АГРОБИО ТЕХНИКА - растениевъдство, животновъдство, биоенергетикагодина V, брой 7, 2017

Машини за резитба, събиране и оползотворяване на остатъците

Машини за резитба, събиране и оползотворяване на остатъците

Стопаните на големи овощни насаждения и лозя са наясно с необходимостта от механизирана резитба. Не по-малко важно е и механизирането на събирането на остатъците от резитбата и преработката им в суровина, която се транспортира по-лесно и се използва като продукт с различни приложения. Такава механизация може да намали значително необходимостта от работна ръка и да направи производството по-конкурентно. Тя е незаменима при извършване на големи обеми работа за кратко време и за достигане на височини, трудни за ръчна обработка.

Механизирана резитба на овошки и лозя – технически решения
Решенията при механизацията за резитба на овощни дървета и лозя са подвижни и преносими машини, които могат да са проектирани като самоходни, прикачни или полунавесни устройства. Агрегирането или монтирането им като навесни машини става към трактори или към други превозни средства. Режещите работни органи са няколко вида: бързовъртящи се ножове (които режат чрез удар), въртящи се нож и контранож (които отрязват чрез срязване), а също и възвратно-постъпателно движеща се ножова греда (която отрязва чрез срязване). Машините се управляват от съпровождащ оператор.

С помощта на машини се изпълняват няколко операции по резитба на овощни дървета и лозя. Машини се използват главно за рязане по контур на дърветата и лозята, ограничаване растежа на културите по височина и образуване на коридор между ивиците насаждения. Това позволява да се запази короната в препоръчваните обем и структура, да се регулира растежа и плододаването и да се подмладят плодоносещите части. Специалистите препоръчват за постигане на най-добри резултати използване на механизация в комбинация с ръчна резитба, която се налага предимно във вътрешността на короната.

За да се поддържа определена височина на дърветата и лозята почти всяка година се извършва планирано рязане на върха на короните с хоризонтално положение на режещите блокове на машините. Ако тази резитба се извършва по-рядко (веднъж на 4-6 години), се махат не повече от 1.0-1.5м от връхните части на короните. Рязането по контур (контурна резитба) се осъществява от страната на междублоковите пространства, от двете страни на короните, като режещите механизми на машината се разполагат на 45-50о спрямо вертикалата. В този случай, както и в ръчната резитба, се запазва обичайната форма на короната на дървото. Някои модели машини за контурна резитба имат едностранно разположени режещи апарати и с един ход подрязват една страна на реда, други имат двустранно разположени ножове, които с един ход режат по една страна на два съседни реда, а трети имат надкрачващи режещи механизми, които преминават над реда и режат едновременно двете стани на един ред (най-често за лозя).

При рестриктивното (ограничително) подрязване, режещият апарат на машината се разполага под ъгъл от около 20о спрямо вертикалата, за да се намали ширината на короната. Понякога се налага слаба резитба – диаметърът на короната се намалява с по-малко от 1м, а в други случаи – по-силна (намаляване повече от 1м). Намаляването на обема на короната с механизация не изключва необходимостта от ръчна резитба. Специалистите препоръчват внимателно комбиниране на двата подхода като допълващи се. Въпреки че механизираната работа е по-лесна, бърза и производителна, тя нанася повече „рани” на дървесината, което може да е причина за засилен възстановителен растеж на ненужни клони. Това може да се коригира, като част от работата се извърши ръчно, преди механизираната резитба. Препоръчва се за намаляване на „раните” главните клони на страничните разклонения да се режат ръчно.

Механизираната резитба се извършва в същите срокове както и ръчната. Много е важно първата контурна резитба да не закъснява, защото в противен случаи дървесината расте силно нагоре и встрани, а плодоносната дървесина се съсредоточава само във външните зони на короната. Още по-малко желателно е преждевременна контурна резитба в интензивно отглеждане на млади дръвчета. Техните корони тепърва израстват и това би отложило началото на плодоносене. Следователно механизираната контурна резитба е добре да започне след 4-5 години на пълно плодоносене, когато стане забележимо отслабването на процесите на естествения прираст.

Съвременни машини за резитба се предлагат в различни серии, под разнообразни марки, от редица производители. Важен елемент от усъвършенстването им е наличие на устройство за стабилизиране на работните органи, което увеличава качеството на работа и дълговечността на режещите повърхности. Такива устройства при резитба на короните неутрализират колебанията на режещия апарат, възникващи в резултат на движение на машината по неравностите в напречния профил на междуредията.

Режещите органи са с различен дизайн. Има вариации в броя на въртящите ножове и на режещите дъски. Модели с двойни остриета са предпочитани в сектора на обработка на средни до големи лозови масиви и овощни градини, тъй като използват максимално режещия ефект. Друга характеристика на днешните резитбени машини е електрохидравлична система, управлявана с джойстик за бързо изпълнение на всички движения по време на работа, с различен брой функции за движение на апарата. Режещите повърхности могат да се въртят под голям обхват от градуси за извършване на различни резитбени дейности на височина и по контур. Различни модели се препоръчват за агрегиране с трактори с определена мощност.

Роботизирани системи за резитба
Както в повечето области на индустрията и бита, така и в селското стопанство роботизираните системи правят своите първи стъпки. Това се отнася и за процесите на резитбата в овощните градини и лозята. Въпреки, че цената на тези роботи все още е доста висока, счита се че в следващите 5 - 10 години те успешно ще започнат да заместват както труда на фермерите, така и използването на конвенционалната техника. Като вземе предвид, че резитбата съставлявала около 20% от труда в овощната ферма, а разхода за роботизирана резитба се изчислява на около 1 лев на дърво, то потенциалните възможности на тази технология въобще не са за подценяване.

Вече да налице редица примери, които реално работят във ферми в Европа, Америка и Япония. Роботът Wall-Ye, например, създаден от френския изобретател Кристоф Милот е замислен първоначално като на самоходен робот-гроздоберач. Оказва се обаче, че той удачно може да изпълнява операции като резитба на лозята, премахване на младите филизи, косене на тревата между редовете, както и мониторинг на състоянието на самите растенията. Към днешна дата един такъв робот е достатъчен за обслужването на 20 декара лозови насаждения. Роботът е снабден със сложна система от датчици и инфрачервени камери, жироскоп, GPS модул за самостоятелно определяне на местонахождението си, като и със съответния механичен инвентар за извършване на резитбата.

Развитието на роботизираната техника при брането на ябълки, естествено се разширява и в посока добавяне на възможности за резитба на ябълковите овошки. И в двата случая се използват подобен тип сензори за установяването на структурата на дървото и подобна механична система за извършване на необходимите операциите. Върху такива възможности работи в момента калифорнийската фирма Vision Robotics.

От техническа гледна точка се оказва, че връзката между роботизираното бране на плодове и резитбата на дръвчетата е доста голяма. В резултат на това редица компании предлагат решения, с които тези операции да се извършват от една и съща машина. Основен компонент за придвижване на тези машини е самоходна платформа, оборудвана с радар, GPS навигация и картографска GIS информационна система. За разпознаване на растенията те разчитат на дигитална образна диагностика DIS, а за извършване на самите операции по бране и резитба - на компютърно управляема роботизирана ръка. Когато ръката на робота се движи, монтираните в нея сензори сканират дървото от различни ъгли и помагат на робота за по-доброто му ориентиране.

Концепцията за роботизирана резитба на пръв поглед противоречи на традиционното схващане, че това е вид изкуство, което не се поддава на формализиране. Изследванията обаче показват, че е достатъчно въвеждането само на няколко прости правила по отношение избора клонки за водачи, тяхната допустима дължина, необходимия ъгъл на отклонение за скелетните клонки, максимално допустимия брой скелетни разклонения, задължително изрязване на изсъхнали и болни клонки. Тези правила се определят в зависимост от вида овошки и сорта, възрастта на градината, изложението, климата и други. С помощта на разработените технологии в областта на прецизното земеделие роботизираната резитба може да бъде реализирана индивидуално по отношение изискванията към всяко отделно овощно дърво.

Машини за събиране на остатъчната биомаса след резитба
След резитбата теренът трябва да се разчисти от падналите клони и листа. Тези отпадъци представляват биомаса, която може да се използва като суровина, стига да се събере разделно и да се обработи с правилните машини. Така не само ще разчистите, но и ще направите стопанството си по-печелившо. Дебелите клони могат да се смелят за дървесни чипове, а зелените части – тънки клонки и листа, да се компостират.

Самоходни колесни листосъбирачи или моторни метли могат да се използват за събиране на най-леките остатъци – листата. Те могат да съчетават функциите на прахосмукачка (да събират листата) и на духалка (да ги издухват). Обикновено колесните моторни метли имат опция и за нарязване на листата, попаднали в коша за съхранение. Оттам вече те могат да се използват за компостиране.

Решения за събиране на клони след резитба на лозя и овошки са шредерите (които не само смилат, но и събират суровината) и устройства тип харвестер. Шредерите, които са с хоризонтално зареждане, отпред имат приспособления, например надигащи шипове за събиране на клоните и подаването им в шредера. За събиране на по-тежки клони могат да се използват манипулатори. Машините за събиране могат да са самоходни или да се агрегират с трактор. Те най-често са част от машините за смилане.

Мобилни шредери за оползотворяване на остатъците
Транспортирането на отпадъците от резитба до отдалечени места за рециклиране е неудобно, скъпо и по-трудоемко. Затова много печелившо може да се окаже преработването им в дървени чипове директно на мястото на образуването им. Смлени на стърготини, дървените остатъци заемат по-малко място, което е важно за икономичността на превоза и складирането им. Освен това в инсталации за преработка на биомаса за енергийни нужди, шредирането на място позволява значително разширяване на суровинната база и отказване от скъпи и енергоемки източници. Освен като гориво за котли дървените стърготини могат да се оползотворят като суровини за ПДЧ, МДФ и други строителни материали.

Наричани още трошачки, мелници или шредери, мобилните дробилки са незаменими в овощарството и лозарството при справяне с остатъчната биомаса. В най-широк смисъл мобилна дробилка може да се нарече мобилен апарат, който е лесен за транспортиране до мястото на суровината, не изисква полагане на фундамент или прекарване на комуникационни линии за работата си и разполага с независимо задвижване на ротора. Именно независимото захранване е основното, което различава мобилните от стационарните шредери.

Дробилките задвижват ротора или чрез двигателя на превозното средство, към което са свързани, или са оборудвани със собствен двигател. Най-простият и следователно по-евтин вариант за мобилни шредери е задвижване от трактор със силоотводен вал. Поради факта, че не изискват собствен двигател, тези шредери са компактни и могат да се използват на всяко място от терена, до което достига трактор. Въпреки голямата си мобилност обаче, те имат ограничения – и теглото, и мощността, а следователно и производителността им се ограничават от мощността на двигателя на трактора. Те се монтират на колесни ремаркета или като сменяема прикачна техника.

Другият клас мобилни трошачки са машини със собствено задвижване на ротора с бензинов или дизелов двигател. Изборът на дизелов двигател, като правило е оправдан от по-ниската консумация на гориво и висок въртящ момент, което е важен фактор при пикови натоварвания на ротора. В зависимост от теглото им, те могат да се инсталират на ремаркета с една или няколко оси за теглене от трактор, да се поставят на камион или да са самоходни.

Дървените чипове от мобилните шредери могат да се оползотворят не само за енергийни цели и за изработка на строителни материали, но и намират приложение в селското стопанство като постелки за животни и птици. Стърготините могат да се използват също за получаване на компост и фуражи (след допълнителна обработка), както и за декориране на градини и изграждане на градински пътеки. Някои производители на дробилки предлагат не просто дробилки за чипове, но и за тяхното боядисване и опаковане. Боядисаните със специални водоустойчиви бои стърготини, наречени още мулч, са екологично чист продукт, защото боята се полага при сухо боядисване, което ги прави нетоксични. Мулчирането с тях се използва за декоративни цели и е много популярно на Запад. Пътеки, устроени с такива чипове, са не само красиви, но и удобни. Те не образуват локви. Дори когато са мокри, не стават хлъзгави. В Германия, например, на земята под детски и спортни съоръжения често се полага такъв материал, за да се постигне безопасност и липса на прах дори в сухо време. Мулчирането се използва и като почвено покритие за оптимизиране условията за културите.

Предлаганото на пазара оборудване за производство на дървени стърготини е много гъвкаво и може да решава различни задачи. В дизайна си мобилните трошачки са сходни със стационарните. Сред тях има както дискови и барабанни машини, така и други (шредери) с различен дизайн. В дисковите шредери клоните се режат между режещи остриета, монтирани на режещия диск (ротор) и контранож, монтиран на входа. Дължината на чипа се определя от проекцията на ножовете за рязане на диска, което се контролира при избора и монтажа на нож. Такива машини се използват главно за смилане на цилиндрични материали и производство на висококачествени, еднородни чипове.

При барабанните шредери за клони работният инструмент е роторен нож (барабан) с фиксирани режещи ножове на него или резци. Тези машини обикновено имат по-голямо входно сечение от дисковите и са по-малко чувствителни към формата на суровините. Те могат да обработват почти всички дървени остатъци с различни размери и сечения. Разбира се, използването на такива изходни суровини води до получаване на хетерогенни чипове на изхода. За стабилизиране на фракционния състав на чиповете режещите механизми на барабанните машини се оборудват с перфорирани подложки (сита), като размерът на отворите се определя от изискванията към продукта. По този начин основното предимство на барабанните мелници пред дисковите е тяхната гъвкавост спрямо суровините.

Както дисковите, така и барабанните машини изискват редовно заточване на режещите ножове. Необходимостта от заточване зависи от интензивността на използването на машините и параметрите на суровините като степен на замърсяване и плътност на дървесината. Честотата на заточване варира от веднъж на ден до веднъж на всеки две седмици, а необходимостта от смяна на ножовете е на всеки 6-12 месеца, което също се определя от суровината и натоварването.

Подаването на суровината в машината може да е ръчно (дробилки с ниска мощност) и с помощта на хидравличен манипулатор, монтиран на транспортната техника. Използването на такъв манипулатор е необходимо за събиране и зареждане на големи обеми по-тежки дървесни остатъци. В допълнение, това позволява на оператора да извършва всички операции без да напуска кабината. Мястото на входа за зареждане на материал зависи от вида на суровината. Къси материали е по-удобно да се зареждат отгоре (вертикално), а дълги – отпред (хоризонтално).

Изтласкването на готовите чипове става под действието на въздушния поток, който в дисковите машини се създава от дисковете, а в барабанните – от отделен вентилатор. Освобождаването се извършва от тръбата за прехвърляне, която може да бъде разположена във всяка посока. Някои модели са оборудвани с устройство за дистанционно разполагане на тръбата за прехвърляне в определена позиция. Като цяло, нивото на механизация на тези машини е много високо, което води до повишаване на тяхната ефективност и осигурява комфортни условия на труд на персонала. Например широко използвана е система за контрол на скоростта на подаване, която контролира работата на двигателя и при спад в оборотите изключва зареждането. Когато се възстанови необходимата скорост, потокът автоматично продължава. Тази опция не само осигурява еднородност на чиповете, но също така позволява използването на трактори с по-малка мощност, което подобрява производителността на системата като цяло.

Съхранение и сигурност
Ползите, които остатъчната биомаса може да донесе на фермерите са многобройни и най-често те са свързани с повишаване на енергийната ефективност на стопанството и намаляване себестойността на произвежданата продукция. Това кара все повече земеделци да оценят възможностите си за инвестиции в механизирани машини за резитба, събиране и оползотворяване на остатъците от своята дейност. Възможностите за самото използване на биомасата е една основните тематики в раздел Биоенергетика на списание АгроБио Техника, където в този брой специално публикуваме статия на тема "Приложение на дървесна биомаса за отопление в селското стопанство“ (стр.86).

От друга страна, това, което също е важно да имат пред вид фермерите, започващи сериозно да гледат на биомасата, са възможностите и особеностите за нейното съхранение. Обикновено сезоните с голяма наличност на остатъчна биомаса и сезоните, в които е нужно тя да се използва като енергия, се разминават значително. Това предполага осигуряването на достатъчно място, където да се съхранява преработената биомаса във вид на пелети или дървесен чипс, без да се нарушава нейното качество. Биомасата е чувствителна влагата. Тя има притежава способността бързо да я поема, което е свързано с появата на характерна миризма и постепенна загуба на пелетната и структура. Високата влага също предполага развитие на микроорганизми, което може да доведе до сериозен риск от загряване, отделяне на газове и самозапалване на биомасата. По тази причина преработената биомаса е задължително да се съхранява на закрито, било то в плоски складове или силози, като се постоянно се следят процесите в нея.

Съхранението на биомаса в силози обикновено е характерно за по-големите производители. Класическите силози за селскостопанска продукция не винаги са подходящи за тази цел, т.к. те имат относително малък диаметър. Най-подходящи силози за съхранение на биомаса са такива, при които диаметърът им е по-голям, в сравнение с тяхната височина. Обикновено се използват две разновидности – силози с плоско и конусно дъно. Силозите с конусно дъно могат да бъдат изпразвани по гравитачен път само с отвеждаща лента, докато тези с плоско дъно изискват допълнителни съоръжения. Неподходящи за съхранение на биомаса са силози, оцветени в тъмен цвят или изработени от гофрирана стомана, т.к. това води до загряване на биомасата и предоставя възможност за възпламеняването и.

За по малките производители, генериращи до около 100 хиляди кубични метра материал, е по-рационално използването на плоски складове. В тях биомасата се разполага на купчини с помощта на лентова конвейерна система или с челни товарачи. Особено важно тук е да се вземе под внимание, че пренасянето на пелети с челни товарачи води до формиране на облаци от прах при което има сериозен риск от възникване на експлозия. Източникът на възпламеняване обикновено е искра, породена от триенето на метални части или от силно нагрети двигатели или машинни елементи.

От всичко казано дотук става ясно, че съхранението на отпадъчна биомаса е свързано със сериозни рискове и затова е необходимо да се обърне внимание на редица фактори и предварително да се вземат необходимите мерки. Като най-важни изисквания могат да се посочи нуждата от постоянно следене на температурата, отделяните газове и влажността. Температурата обикновено се измерва със сензорни сонди, поставени в самия продукт. Когато това не е възможно, като алтернатива се прибягва до следене за наличието на въглероден окис, хидрокарбони, лъчиста топлина и дим, като предвестници на прегряването. От друга страна, дори и при ниска температура оксидацията на пелетите води до отделянето на въглероден диоксид, въглероден окис, алдехиди и метан. Затова дори когато температурата на биомасата в силоза е ниска, препоръчително се да се извършват съответните операции по нейното вентилиране. Като правило, температурата на пелетната маса не бива да надвишава 45°C. В случай, че температурата се повиши над 80°C, ситуацията може да се счита за критична и спешно трябва да се приложат процедури за охлаждане, като например изнасяне на пелетите на открито или преместване в друг склад. Отделяните газове от биомасата в повечето случаи са токсични за персонала. Затова те трябва винаги да са информирани за нивата на отровните газове вътре в силоза и да спазват стриктни процедури предшестващи отварянето и влизането в силози, пълни с пелети.



Реклама