Автоматизация инкубационного процесса

Инкубация яиц повсеместно осуществляется на промышленной основе и на сегодняшний день является одним из наиболее автоматизированных ТП птицеводства. Особенность инкубации заключается в том, что она требует достаточно точного поддержания микроклимата, характеризующегося тремя параметрами: температурой, влажностью и газовым составом. Кроме того, в процессе инкубации эти параметры должны изменяться.

По назначению инкубаторы делят на предварительные, выводные и комбинированные (сочетающие оба процесса).

Универсальный предварительный инкубатор ИУП-Ф-45 вмещает 48 тыс. яиц. Инкубатор состоит из трех одинаковых камер, в каждой из которых размещаются барабан с лотками, вентилятор, системы обогрева, охлаждения, увлажнения, а также аварийного охлаждения и воздухообмена.

Лотки с яйцами поворачиваются за счет поворота барабана на угол ±45 °С от вертикального положения, выполняемого автоматически каждый час. Циркуляция воздуха внутри каждой камеры обеспечивается работой тихоходного вентилятора, а увлажнение воздуха — за счет испарения воды, подаваемой на ступицу вентилятора и разбрызгиваемой его лопастями при вращении. Охлаждение воздуха в камере достигается циркуляцией воды через радиатор, укрепленный, как и вентилятор, на задней стенке камеры. Вода на увлажнение и охлаждение воздуха подается через соленоидные клапаны, управляемые автоматически. Воздухообмен в камере обеспечивается системой заслонок, объединенных общим приводом от электромагнита, начиная с 11-го дня инкубации начинают открывать заслонки, причем открытие заслонок, увеличивается до 60 мм на 18-й день инкубации.

Обогрев воздуха в каждой камере осуществляется четырьмя электронагревателями общей мощностью 4 кВт. Требуемая точность поддержания температуры в диапазоне 36…39°С очень высокая: ±0,2 °С. При понижении температуры на 0,2…0,3 °С ниже заданной включаются электронагреватели. При повышении температуры открывается электромагнитный клапан, подающий холодную воду в радиатор охлаждения.

Для автоматической стабилизации влажности воздуха применен регулятор, а для измерения относительной влажности при неизменной температуре — электроконтактный термометр. При понижении относительной влажности регулятор открывает электромагнитный клапан подачи воды в систему увлажнения.

При температуре воздуха в камере ниже 36,5 °С термоконтактор отключает регулятор влажности и включает аварийную сигнализацию. При температуре выше 38,3 °С термоконтактор отключает нагреватели, включает электромагнит устройства дополнительного охлаждения, сигнальную лампу и звонок. В схеме управления оборудованием инкубатора предусмотрено отключение всех цепей управления при открывании двери и размыкании контактов микровыключателя, а также блокировка механизма поворота лотков при открытых замках барабанов и разомкнутых контактах микропереключателей.

Перед загрузкой каждая камера инкубатора должна быть предварительно прогрета до 37,8 °С. Уставка регулятора температуры должна быть предварительно прогрета до 37,6 °С, а регулятора влажности — до 29 °C. Этот температурный режим не меняют до перекладки яиц на вывод. Температуру воздуха в камере инкубатора контролируют по шкале стрелочного индикатора.

Конструкция шкафа универсального выводного инкубатора ИУВФ-15 проще, чем предварительного. В нем отсутствует устройство поворота барабана, по-другому выполнено устройство увлажнения воздуха.

В промышленном птицеводстве достаточно широко применяют инкубатор «Универсал-55, предназначенный для инкубации яиц сельскохозяйственных птиц всех видов. Он состоит из двух шкафов. Каждая выводная камера рассчитана на три или шесть инкубационных и не имеет механизма поворота лотков. В остальном устройство инкубационных и выводных камер аналогично.

На рисунке 3.9 изображена инкубационная камера с вентилятором 1, который обеспечивает выравнивание температуры по объему камеры и улучшает теплопередачу между воздухом и яйцами. Двумя электронагревателями 2 мощностью по 1 кВт управляют совместно в двух режимах: при полном напряжении сети и при половинном. Увлажнитель 7 имеет отдельный электромагнитный привод, а вода подается через управляемый клапан 6. Приточная 8 и вытяжная 5 заслонки воздухообмена имеют общий электромагнитный привод 4. Для поворота лотков предназначен механизм 3 с моторным электроприводом 9, имеющим два ограничительных концевых выключателя 10. Температура контролируется платиновым датчиком типа ТСП, влажность — мокрым контактным термометром.

Рис. 3.9. Инкубационная камера:

/ — вентилятор; 2 — электронагреватели; 3 — механизм поворота лотков; 4 — электромагнитный привод; 5 — вытяжная заслонка; б—управляемый клапан; 7—увлажнитель; 8— приточная заслонка Температурным режимом управляют при помощи трехпозиционного терморегулятора типа РТИ-35, поворотом лотков —при помощи реле времени, влажность регулируют контактным термометром. Автоматическое управление дублируется ручным. Каждый режим работы устройств и механизмов контролируется световой сигнализацией HL1…HL4.

Принципиальная электрическая схема управления инкубационной камерой показана на рисунке 3.10. В автоматическом режиме при снижении температуры в камере терморегулятора AL (РТИ-3) посылает сигнал на открытие тиристора VS. Электрическое напряжение, равное половине номинального, поступает на обогревательные элементы ЕК1 и ЕК2. При дальнейшем снижении температуры терморегулятор AL подает напряжение на катушку магнитного пускателя КМ2, который своими контактами шунтирует тиристор и обеспечивает подачу на нагревательные элементы полного напряжения. При повышении температуры в шкафу сначала отключается КМ2, а затем посылается сигнал, запирающий тиристор. Если температура превысит 38,3 ^вС, замкнется контакт термореле SK1 и включится реле KV1, которое отключит промежуточное реле KV2. Контакты реле KV2 отключат терморегулятор AL, включат соленоид охлаждения YA1 и сигнализацию.

При снижении влажности воздуха (на 3%) вл агоре гул ятор А2 включает соленоид YA2 и вода подается на диск механического распылителя М2. При этом зажигается сигнальная лампа HL5. Световая сигнализация HL4 показывает «Разогрев», HLJ— «Температура в норме», HL2— «Охлаждение».

Внутриобменный вентилятор Ml включается магнитным пус;

Рис. 3.10. Принципиальная электрическая схема устройства У-55 для управления инкубатором.

кателем KMI непосредственно при подаче напряжения на цепи управления и отключается только при открытии дверей конечным выключателем SQ.

Поворот лотков осуществляется общим механизмом на три шкафа, приводимым в движение реверсивным электроприводом. Поворотом лотков управляют при помощи реле времени, которое в сочетании с двумя конечными выключателями обеспечивает челночный поворот вала на угол ±45°.

Бурное развитие микроэлектроники и процессорной техники обусловило создание новых высоконадежных управляющих устройств для управления микроклиматом в инкубационных.

Рис. 3.11. Функциональная схема микропроцессорного устройства для инкубатора.

камерах. Несомненный интерес представляет устройство БМИ-Ф- 15, выполненное на базе микропроцессорного комплекта КР1820. Функциональная схема устройства представлена на рисунке 3.11.

Устройство БМИ-Ф-15 получает информацию о температурно-влажностном режиме от измерительных преобразователей температуры ДТ и относительной влажности ДВ воздуха. Соответствующие сигналы коммутируются, преобразуются в цифровой код (АЦП) и обрабатываются микроЭВМ в соответствии с информацией, хранящейся в ПЗУ. Цикл опроса датчиков длится 16 с.

При понижении температуры более чем на 0,5 °С нагреватель включается на весь цикл, а подача воды блокируется. Если понижение температуры не столь значительно (0,1 …0,5 °С), то нагреватель тоже включается, но на время менее 16 с. Если температура в шкафу выше заданной, то включается охлаждение (то же на определенное время), но если превышение температуры достигло 0,5 °С, то охлаждение включается на все время цикла. При снижении относительной влажности воздуха менее, чем на 5%, увлажнитель в камере инкубатора включается на время не более 5 с. Ровно на 5 с увлажнитель включается, если в течение 32 мин зафиксировано снижение влажности более чем на 5%.

Описанный алгоритм автоматически вводится в работу только спустя 5 ч с момента пуска инкубатора. В случае отключения вентилятора команды на включение нагревателей, охладителей и увлажнителей блокируются.