive
contacts between researchers and entrepreneurs. Only innovation
implement, low costs of using the “production” assets, professional
additional services provides for development of industry. Enterprises
keep innovation as part of their organization.
81
Fig 1. Level of Innovation in EU countries
Source:
Telecommunication industry
The telecommunication industry is playing a very strong and
important role in our daily life. Who can think of his life without
a mobile phone, a smart device fast connecting to internet, a GPS
attached to your car, or high speed internet at home, beside so many
other applications and devices acting as the easiest and fastest
bridge that immediately connects us to others or information
we seek.
The more the customer depends on the telecom applications
in his life the faster and the more effective development has to be
actioned, and the faster the industry grows up.
By visiting Egypt we will touch one of the very interesting
experiments in such field showing a real meaning of adaptation
to market and customer needs, and coming up with a very innovative
ideas and plans that have a positive impact on the industry internally
within Egyptian client, and externally on the off shoring business
owners who start see Egypt as outsourcing attractive environment.
The start of the telecom industry in Egypt
The industry started in Egypt at 1998 only with 2 companies
providing the services of mobile phone and high speed internet.
2006 the third company granted the license to make the competition
on hot metal which is in the favor of the customer who can have
more than an option and several price plans that matches
82
his financial budget. Despite the economic downturn, the mobile
telecom market in Egypt witnessed high growth, with an average
growth rate of about 23.1% since 2008, mainly due to aggressive
pricing competition among the three market participants- Mobinil,
Vodafone and Etisalat Misr.
Strategy of adaptation
Adaptation is a dynamic process of adjustment to the change
and environmental uncertainty, of maintaining an effective alignment
with the environment while internal interdependencies are efficiently
managed. Adaptation according to Webster dictionary is the
“adjustment to environmental conditions as (a) adjustment of a sense
of organ to the intensity or quality of stimulation (b) modification of an
organism or its parts that makes it more fit for existence under the
conditions of its environment”. The skill of adaptation to the new
reality allows companies to survive at the market and go towards the
leader position. For organizations seeking to operate in the new
reality and to seize opportunities which they can appear on the
market the ability to adapt may become a factor of competitive
advantage. The ability to adapt in a manner considered appropriate
by principal decision makers in the firm informs about their dynamics
capability. Whether this leads to superior performance will then
depend on the decision makers’ ability to understand correctly the
context and import of their decision, as well as the management and
deployment of the dynamic capabilities under requirement of
sustainable development. The adaptation process is connected with
sustainable development.
The main question in this scope is about companies flexibility in
the changeable environment. Ability, agility, versatility, resilience and
robustness are measurers of adaptation process (Bahrami & Evans
2010). It is important to possess knowledge whether firms have the
capacity to adapt and innovate, as well as how they should adapt
over time.
As a consequence, the strategic adaptation process is performed
through a set of activities including process development, product
83
development, research, or new organization deployment and new
structure.
Strategic adaptation can be viewed as a process composed by a
set of external responses (new products, new ways of relationships
with suppliers and customers, vertical integration or disintegration,
expansion or contraction of domestic markets, etc) and internal
responses (redefining the company's architecture, organizational
chart, incorporating new knowledge, process reengineering, new
incentive systems, change in an organization's culture, etc).
Organizations should adapt to the environment in order to succeed.
The company adopts a series of innovation practices as a result of a
strategic adaptation process. The strategic adjustment process can
be triggered by any change in the environment or by an internal
proposal of strategic innovation.
Examples for adaptation and adopting the right innovative
approach
It’s very frequent that it happens and while you are some where
you run out of cash, am I right? In Europe it’s not a problem as
people use electronic cards to do any payment anywhere, however in
Egypt it’s totally different as average Egyptian person has to use only
cash, and not every shop supports cash. That was a problem, one of
the companies found a very smart solution which is a group of
services under the name of “Thanks” :
- Lend me, Thanks
- Give me, Thanks
- Pay for me, Thanks
Any of the above mentioned services helps a customer who run
out of money to recharge his mobile again, and continue calling until
he become able to pay later, or to ask somebody to pay for a call he
wants to make ( that person receives a notification and he can accept
or reject).
That’s a very smart solution that helps really the customer and
keeps him attached to such company as he feel that its services
touches his needs, thinks seriously about how to serve not only how
to collect.
84
Understanding the Egyptian culture
Egypt is one of the countries that has high population, the thing
that would seem as very rich market for a telecommunication
business. Considering that the Egyptian person by nature is very
communicative and open, beside loves to acquire the newest in the
market.
The offshoring in Egypt
It’s one of the very important new business relations that
depends on strong telecommunication infrastructure, for every
country thinks of hosting such industry it has to own so many natural
conditions which was clearly that Egypt could be in short term
practice one of this business leaders in the world, such condition are
like:
 People ability to speak in multi languages easily.
 People level of education.
 People understand to the world business change.
 Resistance to stress.
 Country location.
All these factors are available in Egypt beside the stability
of political situation till 2011( national revolution).
The off shoring or the out sourcing business started in Egypt
around 1999-2000, with few call centers and now it become
the 4th attractive country to out sourcing business with a very famous
and international call centers like:
 Vodafone
 Teleperformance
 Xceed
 Microsoft
The main players at the market are shown at the picture 1.
85
Pic. 1. The players at Egyptian telecom market
Beside many others, the total revenue of that sector was till 2009
$30 billion annually, now it’s expected to be around $45-50 billions.
Egypt is highly succeeding in such field as it has won the
prestigious Off shoring Destination 2 times in 2007 and in 2008
awarded by the National Outsourcing Association.
Today Egypt ranks 4 as the most off shoring attractive country,
however as political affairs get more stable, Egypt can compete
easily on the first position, insuring of high level service provided to
the whole world. According to combined reports from the three
mobile phone operators in Egypt, Mobinil, Vodafone and Etisalat
Misr, they have witnessed a 23.1 percent growth rate since 2008,
including during the January 2011 uprising that saw the government
shut off their networks for days. At the end of last year, Egypt had
83.8 million mobile subscribers, nearly 100 percent penetration, and
a recent Frost & Sullivan report suggests that this number should
double by 2018.
86
References
1. Borowski P., Adatation as a mode of the company development in changeable
environment, International Conference on Transport, Education, Biology &
Pharmaceutical Sciences (ICASBPS’ 2012) & International Conference on
Systems, Signal Processing & Manufacturing Engineering (ICSSPME’ 2012),
December 26-27, 2012 / ed. Parvinder S. Sandhu, E. Muzenda, p. 153-156.
2. Borowski P., Adaptacyjność przedsiębiorstw sektora energetycznego,
Przegląd Organizacji 2012, nr 8, s. 25-27.
3. Osterwalder A., Pigneur Y., Tworzenie modeli biznesowych: podręcznik
wizjonera, (Business Model Generation: A Handbook for Visionaries, Game
Changers, and Challengers), Gliwice:Wydawnictwo Helion, cop. 2012.
4. Kozielski R., Biznes nowych możliwości: czterolistna koniczyna - nowy
paradygmat biznesu, Warszawa: Wolters Kluwer Polska, 2012.
87
Martyniuk Liliia
University: National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine
Supervisor: Doctor of Engineering, Professor Volodymyr Kozyrskyi
Еnergy supply combined system of agricultural
objects on the basis of renewable energy
sources
Introduction
The agricultural sector is one of the most important sectors
of Ukraine's economyб for sustainable development of which
it becomes increasingly urgent the development and implementation
of new energy-efficient, low-waste or non-waste technologies [1].
In most cases major agricultural consumers (cattle farms
and complexes, processing enterprises of agro-industrial products)
use electricity from centralized systems. Global trends in energy
supply systems indicate the feasibility of switching to alternative and
renewable energy sources (ARES). Using ARES is an alternative
to solve the problems associated with reliable energy supply
consumers’ rational use of energy resources and protecting
the environment from pollution [2]. Relevant questions are concerned
with creation of combined systems with ARES in combination with
the traditional way of energy.
The purpose of this article is to study energy efficiency
of combined system of agricultural consumers with rational
combination of available energy in the power supply system.
Methods and results researches
Structure of energy supply can vary in composition and type
of renewable energy sources used. The combination of energy
sources depends on conditions of substitution of traditional
renewable sources and their coordination both among each other
88
and with the mode of energy consumption. Obviously, the same
object can provide energy supply from various sources (Fig.1).
Fig.1. Energy supply of consumers from various sources energy
As part of research work of Education and Research Institute
of Energetics and Automatics it was carried out the energy audit
of farm in a secluded section of National University of Life and
Environmental Sciences of Ukraine (NULES of Ukraine) "Agronomic
Research Station". Test is resulted in calculated and experimental
dependences of electricity consumed before and after use of solar
collector. The measurement of parameters electric energy of farm
sites was carried out using the device "Energotester PKE" according
to the circuit connection (Fig. 2.) [3].
89
a
b
Fig. 2. Appearance device "Energotester PKE" (a) and location of its
connection to three-phase network (b)
Analysis of experimental results was performed by the software
"Energy Monitoring of Electricity Networks" the interface of which
is shown in Figure 3.
Fig.3. View main window of "Energy Monitoring of Electricity Networks" with
graphic showing the dependencies in time
Inspection of the farm consisted in measuring of basic
parameters of electricity, values of voltage and current, active,
reactive and total capacity, registration of key power quality
parameters, according to the current standard GOST 13109-97;
verify of the functionality and correct connection of transducers
of voltage, current, active and reactive powers in the field of
90
operation. On the basis of experimental data constructed
the graphics of dependences one of the objects farm - the pigsty
(Fig. 4, 5).
Fig.4. Schedule of active power of electricity consumers from the pigsty
according to calculations
Irregularity of the given graphics is caused by turning on every
30 minutes of electric boiler capacity 9 kW for heating water.
Installing solar systems for hot water supply will even out the
load and reduce the consumption of electricity from the grid (Fig. 5).
Fig. 5. Estimated schedule of active power electricity consumers from the
pigsty after installing solar system
In Fig.6. shown the graphical dependencies obtained from the
experiment with the software "Energy Monitoring of Electricity
Networks".
91
Fig. 6. Averaged value of active, reactive and total capacity of the pigsty
constructed with using the software "Energy Monitoring of Electricity
Networks"
For energy supply of the pigsty farm were analyzed affordable
energy sources and offered the following combined system (Fig. 7).
Fig. 7. The proposed combined system energy supply of the objects farm
on the example of the pigsty "Agronomic Research Station"
The proposed combined system will minimize the use
of electricity from the central network through the use of biogas plant,
which runs on animal wastes and provides full cycle associated with
92
the production of heat and electricity, waste management, turning
them (with separator) on clean solid or liquid fertilizers - biogumus.
Solar collector provides heating of water, what used for needs
of pigsty.
A functional block diagram of the proposed combined system
is shown in Fig. 8.

Fig.8. Functional block diagram of the proposed combined system
energy supply of pigsty
Normal operation involves the division of the system into two
subsystems: heat - based on solar collector, that produces heat for
hot water and electricity - providing consumers electricity, what
produces generator plant, that works on biogas. The electric energy
produced by the cogeneration plant is primarily used for their own
needs. The system is divided into blocks of automation control each
subsystem, namely, solar controller, control biogas plant and
cogeneration station and the main control unit that creates
a relationship between the first two. The work of such a system
is a permanent registration data collected from various sensors
located in all nodes of the system and that will optimize the operating
93
modes of the criterion of minimum energy cost and exclude the
possible interruption in energy supply consumers.
To determine the effectiveness of heliosystems, it is advisable
to use the method of calculation of direct solar radiation per day by
month of the year [5].
The density of solar radiation that received on an inclined
surface, it should be divided into direct Qпр. and diffuse Qрозс.
components. The flow of direct solar radiation Qпр. should be
considered as a vector quantity. The flow of direct solar radiation
entering the inclined surface Qпох. can be determined by the
relationship:
Qпох.  Qгор. cos   Qвр. sin 
(1)
where Qгор. and Qвр. - stream direct solar radiation according
to the horizontal and vertical plane;
 - the angle to the horizontal
surface.
In terms of average daily earnings of direct radiation on
a horizontal surface to the vertical input conversion factor depending
on the orientation of the surface, latitude areas and seasons [6]:
Qвр.  k Qгор.
(2)
Thus, the incoming solar radiation on arbitrarily oriented surface
is determined by the dependence, which is based on the pattern
of direct solar radiation on a horizontal surface:
Qпох.  Qгор. cos   k sin  
(3)
The intensity of the scattered solar radiation that received on an
inclined surface, depending on what part of the celestial hemispheres
and which highlights its albedo environment [7]. The flow of scattered
solar radiation is determined by the formula:
94
Qрозс.пох. 
Qрозс.гор. 1  cos  
2
(4)
The sum of direct and diffuse solar radiation for daily or monthly
income is:
Qгел. 
Qгор. cos   k sin    Qрозс.гор. 1  cos  
2 .
(5)
Analysis the possible regimes work of system with use of solar
energy, we should additionally use the data of got solar radiation
in clear and gloomy days of different months.
While calculating the systems on the basis of solar energy
for every individual locality, we should to take into consideration
different local characteristics – change of perception intensity of solar
radiation, and location of the surface which receives sunlight.
Conclusions
1.
2.
3.
4.
The problems of efficient energy supply and environmental
protection are priority in agricultural sector functioning.
One of the possible solutions is the development of the
methodology for efficient combination of traditional
and renewable energy systems for agricultural energy
consumers.
The proposed combined power supply system of a separate
agricultural facility is based on the use of solar and biomass
energy reflects the needs of the considered object with
the emergency reservation from the traditional energy system.
In its turn, the anaerobic recycling of agricultural wastes
is the most profitable, because of simultaneous solving
of the problems related to energy conservation and waste
management, transforming them into high-quality organic
fertilizers.
Evaluating the effectiveness of farm with biogas plant can
be based on monetary income that gets from using processed
products compared to the cost of the plant.
95
5.
Ensure reliable operation of the combined system is possible
through the development of algorithm performance, software
and optimization of her work.
References
1. Y. Dzyadykevych "Power management" / Y. Dzyadykevych, V. Buriak, Ternopol: Economic thought, 2011. - 295 p.
2. Volodymyr Kaplun, Volodymyr Kozyrskyi/ Prospects for the use and features
of operation of autonomous power sources in agriculture // Electrification and
Automation of Agriculture. - 2005. - № 1.
3. Official site "Mars-Energo" devices for measurement indicators qualities
electric energy"Energotester PKE" Guide to operation - 2010 [electronic
resource] - www.mars-energo.ru
4. Biogas in the home and farm. Manual construction of biogas plants with
capacity from 100 liters to 100 m3 [electronic resource] - http://bioinwest.com.ua
5. M. Rabinowitz / Comparison of different methods for presenting climate
information at the design performance solar systems // Geliotekhnika. - 1986. № 3.
6. Volodymyr Kozyrskyi, Liliia Martyniuk / The intensity of solar radiation on an
inclined surface directed // Scientific Bulletin NULES of Ukraine. Series:
machinery and energy in agriculture. - 2012. - № 174/1, p.112-119.
7. K. Kondratyev, M. Fedorova /Radiation regime of inclined surfaces//
Gidrometeoizdat. - 1978. - 340 p.
96
Miedema Thijmen, Sökmen Özen , Borowski Piotr
Selling Pastırma in the big cities in Poalnd
Contents
1.
2.
3.
4.
5.
6.
What is Pastırma?
Our mission
Our vision
Costs and incomes
Our objectives
a. Financial objectives of this firm would be
b. Strategiv market objectives would be
c. Marketing objectives
7. Project analysis
a. Five forces of Porter
b. Ansoff matrix
8. Scenario analysis
What is pastırma?
Pastırma is a special kind of meat. İt’s a very tasty and
expensove kind of meat that is good for human health. With all it’s
contents it is rich of nutritions that a human body needs every day,
so with a meal with Pastırma is good for everybody.
This meat is made of cow in figure 1 you can see in which part
(the ‘short loin’, ‘sirloin’ and sometimes the rib). These part’s of meat
are seen as some of the best parts of a cow and this is one of the
reasons that Pastırma is a real special product. Espacially the sirloin
is seen an special part of the cow which makes it a very expensive
part of meat.
97
Figure 1. The Pastırma is made of cow, respectively from the short loin,
the sirloin and sometimes the rib.
Because the quality of this part of cow is really high, and the
price also, the Pastırma is seen as a special product. This makes
it a product for special occasions or for the more wealthy people
in the world. It is seen as a product you eat at birthdays, national
holydays or if you want to serve a good meal to your special guests
at home. If you serve this dish you your guests will know that you will
treat them well.
For now this dish is very traditional in Turkey. The Turkish people
are serving the meal as said in the previous paragraph. Here
it is sold in all the supermarkets in different kinds of forms.
These different kinds of forms mean not only in different amount
of kilograms but also with a big variety of spices and additional
dishes. These different kind of spices make that the product is more
available for a big group of people, everybody can look for his own
taste and have a good meal with Pastırma.
We have a company that is selling Pastırma in Turkey.
We are selling only this product but we do this in a lot of different
spices and with different amounts in a packet of Pastırma.
This means that we can sell this Pastırma for a lot of different people.
98
This way of working made us the leading company in Turkey
in selling Pastırma. This company has of course his advantages
and his disadvantages. In table 1 these advantages and
disadvantages are shown and they will be explained in the paragraph
after.
Table 1. The advantages and the disadvantages of our company selling
Pastirma in Turkey.
Advantages
+ We can ask a high price
+ Good selling network in whole
of Turkey
+ Known for good quality
+Long shelf life
Disadvantages
- It’s a expensive product for
special occasions
- Selling only one product is risky
-Special storage conditions
We became the leading company of Turkey because of our big
assortment and our good quality. Because of this we can ask
a higher price for our product then other company which is the
biggest advantages our company has. It means more incomes
for less work. But off course selling for a high price is also
a disadvantage. Because it’s already an expensive product
and we are able to sell it for the highest price we are also loosing
the costumers that are not so wealthy. Losing costumers is off course
losing money. So the biggest challenge in our business is to find
a good average between a too high or a too low price.
Or company is selling in the whole of Turkey and so we have
to spread our product to every corner of the city. We have made
good agreements with a transport company which means that they
are reliable and they can do it for a fair price. This gives us an good
selling network in the whole of Turkey. We are able to transport and
sell our product everywhere in Turkey because Pastırma has a long
shelf life. This means that we have the time to make our transport
very efficient and cheap.
The biggest disadvantage we have in our company is the risk
coming from the fact that we are only selling Pastırma. If the market
for this product falls because of a disease in cow farms
99
or if the economy falls, people will not be willing to buy our product.
If this happens it will have a big impact on our company.
As said Pastırma had a long shelf life but this can only happen
if we give the Pastırma good storing conditions. These conditions
(cooling and checking air quality) give us extra costs when
with transporting and storage far away.
Our mission
To sell Pastırma in the large cities in Poland in an hygienic
and healthy way and to promote this taste in Poland. We are a global
company contributes to Poland and to Turkey which is competitive
quality at least cost, highest selling more products, innovations
and developments in the open conducting our business
in accordance with moral values, to show leadership to fulfill
our responsibilities to society and the environment. The best way
to maintain the traditions and culture of the country.
Our vision
1. To be a number one in our markets. Spread to the other
European countries.
2. To be firm which is the best quality sales in Europa.
3. To take its place as a chain of stores which is determining
market prices, consumer protection.
Costs and incomes
To make a good estimation if our company will manage in the
country of Poland we should calculate whether it’s profitable for us.
With the knowledge we get from a costumer survey we can estimate
how much Pastırma we are going to sell. With this figures we can
calculate a costs and incomes diagram as shown in table 2.
In this table we chose for a 5 years estimation because it’s long
enough to have a future vision about the market getting better
and it’s short enough to exclude massive changes of currencies.
100
Table 2. Costs and incomes of the first 5 years of starting the company
in Poland.
Costs (in 5 years)
Zł
Incomes (in 5
years)
Zł
Transport
Pastırma to/in
Poland
1.500.000
Pastırma in 100
g packets
14.800.000
Renting cooling
house in Poland
250.000
8.000.000
5 extra
Employees in
Poland
Buying Pastırma
900.000
Pastırma in 250
g packets
Pastırma in 500
g packets
18.300.000
Advertisement
1.200.000
Total
22.150.000
Total
29.280.000
6.480.000
As can be calculated from table 2 our estimation is that we will
earn 7.130.000 Zł in the first 5 years. The buying of the Pastırma
will be the most expensive for us because of the high price of the
product. This means that we can regulate a lot of the variable costs.
If the selling of Pastırma is not going well we can easily change the
amount of Pastırma we buy and so have less costs quickly.
Of course this will also mean that our income will go down.
But seeing the costs of advertisement and renting the cooling house
is relatively small compared to the Pastırma buying and transport,
which is an advantage for us.
To know if we are going to get our goal of 7.130.000 Zł in 5 years
we calculated the expected costs and incomes for every year
so we have a number of checkpoints for ourselves. The calculated
costs are shown in table 3.
101
Table 3. An costs and incomes estimation over the first 5 years in
Poland.
(millions)
Year 1
Year 2
Year 3
Year 4
Year 5
Total
Costs
4
3,2
4,15
4,9
5,9
22,15
Incomes
2,5
4,15
6,03
7,5
9,1
29,28
Total
-1,5
0,95
1,88
2,6
3,2
7,13
We can see in table 3 that we will lose money the first year. This
is of course not surprising because of the fact that the Pastırma will
be unknown. This means that there is not much selling and we need
to do a lot of advertisement. We calculated that in the 2nd year we
can sell more but it will be not enough to make up the loss from the
first year. In the next years we can drop the advertisement a little and
concentrate more on efficient distributing and selling the Pastırma. In
the end we realize the same 7,13 million Zł as was written in table 2.
Objectives
Financial objectives of this firm would be:
-
To Ensure the sustainable growth of our company and add
economic value to our company.
To evaluate the most accurate way our Money. As calculated
above, within 5 years, make it worth our profit 7,130,000 zł.
Strategic market objectives would be:
-
Our company enlarge in Polish largest markets such Warsaw,
Krakόw, Łόdź and Wrocław.
To offer a new flavor to the people of Poland with the ability
to b the first company that sells this product.
To evaluate the most accurate way our money
Local, regional and national ability to become a company
102
Marketing objectives:
-
To make demonstration days and to introduce this new product to
the people of Poland
To do promotions for special occasions, To promote this product
to the public, increase sales and give attention to ads. Special
rates apply to wholesale purchases and Increasing the area of
product marketing
Project analysis
Five forces of Porter
To make a good analysis whether our project will work we
checked the five forces of Porter. This gives us an idea of problems
we may encounter and which opportunities are ahead of us. In figure
2 the diagram of the five forces of Porter is given.
Figure 2. Five forces of Porter.
1. The other companies that may be interested in expanding their
business to Poland would look at our company first to check if
it’s a good idea. That will give us a lead in building a good
name for our company and staying the biggest Pastırma
selling company.
103
2. The suppliers will be happy if we can sell a lot of Pastırma in
Poland. This means that the need in their product will grow so
they can sell more or get a better price.
3. There is nobody yet selling Pastırma in Poland so we don’t
have competitive rivalry there.
4. Because it’s an exclusive product, rich people will buy it first.
Later the less wealthy people will join because they always
want what the rich already have. So the rich will make our
product popular
5. We think that by the use of advertisement we can make our
product a more exclusive product then others. It will be an
expensive treat for special occasions which makes it wanted
then other products.
From this we can see that the idea of going to Poland would be a
good idea for us which will also be shown in the Ansoff matrix.
Ansoff matrix
Pastırma is a existing product but this product selling is new for
in big city’s in Poland.So it is new market , existing product.The name
of our company is very good because of this product so it’s risky to
start another product with our brand. We need to some strategy
when we sell this product.
104
Our company has to plan its steps carefully, by detail evaluation
of every stakeholder. Because only one product and new market are
risk.
Scenario analysis
In theory there are 3 things that can happen. Going to Poland
can have a positive, neutral or negative outcome. Of course for every
possibility there is a probability of how likely it is if it will happen. The
positive scenario has the highest probability, that’s why we believe
strongly in our decision to go to Poland. Our estimation about the
probability is:
Positive scenario - 65 %
Neutral scenario
- 20 %
Negative scenario - 15 %
The positive scenario.
This scenario is the most likely to happen and this is the scenario
we calculated in the cost and incomes. So this scenario will give us a
profit of 7.130.000 Zł. When we achieve this goal we can make a
decision if it will be a good idea to try to expand our company to more
countries.
The neutral scenario.
The neutral scenario is that we will break even after 5 years, no
profit, no losses. This means that we have to consider again if going
on with selling Pastırma is a good idea. For sure we will not try to
expand our company to other countries because we already found
out that Poland is the best country to try.
The negative scenario.
In this scenario we will make a (big) loss. If we make this loss we
will be able to spot this already before the 5 years (with our
105
checkpoints in table 3). So as soon we see that this scenario gets the
highest probability, we have to cancel our business in Poland.
References
1. Borowski P., Adatation as a mode of the company development in changeable
environment, International Conference on Transport, Education, Biology &
Pharmaceutical Sciences (ICASBPS’ 2012) & International Conference on
Systems, Signal Processing & Manufacturing Engineering (ICSSPME’ 2012) :
December 26-27, 2012 / ed. Parvinder S. Sandhu, E. Muzenda. - S. 153-156.
2. Borowski P., International cooperation and international achievements of dr.
Piotr F. Borowski, ed. Wema, 2012.
3. Borowski P., Different branches of the Polish economy under tight European
regulations, Zarządzanie i Edukacja 2010, nr 68/69, s. 191-209.
4. Gaworski M., Między głową a brzegiem stołu, Hoduj z głową – Bydło, 2013, nr
2, s. 62-63.
5. Wojdalski J, et all, Assessment of energy consumption in a meat-processing
plant - case study, Food and Bioprocess Technology, 2012.
106
Myszura Magdalena, Witaszek Kamil, Cieślik Marta,
Dach Jacek, Pilarski Krzysztof, Lewicki Andrzej,
Carmona Pablo César Rodríguez
Uczelnia: Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Opiekun pracy: Dr hab. inż. Jacek Dach
Badania procesu kompostowania osadów
ściekowych i wybranych bioodpadów.
Research on composting process
of the sewage sludge and selected biowastes.
Abstract
In order to ensure the proper run of sewage sludge composting
process, the application of structural material creating favorable
conditions inside heap is required. This application is also
an additional source of carbon pollution and improve the level of the
C:N composted mixture. That is why the specialists look for
alternative substrates to be used as an effective structural material in
the sewage sludge composting process.
The aim of this study was to investigate the process
of composting of sewage sludge and straw, leaves and sawdust
as structural additions.
The study was conducted in a specialized bioreactor, whose task
is to model the processes of aerobic and anaerobic decomposition
of organic materials. The results have shown that the process
of composting of sewage sludge with straw, leaves and wood chips
allows for intensive thermophilic phase. Not enough of these
supplements cause negative C:N ratio and, consequently, a strong
ammonia emission.
107
Streszczenie
W celu zapewnienia prawidłowego przebiegu procesu
kompostowania osadów ściekowych konieczne jest zastosowanie
takiego materiału strukturalnego, który stworzy we wnętrzu pryzmy
sprzyjające warunki wodnopowietrzne oraz będzie dodatkowym
źródłem węgla wpływając korzystnie na poziom C:N kompostowanej
mieszanki. Poszukuje się więc alternatywnych substratów, które
będą wykorzystywane jako efektywny materiał strukturalny
w procesie kompostowania osadów ściekowych.
Celem pracy było zbadanie przebiegu procesu kompostowania
osadów ściekowych oraz słomy, liści i trocin jako dodatków
strukturalnych.
Badania
zostały
przeprowadzone
w
specjalistycznym
bioreaktorze, którego zadaniem jest modelowanie procesów rozkładu
tlenowego i beztlenowego materiałów organicznych. Badania
wykazały, iż proces kompostowania osadów ściekowych wraz ze
słomą, liśćmi i trocinami pozwala na uzyskanie intensywnej fazy
termofilnej. Brak wystarczającej ilości tych dodatków spowodował
niekorzystny stosunek C:N i w konsekwencji silną emisję amoniaku.
Wstęp
Problem gospodarki odpadami wynika z konieczności
dostosowania prawa polskiego do wymogów Unii Europejskiej.
Osady ściekowe zaliczane są do jednych z najbardziej kłopotliwych
odpadów dla środowiska.
Prognozy
Krajowego
Planu
Gospodarki
Odpadami
2014 przewidują, że z roku na rok zwiększać się będzie ilość
wytwarzanych osadów ściekowych. Wzrost ten powodowany
jest m.in. prowadzeniem modernizacji istniejących już oczyszczalni,
rozbudową sieci kanalizacyjnej a także powstawaniem nowych
oczyszczalni. Krajowy Plan Gospodarki Odpadami 2014 [1]
w perspektywie do 2020 roku zakłada ograniczenie składowania
komunalnych osadów ściekowych co jest jednoznaczne ze
zwiększeniem ilości,
która
zostanie przetworzona
przed
wprowadzeniem
do
środowiska
jak
również
osadów
przekształcanych metodami termicznymi. Jednak dane z GUS [2]
108
wskazują, że przeważającym sposobem zagospodarowania
komunalnych osadów ściekowych w Polsce jest nadal ich
składowanie.
Osady ściekowe mogą zostać wykorzystywane bezpośrednio
na terenach rolniczych lub poddane zabiegom utylizacji oraz
odzysku. Metodą odzysku jest poddanie osadów procesowi
kompostowania [3]. Kompostowanie pozwala na sanitację
produkowanego kompostu, uzyskanie nawozu o potencjalnie
wysokiej wartości rolniczej, odparowanie nadmiaru wody
(oszczędności przy transporcie), odzysk wielu odpadów
organicznych oraz rozkład różnych niebezpiecznych substancji
(antybiotyki, pestycydy, hormony i in.) przy założeniu wystąpienia
fazy termofilnej.
Z uwagi na to, że kompostowanie jest metodą odzysku (R3)[4]
powinno być preferowaną formą postępowania z osadami.
Proces kompostowania prowadzony w sposób właściwy pozwala
na ograniczenie emisji gazów cieplarnianych. Największym
problemem kompostowania osadów ściekowych jest nie korzystny
stosunek C:N oraz brak odpowiednio porowatej struktury w celu
zapewnienia łatwego dostępu powietrza [5]. Ze względu na niedobór
węgla i poprawę stosunków wodno-powietrznych koniecznym staje
się wzbogacenie osadu ściekowego w odpady organiczne.
Alternatywą wykorzystaną w procesie kompostowania osadów
ściekowych może być zastosowanie takich odpadów organicznych
jak: słoma, liście czy też trociny.
Cel i zadania badawcze
Przeprowadzone doświadczenie miało na celu sprawdzenie
możliwości wykorzystania osadu ściekowego z dodatkiem słomy, liści
oraz trocin jako dodatków strukturalnych w procesie kompostowania.
Dla realizacji celu badań sformułowano dwa problemy naukowe,
których rozwiązanie było jednocześnie przyjętymi zadaniami
badawczymi:
 Zbadanie czy możliwe jest uzyskanie intensywnej fazy
termofilnej w procesie kompostowania osadów ściekowych
z dodatkiem bioodpadów takich jak słoma, liście oraz trociny,
109

Określenie
jak
kompostowanie
osadów
ściekowych
zmieszanych ze wspomnianymi bioodpadami wpływać będzie
na emisję gazów oraz parametry końcowe pozyskanego
kompostu.
Metody badań
Badania zostały przeprowadzone w skali laboratoryjnej w 2012
roku w Laboratorium Ekotechnologii w Instytucie Inżynierii
Biosystemów Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu. Do badań
użyto osadu ściekowego oraz słomy, liści i trocin. Charakterystykę
parametrów początkowych użytych substratów przedstawiono
w tab. 1.
W celu przeprowadzenia badań wykorzystano izolowany
bioreaktor o objętości komory 162,5 dm3. Schemat użytego
bioreaktora (2-komorowej sekcji) przedstawiono na rysunku 1.
Rys. 1. Schemat użytego bioreaktora: 1. pompa, 2. regulator przepływu
powietrza, 3. przepływomierz, 4. komora, 5. zbiornik na odcieki,
6. kompostowana biomasa, 7. zespół czujników pomiarowych,
8. system chłodzenia powietrza, 9. zbiornik na skropliny,
10. zespół czujników gazowych (NH3, O2, CO2, CH4, H2S),
11. rejestrator sygnałów pomiarowych, 12. kontroler przepływu powietrza.
110
Układ reaktora pozwala na prowadzenie badań modelowych bez
jakiegokolwiek wpływu warunków atmosferycznych, które mogą
wpłynąć na wyniki w badaniach terenowych [6].
Osad ściekowy pochodził z komunalnej oczyszczalni ścieków
w Szamotułach. Masa wszystkich komponentów po uprzednim
odważeniu została wymieszana i umieszczona w komorze
bioreaktora.
W trakcie trwania doświadczenia zostały przeprowadzone
pomiary parametrów takich jak:
 W obrębie komór: (temperatura, przepływ powietrza oraz
emisje gazów: CO2,, O2, NH3, CH4, H2S),
 Poza komorami: (sucha masa próbek, pH, konduktywność,
masa mineralna, masa organiczna),
 Czynniki środowiskowe (temperatura otoczenia, wilgotność
powietrza).
Próbki do badań zostały pobrane na początku i w trakcie trwania
doświadczenia oraz w momencie opróżniania komory.
Temperatura rejestrowana była automatycznie za pomocą
czujnika elektronicznego PT100, który stanowi wyposażenie
bioreaktora (rys. 1, poz. 7). Emisje gazów monitorowano za pomocą
Mikroprocesorowego
Systemu
Monitorująco-Rejestrującego.
Suchą masę oznaczano metodą suszarkową w temp. 105oC,
materię organiczną
poprzez
spopielenie
w
temp.550
̊C,
pH
i konduktywność – poprzez pomiar w roztworze wodnym (20 g próbki
w 200 ml wody destylowanej) oraz azot amonowy metodą
destylacyjną. W trakcie trwania procesu kompostowania
w specjalnych zbiornikach magazynowano ponadto skropliny
z komory (rys. 1, poz. 9) i chłodnicy oraz odcieki z komory
(rys.1, poz. 5).
111
Wyniki
Skład użytej do kompostowania mieszanki przedstawiono
w tabeli 1.
Tab. 1. Charakterystyka materiałów użytych w doświadczeniu.
Materiał
Sucha
masa
[%]
Udział
[%]
Ilość
w s. m.
[kg]
Masa
świeża
[kg]
Osad ściekowy
16,7
50
8,1
48,50
Słoma
86
10
1,7
1,98
Liście
82
30
4,9
5,91
Trociny
82
10
1,7
2,07
Uzyskano mieszankę o łącznej masie 58,5 kg świeżej masy
(16,35 kg suchej masy) i wilgotności 72,04%. Porównując udział
wagowy substratów użytych do kompostowania liczony w świeżej
masie widać, że całkowicie dominuje osad ściekowy (83%). Wynika
to z jego bardzo dużego uwodnienia, bowiem sucha masa osadu
wynosiła tylko 16,7%. Z kolei udział osadu liczony w suchej masie
wyniósł już tylko 50%.
Mały udział pozostałych składników w mieszance liczony
w świeżej masie (słomy, liści i trocin) spowodował wystąpienie
niekorzystnych tendencji w trakcie kompostowania związanych
z niedostatkiem
odpowiedniej
struktury,
ponieważ
gęstość
uzyskanego kompostu wyniosła aż 636 kg (tab. 2). Świadczy
to o braku odpowiedniego materiału strukturalnego, gdyż uzyskany
w wyniku kompostowania materiał powinien posiadać gęstość
mniejszą niż 500 kg/m3.
W opisywanych badaniach na uwagę zasługuje bardzo duży
spadek objętości kompostu o 58,5% (znacznie większy niż masy –
40%), co zdecydowanie świadczy o niedostatecznej zawartości
materiału strukturalnego jakim jest przede wszystkim słoma.
112
Tab. 2. Charakterystyka fizyczna materiału wyjściowego i uzyskanego
kompostu.
Masa całkowita
[kg]
Objętość
[dm3]
Gęstość
[kg/m3]
Początek
58,47
132,5
441
Koniec
35,00
55
636
Pomimo tej niekorzystnej tendencji, w trakcie badań
zaobserwowano bardzo intensywną fazę termofilną, co widać
na rysunku 2.
90
80
wymieszanie wsadu
60
o
Temperatura [ C]
70
50
40
30
20
10
0
0
5
10
15
20
Czas kompostowania [dni]
25
30
Rys. 2. Przebieg temperatury w czasie kompostowania mieszanki
Jak widać, najwyższa zanotowana temperatura osiągnęła
aż 82,3oC, co jest dowodem na bardzo intensywną fazę termofilną.
Następnie
temperatura
sukcesywnie
obniżała
się.
Po ok. 2 tygodniach procesu wykonano wymieszanie wsadu,
co najpierw spowodowało gwałtowny spadek temperatury mieszanki
z 51,5 na 36,2oC, ale potem nastąpił jednak wyraźny wzrost
temperatury w kolejnych dniach i zaowocowało to wydłużeniem fazy
termofilnej.
Tak intensywna faza termofilna zaowocowała także bardzo
silnym zużyciem tlenu, co obrazuje rys. 3.
113
25
Stężenie tlenu [%]
20
15
10
5
0
0
5
10
15
Czas [dni]
20
25
30
Rys. 3. Zmiany ilości tlenu w czasie kompostowania mieszanki
Jak widać, w czasie największego wzrostu temperatury
zawartość tlenu we wnętrzu komory kompostowania spadła poniżej
8%. Nie przekroczyła jednak poziomu poniżej 5%, który specjaliści
uznają za granicę tworzenia się warunków beztlenowych
w kompostowanej mieszance.
Spadek zawartości tlenu w czasie fazy termofilnej związany
był też z bardzo intensywną emisją dwutlenku węgla, którą ilustruje
rys. 4.
114
20
18
16
Stężenie CO 2 [%]
14
12
10
8
6
4
2
0
0
5
10
15
20
25
30
Rys. 4. Emisja dwutlenku węgla w czasie kompostowania
Emisja dwutlenku węgla jest wprost proporcjonalna do wzrostu
temperatury
kompostowanej
mieszanki.
Świadczy
ona
o intensywnym rozkładzie materii organicznej w mieszance. Innym
efektem rozkładu związków zawartych przede wszystkim w osadzie
ściekowym była silna emisja amoniaku, którą przedstawia rys. 5.
450
Emisja amoniaku [ppm]
400
350
300
250
200
150
100
50
0
0
5
10
15
20
25
Rys. 5. Emisja amoniaku w czasie kompostowania mieszanki osadu
ściekowego i bioodpadów
115
30
Jak widać na rys. 5., maksymalne stężenie amoniaku
w mieszance gazów opuszczających komorę bioreaktora osiągało
wysoką wartość 400 ppm. Wraz z obniżaniem się temperatury
stężenie amoniaku obniżało się, ale nawet w uzyskanym na koniec
doświadczenia tzw. „młodym kompoście” wciąż dało się wyczuwać
woń amoniaku. Świadczy to o zbyt dużej zawartości osadu
ściekowego w mieszance przeznaczonej do kompostowania.
Uzyskany kompost posiadał ciemnobrązowy kolor i nie posiadał
typowego zapachu ściółki leśnej – właściwego dla dobrej jakości
„młodego kompostu”. W trakcie realizacji doświadczenia uzyskano
natomiast odpowiedzi na postawione problemy badawcze.
Wykazano, że tak przygotowana mieszanka osadów ściekowych
z dodatkiem słomy, liści oraz trocin może osiągnąć bardzo
intensywną fazę termofilną. Tak intensywna faza termofilna wpływa
na bardzo silną emisję CO2. Jednakże brak wystarczającej ilości
materiałów dodatkowych (słomy, liści i trocin) będących także
źródłem dostępnego węgla organicznego powodował niekorzystny
stosunek węgla do azotu, a w konsekwencji był źródłem silnej emisji
amoniaku utrzymującej się przez prawie cały okres doświadczenia.
Przy wdrożeniu opisywanej mieszanki osadów i bioodpadów
w procesie kompostowania w skali rzeczywistej niezbędne jest więc
zmniejszenie proporcji stosowanego osadu, a zwiększenie dodatku
substratów o wyższej zawartości węgla i małej azotu, jak. liście,
trociny czy słoma.
Wnioski
Na podstawie przeprowadzonych badań można sformułować
następujące wnioski:
- Kompostowanie mieszanki osadów ściekowych i bioodpadów
(słomy, liści i trocin) pozwala na uzyskanie bardzo intensywnej fazy
termofilnej.
- Intensywna faza termofilna wpływa na bardzo silną emisję
dwutlenku węgla oraz powoduje intensywne zużycie tlenu przez
kompostowaną mieszankę.
116
- Niedostatek materiałów o dużej zawartości węgla w mieszance
z osadem ściekowym powoduje wystąpienie intensywnej emisji
amoniaku w czasie kompostowania.
- Niedostateczna zawartość słomy i wystąpienie intensywnej fazy
termofilnej rozkładającej intensywnie obecną w mieszance słomę
doprowadziło do zbyt dużego zagęszczenia uzyskanego kompostu
do wartości powyżej 600 kg/m3.
Literatura
1. Krajowy Plan Gospodarki Odpadami 2014.
2. GUS 2011.
3. Haug, R.. T., The Practical Handbook of Compost Engineering 1993. Lewis
Publishers. Boca Raton, Ann Arbor, London, Tokyo. 285.
4. Ustawa z dnia 14 grudnia 2012 r. o odpadach1), 2), 3) Opracowano
na podstawie Dz. U. z 2013 r. poz. 21.
5. Dach J., Zbytek Z. Wpływ dodatku słomy 2005. Przegląd komunalny nr 1642005/5.
6. Dach J., Jędruś J., Adamski M.; Kowalik I., Zbytek Z. 2003 Bioreaktor
do badań procesów rozkładu materiałów organicznych, Journal of Research
and Applications in Agricultural Eng., vol. 48 nr 4, 74-77.
117
Ogrebchuk Bohdan, Krupych Stepan
Lviv National Agrarian University
Opiekun pracy:
Krupych O.M., Ph.D., Associate Professor, Head of
Department of Agricultural Machinery
Tymochko V.O., Ph.D., Associate Professor, Head of
Department of Project Management and Industrial Safety
The development of the combined aggregate for
gathering fruits of pome cultures on the basis of
the tractor T-16
Scientific section: The development of the combined aggregate
for gathering fruits of pome cultures on the basis of the tractor T-16.
Subsection: 12.1. The mechanization and the electrification of
agriculture.
Introduction.
Fruit-and-berry products are integral element of human activity
which provides the valuable enrichment of the organism with mineral
salts, microelements, organic acids, pectin and other substances,
vitamins as well as an important raw material for producing juices,
marmalade, jam.
During the last period the considerable reduction of the average
yearly consumption of fruits and berries per one person is observed
in Ukraine – if in 1990 it estimated 77.2% of minimal based norm
then in 2009 – only 57.9% [1]. Such negative results have become
the consequence of decreasing the areas of perennial plantations
to 2.1% of the general area of agricultural crops and decreasing the
yield capacity by 1.7 times as well as generally not good
implementation of the concept [2] of gardening development involved
particularly the development of highly productive technical means
for all technological operations, decreasing of labor and fuel and
energetic costs for products manufacturing. Set up machinery
for gathering fruits and lines for commodity treatment of fruit
118
and vegetable products, [3] that do not meet the demands
of resource saving, are of low productivity and have restricted
technological opportunities. This problem is especially vivid during
harvesting crops. It estimates 40% of all costs of products growing.
The setting up of highly effective fruit harvesting machinery, working
parts of which are adapted to the wide range of size-mass
parameters of perennial plantations, is restricted by extremely difficult
tasks related with the biological peculiarities of trees.
Subject actuality.
One of the major problems of low production level of fruits and
vegetables output is insufficient introduction of the mechanized
technologies, means of harvesting and crop transportation.
The problem of trees and fruits damage by serial fruit picking units,
which technological potentialities and power consumption of the
harvesting process, on the whole, depend on the organization level
of the technological process of the very technical means, has not
been resolved. Thus, serial fruit picking machines and units demand
the certain agricultural background, garden preparation, special
creation of trunks and crowns of trees. Taking into consideration that
in gardens there are perennial plantations of different size-age and
sort groups, the part of fruit trees, especially of the lower range of
fruit picking units use, are
shaken at too strict regimes, accompanied by damages
of the bark and root system and also energy consumption excelling.
At the same time, the top range depicts incomplete fruit taking
through the power lack. Under such conditions it would be
reasonable to use small-scale, highly maneuverable machines,
assembled on the basis of the tractor T-16.
The selection of rational constructional parameters and operating
modes of the tree shaker with wide range of size-mass indices
is possible if in its construction there is a device of positioning
concerning the trunk of fruit tree. The solution of the settled problems
should base on the complex approach that takes into account
concerted operation of elements of energy means, shaker and
119
positioning system under condition of providing with agrotechnically
vital fullness of fruit picking.
Aim and tasks of investigation.
Effectiveness increasing of mechanical process of fruit picking
due to improvement of technological possibilities of fruit picker
equipped by GPS is the aim of the work.
The aim should be achieved by solving the following tasks:
1. Analysis of trees characteristics as for the mechanization
of fruit picking process;
2. Development of system model “hydraulic line ─ vibrodisturbing
─ tree”;
3. Scheme development of shaker positioning as to a tree;
4. Conducting of economic and energy evaluation
of mechanization process of fruit picking with shaker equipped by
GPS.
Object of investigation.
The main objects of investigation are: fruit and apple-trees
of such varieties as Pepin zolotystyi (wilding B9), Antor (57-490)<
Slava peremozhtsiam (57-490), Aidared (57-490); divisible-aggregate
system of hydraulic line of energy devises of such types as 0,6; fruit
shaker; GPS; the process of fruit picking.
Subject of investigation.
Rules of indexes changes of fruit picking effectiveness
depending on shaker parameters are the subject of investigation.
Methods of investigation.
Mechanization processes of fruit picking were investigated using
theoretical analysis and experiments in field and laboratory
conditions using standard measuring equipments (electron
oscillograph C-8-17, accelerometer, mesdos, sensors, power supply
units and converters etc.), production equipments with dynamic
system modeling “machinery- tree” using PC. Mathematic system
modeling “hydraulic line ─ shaker ─ tree” with solving differential
equations by numeral method was as a fundamentals of theoretical
120
investigations. Experimental investigations were conducted on the
basis of system approach and such methods as photochronometric,
structural analysis and synthesis, statistic worked up information,
schematic and structural modeling were used.
Some directions of improvement fruit harvesting machinery
The principal tasks of construction fruit harvesting machinery
at the moment are to increase productivity, to reduce damage
of fruits and trees, to decrease maximum hand labor of removing
impurities and packing, to supply high passability and maneuvering
of machinery being simply constructed and reliable driving working
parts, to supply accident prevention and others.
The process of harvesting fruits includes several principle
operations such as: delivering package material to interlinear of the
garden, picking up windfall, harvesting fruits, sorting fruits according
to their quality, loading packages with fruits into vehicle, transporting
fruits to the storage room. Harvesting some varieties of fruits certain
operations can be absent or changed. For example, being harvested
cherries, the transportation of the yield is done in capacities
with water. According to this the operation of loading will be different
from traditional one.
It depends on used technologies of harvesting fruits that involves
this or that complex of machinery for harvesting works.
Using any method of harvesting the first operation mentioned
above is to pick up windfall. The number of windfall is not stable
and depends upon climatic conditions, seasonable sprinkling of trees
and many other factors that can be occasional. However gardening
farms plan harvesting windfall that contain average 10-15% of the
total yield of fruits. There are different qualities of windfall such as:
low-valuable windfall is a damaged fruit by the insects and high
quality windfall is a fallen fruit caused by wind. Selecting 1centner
of windfall in the average 2 person-hours is needed.
The most effective and economical method of harvesting fruits
is mechanical one. This method supplies increasing productivity
of work 5-12 times and reducing expenses of work which is not less
than 2 times. Consequently the construction of fruit harvesting
machinery is the next step in development of mechanical equipment.
121
Any fruit harvesting machine consists of two main parts such as:
attachment for shaking trees (oscillator) and attachment that catches
the fruits.
The main directions of development fruit harvesting machinery
constructions are the following:
- Creation of self-propelled, fully hydrophilic highly efficient
machines with completed technological cycle;
- creation and utilization for vibration of inertia die vibrators
trees;
- creation and utilization of complex collecting devices providing
great output of healthy fruit due to mechanical gathering;
- investigation of materials for covering the working surfaces of
grip devices, not damaging the bark of trees in the sit of girth;
- investigation of ways and technical means for packing fruit in
boxes and containers without any damaging;
The possibilities of increasing the productivity of fruit-gathering
machinery by shortening the time on cultivation of one tree are
limited as all existing fruit gathering machines are of a position
action.
Main ways of further development and improvement of position
action fruit gathering machinery can be defined as following:
- the machinery must have a wide range of regulating the
frequency and amplitude vibration, permitting to apply it for
gathering all kinds of fruit (cherries, plums, apricots, nuts,
almonds, apples, pears and others), which are partially used
for technical processing and for fresh and storage use.
- working part of machine must have wheels of high passing,
applying it for gathering fruit in any weather. Front and rear
wheels must have the possibility to rotate in one and different
sides, providing a high maneuverability of machine
approaching to tree, turning around on inter-block road, and
also under constant transporting machines from one plot
of orchard on the other one or from the orchard on the farm
area. For such driving it is necessary to apply individual
hydraulic driven for each wheel.
for the aim of getting generality and time shortening on trees
vibration the machinery must be equipped with two kinds of devises:
122
for trees and branches vibration. Under creating grip devises
its necessary to pay attention on non-damaging a tree bark (branch)
on the site of girth. For this purpose it can be recommended a grip
of axial clamp.
for gathering fruit from different of sizes trees it’s advisable
to have a great catching surface
(for example 100m2), that could be shortened without changing
constructions of other machine nodes.
Main tasks on the creation of highly efficient fruit gathering
machinery for the nearest can be defined as following:
- Creation of machines with completed cycle and working parts
(taking away – packing) which directly influence fruit.
- Investigation and creation of devices for packing fruit with
elements of automation for fluent fruit packaging.
- Investigation and creation of complex collecting devices allowing
to get high quality of fruit after their gathering.
- Creation of basic model of fruit – gathering machine, supplying
different devices, which gathers various fruits from different
of size trees.
As it was mentioned, agrotechnical background under
mechanical gathering of fruit makes the great influence on the
efficiency of using fruit-gathering machine as well as on the
damaging trees and fruits.
Picture 1. Scheme of combined aggregate for gathering and transporting of
fruit 1) energetic mean; 2) coupler device; 3)semi-trailer; 4) containers
123
Analysis of elements of suggesting structural scheme of fruit
picking of shaking up type.
Fruit-picking of shaking up type of mobile energetic device (MED)
(pic. 1) on which with help of auxiliary equipment (AE) is hinged fruit
picker device, structural elements of which are vibration exciter and
grip.
Shakers transmit boring vibrations to the iron-bar or skeletal
branches of a tree to take their fruits. The actuating element here is
a vibrating-driver VD which transforms the mechanic energy
of a rotating movement received from the internal combustion engine
ICE of an energetic device into a mechanic energy of vibrating
movement necessary for fruits separating. The portable and
energetic device PED in this case is a basic carrying element
of a fruit-shaker FSH. Therefore, one should secure a permanent
functional unity between them (
See the solid line on Fig . 1.3.). The forceful flow received from
the internal combustion engine ICE is transmitted to a vibrating driver
VD by means of an operating equipment OE (See a solid line with
an indicator) . Another forceful flow (See a dashed line) is directed
from the elements of operating equipment hydraulic system to the
gripping GRP (the transitional element between a vibrating driver
and a tree). It transmits forced vibrations to the iron bar or the tree
skeletal branches on the site of gripping under conditions of the
minimal vibrations suppression and permissible damage of a tree
bark.Grippings are available when deal with iron-bar shakers with
grippers mounted by a hydraulic cylinder and they are unavailable
in case with cable shakers. This is caused by the design peculiarities
of the given fruit-separating device which is capable both to throw
gripping loops at the central conductor and to secure the preliminary
tension of a cable. The latter guarantees the efficient vibrations
transmission to a tree.
124
Scheme 1. Structural scheme of a fruit-taking device of a shaking type:
PED – portable and energetic device; ICE – internal combustion engine;
OE – operating equipment; AE – accessory equipment; FSH – fruit shaker;
VD – vibrating driver; GRP – gripping.
Fig. 2. Scheme of the shaker of the machine VUM-15 1 – transitional shaft;
2 – crankshaft; 3 – vibration driver body; 4 – hydraulic cylinder; 5 – pads;6
– ball bearing; 7 – spring; 8 – roller bearing; 9 – staple; 10 – shaker body;
11 – connecting rod; 12 – chain gear.
125
Draw. 3. 1. frame. 2. hydraulic cylinder for opening and closing the hinged
trap 3. a trap 4. hydraulic cylinder for grip length regulation 5. hydraulic
cylinder for clamp grip 6. The part of the trap, which is wounded on a dram
7. screen 8. bloc rollers with hydraulic cylinder
Linea inertial shakers are installed on the machine BUM-15, and
its modifications. They differ from other types of devices
by combining capture decision and fastening structure backer
breaker on the frame. It consists of main hull which is installed
in roller bearings of machine frame. The gripper hydraulic cylinders
are mounted inside the hull of special ball bearings, on the rods
which are hinged on pillows. The gripper hydraulic cylinders are
connected between each other by a bracket. The hull of bucket
breaker, inside of which the crankshaft bearing is installed on the rod,
is hinged with hydraulic cylinder and through the flanges attached
to the special glass hull shaker.
Working principle of linear inertial shakers BUM-15A, is similar
and is as follows. After the installing of the unit near the tree, trunk
of which is located in the center of the damps, then the capturing
is taken place hear by capture pillows and hydraulic cylinders.
After turning on the device the fluctuations of trees is provided
with capturing and by the forces of energy that occur while the fruits
are picked. Required completeness and quality of harvest
are reached by shaking the trees in 2-3 doses lasting 4-10sec. each
with gradually increasing of frequency rotation of the engine
126
crankshaft from minimum to maximum. This leads to delays
in process of picking with high frequency shaking that can cause
swaying of trunks.
Conclusions
1) Machanized (party mechanized) method of gathering fruit is the
most promising among the known ones. The tool, with working
bodies for the removing fruit (devices), which provide them with
immediate separation, is an obligatory element.
2) Machines of positional action with inertial and unbalanced
shakers have preferential use for the existing perennial plants.
They work in vibration or vibration and blow conditions
and provide the acceleration of fruiting branches, which are
agrotechnically sufficient to achieve the require the complete
removing of the crop.
3) Majority of the crop removing machines are equipped with the
power plant, which does not provide whith agrotechnic quality
requirements and complete removing the crop. The trees in
a lower range are shaken under too hard conditions, wich cause
the damage to the fruit, bart and significant cost of the energy
overruns. Unsufficient completeness of removing the fruit due to
the lack of capacity is inherent for the top range trees.
4) One way to expand the technological capabilities of the cyclic
action shakers – is to equipt hydraulic gear with energy storage
system. Its working conditions are subjected to the conformity
to natural laws of falling fruits of the wide range size group.
5) Necessary theoretical and experimental study of the system
"working fluid - hydro engine - vibro-mixer of fluctuations - tree"
to install the conformity of hydraulic engine working conditions,
under which the necessary agrotechnical frequency of shaking
fruits is provided.
127
Bibliography
1. B. Overko. Line production of gathering fruits / / Offer. - 2000. - № 8-9. - p.4445.
2. R. Shevchuk, R. Paslavskii. Improving of streaming technology for gathering
and transporting fruit / / Machinery agribusiness. - 1997. № 2. – 21-22.
3. R. Shevchuk, I. Ripka, Y. Semen. Improving of rope shaken fruit / / Farm
machinery. Lutsk: Ed. - Vol. Department of LSTU. - 2000 Issue 6. - p.208-211.
128
Pomarański Przemysław
Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
Wydział Inżynierii Produkcji, Katedra Podstaw Inżynierii
Opiekun pracy: dr inż. Krzysztof Korpysz
Identyfikacja cieplnego obiektu automatyki
Thermal object identification
Summary
Describes the principle PID regulators, and how to identify
objects in the open and closed loop control. Identified laboratory
dryer by stroke unit. The dryer has two adjustable components ─
fan and warmer. Time delay of fan is 0,5s and time constant 0,63 s
The heater was tested at three different fan forcing signals, which
were 30%, 50% and 70%. There was no dependence between air
flow and time delay for each flow amounts to 4,5 s Time constants
were respectively 55,5 s, 32 s and 26 s. Set gain and transfer
function object.
Układ automatycznej regulacji
Działania UAR można w zademonstrować tak jak przedstawia
to rysunek 4. Jest to bardzo uproszczony układ SISO (Single Input
Single Output) gdyż różnorodne zakłócenia mogą występować
w kilku miejscach pętli a układ może również mieć wiele wejść oraz
wyjść (układ MIMO). Bez względu no to gdzie będą oddziaływały
zakłócenia i z jakim układem będziemy mieli do czynienia ogólna
idea pozostaje taka sama.
129
Rysunek 4. Standardowa pętla regulacji
Źródło: VanDoren V.: Regulacja stabilizująca vs. regulacja nadążna,
Control Engineering Polska, styczeń/luty 2012
Wartość zadana jest w węźle sumacyjnym porównywana
ze zmierzoną wielkością regulowaną. W ten sposób obliczany jest
uchyb regulacji zwany również odchyłką bądź błędem regulacji.
Na jego podstawie regulator generuje sygnał sterujący, który
wymusza reakcję elementu wykonawczego obiektu. Elementem
wykonawczym może być np., grzałka pompa bądź wentylator.
Zmieniająca się wielkość regulowana nieustannie porównywana jest
z wartością zadaną. W miejscu porównania pętla zostaje zamknięta
a układ nosi miano układu zamkniętego, inaczej nazywanego
układem ze sprzężeniem zwrotnym.1
Najbardziej złożonym i jednocześnie najbardziej uniwersalnym
typem regulatora jest algorytm PID. Regulator PID składa się
z trzech części: proporcjonalnej (Proportional), różniczkującej
(Derivative) oraz całkującej (Integral), przy czym możliwe jest
wyłączenie akcji całkującej oraz różniczkującej. W ten sposób
możliwe jest uzyskanie regulatorów P, PI oraz bardzo rzadko
stosowanego PD. Algorytm PID posiada trzy nastawy: wzmocnienie
proporcjonalne kp, stałą czasową Ti oraz Td, noszącą nazwę stałej
czasowej różniczkowania lub czasu wyprzedzenia. Za jego pomocą
można uzyskać najlepsze parametry regulacji, jednak właściwe
określenie nastaw jest bardzo trudne. Najprostszym regulatorem jest
regulator P, który posiada jedną nastawę kp, i reaguje on
proporcjonalnie do uchybu czego konsekwencją jest to, że błąd
regulacji nigdy nie osiągnie zera. Pośrednim jest regulator powstały
1
Peszyński K., Siemieniako F.: Wydawnictwa Uczelniane Akademii TechnicznoRolniczej, 2002
130
poprzez wyłączenie akcji różniczkującej, czyli regulator PI. Jest to
regulator najpowszechniej stosowany w przemyśle a dzięki niemu
możliwe jest zminimalizowanie odchyłki do zera. Potrzebuje on
dwóch nastaw wzmocnienia proporcjonalnego kp, i stałej czasowej
Ti., a prawidłowo dobrane zapewniają stabilną pracę przy bardzo
dobrej jakości regulacji.
Podstawowe parametry obiektu automatyki
Do opisania zależności wejściowo wyjściowych każdego obiektu
automatyki stosuje się transmitancję operatorową. Do wyznaczenia
transmitancji operatorowej potrzebne są zazwyczaj parametry takie
jak wzmocnienie obiektu, czas opóźnienia transportowego oraz stała
czasowa. Transmitancja ta wtedy przyjmuje postać:
Podany wzór opisuje inercję pierwszego rzędu ze wzmocnieniem
k i opóźnieniem transportowym Td. W rzeczywistości każdy obiekt
zawiera kilka stałych czasowych jednak dla uproszczenia zostały one
zawarte w jednej stałej czasowej Tz nazywanej zastępczą stałą
czasową. Dla niektórych obiektów uproszczenie to daje
wystarczający obraz zmian w układzie, jednak wielu ekspertów
uznaje to za zbytnie uproszczenie i poleca model n-tego rzędu
opisany przedstawionym poniżej wzorem:
Dla takiego modelu stworzono zestawienia tabelaryczne
ułatwiające dobór nastaw w zależności od parametrów modelu.2
Wyznaczenie wzmocnienia obiektu odbywa się na podstawie
wykresu jego charakterystyki statycznej opisującej zmiany wartości
wyjściowej y w odniesieniu do zmian wartości wejściowej u.
Wzmocnienie ustala się zawsze tak samo korzystając ze wzoru:
2
Kowal J.: Podstawy automatyki, Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne Akademii
Górniczo-Hutniczej, 2004
131
Określenie
wzmocnienia
nie
jest
zadaniem trudnym
w przeciwieństwie do wyznaczenia opóźnienia i zastępczej stałej
czasowej. Do ich określenia wykorzystuje się najczęściej metodę
polegająca na analizie odpowiedzi obiektu wywołanej skokiem
sygnału wejściowego w otwartej pętli regulacji. Oznacza to, że praca
regulatora ustawiona jest na tryb ręczny. Po zarejestrowaniu
odpowiedzi obiektu i wykreśleniu charakterystyki skokowej jej analiza
również może przebiegać różnymi sposobami. Jednym z najczęściej
stosowanych jest tak zwana metoda stycznej, w której to na wykresie
charakterystyki należy znaleźć punkt przegięcia a następnie
poprowadzić
styczną
przechodzącą
przez
ten
punki.
Czas opóźnienia wyznaczany jest w miejscu przecięcia się stycznej
z osią X, natomiast stałą czasową określa punkt przecięcia stycznej
i linii wskazującej nowy stan ustalony.3 Graficzne przedstawienie
tej metody zamieszczono na rysunku 2.
Rysunek 2. Graficzne przedstawienie metody stycznej
Źródło: Kasprzyk J. i in.: Identyfikacja procesów, Wydawnictwo Politechniki
Śląskiej, 2002
W przypadku gdy dokładne zlokalizowanie punktu przegięcia
stwarza problemy możemy posłużyć się metodą z uproszczeniem,
którą zobrazowano na rysunku 3.
3
Kasprzyk J. i in.: Identyfikacja procesów, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2002
132
Rysunek 3. Identyfikacja obiektu bez wyznaczania punktu przegięcia
Źródło: Åström K. J., Hägglund T.: PID Controllers: theory, design, and
tuning, International Society for Measurement and Control, 1995
Za czas opóźnienia w tym przypadku przyjmuje się czas
od początku odpowiedzi obiektu do momentu kiedy wielkość
regulowana osiąga kilka procent wartości szczytowej. Na rysunku 3,
sytuację taką oznaczono literą A czas opóźnienia natomiast literą L.
Następnym krokiem jest odszukanie czasu gdy wielkość regulowana
dociera do wartości końcowej (punkt C) oraz 63,2% tej wartości
(punkt B). Za stałą czasową możemy przyjąć odcinek AB lub AC,
jednak z praktycznego punktu widzenia korzystniejszym wyborem
jest odcinek AB gdyż w drugim przypadku wielkość stałej czasowej
bywa przeszacowana.4
Często jednak nie mamy możliwości przeprowadzenia
eksperymentu identyfikacyjnego przy otwartej pętli regulacji.
Okoliczności takie wymagają dostosowanej do tego metody jaką jest
ta opracowana przez Zieglera i Nicholsa. Metoda Zieglera-Nicholsa
wymaga wyeliminowania akcji całkującej oraz różniczkującej
a pozostawienie jedynie działania proporcjalnego. Następnie należy
zwiększać wartość współczynnika wzmocnienia do czasu gdy obiekt
osiągnie granicę stabilności. Oznacza to, że w odpowiedzi
4
Åström K. J., Hägglund T.: PID Controllers: theory, design, and tuning, International
Society for Measurement and Control, 1995
133
na skokową zmianę wartości zadanej pojawią się oscylacje o stałej
amplitudzie tak jak to zostało przedstawione na rysunku 4.
Rysunek 4. Identyfikacja metodą Zieglera-Nicholsa
Źródło: Opracowanie własne
Wzmocnienie przy zastosowaniu którego obiekt znalazł się na
granicy stabilności definiuje się mianem wzmocnienia krytycznego
Kkryt, a do wyznaczenia nastaw potrzeba jeszcze czasu oscylacji Tosc.
5
Na podstawie tych dwóch wyróżników dobiera się nastawy według
kryteriów podanych w tabeli 1.
5
Żelazny M.: Podstawy automatyki, PWN, 1978
134
Tabela 1. Dobór nastaw regulatora po identyfikacji metodą ZiegleraNicholsa
Nastawy regulatora
Typ
regulato
ra
Kp
Ti
Td
P
0,5∙Kkryt
-
-
PI
0,45∙Kkryt
Tosc 1,2
-
PID
0,6∙Kkryt
Tosc 2
Tosc 8
Źródło: O’Dwyer A.: Handbook of PI and PID controller tuning rules,
Imperial College Press, 2006
Gdy test identyfikacyjny ma jeszcze więcej ograniczeń tzn. nie
można otworzyć działającej pętli regulacji a doprowadzenie obiektu
do granicy stabilności jest ryzykowne bądź wręcz niemożliwe można
uwzględnić metodę przekaźnikową opracowaną przez Åströma
i Hägglunda z Instytutu Technicznego w Lund w Szwecji. Układ
zostaje wprowadzony w oscylacje o stosunkowo niewielkiej
amplitudzie poprzez skokowe zmiany sygnału sterującego, przy
czym zmiany te są o takiej samej wartości lecz przeciwnym zwrocie.
Zmiana kierunku odbywa się zawsze wtedy gdy wielkość regulowana
osiągnie pożądaną wartość. Przykład takiego eksperymentu
zaprezentowano na rysunku 5.
135
Rysunek 5. Identyfikacja metodą przekaźnikową
Źródło: Ożadowicz A.: Automatyczny dobór nastaw regulatorów PID metodą
Zieglera-Nicholsa, Control Engineering Polska, marzec 2007
W tym przypadku skok wartości sygnału sterującego u następuje
z 24% na 28% i z 28% na 24%, zaś wartością pożądaną w wielkości
regulowanej y jest 33%. Skok następuje zawsze w momencie gdy
wielkość regulowana osiąga wartość pożądaną, innymi słowy gdy
sygnał uchybu zamienia znak na przeciwny6. Na wykresie wyznacza
się wyróżniki (patrz rys.5) za pomocą których oblicza się okres
oscylacji oraz wzmocnienie krytyczne podstawiając je do wzorów:
Nastawy regulatora dobiera się tak jak przy identyfikacji metodą
Zieglera-Nicholsa (tab. 1).
6
Ożadowicz A.: Automatyczny dobór nastaw regulatorów PID metodą
Zieglera-Nicholsa, Control Engineering Polska, marzec 2007
136
Charakterystyka badanego obiektu
Badanym obiektem była suszarka laboratoryjna (rys. 6)
reprezentująca w skali półtechnicznej procesy i zjawiska występujące
w takich urządzeniach jak suszarnie płodów rolnych, instalacje
klimatyzacyjne itp. Obiekt badawczy składał się z dwóch
podzespołów: obiektu regulacji oraz modułu zasilania i sterowania
lokalnego. Obiekt regulacji zawierał wbudowane przetworniki
pomiarowe temperatury i ciśnienia oraz grzałkę i wentylator
o regulowanych mocach. Natomiast moduł sterowania i zasilania
zawierał elektroniczne układy umożliwiające przetwarzanie sygnałów
sterujących o standardowych zakresach na takie, które umożliwiały
sterowanie mocami grzałki i wentylatora.
Rysunek 6. Budowa badanego obiektu: A. obiekt regulacji,
B.moduł zasilania i sterowania lokalnego Źródło: Opracowanie własne
Parametry eksperymentów
Badanie wentylatora przeprowadzono przy wyłączonej grzałce.
Sygnały wymuszające zmieniały się od 0% do 100% a następnie
w przeciwnym kierunku co 1% w odstępach czasu równych
10 sekund. Badania grzałki wykonano przy trzech różnych
przepływach wynoszących odpowiednio 30%, 50% i 70%. Zmiany
sygnałów sterujących grzałką zmieniały się w skokach co 5% od 0%
do 100% i odwrotnie w odstępach trwających 20 minut.
137
Wyniki badań i ich analiza
Na rysunkach 7 i 8 przedstawiono przykładowe wykresy
przebiegów badań, na podstawie których wyznaczono transmitancje
obiektu.
Rysunek 7. Temperatury grzałki i otoczenia wyrażone w stopniach
Celsjusza, (wymuszenie wentylatora 70%)
Rysunek 8. Charakterystyka skokowa wentylatora
Na rysunku 8 wyraźnie widać, że opóźnienie transportowe
wentylatora wynosi Td=0,5 s. Do obliczenia zastępczej stałej
138
czasowej za punkt stabilizacji przyjęto przepływ równy 70,8%
i wykonano stosowne obliczenia na podstawie których stwierdzono,
że stała czasowa T=0,63 s. Na podstawie innych wykresów
określono wzmocnienie wentylatora, które wynosi κ=1,47.
Obliczone wzmocnienia grzałki są następujące:
Przy czym liczba w indeksie dolnym przy oznaczeniu informuje
o warunkach badania a dokładniej o wymuszeniu wentylatora
podczas danego pomiaru. Analizując skoki jednostkowe grzałki przy
różnych wartościach sygnału wymuszającego podawanego
na wentylator wyznaczono czasy opóźnienia transportowego (Td)
oraz zastępcze stałe czasowe (T):
Na podstawie powyższych wzmocnień, opóźnień transportowych
i stałych czasowych wyznaczono transmitancje obiektu.
Dla wentylatora otrzymano jedną transmitancję opisaną wzorem:
Natomiast dla grzałki otrzymano trzy transmitancje, dla trzech
różnych wartości sygnału wymuszającego poziom pracy wentylatora.
Wzory opisujące te transmitancje są następujące:
 dla wymuszenia wentylatora równego 30%

dla wymuszenia wentylatora równego 50%
139

dla wymuszenia wentylatora równego 70%
Wnioski
Przeprowadzone
eksperymenty pozwoliły w sposób
wystarczająco dokładny wyznaczyć transmitancje obiektu;
 Stwierdzono, że wraz ze wzrostem wymuszenia wentylatora
a co za tym idzie przepływu powietrza, maleje wzmocnienie
obiektu;
 Jednocześnie ze wzrostem przepływu maleje stała czasowa;
 Opóźnienie transportowe dla każdego przepływu jest stałe
i wynosi 4,5 s.
 Mimo stałego wymuszenia podawanego na wentylator
przepływ nie był stały a jego wahania miały wpływ
na mierzoną temperaturę grzałki;
 Wyznaczone transmitancje pozwolą na lepszy dobór procedur
i algorytmów sterujących oraz nastaw regulatorów;

140
Sałaga Weronika, Wójcik Jagoda
University of Life Sciences in Lublin
Faculty of Production Engineering
Students Research Club – Exploitation and Managemenr of Farm Technology
Design brief for a speed bump allowing
electrical energy recovery
Introduction
Although speed bumps are installed on carriageways in order
to increase the safety level of urban pedestrians, they are, at the
same time, burdensome for drivers. They hinder the comfort of
drivers and passengers alike, they also tend to damage chassis,
frequently due to poor signage.
The illumination of a speed bump could tremendously simplify
the process of passing it over. Putting forward solutions enabling
speed bumps to generate electrical energy intended to either its
illuminating or heating would make them easier to be accepted by
drivers.
In order to harness the mechanical energy derived from
a vehicle’s contact with the bump, a structure ensuring its
pendulousness or flexibility has to be devised.
The aim and scope of the project
The main aim of this project is to put forth the general
construction specifications for a speed bump allowing electrical
energy recovery coming from cyclic tire pressure, with the intention
to be applied to improve traffic safety.
The scope of the work encompasses:
 devising a new solution allowing energy recovery
 proposing an approach to implementing recovered energy
with the intent of improving the traffic safety
 presenting conclusions
141
Stating the problem and its rationale
In order to address the issue, the feedback of speed bump users
has been taken into consideration. Particular attention has been paid
to the problems related to high level of bump hardness, which
is responsible for driving discomfort, as well as its poor signage,
i.e. unilluminated warning signs. What also needs to be meticulously
taken into account is factors like atmospheric conditions, high level of
wear and tear and traffic density. Illuminating the area in the
proximity of the reflective tape seems most adequate. However,
when unfavorable weather conditions arise, such solution could not
fulfill its purpose. Implemented LED lights must be tightly embedded
and thus after withstanding the impact of a sand truck or contact with
salt, they could avoid being damaged or buried by layers of sand
or slippery mud.
A tremendous facilitation could very well be implementing direct
energy receipt in speed bumps. Such energy could subsequently
be used to power small storage batteries, hidden, e.g., under the
carriageway in order to utilize it after dusk or in low visibility
situations.
Concepts of speed bump solutions
The first proposed solution to the stated problem is to mount
either rubber, plastic or elastic bag with a height of approximately
1.5-2 centimeters, glued to the surface and the longer edge of the
bump, to enable its movability so that it could ascend and descend
upon the contact with wheels.
Such a bag could be mounted on the both sides of the bump’s
edges or only just on one of them, because it would still retain
pendulousness (fig. 1). The bag could be either filled with liquid
or air. In case of liquid implementation, it is advised to use antifreeze,
noncorrosive and nontoxic substances. One of such substances
is ethanol. Its biggest advantage is its low cost, however, it is
flammable and quickly evaporates. On the other hand propylene
is environment-friendly, biodegradable, and glycerine – which
properties are similar to propylene glycol – possesses high level of
viscosity [Milecki 2010].
142
Fig. 1. The application of edge bags
The second alternative is a speed bump with a hinge at its top.
Such a solution has already been invented and implemented
in Southern California. The interior part features shock absorber
system which, when subjected to certain force (respecting the speed
limit in a given place) during the contact, causes individual absorbers
to unbend. However, in case of exceeding the desired speed,
the built-in shock absorbers react in the opposite way and become
stiff, as well as their apex ascends.
Given its high excursion level, this is the most suited bump type
to generate energy. However, it would be necessary to ensure
airtightness
in
our
climatic
zone
[http://www.v10.pl;
http://www.autokrata.pl].
Fig. 2. Hinged speed bump – the principle of operation [http://www.v10.pl]
143
Another alternative solution is the application of elastic, rubber,
air-filled bag placed inside the bump. For such a solution, it would be
most advisable to use a bag with liquid placed either on one or both
of the sides, as shown in figure 1.
Fig. 3. The cross-section of speed bump with air-filled bag.
The bump’s exterior does not diverge from hitherto introduced
design briefs, albeit in its interior there is a bag filled with air or liquid.
The presented structure is required to be airtight in order to prevent
leaking. On one of the bag’s sides, there is a necking inside of which
an electrical energy generating mechanism is located. Such necking
could comprise an elastic pipe which would ensure the airtightness
and mobility of the whole mechanism (Fig. 4).
Fig. 4. The application of magnet and coil inside the speed bump
Upon contact with wheels, the bump bends, causing air
compression accompanied by the magnet’s movement within the
coil. At the end of the device, there is a spring with a round plate
144
which is meant to bounce the magnet so that upon the next contact,
the bump would return to its active state. However, in order to avoid
magnet getting thrown into the bag, at the other end of the pipe,
there is a necking in the form of a metal strip with an opening which
purpose is to block the magnet (Fig. 5). The energy is distributed
to the storage battery.
Fig. 5. The longitudinal cross-section of speed bump with air-filled bag.
Other alternative comprises mechanism similar to the abovementioned one. The whole layout remains unchanged with the
exception of the spring which is replaced by a magnet with reversed
polarity which allows to move away the magnet working in the coil
(Fig. 6).
Fig. 6. The structure with two magnets
The speed bump featuring coils and magnets in its structure
is comprised of several interconnected elements, the so-called
segments, which upon inserting one element into another one, latch
and fold or are winded by the special screws (Fig. 7).
145
Fig. 7. Speed bump elements [www.szymkowiak.pl]
In this application, the structure of one or two magnets with coils
is straightforward. In the speed bump’s upper structure part, there
is a slat with metal rod to create one mobile element along with the
whole. There is a coil or two attached to a pipe in order to minimize
any excessive production costs. Each of the coils is placed in the
pipe and placed in such a fashion so that there would not be any
undesired coil movements, and as a consequence the obliteration of
the whole structure.
Rys. 8 The cross-section of speed bump with slat and coil.
Upon entering the bump, the tire pressure is exerted on the
structure. Then, the bump’s flexure occurs, coupled with slat’s
movement as well as coil’s shift in relation to the magnet.
Contemporary speed bump structures are designed to return
to its constructional default state after being passed over. Thanks
to this, the necessity of constructing solutions based on elastic
materials is reduced.
Yet another alternative is less economical but more precise.
It consists of placing the coil and the magnet under each speed
bump element. Statistical speed bump is mounted in residential
streets or one-way roadways where only one broadened lane (by
146
about one metre) exists. In such space, about 4-6 to 8-10 speed
bump constructional elements unfold.
A coil with magnet is placed under each of those elements
(Fig. 9). In such case, even the deliberate attempts of evading the
bump would result in passing over at least one element (or in case of
making contact with the linkage – two elements).
Fig. 9. The cross-section of speed bump utilizing a couple of coils
and magnets
Utilization of hinged speed bump
The utilization of hinged speed bump is based on existing bump
system in which the reaction is different than what was hitherto
planned. In the first variant, upon making contact with the bump
at adequate speed (to the given zone), the implemented sensors
cause the bump to “straighten” itself. In the proposed solution,
the main upside is partial realignment of the bump, which causes coil
movement in relation to the magnet and vice versa – figure 10.
In the described case, both sides of the bump are mobile and
attached to the walls of the triangular bump. Inside the coil, there is
a magnet attached to the speed bump’s second wall via metal wire.
147
Fig. 10. The cross-section of hinged speed bump.
Upon making contact with the bump, its walls straighten up to the
certain moment, and the magnet comes out of the coil. Upon passing
it with the front axle, the bump begins to slide off again, and then the
cycle repeats with the rear axle (Fig. 11). Induction coils in such
a solution are installed diagonally, because otherwise neither such
a significant bump movement nor storage battery rechargement
would occur.
Fig. 11. The cross-section after contact with wheels.
Accumulation of the energy gathered from a speed bump
The most convenient solution to accumulate energy gathered
from a speed bump is the accumulation in a lithium-ion storage
battery or in the lithium-polymer one, as they are the least harmful
to the environment. However, the best alternative turned out to be
a gel storage battery (lead-acid one, in which sulfuric acid meshes
with silica, forming a gel-like mass). It can be used in upright position
148
and it is not required to refill the electrolyte since the gel does not
evaporate, and thanks to this the battery is thought to be selfoperating as well as having good resistance to high temperatures,
impact and vibrations.
It could be stored is to place it in a hole under the layer of
concrete, just under the last edge element of a bump to ensure the
airtightness and to protect the environment.
Fig. 12. Storage battery placement under the tarmac’s surface
Conclusions
As a result of the motorization developments and the increase
of average automobile speed, it has become a necessity to ensure
the safety of road users. It is of vital importance to implement such
measures in urban areas where traffic speed is supposed to be
subjected to severe restrictions.
The possibility of implementing speed bumps in order to limit
automobile speed is high due to their relative design simplicity,
as well as they could be easily assembled in vehicle conflict areas.
Another positive argument for their implementation is also their high
efficiency level.
Among the speed bump designs, the distinction could be made
between standard solutions and the ones allowing energy recovery.
From the presented designs of speed bumps allowing energy
recovery upon contact with such a bump, the ones employing
a number of coils and magnets could be the most relevant solution.
This could be attributed to their high level of construction simplicity
149
through the implementation of several power generating units, even
if part of them sustained damage.
In the future, considerations about the process of power
receiving could translate not only into energy usage for illumination
purposes, but also their application in a vast array of objectives
aiming to improve the safety on roadways.
References
1. Gołaszewski A., Kukulski J., Towpik K. 2006. Infrastruktura transportu
samochodowego. Wyd. Politechniki Warszawskiej, Warszawa
2. Inteligentne progi zwalniające - bezpieczny przejazd dla bezpiecznych
kierowców.
[online]
http://www.v10.pl/Inteligentne,progi,zwalniajace,bezpieczny,przejazd,dla,bezpi
ecznych,kierowcow,24752.html ,15.05.2013
3. Inteligentny
„śpiący
policjant.
[online]
http://www.autokrata.pl/artykul/inteligentny-spiacy-policjant-5280/1 15.05.2013
4. Milecki A. 2010. Ciecze elektro- i magnetoreologiczne oraz ich zastosowania
w technice. Wyd. Politechniki Poznańskiej, Poznań
5. Nowość: aktywne progi zwalniające. [online] http://moto.trojmiasto.pl/Nowoscaktywne-progi-zwalniajace-n46035.html , 15.05.2013
6. Praktyczny Elektronik. 1996. Elektronika inaczej, cz.10-Cewki indukcyjne.
Nr 11
7. Progi zwalniające. [online] http://szymkowiak.pl/progi.php , 15.05.2013
150
Sędek Kacper, Sych Katarzyna, Żelaziński Tomasz,
Ekielski Adam
Badania wstępne wpływu zmian stabilności
przebiegu procesu ekstruzji na jakość
produktów
Changes of stability extrusion process on quality of final
products
Wstęp
Ekstruzja to technologią produkcji żywności, która uważana jest
obecnie za standardową metodę umożliwiającą wytwarzanie
ekspandowanych wyrobów galanterii śniadaniowej ale i produktów
wieloskładnikowych, cukierków, żelków, czekolady, gum do żucia czy
wysokoprzetworzonych analogów mięsa (Mościki 1992, Wianecki
1999, Mitrus 2004, Pęksa 2010). Produkty te wytwarzane są zwykle
z mieszanek kilku surowców. Bardzo często stosowane są również
dodatki takie jak: oleje, barwniki, przyprawy dodatkowe składniki,
które dodawane są bezpośrednio na etapie produkcji do komory
ekstrudera (Mościcki 2007). Utrzymanie ciągłości procesu
w ekstruderze przy jednorodnej mieszance jest stosunkowo proste,
jednakże gdy zaczynają pojawiać się tzw. „zakłócenia” w postaci
np. zmiennej dawki, parametry procesu ekstruzji mogą ulec nagłej
zmianie, co może skutkować zmianą jakości uzyskiwanych
produktów, startami surowca, a nawet zatrzymaniem procesu
ekstruzji.
151
Cel i zakres badań
Celem niniejszej pracy było zbadanie odporności procesu
ekstruzji na nagłe zmiany dawki podawania surowca w trakcie
procesu ekstruzji.
Zakres pracy obejmował:
1) Przeprowadzenie procesu ekstruzji przy zmiennym podawaniu
surowca
2) Ocenę jakości ekstrudatów uzyskanych w trakcie badań.
Metodyka badań
Materiałem badawczym była kaszka kukurydziana zakupiona
w firmie Silesian Grine Sp. z.o.o. o wilgotność 13,1%, zawartość
skrobi 70 % i granulacji 0,25-0,75 mm. Wstępne przygotowanie
surowca do ekstruzji polegało na wcześniejszym nawilżeniu kaszki
wodą do wilgotności 15% i wymieszanie jej wstęgowym mieszadłem
przy pomocy wiertarki. Tak przygotowany surowiec odstawiono
na czas około 1 godziny. Następnie z nawilżonego materiału
odważono 4 próbki o masie: 0,2 kg, 0,5 kg, 0,8 kg i 1,2 kg.
Tak przygotowane próbki dodawano do dozownika kontrolnego
ekstrudera po ustabilizowaniu się pracy ekstrudera.
W badaniach zastosowano ekstruder jednoślimakowy KZM – 2.
Podstawowe dane ekstrudera oraz zdjęcie przedstawion poniżej
w tabeli 1.
152
Tabela. 1. a) zdjęcie ekstrudera jednoślimakowego. b) parametry
techniczne ekstrudera
a).
b).
Moc silnika napędowego [kW]
22
Stosunek L/D [-]
6:1
Prędkość obrotowa ślimaka
[obr * min-1]
200
Średnica dyszy matrycy [mm]
8
Stopień sprężania [-]
1,5
Wydajność [kg·h-1]
60-200
Temperatura procesu ekstruzji mierzona w sekcji uplastyczniania
ekstruda wynosiła ok. 130oC. Podczas badań ekstruder pracował
z trzema prędkościami podajnika surowca, co skutkowało trzema
różnymi wydajnościami ekstrudera:
1. Obroty niskie – 78,7 kg/h
2. Obroty średnie – 111,7 kg/h
3. Obroty duże – 158,8 kg/h
153
W trakcie trwania procesu ekstruzji w odstępach 1 sekundowych
rejestrowano natężenie prądu pobieranego przez silnik ekstrudera
[A]. Do akwizycji danych zastosowano program LabView 7.1.
Do pomiarów
wykorzystano
miernik
cęgowy
Z202A
firmy METRAWAT, który połączono z zestawem do akwizycji danych
firmy National Instrument, w skład którego wchodziły: karta
pomiarowa – PCI-6024E, moduł NI SCXI-100 i NI SCXI-1302.
Do wyznaczenia podstawowych parametrów jakościowych
uzyskanych surowców zastosowania badania gęstości ekstrudatu,
wskaźników
ekspandowania
radialnego
oraz
badania
wytrzymałościowe.
Gęstość ekstrudatu obliczono dzieląc masę ekstrudatu przez
jego objętość. W celu zmierzenia objętości posłużono się cylindrem
z miarką i nasionami rzepaku. Do cylindra wsypywano wcześniej
zważoną ilość ekstrudatu, a następnie dokładnie mieszano
z odmierzonymi 250 cm3 rzepaku. Od odczytanego wyniku
odejmowano
wcześniej zadaną
wielkość dawki
rzepaku
i otrzymywano objętość badanego ekstrudatu z której wyznaczano
gęstość w g/cm3.
Wskaźniki ekspandowania radialnego wyznaczono metodą
Alvareza-Martineza i in. (1988) dzieląc średnicę ekstrudatu przez
srednicę dyszy wylotowej ekstrudera.
SEI 
Se
Sd
S – średnica [mm],
e – ekstrudat,
d – dysza.
Badania wytrzymałościowe przeprowadzono na stanowisku
badawczym wyposażonym w siłomierz firmy AXIS o dopuszczalnej
sile nacisku 50 N. Siłomierz posiadał specjalną końcówkę o kształcie
ujemnej pryzmy umożliwiającej przebicie analizowanych próbek.
Wyniki badań
Na wykresach (rys. 1) przedstawiono zmiany natężenia prądu
elektrycznego pobieranego przez silnik ekstrudera podczas
154
przeprowadzanych badań. Z przebiegu wykresów można odczytać,
że ekstruder reagował na wszystkie wprowadzane dawki zakłócające
nagłym wzrostem natężenia prądu elektrycznego. Przy najmniejszej
dawce surowca (0,2 kg), zwiększony pobór miał charakter chwilowy
i trwał kilka sekund. W tych warunkach ekstruder pobierał max około
32 A. Przy większych dawkach surowca pobór prądu elektrycznego
sięgał od ok 35 do nawet 40 A, a czas obciążenia ekstrudera
był wyraźnie wydłużony i trwał ok 30 s. Przy podaniu kolejnych
dawek surowca (0,5, 08 i 1,2 kg) czas destabilizacji pracy wyraźnie
się wydłużał, nawet do 80 s. Wpływ wprowadzenia dawek
zakłócających na pracę ekstrudera można było zaobserwować nawet
wzrokowo. Szczególnie przy największych dawkach obserwowano
brak ciągłości procesu, blokowanie dyszy, nagłe „wystrzeliwanie”
surowca itp. Po pewnym czasie proces stabilizował się, co pozwalało
na kontynuowanie ekstruzji.
Masa próbki 0,5 kg
40
35
35
Natężenie prądu [A]
30
25
20
15
10
5
30
25
20
15
10
5
Masa próbki 0,8 kg
20
15
10
5
221
227
233
239
245
251
257
263
269
275
281
287
293
299
305
311
317
0
216
211
206
201
196
191
186
181
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
321
330
339
348
357
366
375
384
393
402
411
420
429
438
447
456
465
25
176
Masa próbki 1,2 kg
Nateżenie prądu [A]
30
171
Czas [s]
40
35
166
151
1
11
21
31
41
51
61
71
81
91
101
111
121
131
141
Czas [s]
161
0
0
156
Masa próbki 0.2 kg
40
Czas [s]
Czas [s]
Rys. 1. Przykładowe zmiany natężenia prądu [A] pobieranego przez
ekstruder przy wydajności podajnika 111,7 kg·h-1 i przy różnych dawkach
zakłócających.
155
Zmiany stabilności procesu ekstruzji opisywane powyżej
wyraźnie odzwierciedlają wyniki badań jakościowych, które
przedstawiono na rys. 2,3,4.
Analizując przebieg zmian gęstości ekstrudatu (rys.2) można
zaobserwować, że parametr ten wyraźnie zmieniał się w zależności
od zmian dawki zakłócającej, ale na wartości te miała również istotny
wpływ wielkość dawki surowca dozowanej z podajnika ekstrudera
(dawka zależna od obrotów podajnika, świadcząca także o chwilowej
wydajności ekstrudera).
Najmniejszą gęstość ekstrudatu osiągano zwykle przy
najmniejszej wydajności ekstrudra czyli przy 78,72 kg/h (obroty
podajnika niskie). Zwiększenie wydajności ekstrudera do 111,74 kg/h
(obroty podajnika średnie) i do 158,78 kg/h (obroty podajnika duże)
powodowało zwykle wzrost gęstości z wyjątkiem wyników
uzyskanych przy dawce zakłócającej 0,8 kg. Przy dawce
zakłócającej 0,5 kg gęstość produktu była największa, natomiast przy
dawkach 0,2, 0,8 i 1,2 kg gęstość była ogólnie niższa, a wyniki były
zbliżone.
0,13
Gęstość [g/cm3]
0,12
0,11
0,1
0,09
0,08
0,07
0,06
0,2
0,5
0,8
1,2
Masa próbki [kg]
Niskie obroty
Średnie obroty
Wysokie obroty
Rys. 2. Wpływ dawki zakłócającej i obrotów podajnika na stopień
ekspandowania radialnego ekstrudatu kukurydzianego
Przebieg zmian współczynnika ekspandowania radialnego
przedstawiono na rysunku 3. Analizując wykres należy zwrócić
uwagę, że zmiany ekspandowania radialnego były niewielkie.
156
Stopień ekspandowania radialnego [-]
Może to być cecha pozytywna ekstrudatów uzyskiwanych w takich
warunkach procesu ekstruzji. Świadczy to o dużej jednorodności
i stabilnym kształcie uzyskiwanego ekstrudatu pomimo destabilizacji
procesu.. Na wykresie można zaobserwować jednak niewielki
spadek
współczynnika
ekspandowania
radialnego
wraz
ze zwiększeniem się dawki zakłócającej. Przy największej dawce
zakłócającej (1,2 kg) wartości wskaźnika ekspandowania radialnego
nieznacznie wzrastały w stosunku do pozostałych, co mogło być
związane z lokalnym wzrostem ciśnienia powodowanym nadwyżką
dawki zakłócającej.
7
6
5
4
3
2
1
0
0,2
0,5
0,8
1,2
Masa próbki [kg]
Niskie obroty
Średnie obroty
Wysokie obroty
Rys. 3. Wpływ dawki zakłócającej i obrotów podajnika ekstrudera
na gęstość ekstrudatu kukurydzianego
Wyniki badań wytrzymałościowych ekstrudatu przedstawiono
na rysunku 4. Analizując wykres można zauważyć, że podobnie jak
na rysunkach 3 i 4 wyniki badań ekstrudatu są różne w zależności
o wydajności ekstrudera. Zaobserwowano, że wraz ze wzrostem
masy próbki zakłócającej od 0,2 do 0,8 kg maksymalna siła
potrzebna do przebicia próbki wyraźnie zwiększała się. Pewnym
wyjątkiem była próbka 1,2 kg, gdzie obserwowano znaczący spadek
wartości tej siły.
157
160
140
Siła [N]
120
100
80
60
40
20
0
0,2
0,5
0,8
1,2
Masa próbki[kg]
Niskie obroty
Średnie obroty
Wysokie obroty
Rys.4. Wpływ dawki zakłócającej i obrotów podajnika ekstrudera na siłę
maksymalną potrzebną do przebicia ekstrudatu kukurydzianego
Ze względu na celową destabilizację pracy ekstrudra uzyskane
wyniki badań zawarte w artykule mogą odbiegać od wyników
uzyskiwanych podczas ciągłej pracy ekstrudera i przy
ustabilizowanym procesie ekstruzji. Badania wymagają również
weryfikacji w kolejnych próbach destabilizacji procesu ekstruzji i przy
innych parametrach procesu.
Wnioski
1. Ekstruder w czasie procesu ekstruzji reagował na zmiany dawki
surowca wyraźnym zwiększeniem poboru prądu elektrycznego.
Największe natężenie prądu osiągnięto przy największej dawce
surowca 1,2 kg.
2. Pomimo wyraźnego zakłócenia ciągłości procesu zmienną dawką
surowca, parametry jakościowe ekstrudatu były zadowalające
o czym świadczyła niewielka gęstość mieszcząca się w zakresie
od 0,08 do 0,12 g*cm-1 ekstrudatu oraz niewielkie różnice
wskźnikia stopnia ekspandowania radialnego.
3. Przy największej dawce surowca 1,2 kg stwierdzono największy
wskaźnik ekspandowania radialnego oraz najmniejszą siłę
potrzebną do przebicia ekstrudatu. Nagła zmiana parametrów
158
jakości przy tej próbce mogła być wynikiem lokalnego wzrostu
ciśnienia w cylindrze ekstrudera, związaną również z nadwyżka
dawki surowca.
Literatura
1. Mościcki L., Mitrus M., Wójtowicz A., 2007. Technika ekstruzji w przemyśle
rolno-spożywczym, PWRiL, Warszawa.
2. Alvarez-Martinez L., Kondury K., P., Harper J. M., 1988. A general model for
expansion of extruded products. Journal of Food Science, 53, 609-615.
3. Pęksa A. Ekstruzja jako metoda produkcji wyrobów ekspandowanych. Katedra
Technologii Rolnej i Przechowalnictwa Uniwersytetu Przyrodniczego we
Wrocławiu 24.04.2007r.
4. Mitrus M., Wójtowicz A., Mościcki L., 2010. Modyfikacja skrobi ziemniaczanej
metodą ekstruzji. Acta Agrophysica, 16(1), 101-109 .
5. Wianecki M.,1999. Ekstruzja –przykłady zastosowań. Mag. Przem. Spoż., 3,
26-27,
6. Mościcki L.,1992. Perspektywy rozwoju ekstruzji w Polsce. Przeg. Zboż.młyn.,6, 1-3
159
Stoń Rafał, Wójcik Grażyna Paulina
Fundusze Unijne dla przedsiębiorstw
Czym są fundusze unijne?
Fundusze unijne to środki finansowe wykorzystywane w celu
wspierania i restrukturyzacji gospodarek krajów członkowskich Unii
Europejskiej. To z funduszy unijnych (funduszy strukturalnych
i Funduszu Spójności) pochodzi część środków przeznaczonych
na realizację Programów Operacyjnych.
Obecnie do funduszy unijnych zaliczamy:
o Europejski Fundusz Społeczny
o Europejski Fundusz Rozwoju Regionalnego
o Europejski Fundusz Spójności
Słowniczek
(Zestawienie słów niezbędnych do zrozumienia tematyki poruszanej
w pracy)
o Przedsiębiorca- to podmiot prawny, który prowadzi
we własnym imieniu działalność gospodarczą.
o Dofinansowanie – bezpośrednia płatność o charakterze
niekomercyjnym, dokonywana na
rzecz określonego
beneficjenta (osoba fizyczna lub prawna realizująca projekt
finansowany z budżetu państwa lub funduszy organizacji
międzynarodowych)
w celu
podjęcia
przez
niego
odpowiednich działań i sfinansowania części budżetu projektu.
o Projekt- przedsięwzięcie realizowane w ramach programu
operacyjnego
na
podstawie
decyzji
lub
umowy
o dofinansowanie. Jest to zarazem forma zasygnalizowania
chęci ubiegania się o dofinansowanie.
Co musi zawierać prawidłowo wykonany projekt?
o Cel projektu,
160
o Oczekiwany efekt i korzyści płynące z realizacji projektu,
o Termin rozpoczęcia i zakończenia projektu oraz czas trwania
jego poszczególnych etapów,
o Ścieżkę realizacji projektu,
o Osoby zaangażowane w realizację projektu,
o Koszt projektu,
o Działania niezbędne do rozpoczęcia realizacji projektu,
o Ograniczenia i zagrożenia dla realizacji projektu,
o Analizę źródeł finansowania,
o Analizę wymagań w stosunku do beneficjenta i projektu
(czy kwalifikuje się do wsparcia),
o Analizę kryteriów oceny technicznej i finansowej projektu
Warunek wykonania w pełni zamierzonego projektu
Beneficjent musi zapewnić trwałość rezultatów projektu przez
okres minimum 5 lat, a w przypadku MSP przez okres 3 lat
od zakończenia projektu.
Teraz czas na znalezienie odpowiedzi na pytanie „Gdzie szukać
wsparcia?”. Chcę wyjaśnić, kto w naszym kraju jest bezpośrednio
odpowiedzialny za politykę zarządzania Funduszami Unijnymi.
Przedsiębiorca jak motor do działania potrzebuje kogoś, kto
pokieruje oraz pomoże mu zrealizować zamierzone cele, wdrożyć
projekt czy plany biznesowe związane z przyszłym rozwojem
działalności. Taką instytucją, spełniającą powyższe oczekiwania jest
Polska Agencja Rozwoju Przedsiębiorczości (PARP).
Polska Agencja Rozwoju Przedsiębiorczości (PARP) agencja rządowa zarządzająca funduszami pochodzącymi
z budżetu państwa oraz Unii Europejskiej, które przeznaczane
są na wspieranie małych i średnich przedsiębiorstw (MSP)
oraz rozwój zasobów ludzkich. Na lata 2007- 2013. Agencja
dysponuje łącznym budżetem na realizację zamierzonych celów
w wysokości ok 7 mln euro.
Oferuje ona pomoc w zakresie realizowania projektów
podlegającymi pod działalność poszczególnych programów:
o Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka (POIG)
o Program Operacyjny Rozwój Polski Wschodniej (PO RPW)
161
o Program Operacyjny Kapitał Ludzki (POKL)
o Bon na innowacje
o Pożyczka na innowacje
Wsparcie
projektów
celowych
komplementarne
z działaniem „Wsparcie wdrożeń wyników prac B+R”.
Rodzaje projektów objętych dofinansowaniem:
o Projekty badawcze w priorytetowych obszarach nauki
i technologii,
o Projekty badawcze ukierunkowane na bezpośrednie
zastosowanie w praktyce,
o Projekty celowe, tj. projekty obejmujące przedsięwzięcia
techniczne, technologiczne lub organizacyjne, realizowane
przez podmioty mające zdolność do bezpośredniego
zastosowania wyników projektu w praktyce.
 Wsparcie skierowane jest głównie do „Przedsiębiorców”.
 Minimalna wartość projektu:
162
Dla województwa łódzkiego i mazowieckiego minimalna wartość
wydatków 400 tys. zł dla części badawczej. Zaś w pozostałych
województwach nie określa się minimalnej granicy wydatków.
Maksymalna wartość wsparcia: 7,5 mln euro
Wkład własny, a wysokość wsparcia?




Badania przemysłowe:
 małe przed. – 30%
 średnie przed. – 40%
 duże przed. – 50%
Prace rozwojowe:
Badania przemysłowe:
Prace rozwojowe:
Na co można przeznaczyć środki z dofinansowania?
 Wynagrodzenia wraz z pozapłacowymi kosztami pracy,
w tym składkami na ubezpieczenie społeczne i zdrowotne, osób
zaangażowanych
bezpośrednio
w
realizację
projektu
badawczego objętego wsparciem oraz osób zarządzających tym
projektem,
 Pokrycie kosztów zakupu lub używania sprzętu i aparatury
w zakresie i przez okres ich używania na potrzeby projektu
badawczego,
 Pokrycie kosztów amortyzacji budynków w zakresie i przez okres,
w jakim są wykorzystywane na potrzeby projektu badawczego
objętego wsparciem;
163
 Nabycie wartości niematerialnych i prawnych w formie patentów,
licencji, know-how, nieopatentowanej wiedzy technicznej, jeżeli
wartości te spełniają łącznie następujące warunki:
 będą wykorzystywane wyłącznie na cele projektu objętego
wsparciem na realizację projektu badawczego,
 będą podlegać amortyzacji zgodnie z odrębnymi przepisami,
 będą nabyte od osób trzecich na warunkach rynkowych;
 Zakup badań, usług doradczych i usług równorzędnych
wykorzystywanych wyłącznie na potrzeby związane z realizacją
projektu badawczego;
 Pokrycie pozostałych kosztów ogólnych i operacyjnych, w tym
kosztów zakupu materiałów, środków eksploatacyjnych
i podobnych towarów, ponoszonych bezpośrednio w związku
z realizacją projektu badawczego, do wysokości 20% całkowitych
wydatków kwalifikujących się do objęcia wsparciem, o którym
mowa w pkt. powyżej.
Do wydatków kwalifikujących się do objęcia wsparciem, o którym
mowa powyżej, nie zalicza się wydatków związanych z bieżącą
działalnością przedsiębiorcy.
Prezentacja wybranych projektów
W tej części pracy postaram się przybliżyć strukturę niektórych
wybranych przeze mnie projektów.
Efektywna dystrybucja energii
 Budowa (w miejscu istniejącego systemu) lub przebudowa sieci
dystrybucyjnych średniego, niskiego i wysokiego napięcia mająca
na celu ograniczenie strat sieciowych,
 Budowa (w miejscu istniejącego systemu) lub przebudowa sieci
ciepłowniczych oraz węzłów cieplnych poprzez stosowanie
energooszczędnych technologii i rozwiązań.
o Minimalna wartość projektu: 20 mln zł
o Maksymalna kwota wsparcia: 50 mln zł
164
o Minimalny wkład własny: 15% wydatków kwalifikowanych
dodatkowo wszystkie wydatki wykraczające poza lukę
finansową.
Kryteria przyznawania:
Dodatkowe kryteria formalne:
 Zakwalifikowanie wydatków i ocena wykonalności pod kątem
pomocy publicznej,
 Kryteria technologiczne,
 Deklarowany termin gotowości realizacyjnej,
 Wiarygodność wnioskodawcy,
 Minimalny wymagany poziom przygotowania inwestycji
tj. umożliwiający rankingowanie,
 Innowacyjność technologiczna,
 Ocena wykonalności.
Kryteria merytoryczne I stopnia:




Stopień gotowości projektu do realizacji,
Redukcja jednostkowych strat energii,
Koszt uzyskania oszczędności 1MWh energii,
Projekt realizowany na terytorium Polski Wschodniej.
Dodatkowe kryteria merytoryczne II stopnia:
 Projekt zachowuje wysoką ocenę merytoryczną.
 Rozwój transportu intermodalnego
Rozwój transportu intermodalnego
 Budowa lub rozbudowa infrastruktury wchodzącej w skład
kolejowych lub morskich terminali kontenerowych,
 Budowa lub rozbudowa infrastruktury wchodzącej w skład
centrum logistycznego, zlokalizowanego w porcie morskim lub
na linii kolejowej,
 Zakup wyposażenia terminala/centrum służącego zarządzaniu,
 Przygotowanie
kompleksowej
dokumentacji
niezbędnej
do wnioskowania i realizacji przedsięwzięcia w ramach działania.
o Minimalna wartość projektu: 20 mln zł
165
o Minimalny wkład własny: 50% wydatków na realizację
inwestycji
Dodatkowe kryteria formalne:
 Gotowość projektu do funkcjonowania bezpośrednio
po zakończeniu inwestycji,
 Wskaźniki efektywności ekonomicznej – warunki konieczne.
Kryteria merytoryczne I stopnia:




przygotowanie projektu
komplementarność projektu,
efektywność ekonomiczna,
Lokalizacja projektu
Dysponowanie własnością intelektualną
 Pokrycie kosztów uzyskania ochrony własności przemysłowej
(z wyłączeniem
kosztów
zgłoszenia
wynalazku,
wzoru
użytkowego oraz wzoru przemysłowego do Urzędu Patentowego
RP w celu uzyskania ochrony na terytorium RP).
Objęcie własności przemysłowej ochroną na terytorium RP jest
możliwe pod warunkiem wykorzystania trybu zgłoszenia
międzynarodowego, w ramach, którego terytorium RP
nie jest jedynym terytorium wnioskowanej ochrony,
 Wsparcie dla przedsiębiorców na pokrycie kosztów związanych
z postępowaniem w zakresie:
o unieważnienia
patentu, prawa ochronnego na wzór
użytkowy albo prawa z rejestracji,
o stwierdzenia wygaśnięcia patentu, prawa ochronnego
na wzór użytkowy albo prawa z rejestracji,
Wartość wsparcia:
 na uzyskanie ochrony własności przemysłowej nie może być
niższa niż 2 tys. zł ani nie może przekroczyć 400 tys. zł,
 na realizację ochrony prawa własności przemysłowej nie może
być niższa niż 2 tys. zł ani nie może przekroczyć 400 tys. zł,
166
 na popularyzację wiedzy w zakresie własności intelektualnej
nie może być niższa niż 200 tys. zł ani nie może przekroczyć
2 mln zł.
Wydatki związane z ochroną własności przemysłowej
 Opłaty urzędowe wnoszone przez zgłaszającego na kolejnych
etapach postępowania w sprawie zgłoszenia wynalazku
lub wzoru użytkowego na podstawie Układu o Współpracy
Patentowej
w procedurze międzynarodowej na podstawie Konwencji
o udzielaniu patentów europejskich (Konwencji o patencie
europejskim),
etapach postępowania w sprawie zgłoszenia wzoru
wspólnotowego na podstawie rozporządzenia Rady (WE),
w urzędach krajowych;
użytkowego w urzędach krajowych;
przemysłowego w urzędach krajowych;
 Pokrycie kosztów obsługi zawodowego pełnomocnika, który
zgodnie z przepisami obowiązującymi w danym kraju,
jest uprawniony do występowania przed właściwym organem
ochrony
własności
przemysłowej,
obejmujących
przygotowanie dokumentacji zgłoszeniowej wynalazku, wzoru
użytkowego lub wzoru przemysłowego oraz reprezentację
przed organem ochrony własności przemysłowej;
 Pokrycie kosztów tłumaczenia, w tym tłumaczenia
przysięgłego dokumentacji niezbędnej do zgłoszenia
wynalazku, wzoru użytkowego lub wzoru przemysłowego;
167
 Pokrycie kosztów tłumaczenia przysięgłego na język polski
dokumentacji.
Wydatki związane z realizacją własności przemysłowej
 Pokrycie kosztów związanych z prowadzeniem postępowania
w danej instancji przez zawodowego pełnomocnika, który
zgodnie z przepisami obowiązującymi w danym kraju, jest
uprawniony do występowania przed właściwym organem
ochrony;
 Opłaty urzędowe za wniesienie pism w postępowaniu w danej
instancji;
 Pokrycie kosztów tłumaczenia, w tym tłumaczenia
przysięgłego, dokumentacji niezbędnej do prowadzenia
postępowania w danej instancji;
 Pokrycie kosztów tłumaczenia przysięgłego na język polski
dokumentacji.
Kryteria merytoryczne dla projektów z zakresu uzyskania praw
własności przemysłowej oraz realizacji ochrony własności
przemysłowej:
 Projekt jest zgodny z celem i zakresem działania 5.4. PO IG
 Przedmiot postępowania nie powstał na etapie badań
podstawowych,
 Planowane wydatki są uzasadnione, racjonalne i adekwatne
do zakresu i celów projektu,
 Informacje zawarte we wniosku lub załączone dokumenty (np.
promesa kredytowa) potwierdzają zdolność wnioskodawcy do
sfinansowania projektu,
 Wskaźniki produktu i rezultatu są obiektywnie weryfikowalne,
odzwierciedlają założone cele projektu, adekwatne dla danego
rodzaju projektu,
 Projekt ma, co najmniej neutralny wpływ na polityki
horyzontalne UE wymienione w art. 16 i 17 Rozporządzenia
Rady (WE) nr 1083/2006.
168
Promowanie
równych
przedsiębiorstwie
szans
kobiet
i
mężczyzn
w
Działanie opiera się także na wdrażaniu i upowszechnianiu
rozwiązań służących godzeniu życia zawodowego z życiem
prywatnym pracowników.
 Pilotażowa realizacja kompleksowych programów powrotu
do pracy po przerwie związanej z urodzeniem i wychowaniem
dzieci, sprzyjających godzeniu życia zawodowego i rodzinnego,
 Tworzenie ośrodków opieki nad dziećmi w miejscu pracy oraz
rozwijanie alternatywnych form opieki na dziećmi (m.in. usług
opiekuńczych świadczonych w warunkach domowych).
 Upowszechnianie i promocja alternatywnych i elastycznych
formzatrudnienia i metod organizacji pracy oraz uelastycznianie
czasu pracy pracownika (m.in. telepraca, praca w niepełnym
wymiarze czasu pracy, praca rotacyjna, praca w domu, podział
pracy w ramach jednego stanowiska [Job sharing]).
o Minimalna wartość projektu: 50 tys. zł
Rozwój kapitału ludzkiego w przedsiębiorstwie
 Ponadregionalne zamknięte projekty szkoleń (ogólnych i
specjalistycznych) i doradztwa dla przedsiębiorców oraz
pracowników przedsiębiorstw, przygotowane w oparciu o
indywidualne strategie rozwoju firm,
 Ogólnopolskie
otwarte
projekty
szkoleń
(ogólnych
i
specjalistycznych) i doradztwa dla przedsiębiorców oraz
pracowników przedsiębiorstw,
 Studia podyplomowe dla przedsiębiorców oraz pracowników
przedsiębiorstw.
o Minimalna wartość projektu: 50 tys. zł
Wdrożenie
innowacyjnych
w przedsiębiorstwie
systemów
ERP
i
CRM
Są to projekty na wdrożenie narzędzi informatycznych
w przedsiębiorstwie są finansowane z ramienia Regionalnych
Programów
Operacyjnych,
a
dokładniej
z
Funduszu
169
Rozwoju Regionalnego. Wspomniane tutaj dwa systemy mają
na celu usprawnić komunikację pomiędzy klientem a przedsiębiorcą.
Stworzyć lepszą korelację oraz wpłynąć na poprawę efektywności
działania.
Czym jest system ERP oraz CRM?
ERP (Enterprise Resource Planning) Planowanie Zasobów
Przedsiębiorstwa- to system informatyczny, na który składa się zbiór
współpracujących ze sobą aplikacji (modułów) integrujących
działania danego przedsiębiorstwa na wszystkich szczeblach
i obszarach zarządzania.
Jego GŁÓWNYM CELEM JEST:
 Optymalne wykorzystanie zasobów
 Uporządkowanie zachodzących w przedsiębiorstwie procesów
 Dostarczenie
kierownictwu
informacji
niezbędnych
do podejmowania decyzji
CRM (Customer Relationship Management) - strategią
biznesową polegającą na selekcjonowaniu i zarządzaniu klientami
w celu optymalizacji długoterminowych korzyści. CRM wymaga
wprowadzenia filozofii i kultury biznesu skierowanej „na klienta”,
zapewniającej efektywne procesy marketingu, sprzedaży i serwisu.
Aplikacje CRM powinny dać możliwość efektywnego Zarządzania
Kontaktami z Klientami prowadząc do „nadrzędności” tego podejścia
nad ogólną strategią i kulturą w firmie.
Po wdrożeniu rozwiązania CRM można się spodziewać:
 Wzrostu efektywności handlowców,
 zmniejszenia strat z powodu fluktuacji kadr i czasowych
absencji,
 Wzrostu, jakości komunikacji pomiędzy działami firmy,
 Obniżenia kosztów marketingowych,
 Wzrostu standardów (metodyki sprzedaży, obsługi klienta)
Przykład z życia wzięty
Znakomitym przykładem beneficjenta korzystającego z PRO
firma Oldar. Jest to prężnie rozwijające się małe przedsiębiorstwo
produkcyjno – usługowe zajmujące się pakowaniem i znakowaniem
jaj konsumpcyjnych do sprzedaży detalicznej i hurtowej. Ze środków
170
unijnych firma udoskonali istniejące proces technologiczny poprzez
wprowadzenie nowych rozwiązań tworzenia produktów, poszerzanie
asortymentu.
Innowacyjność,
poprawi
system zarządzania
i podniesie efektywność działania. Nowy system ERP przyczyni się
do poprawy konkurencyjności.
Tytuł projektu: „Wdrożenie innowacyjnych systemów
zarządzania ERP oraz CRM w przedsiębiorstwie Ferma Oldar
Aleksandra Dębska w celu zwiększenia konkurencyjności”
Całkowita wartość projektu:
997 530,00 PLN
Kwota dofinansowania (EFRR i Budżet Państwa):
405 500, 00 PLN
Beneficent: Ferma OLDAR Aleksandra Dębska
Bibliografia
1.
2.
3.
4.
http://www.funduszeeuropejskie.gov.pl
http://www.parp.gov.pl
http://eur-lex.europa.eu
Informacje zaczerpnięte z wizji lokalnej z Panią przez Aleksandrą Dębską
171
Tulej Marcin, Nowakowski Tomasz
Wydział Inżynierii Produkcji, Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych
Opłacalność uprawy cebuli w warunkach
polskich w latach 2011/2012, oraz 2012/2013
Profitability of growing onions in Polish conditions
between 2011/2012 and 2012/2013
Summary
The study calculated the profitability of growing onions in Polish
conditions between 2011/2012 and 2012/2013. The calculations
were made for four onion harvesting methods: manual harvesting,
harvesting with combine harvester potato Z-643 "Bolko", a collection
of collector to the onions directly on the means of transport,
a collection of collector to the onions to the collapsible set on the
means of transport. The results illustrate the profit of the farmer
can vary in individual years. In 2012, at a price of 0.25 zł/kg,
we cannot expect to make a profit. Prices received in 2013, 0.9 zł/kg,
allows to cover last year's losses, as well as good profit for the
farmer. In the study, we see that the more mechanized production,
we have lower costs, and thus, increase the profitability of growing
onions.
Wstęp
Bardzo ważnym aspektem w sprawnie funkcjonującym
gospodarstwie jest kalkulacja kosztów. Cebula należy do grupy
warzyw najpowszechniej uprawianych w Polsce. Stosowane
technologie uprawy posiadają duże możliwości zmechanizowania
samego procesu produkcji. Opłacalność produkcji w latach jest
zmienna, w szczególności miniony rok. Rosnące ceny oleju
172
napędowego, nawozów, środków ochrony roślin i zwiększający się
import warzyw z krajów Unii Europejskiej, pokazał jak koszty
produkcji mogą się zbliżyć do uzyskanych przychodów z uprawy
tej rośliny. Jedynym rozwiązaniem w tej sytuacji jest zastosowanie
nowoczesnej technologii uprawy, pozwalającej na uzyskanie plonu
w przedziale 45-60 ton/ha. Zastosowanie właściwej technologii
przechowywania oraz przygotowywania do sprzedaży, co umożliwi
wydłużenie podaży aż do końca wiosny, a przez to uzyskanie
wyższych cen [Adamicki 2012].
Opłacalność produkcji w dużym stopniu zależy również
od sposobu zbioru cebuli. Ilości zatrudnionych osób, odpowiedniego
wykorzystania maszyn w stosunku do areału uprawy, możliwości
magazynowania, warunków zbioru oraz terminu w jakim cebula musi
być zebrana. Wszystkie wymienione czynniki wpływają na zysk
producenta [Bartczak 2012].
Metodyka badań
Miejsce badań
Plantacja cebuli znajdowała się w województwie mazowieckim,
powiecie pruszkowskim, gminie Brwinów. Uprawiana była na ziemi
klasy bonitacyjnej II i III a. Przedplonem była pszenica ozima,
po której
wykonano
dwukrotną
podorywkę
kultywatorem
ścierniskowym, a przed zimą orkę na głębokość 35 cm. Na wiosnę
wykonano nawożenie mineralne, uprawę kultywatorem z wałem
strunowym dla przykrycia nawozów i rozbicia gród ziemi.
Następnie ziemię przed siewem wyrównano i spulchniono podwójnie,
agregatem uprawowym składającym się z bron i wałów strunowych.
Siew wykonano w trzeciej dekadzie marca, w systemie pasoworzędowym, w czterech rzędach, o szerokości przejazdu 135 cm.
Wysiano cztery jednostki nasion, siewnikami szczoteczkowymi.
Zabiegi ochrony roślin wykonywano zgodnie z programem ochrony
warzyw na rok 2012. Cebula została wykopana i usypana w wały
19 sierpnia, a następnie 5 września rozpoczęto zbiór.
173
Założenia
Do analizy opłacalności uprawy cebuli wybrałem cztery metody
zbioru, które następnie porównam:
1. zbiór ręczny,
2. zbiór kombajnem ziemniaczanym Z-643 „Bolko”,
3. zbiór zbieraczem do cebuli bezpośrednio na środki
transportowe,
4. zbiór zbieraczem do cebuli do skrzynio palet ustawionych
na środkach transportowych.
W moich obliczeniach uwzględniłem, że zakładany plon
z jednego hektara wynosi 50 ton, dzienny czas zbioru cebuli z pola
wynosi 8 godzin, stawka za godzinę pracy najętej osoby 8 zł, oraz
stawki z mojego regionu, za usługę zbioru kombajnem, zbieraczem,
czy wynajem przyczep.
Zbiór ręczny
Zbiór ręczny cebuli jest już praktycznie nie wykonywany
w Polsce, jest bardzo pracochłonny w porównaniu z innymi
metodami. Po wykopaniu w wilgotnych latach cebuli możemy
zauważyć ziemie przyklejoną do łuski, ręczne oddzielanie
jej od główek jest mało wydajne. Zaschnięty szczypior nie kruszy się
zbyt dobrze, co powoduje zbieranie niepotrzebnych ilości masy.
Wydajność osób zbierających główki zmienia się (spada),
co nie występuje u maszyn. Jednym z pozytywnych efektów jest to,
że cebula jest zbierana bez gród ziemi, kamieni, chwastów i innych
zanieczyszczeń, dzięki temu główki nie muszą być oczyszczane
w gospodarstwie przed suszeniem i magazynowaniem.
Zbiór kombajnem ziemniaczanym Z-643 „Bolko”
Bardzo
popularnym
sposobem
zbierania
cebuli
jest
wykorzystanie kombajnu ziemniaczanego. Taka metoda pozwala
na wykorzystaniu jednej maszyny do zbioru dwóch grup warzyw.
Nowoczesne kombajny pozwalają bez strat zbierać inne warzywa,
takie jak marchew lub selery. Kombajn dokładnie zbiera cebulę
z pola, a także pozwala na odseparowanie na przenośniku
przebierczym, przez jedno lub dwu osobową obsługę kombajnu,
zanieczyszczeń
w postaci
uszkodzonych
główek cebuli,
174
brył i kamieni. Część zanieczyszczeń zostaje odseparowana
na przenośnikach prętowych lub górce palcowej. Szczypior się
kruszy, a przyklejona do łuski ziemia pod wpływem wstrząsów
odpada.
Zbiór zbieraczem cebuli bezpośrednio na środki transportowe
Zbiór cebuli za pomocą zbieracza do cebuli bezpośrednio
na środki transportowe jadące obok to dobra alternatywa dla dużych
gospodarstw, które wymagają sprzętu o wysokiej wydajności zbioru,
nawet do 50 t/h. Takim sposobem zbioru część ziemi i zaschniętego
szczypioru zostaje przesiana na przenośniku prętowym.
Większe zanieczyszczenia takie jak zaschnięte chwaty zostają
oddzielone na górce palcowej, lub razem z bryłami na przenośnikach
rolkowych. Następnie plon jest transportowany przenośnikiem
na jadącą obok przyczepę [Andrzejewska 2012, Bartczak 2012].
Zbiór zbieraczem do cebuli, do skrzynio palet ustawionych na
środkach transportowych
Ostatnim porównywanym sposobem zbioru, jest zbiór cebuli
zbieraczem do skrzynio palet, jadących obok na środkach
transportowych. Metoda ta pozwala na szybki zbiór, oraz eliminuję
dosuszania cebuli urządzeniami pobierającymi energie. Tak zebraną
cebulę do skrzynio palet wystarczy ustawić pod przewiewną wiatą.
Wyniki badań
Poniesione koszty środków produkcji, zabiegów uprawowych
i pielęgnacyjnych przedstawiłem w tabeli 1 i 2. Wyliczone koszty
zbioru, analizowanych dla czterech technologii przedstawiłem
w tabeli 3.
175
Tabela 1. Poniesione koszty na środki produkcji niezbędne przy uprawie cebuli
Środki produkcji
Nawozy mineralne
Materiał siewny
Herbicydy
Fungicydy
Insektycydy
Nazwa
Dawka [/ha]
Cena jednostki [zł]*
Koszt całkowity [zł/ha]
Polifoska 6 NPK(S) 6-20-30-(7)
4,0 dt
194,00/dt
776
Saletrzak
2,5 dt
137,00/dt
343
Saletra amonowa
4,5 dt
158,00/dt
711
Mocznik
0,5 dt
196,00/dt
98
Armstrong F1
4 jednostki
645,00/jednostka
2580
Stomp 330 EC
5,0 l
38,50/l
193
Roudup TransEnergy 450 SL
1,0 l
40,00/l
40
Galigan 240 EC
0,5 l
112,00/l
56
Amistar Opti 480 EC
2,0 l
99,00/l
198
Acrobat MZ 69 WG
2,0 kg
69,00/l
138
Dithane NeoTec 75 WG
3,0 kg
39,00/l
117
Polyram 70 WG
2,0 kg
38,00/l
76
Signum 33 WG
1,0 kg
135,00/0,5 kg
270
Karate Zeon 050 EC
0,12 l
196,00/l
24
Sum-Alpha 050 EC
0,2 l
62,00/l
12
Razem
5631
* podane ceny uzyskano dnia 12.09.2012 od firmy Agrosimex
176
Tabela 2. Poniesione koszty na zabiegi uprawowe i pielęgnacyjne
Zabiegi uprawowe i
pielęgnacyjne
Maszyna z obsługą
Liczba
zabiegów
Koszt
zabiegu
[zł/ha]
Koszt
całkowity
[zł/ha]
Uprawki po zbiorach
przedplonu
ciągnik Deutz-Fahr Agrotron 106 + kultywator
ścierniskowy
2
150
300
Orka
ciągnik Deutz-Fahr Agrotron 106 + pług 4-skibowy
1
250
250
Nawożenie mineralne
ciągnik Ursus C-330 + rozsiewacz nawozów
3
40
120
ciągnik Deutz-Fahr Agrotron 106 + kultywator 4m
1
150
150
ciągnik Deutz-Fahr Agrotron 106 + agregat
uprawowy 5m
ciągnik Ursus C-330 + siewnik szczotkowy 4rzędowy
ciągnik Ursus C-330 + opryskiwacz zawieszany 400
l
2
120
240
1
250
250
8
60
480
ciągnik Ursus C-330 + kopaczka przyczepiana
1
600
600
Uprawki przed siewne
Siew nasion
Opryskiwanie roslin
Kopanie cebuli
Razem
2090
177
Tabela 3. Wyliczone koszty zbioru w analizowanych wariantach
Metoda zbioru [zł/ha]
zbiór ręczny
zbiór
kombajnem
zbiór
zbieraczem
zbiór
zbieraczem do
skrzyniopalet
Koszt zatrudnienia
pracowników
1760
832
240
x
Roczny koszt amortyzacji
skrzynio palet
686,4
x
x
600
Koszt wykorzystanych
maszyn
2200
3440
2625
2450
Razem
4646,4
4272
2865
3050
Zbiór
Straty cebuli przyjmujemy na poziomie 4%, koszt przygotowania 15 kilogramowego worka kosztuje nas 0,3
zł/kg. Do kosztów produkcji zaliczyłem również transport na miejsce sprzedaży (Rynek Hurtowy Bronisze), a także
opłatę za wjazd na giełdę. Całkowite podsumowanie kosztów przedstawiono w tabeli 4 i 5 (odpowiednio dla roku
2012 i 2013).
178
Tabela 4. Opłacalność uprawy cebuli na rok 2012
Podsumowanie
zbiór ręczny
zbiór kombajnem
zbiór zbieraczem
Środki produkcji
5631
Uprawa i pielęgnacja
2090
Zbiór
4646,4
4272
2865
3050
13258
13443
Przygotowanie do
sprzedaży
960
Transport na rynek zbytu
1712
Razem
15039,4
14665
Wartość produkcji przy
cenie 0,25zł/kg
Zysk/Strata w zł z 1ha
zbiór zbieraczem do
skrzyniopalet
12000
-3039,4
-2665
-1258
179
-1443
Wykres 1. Opłacalność uprawy na rok 2012
180
Tabela 5. Opłacalność uprawy na rok 2013
Podsumowanie
zbiór ręczny
zbiór
kombajnem
zbiór
zbieraczem
Środki produkcji
5631
Uprawa i pielęgnacja
2090
Zbiór
4646,4
4272
2865
Przygotowanie do
sprzedaży
960
Transport na rynek zbytu
1712
Razem
15039,4
14665
Wartość produkcji przy
cenie 0,9zł/kg
Zysk/Strata w zł z 1ha
13258
zbiór zbieraczem do
skrzyniopalet
3050
13443
43200
28160,6
28535
29942
181
29757
Wykres 2. Opłacalność uprawy na rok 2013
182
Wnioski
Reasumując, każdy producent liczy na jak największy zysk,
ze swojej plantacji. Z przeprowadzonych badań widzimy,
że im bardziej zmechanizowana produkcja tym mamy mniejsze
koszty, a co za tym idzie, zwiększenie opłacalności uprawy cebuli.
W 2012 roku uprawa cebuli w warunkach polskich była nie opłacalna,
przy ręcznym zbiorze straty wynosiły ponad 3000 zł/ha. Najmniejsze
straty zanotowano przy zbiorze zbieraczem do cebuli, bezpośrednio
na środki transportowe. Jest to również najszybsza metoda,
zbiór główek cebuli z 1 ha zajmuje około 8 godzin, natomiast zbiór
ręczny ponad 5 dni, przy tej samej liczbie pracowników.
Cena 0,25 zł/kg jest zbyt niska aby mówić w tym przypadku
o opłacalności, dopiero 0,27 zł/kg pozwala na minimalny zysk.
W roku 2013 widzimy, jak zróżnicowany może być dochód rolnika.
Przy założeniu średniej ceny 90 groszy za jeden kilogram produktu,
zysk rolnika może pozwolić na pokrycie zeszłorocznych strat.
Literatura
1. Adamicki F. 2012.: W Danii o zarabianiu na uprawie cebuli, Warzywa, nr 2.
2. Andrzejewska A. 2012.: Nowoczesna linia cebulowa, Warzywa, nr 1.
3. Andrzejewska A. 2012.: Rekomendują swoje kopaczki do cebuli, Warzywa,
nr 7.
4. Bartczak M. 2012.: Cebule zbierają nowocześnie, Warzywa, nr 7.
5. Bartczak M. 2012.: Kalkulacja kosztów produkcji cebuli, Warzywa, nr 4.
183
Witaszek Kamil, Pilarski Krzysztof, Myszura
Magdalena, Czekała Wojciech, Janczak Damian
Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Opiekun pracy: Dr inż. Krzysztof Pilarski
Metody rozdrabnia wsadu do biogazowni
Wstęp
Typowa biogazowania rolnicza charakteryzuje się niewielkim
rozkładem
materii
organicznej.
Badania
przeprowadzone
w Laboratorium Ekotechnologii na Uniwersytecie Przyrodniczym
w Poznaniu, wykazały bardzo mały spadek zawartości suchej materii
organicznej podczas fermentacji metanowej kiszonki z kukurydzy –
z poziomu średnio 95% do ok. 83-87%. Tak niewielki spadek
zawartości suchej materii dowodzi, że wydajność przetwarzania
biomasy kiszonkowej na biogaz w procesie fermentacji jest
niewielka. Poprzez odpowiednią obróbka mechaniczną wsadu
można podnieść wydajności procesu wytwarzania biometanu,
a ponadto zwiększyć efekt ekonomiczny podczas użytkowania
biogazowni rolniczej, poprzez oszczędność substratu. Kolejną
wymierną korzyścią jest zwiększenie dynamiki procesu fermentacji
metanowej, poprzez zwiększenie powierzchni aktywnej i ułatwienie
dostępu do substratu bakteriom anaerobowym.
Do obróbki mechanicznej wsadu zaliczamy: rozdrabnianie,
ekstruzje, mikronizacje, steam expslosion. Procesy te są realizowane
przez następujące maszyny i urządzenia: rozdrabniacze
uniwersalne, mikronizery, maceratory, ekstrudery i urządzenia
do steam exsplosion. Wszystkie te maszyny i urządzenia mogą
z powodzeniem być zainstalowane i pracować w biogazowni
podnosząc opłacalność inwestycji.
Fermentacja metanowa jest procesem biologicznym składający
się z 4 etapów: hydroliza, kwasogeneza, octanogeneza
i metanogeneza. Przebiega przy udziale bakterii anaerobowych
184
w środowisku beztlenowym. W procesie tym bakterie beztlenowe
rozkładają takie związki jak:
 kwasy tłuszczowe (masłowy, octowy, mrówkowy, walerianowy,
propionowy, kapronowy),
 wyższe kwasy tłuszczowe,
 alkohole I rzędowe (metanol, etanol),
 alkohole II rzędowe,
 inne związki (np. kwas benzoesowy aceton, kwas
bursztynowy).
W procesie fermentacji metanowej powstaje gaz zwany
biogazem. Jest to mieszanina różnych gazów: metanu CH4 (45-75%
obj.), dwutlenku węgla CO2 (25-50% obj.), siarkowodoru H2S (2020000 ppm, wodoru H2 (<1% obj.), azotu N2 (<2% obj.) i pary wodnej
H2O (2-7% obj.).
Do czynników technologicznych zaliczamy:
1. Obróbka wstępna substratu
2. Temperatura
3. Mieszanki substratów
4. Inhibitory
W niniejszej pracy obróbka wstępna substratów będzie brana
jako czynnik wpływających na zwiększenie wydajności biogazowej
substratów.
Parametry fizyko-chemiczne, które będą określały przydatność
określonej obróbki wstępnej substratów to:
1) Skład biogazu (zawartość siarkowodoru i amoniaku);
2) Wartość opałowa biogazu;
3) Procentowa zawartość metanu (CH4).
Obróbka wstępna substratów
Rozdrabnianie
Rozdrabnianie jest to proces mechaniczny, który ma celu
zmniejszenie cząstek materiału i zwiększenie powierzchni aktywnej.
Aby doszło do rozbicia cząstek muszą powstać w materiale
185
naprężenia przekraczające jego spójność i wytrzymałość.
Głównym celem, przez który podaje się materiał procesowi
rozdrobnienia, to zwiększenie powierzchni właściwej materiału przez
co wiele procesów fizykochemicznych zostaje zintensyfikowanych.
Proces ten ze względu na jego stopień zawansowania
i intensywność dzieli się na:
 rozdrabnianie tkankowe
 rozdrabnianie komórkowe
Ekstruzja
Jest procesem mechaniczno-techniczny, który polega na tym,
że surowiec (węglowodanowy, białkowy) w krótkim czasie zostaje
poddany działaniu sił mechanicznych, zmieniającego się ciśnienia
i wysokiej temperatury. Pod wpływem działania owych czynników
materiał ekstrudowany przekształca się w plastyczną masę, a pod
wpływem nagłego spadku ciśnienia i odparowaniu wody przybiera
charakterystyczny kształt i teksturę. Ekstrudery pod względem
rozwiązań konstrukcyjnych można podzielić na:
 ekstrudery tłokowe – pierwszy ekstruder powstał w 1797 roku,
 ekstrudery ślimakowe – powstały w latach 40 XX wieku,
 ekstrudery dwuślimakowe – powstały w drugiej połowie XX
wieku.
Mikronizacja
Mikronizacja to proces, w którym następuje zmniejszenie cząstek
materiału. Cząstki po procesie mikronizacji mają rozmiary kilku
mikrometrów lub nawet nanometrów średnicy.
Mikronizacja jest wykorzystywana w przemyśle farmaceutycznym
do produkcji leków, przy produkcji pasz w przemyśle rolniczym, lub
w procesie przygotowania biomasy do spalenia. Dzięki niemu zostaje
zwiększona całkowita powierzchnia cząstek mikronizowanego
materiału. Umożliwia to efektywniejsze i szybsze wchłanianie leku
lub paszy przez organizm. Natomiast w przypadku biomasy zostaje
intensyfikowany proces jej spalania
186
Obróbka ciśnieniowa i temperaturowa (Steam explosion)
Steam explosion (wybuch parowy) lub inaczej obróbka parowa,
to proces obróbki termicznej i ciśnieniowej substratu (materiały np.
roślinnego). Optymalne warunki do przebiegu steam explosion
to temperatura powyżej 155ºC i ciśnienie od 6 barów(0,6 MPa) do
20 barów(2 MPa). Ważne jest też odpowiednia ilość wody
(2kg wody) na każdy kilogram materiału roślinnego. Powyższe
warunki oddziałują na wsad przez około godzinie, po czym materiał
wsadowy zostaje rozluźniony wybuchowo. Dzięki czemu
otrzymujemy materiał o ciastowatej konsystencji, przez co zwiększa
się jego zdolność do pompowania, co jest bardzo istotne
w przypadku niektórych wsadów używanych w biogazowniach
np. kiszonek różnych roślin.
Autoklawowanie
Autoklawowanie
polega
na
umieszczeniu
substratów
w hermetycznie zamkniętym bębnie, ogrzewanym od zewnątrz,
w którym w temperaturze 160 °C, przy ciśnieniu 5,2 bara, substraty
podlegają procesowi podobnemu do „gotowania”. Rozłożony
i wysterylizowany materiał jest podawany do biogazowi.
Metodyka badań
Biofermentory do badań wydajności biogazowej
Do przeprowadzenia badaniach wydajności biogazowej
substratów użyte były biofermentory, które zostały zbudowanie
w Instytucie Inżynierii Rolniczej.
Biofermentory umieszczone są w płaszczu wodnym, przez co
istnieje możliwość regulowanie temperatury w dwóch zakresach: dla
fermentacji mezofilnej w zakresie 35-38 0C i dla termofilnej
w zakresie 57-63 0C. Wyprodukowany biogaz jest magazynowany
w zbiornikach z plexi, wypełnionych cieczą neutralną (wodą)
posiadającą zaporę gazową w celu zapobiegania rozpuszczanie się
CO2 w wodzie. Poziom cieczy maleje wraz ze wzrostem ilości
wyprodukowanego gazu. Biogaz z zbiorników trafia do aparatury
pomiarowej, która analizuje jego skład pod względem zawartości
metanu, siarkowodoru, dwutlenku węgla i amoniaku.
187
Ryc. 1. Schemat fermentora do badań produkcji biogazu:
1. Ogrzewacz wody z regulatorem temperatury w zakresie 20-70 0C,
2. Izolowane przewody cieczy ogrzewającej. 3. Płaszcz wodny,
4. Biofermentor z wsadem o poj. 1,4 dm3, 5. Zbiornik na biogaz,
6. Zawory odcinające, 7 Przepływomierze gazowe,
8. Analizatory gazowe CH4, CO2, NH3, H2S, 9. Sensory pH,
10. Sensor temperatury, 11. Centrala sterująco-rejestrująca,
12. Mieszadła magnetyczne wsadu.
Wyniki i wnioski badań
pH substratów po ekstruzji
Wartość pH substratu (kolby kukurydzy) poddanego ekstruzji
w pierwszych dniach spadła do poziomu 5,68 (ryc.2) przez co proces
fermentacji został spowolniony a nawet zatrzymany. Konieczne było
dodanie do reaktora 2 Molowego NaOH (95 ml) aby przywrócić
optymalne pH (6,8). Udało się to zrobić w 7 dniu fermentacji.
Tak gwałtowny spadek pH w pierwszych dniach fermentacji
spowodowany jest tym, że bakterie biorące udział w procesie
hydrolizy mają łatwiejszy dostęp do substratu po ekstruzji, przez co
proces hydrolizy zachodzi szybciej zakwaszając środowisko
w bioreaktorze.
188
Ryc. 2. Wartość pH fermentacji metanowej substratu poddanego ekstruzji.
Skumulowana produkcja biogazu i metanu w zależności od
stopnia rozdrobnienia wsadu [m3/t s.m.o.]
W tym rozdziale zostały przedstawione wykresy 1 i 2, które
dotyczyły produkcji skumulowanej biogazu i metanu w zależności
od stopnia rozdrobnienia wsadu (kolb kukurydzy) w przeliczeniu
na suchą masę organiczną. Wydajności te wyrażone były
w [m3/t s.m.o.]. Sucha masa organiczna jest to procentowa ilość
substancji organicznej w suchej masie. Od ilości tej substancji
zależy wielkość wydzielonego biogazu.
Ryc. 3. Skumulowana produkcja biogazu w zależności od stopnia
rozdrobnienia wsadu [m3/t s.m.o.]
189
Ryc. 4. Skumulowana produkcja metanu w zależności od stopnia
rozdrobnienia wsadu [m3/t s.m.o.]
Największą produkcję biogazu uzyskały suszone kolby
kukurydzy <1,2 mm, było to 629,11 m3/t s.m.o., a najmniejszą
produkcją biogazu charakteryzowały się suszone kolby kukurydzy
po ekstruzji 517,25 m3/t s.m.o,
Suszone kolby po ekstruzji osiągnęły największą zawartością
metanu w biogazie, która wynosiła 63,09 %. Mimo, że miały one
małe produktywności biogazu bo tylko 517,25 m3/t s.m.o, to uzyskały
wysoką skumulowaną produkcję metanu wynoszącą 326,32 m3/t
s.m.o.
Zawartość metanu w biogazie jest istotnym parametrem,
ponieważ to właśnie metan jest spalany w silniku kogeneracyjnym
i przekształcany na energię elektryczną i cieplną.
Wydajność substratów o najmniejszym rozdrobnieniu mogłaby
być większa, jednak w początkowej fazie procesu fermentacji odczyn
pH w tych próbach osiągnął niskie wartości w granicach 6,0.
Taka sytuacja utrzymywała się kilka dni, co skutecznie zmniejszyło
produkcje biogazu i metanu.
190
Bibliografia
1. KTBL, 2005 Biogaz. Produkcja. Wykorzystywanie. Ss. 190.
2. Amon T., Amon B., Kryvoruchko V., Zollitsch W., Mayer K., Gruber L. 2007
Biogas production from maize and dairy cattle manure—Influence of biomass
composition on the methane yield. Agriculture, Ecosystems & Environment,
Volume 118, Issues 1-4, January 2007, Pages 173-182.
3. DIN 38 414 (1985): Bestimmung des Faulverhaltens „Schlamm
und Sedimente“. Beuth Verlag, Berlin.
4. Meadows D. h., Meadows D. L., Randers J., Behrens W. W. 1973. Granice
wzrostu. PWE. Warszawa.
5. Szlachta J., Fugol M. 2009. Analiza możliwości produkcji biogazu
na bazie gnojowicy oraz kiszonki z kukurydzy. Inżynieria Rolnicza. Nr 5 (114).
s. 275-280.
6. Opielak M. 1996. Rozdrabnianie materiałów w przemyśle rolno-spożywczym.
Politechnika Lubelska. Lublin. s. 4.
7. Korpysz K. 1990. Badanie wpływu parametrów roboczych gniotowników
do ziarna na grubość uzyskiwanych płatków. Szkoła Główna Gospodarstwa
Wiejskiego w Warszawie. Warszawa. s.43.
8. Brunia E, Jensen AP, Angelidaki I. Comparative study of mechanical,
hydrothermal, chemical and enzymatic treatments of digested biofibers
to improve biogas production. Bioresource Technol 2010;101(22):8713–7.
9. Miksch K. 1995. Biotechnologia środowiskowa część I. Biblioteczka Fundacji
Ekologicznej SILESIA. Tom IX. Katowice.
10. Pilarski K., Adamski M. 2009. Perspektywy wytwarzania biogazu przy
uwzględnieniu mechanizmów reakcji w zakresie analizy ilościowej
i jakościowej procesów fermentacji. Journal of Research and Applications
in Agricultural Engineering. Vol. 54 (1) s. 81-86.
11. Kouichi I, Okishio YK, Nagao N, Niwa C, Yamamoto S, Toda T. Effects
of particie size on anaerobic digestion of food waste. Int Biodeterior Bioder
2010;64:601–8.
12. Boruch M., Król B. 1993. Procesy technologii żywności. Politechnika Łódźka.
Łódź. s. 46-61
191
Zabielska Małgorzata, Czekalski Dariusz
Wydział Inżynierii Produkcji, Katedra Podstaw Inżynierii
Techniczno-ekonomiczna ocena instalacji
słonecznej wykonanej samodzielnie
wykorzystywanej do podgrzewania wody
Wstęp
Energia i jej wykorzystanie jest niezmiernie ważna w życiu
każdego z nas. Bez względu na to jaki rodzaj energii rozpatrujemy
cieplną, elektryczną czy paliwa silnikowe, wszystkie one
w większości są pozyskiwane z nieodnawialnych źródeł energii, czyli
są zużywane w szybszym tempie niż następuje ich uzupełnienie.
Wielu naukowców twierdzi że w niedługim czasie nastąpi
wyeksploatowanie złóż ropy naftowej a zaraz po tym gazu ziemnego,
dlatego jesteśmy zmuszeni szukać alternatywnych rozwiązań, które
pomogą nam zastąpić paliwa deficytowe.
Słońce jest jednym z podstawowych, bezpłatnych i powszechnie
dostępnych źródeł energii. Energia jego promieniowania jest
10 tysięcy razy większa niż zużycie energii z paliw kopalnych.
Większość promieniowania generowana jest jądrze poprzez procesy
nuklearne syntezy jąder wodoru. Poprzez rozwój nauki mamy
możliwość zamiany energii emitowanej przez Słońce na energię
elektryczną i ciepło. Narzędziami które zamieniają energię
promieniowania słonecznego na użyteczną energię cieplną są
kolektory. Montowane są one nie tylko na dachach i ścianach
budynków, ale również na płaszczyźnie poziomej. W strefie klimatu
umiarkowanego, kolektory najczęściej znajdują zastosowanie jako
instalacje do podgrzewania wody użytkowej. W miesiącach letnich
przy spełnieniu odpowiednich warunków są one w stanie pokryć
do 90% zapotrzebowania. Mając na uwadze wszystkie wyżej
wymienione argumenty interesującym wydaje się śledzenie zmian
192
i kierunków rozwoju tego działu
odnawialnymi źródłami energii.
rynku,
który
zajmuje
się
Zasoby energii słonecznej polski
Czynnikiem który ma największy wpływ na klimat panujący
w Polsce jest jej położenie geograficzne natomiast głównym
elementem decydującym o kącie padania promieni słonecznych jest
rozciągłość południkowa. Dla Polski wynosi ona 649 km. Wiąże się to
również z występowaniem najdłuższego i najkrótszego dnia w roku.
Największa absorpcja słoneczna przypada na 40 równoleżnik.
Polska leży na 49-54,5° szer. geograficznej północnej, a średnia
suma promieniowania całkowitego w ciągu roku na płaszczyźnie
poziomej jest dosyć wysoka i wynosi 1015 kWh/m2. W związku
z występowaniem pór roku promieniowanie słoneczne ma zmienne
zasoby, 80% rozkłada się na miesiące wiosenne i letnie natomiast
tylko 20% na okres zimny w którym potrzeby energii cieplnej
są największe [1]. Ponadto w różnych miejscach Polski
nasłonecznienie jest różne (rys. 2), nie tylko w ciągu roku, ale nawet
w ciągu doby.
Jak widać na rysunku 1 mimo tego, że wartości padającego
promieniowania słonecznego w Polsce i w Niemczech są
porównywalne to na powierzchni naszego kraju zainstalowane
zostało znacznie mniej kolektorów słonecznych. Według danych
Instytutu Energii Odnawialnej (IEO) w 2010 roku na terenie Polski
zostało zainstalowanych 145 900 m2 powierzchni kolektorów
słonecznych (rys. 2). Jest to poziom porównywalny do roku
poprzedniego, mógł on mieć związek z kryzysem finansowym
występującym w UE.
193
Rys. 1. Poziom nasłonecznienia w Europie oraz powierzchnia
zainstalowanych kolektorów [m2] (2010), [4]
Rys. 2. Powierzchnia paneli słonecznych w Polsce
Instalacja słoneczna wykonana samodzielnie
Instalacja omawiana w niniejszej pracy jest przykładem instalacji
grawitacyjnej z bezpośrednim przepływem wody przez kolektor
(rys. 3). Zasada jej działania opiera się na różnicy temperatur, która
zapewnia krążenie wody w instalacji. Została wykonana aby pokryć
194
zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową podczas okresów letnich,
w domu jednorodzinnym, który jest zamieszkiwany przez rodzinę
3 osobową.
Instalacja składa się z kolektora wykonanego z sześciu
stalowych paneli grzejnikowych o wymiarach 60 cm x 60 cm.
Pomalowane są czarną matową emalią, i umieszczone w drewnianej
ramie z szybą. Panele zostały połączone szeregowo za pomocą rury
PE-X/Al/PE-X 20. Zabezpieczenie kolektora przed stratami ciepła to
wełna mineralna o grubości 5 cm i folia wykorzystywana
w instalacjach ogrzewania podłogowego; są one umieszczone od
spodu kolektora pod panelami grzejnikowymi. Podstawę kolektora
stanowi stalowa konstrukcja. Łączna powierzchnia absorbująca
kolektora to 2,16 m2. Na wyjściu wody z kolektora został
umieszczony termometr.
Rys. 3. Ogólny widok instalacji wykonanej samodzielnie
195
Rys. 4. Zbiornik magazynujący wodę
Kolejnym elementem konstrukcji jest zbiornik o pojemności
140 dm3 (rys. 4). Aby instalacja działała poprawnie, został
umieszczony na podwyższeniu wykonanym z rury stalowej
i kątownika. Jest on ocieplony z góry i od spodu wełną mineralną,
natomiast boki zbiornika są zabezpieczone dwoma warstwami otuliny
o grubości 12 mm. Naczynie zawiera również takie elementy jak
odpowietrznik, zawór bezpieczeństwa, wodomierz i termometr
wskazujący temperaturę wody w zbiorniku. Dzięki temu, że zbiornik
również został pomalowany na czarno i znajduje się na zewnątrz,
bezpośrednio na niego padają promienie słoneczne, więc woda
znajdująca się w środku jest dodatkowo dogrzewana. Ma to wpływ
na sprawność całej instalacji i temperaturę ciepłej wody użytkowej.
Całość konstrukcji jest połączona za pomocą rury PE-X/Al/PE-X 20,
z tym że odcinki w których przepływa woda ciepła są zabezpieczone
przed stratami otuliną.
196
Koszty budowy instalacji słonecznej wykonanej samodzielnie
Część elementów wykorzystanych do budowy instalacji jak
drewno czy szyba szklana pochodziły z odzysku dlatego ich koszt nie
został uwzględniony, dotyczy to również kosztów robocizny.
W tabeli 1 podsumowane zostały całkowite koszty budowy instalacji
grawitacyjnej. Dla porównania, koszt nowego kolektora to kwota
ok. 1000 zł/m2, natomiast kolektora opisanego w pracy to
ok. 260 zł/m2.
Tab. 1. Podsumowanie kosztów budowy instalacji grawitacyjnej
Podsumowanie kosztów
Elementy
Cena brutto [zł]
Zbiornik + konstrukcja zbiornika
707,19
Kolektor
561,96
Materiały dodatkowe
212,39
RAZEM:
1481,54
Metodyka badań
Badania obejmowały wykonanie doświadczenia polowego, które
pozwoliło określić wydajność cieplną instalacji grawitacyjnej.
Eksperyment pomiarowy odbył się w ciągu czterech wybranych dni
o niskim zachmurzeniu, z okresu letniego: 25-07-2012, 02-08-2012,
30-08-2012, 11-09-2012 roku. Aby zweryfikować zgodność wyników
przez wszystkie dni badanie było wykonywane w jednakowy sposób.
Polegało ono na mierzeniu wzrostu temperatury wody, co 30 minut
w godzinach od 9 do 17 zarówno w kolektorze jak i w zbiorniku.
Mierzona była także temperatura otoczenia. Przed rozpoczęciem
eksperymentu woda w zbiorniku była wychłodzona do temperatury
wody znajdującej się w bojlerze, czyli temperatury wody zimnej
(ok. 15 ºC). Podczas trwania doświadczenia obieg był zamknięty
(nie odbywał się pobór wody). Następnie po całodniowym procesie
nagrzewania wody, zbiornik był opróżniany w celu wyznaczenia ilości
energii pozyskanej do ogrzania jego zawartości. W związku z czym
po każdych kolejnych 10 dm3 pobranej wody zapisywana była jej
197
temperatura oraz temperatura wody pozostającej wewnątrz zbiornika
aż do uzyskania początkowej temperatury wody. Posiadając dane
o przyroście temperatury wody w ciągu doby dla kolektora
grawitacyjnego wykonanego samodzielnie i dane o promieniowaniu
słonecznym jakie
padło na
stanowisko
SGGW-Ursynów
(dni bezchmurne w całym regionie) możliwe było wyznaczenie
wydajności instalacji badanej.
Aby wyznaczyć wielkość produkcji ciepła przez system
grawitacyjny wykorzystane zostały dane o spadku temperatury wody
przy jej rozbiorze ze zbiornika. Do wykonania obliczeń posłużył
następujący wzór:
gdzie:
W p – energia pobrana ze zbiornika, [kJ]
n – liczba poborów,
T1, T2 – odczyty temperatur przed i po pobraniu kolejnych
10 dm3 wody ze zbiornika, [ºC]
T0 - temperatura początkowa wody, [ºC]
Następnym krokiem było obliczenie sumy
powierzchnię kolektora:
gdzie:
promieniowania na
Pp – napromieniowanie powierzchni kolektora, [kJ]
Pk – powierzchnia kolektora, [m2]
∑pp – suma padającego promieniowania, [kWh/m2]
Posiadając dane wartości mogłam obliczyć sprawność instalacji
amatorskiej w następujący sposób:
gdzie:
- sprawność instalacji
198
Analiza wyników
W celu porównania wydajności instalacji amatorskiej
z profesjonalną użyte zostały dane zebrane podczas eksperymentu
polowego. Warunkiem koniecznym do przeprowadzenia badania był
brak zachmurzenia w całym regionie. Eksperyment był wykonywany
w czterech niezależnych próbach. Czas każdej próby wynosił jeden
dzień. Czterokrotne wykonanie badania pozwoliło na przybliżone
określenie wydajności instalacji oraz sprawdzenie czy pracuje ona
stabilnie.
Poniżej przedstawione zostały przykładowe wyniki badań dla
dnia 11.09.2012 r. Instalacja osiągnęła w tym dniu najlepszą
sprawność, a wyniki kształtują się w następujący sposób:
Ilość energii pobranej ze zbiornika:
Suma padającego promieniowania słonecznego:
Suma napromieniowania powierzchni kolektora:
Sprawność instalacji grawitacyjnej:
Wykresy 1, 2 i 3 ilustrują szczegółowo przebieg próby wykonanej
11.09.2012 roku.
199
Wyk. 1. Przyrost temperatur w dniu 11.09.2012 r.
Wyk. 2. Przebieg nagrzewania zbiornika na tle warunków
napromieniowania kolektorów
200
Wyk. 3. Spadek temperatury ciepłej wody w zbiorniku i w kolektorze
w trakcie jej poboru
Wyniki sprawności uzyskanych w pozostałych dniach tj. 25.07,
02.08, 30.08, 11.09. 2012 r. przedstawione zostały w tabeli 2.
Tab. 2. Sprawność instalacji w poszczególnych dniach badań
Data
Sprawność instalacji [%]
25.07.2012
65
02.08.2012
56
30.08.2012
67
11.09.2012
70
Średnia
64,5
Podsumowanie i wnioski
Okazało się, że sprawność instalacji jest bardzo wysoka, z tym
że badania wykonywane były tylko w dni bezchmurne i upalne.
W takich warunkach straty ciepła w instalacji są znikome,
a dodatkowy wpływ na dogrzewanie wody ma ciągłe poddawanie
zbiornika działaniu promieni słonecznych gdyż jest on umieszczony
na zewnątrz budynku i pomalowany na czarno.
Przy założeniu, że przeciętny człowiek zużywa 125 dm3 wody na
dobę, z czego ¼ (ok. 31 dm3) to woda ciepła, dzienne
zapotrzebowanie na ciepłą wodę dla trzyosobowej rodziny wynosi
ok. 93 dm3 (przez pojęcie wody ciepłej rozumiemy wodę
201
o temperaturze ok. 55 ºC). Jak wynika z przeprowadzonych badań
sprawdzana instalacja grawitacyjna działa efektywnie, ponieważ
w ciągu każdego z badanych dni ponad 100 dm3 uzyskało taką
temperaturę.
Rozpatrując samodzielne wykonanie instalacji solarnej od strony
ekonomicznej, zauważamy że jej koszty oraz niezawodność zależą
w głównej mierze od wybranego projektu instalacji. Porównując
koszty eksploatacji instalacji cieczowej płaskiej (profesjonalnej)
i instalacji grawitacyjnej (wykonanej samodzielnie) możemy
stwierdzić, że w przypadku instalacji grawitacyjnej są one minimalne,
ponieważ jedyny koszt jaki musimy ponieść to konserwacja
(ponowne malowanie elementów farbą, odkamienianie instalacji).
Natomiast w przypadku instalacji profesjonalnej jest to: wymiana
płynu solarnego (co 5 lat), koszt energii elektrycznej
wykorzystywanej do zasilania pompy, przegląd instalacji raz na dwa
lata (sprawdzenie stanu kolektorów, nastaw automatyki, regulacja
przepływu, zbadanie jakości płynu solarnego). Taka instalacja więc
jest nie tylko droższa w budowie, ale również w eksploatacji, ma to
jednak konsekwencje w postaci wyższej wydajności cieplnej
(możliwość całorocznego wykorzystywania instalacji).
Wnioski wypływające z przeprowadzonego doświadczenia:
1. Temperatura wody zarówno w kolektorze jak i w zbiorniku
najszybciej wzrasta w godzinach 12:00 – 15:00.
2. Natężenie promieniowania słonecznego wzrasta do godziny
13:00, a następnie zauważamy jego spadek, co wiąże się
ze stopniowym zahamowywaniem procesu nagrzewania wody
w zbiorniku (przepływ grawitacyjny wody jest coraz mniejszy
i w końcu ustaje około godziny 17.00).
3. Umieszczenie zbiornika na zewnątrz spowodowało,
że promienie słoneczne docierając do niego bezpośrednio,
dodatkowo dogrzewały znajdującą się w nim wodę, co miało wpływ
na ogólną sprawność instalacji.
4. Najwyższą sprawność dobową instalacja uzyskuje w dni
bezchmurne, wtedy aż ok. 65 % energii słonecznej padającej na
kolektory jest wykorzystywana efektywnie.
202
Na podstawie badań instalacji słonecznej opisanej w artykule
możemy stwierdzić, że przy odpowiednim doborze powierzchni
kolektora i objętości zbiornika, instalacja grawitacyjna jest w stanie,
w panujących w Polsce warunkach atmosferycznych, pokryć
w znacznym stopniu zapotrzebowanie gospodarstwa domowego,
na ciepłą wodę użytkową w miesiącach letnich.
Literatura
1. Chalecka K..: Acta Universitatis Nicolai Copernici, Ekonomia XLI „Możliwości
wykorzystania zasobów energetycznych w Polsce”, Toruń 2010.
2. Chochowski A., Czekalski D.: Słoneczne Instalacje Grzewcze, COIB,
Warszawa 1999
3. Dąbrowski J., Hutnik E.: Efficiency of a typical solar collector installation,
Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej, 2010
4. Masiuk A., Sieradzki K.: Raport ConQuest Consulting – Rynek energii
słonecznej w Polsce – trendy, tendencje i finansowanie, Warszawa 2012.
5. www.muratordom.pl
6. www.solartechnology.pl
203

współczesne aspekty inżynierii produkcji

Transkrypt

Podobne dokumenty

1923 2016 ST. STANISLAUS KOSTKA PARAFIA

TRESC/CONTENT

Wykład 4

WantWords