Уточнённая методика расчета шлангового вакуумного насоса и показатели экономической эффективности его применения

Введение. Ввиду того, что конструктивное решение шлангового насоса перистальтического типа отличается новизной, методика его инженерного расчета и определение экономической эффективности использования в сельскохозяйственном производстве представляют практический интерес для работников инженернотехнической службы сельскохозяйственного производства, аспирантов и магистрантов вузов.

Уточненная методика расчета шлангового вакуумного насоса. Исходя из анализа зависимости для определения подачи насоса Q [1-3], можно сказать, что для дальнейшего расчета необходимо принять следующие параметры: частоту вращения ротора пвр, диаметр ротора насоса D, и количество рабочих шлангов.

Далее определяем:

• -    ширину ротора В, м:

к - поправочный коэффициент объё- , V ма шланга к =-----;

п_х - количество роликов;

V_o - объем воздуха, откачиваемый за один оборот ротора насоса из одного витка шланга;

b - ширина сжатого роликом шланга, м.

• -    толщину шланга, сжатого роликом, м:

Һ = Д------ ^ш \k²-b²-d

В =п -d +1 • n + А, ротора          ш ст ст где А - показатель, учитывающий расстояние между оболочками, м;

• 1 ст - толщина перегородок между секциями насоса, м;

пст - количество перегородок.

• -    величину вертикальной нагрузки ролика на шланг, Н:

• -    мощность на привод насоса, кВт:

Nn=0,00yQ.p, где Nn - полезная мощность, кВт;

Q - подача насоса, м³/ч;

р - разряжение, создаваемое насосом, кПа.

Мощность привода насоса, кВт, без учета расширения воздуха в шлангах, определяется так:

где d - диаметр ролика, размещенного на роторе, м;

1 ТП

27 777 -1

' А, '

Р.

-1

где т - показатель процесса;               Уо - объем оболочки в начале всасыва- р- давление в начале всасывания, кПа; „„„ рх - давление в линии нагнетания, кПа;           Далее мощность привода уточняется по зависимости

N = P‘V ,NB =--—Қ -In — , 75-6077          75-607?      1 рп где NB- мощность на валу электродвига-       Эффективность работы шлангового теля кВт                        вакуумного насоса в малогабаритных до’                            ильных установках и передвижных доиль- ных агрегатах оценивается по работе вакуумной линии в целом.

Основным показателем эффективности использования изобретения является годовой экономический эффект, а также чистая текущая стоимость, индекс рентабельности, внутренняя норма возврата инвестиций.

При определении эффективности использования за базу сравнения был принят агрегат индивидуального доения коров АИД-2, обслуживающий поголовье в 10 коров с годовой продуктивностью 6500 кг молока.

Полученные расчетные данные представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Результаты расчёта экономической эффективности использования усовершенствованного вакуумного шлангового насоса перистальтического типа

Показатели	Базовый вариант	Предлагаемый вариант
Поголовье, гол.	10	10
Мощность привода насоса, кВт	0,75	0,5
Кратность доения	2	2
Срок работы роликов и эластичных оболочек до замены	1 раз в 6 мес.	1 раз в год
Цена передвижного доильного аппарата, руб.	20800	17300
Балансовая стоимость вакуумного насоса, руб.	4200	1925
Количество вакуумных насосов, шт.	1	1
Подача вакуумного насоса, м3/ч	8	8
Цена 1 кВт ч электроэнергии, руб.	4,5	4,5
Часовая тарифная ставка слесаря по ремонту и уходу за насосом, руб.	45,68	45,68
Годовая норма амортизации, %	14,28	14,28
Годовая норма отчислений на ремонт, %	18	18
Амортизационный период работы насосов, лет	7	7
Обслуживающий персонал	1	1
Число обслуживаемых коров в час, гол./ч	10	10
Норма процента (банковская кредитная ставка), %	18	18
Годовой уровень инфляции, %	9,8	9,8
Цена ролика, руб.	30	30
Годовой удой коровы, кг	6500	6500
Масса доильного аппарата, кг	58	49

При расчете экономической эффективности применения данного насоса учитывалось снижение воздействия на эластичные оболочки, увеличение срока службы оболочек и повышение подачи насоса.

Годовой экономический эффект в виде чистой текущей стоимости (ЧДД) определен по формуле [4, 5]:

или

где P_t - показатели, полученные на шаге расчета t, руб.;

И_Э( - затраты при эксплуатации на шаге расчета t без учета капиталовложений, руб.;

Т- срок эксплуатации, лет;

=67—^7.«™ к.41 + £J

К - дисконтированные капиталовложения, руб.;

К_сд - коэффициент суммы дисконтирования, рассчитываемый по формуле

где Е - процентная ставка с учетом инфляции,%;

1 + Е

1 + где г - годовая инфляция инфляции, %;

Е - процентная ставка банка, %.

Дисконтированные капиталовложения рассчитывались по формуле

где K_t - капиталовложения на шаге расчета t, руб.

Балансовая стоимость базового образца, руб.:

Ки =Ц-к, где Ц - цена приобретения машины, руб.;

К - коэффициент, учитывающий дополнительные затраты, руб.

Капиталовложения в экспериментальный вакуумный насос [5]:

кп =Сд+ТЗ + Сз +ОП + ОХ, где С д - стоимость деталей, руб.;

ТЗ - транспортно-заготовительные расходы, руб.;

С _з - затраты на изготовление насоса, руб.;

ОП - общепроизводственные расходы, руб.;

ОХ - общехозяйственные расходы, руб.

Транспортно-заготовительные расходы в процентах от стоимости готовых материалов и изделий:

_ О д И тр

” 100 ’

// - приняты равными 20%.

Затраты на изготовление насоса:

С3   ОТосн • осп • осдОП • осотч, где ОТосн - основная оплата труда, руб.;

ОС _п - премиальный коэффициент, (принят в размере 1,2-1,4);

ОСд_ОП - коэффициент дополнительной оплаты труда, 1,12-1,16;

ОС_отч - коэффициент страховых отчислений, а_отч -1,3.

Основная оплата:

ОТ _осн — Т_эксп • Тңдо, где Т_эксп- трудоемкость работ при изготовлении экспериментального насоса, чел.-ч;

^час "" ^{часовая} основная ставка, соответствующая определенному квалификационному уровню работника, руб.

Общепроизводственные расходы, руб.:

_ О^ ОСН ' РоП

-     100     ’ где Цоп - процент общепроизводственных расходов (приняты равными 25%).

Общехозяйственные расходы, руб.:

qj^ _ ОТ осн • Цох ""      100     ’ где Цох - процент общехозяйственных расходов (рох =41%).

Затраты труда, чел.-ч/т:

Т

о

л где W - производительность за час сменного времени, т/ч;

Л - количество обслуживающего персонала, чел.

Степень снижения трудоемкости, %:

Ст

То„ - Tt

т

Он

•100.

Затраты при эксплуатации, руб./т:

Иуд — (рт + А + Р т + Эмдт + Эээ ) • П, где От - отчисления на социальные нужды, руб./т;

А - отчисления на амортизацию, руб./т;

Р_т - затраты на ремонт и ТО, руб./т;

Омдт ^- стоимость материалов, руб./т;

Э_ээ - затраты на электроэнергию, руб./т;

П - коэффициент, учитывающий прочие прямые затраты, 1,05.

Оплата труда с отчислениями на социальные нужды:

OrpTyt^Y где Т0 - затраты труда, чел.-ч/т.

Отчисления на амортизацию, руб.:

Б • а%

^•100’ где Б - балансовая стоимость насоса, руб.; а% - ежегодная норма амортизации, %.

Затраты на ТО и ремонт, руб.: _р Б-р%

Т ^ж'100’ где Б - балансовая стоимость насоса, руб.;

О/                                        v р /о - нормы ежегодных отчислении на ремонт, %;

TP_rox - годовой объем работ, чел./ч.

Затраты на электроэнергию, руб.:

эЛАд W где N - установленная мощность двигателя, кВт;

S₃ - отпускной тариф 1 кВт ч, руб.

Удельная экономия затрат при эксплуатации:

э = ИУД-ИУД где ИУД, ИУД- прямые эксплуатационные затраты (в исходный и проектируемый вариант), руб./т;

Степень уменьшения удельных затрат при эксплуатации:

Иуд - Иуд

с3 = и -100.

• ³ и ^д

и

Расход материала на продукцию:

• У, =------ , кг/т.

год

Степень уменьшения удельного расхода материала:

где М_Уи, М_Уп - удельный расход материала на продукцию (в исходный и проектируемый вариант), кг/т.

Таблица 2 - Показатели экономической эффективности рассмотренных вариантов

Показатели	Ед. измерения	Сравниваемые варианты
		АИД-2	экспериментальная доильная установка
Суммарные капиталовложения в систему доения	руб.	24960	20760
в том числе: в вакуумный насос	руб.	5040	2310
Часовая производительность агрегата	гол.	10	10
Производительность труда	гол./ч	10	10
Годовые затраты при эксплуатации	руб.	161271,03	156664,21
в том числе:
• оплата труда с начислениями на социальные нужды	руб.	67973,3 0	67973,3 0
• отчисления на амортизацию	руб.	3564,29	2964,53
• ремонт и ТО	руб.	4492,80	3736,80
• электроэнергия	руб.	2566,41	1710,94
• на материалы	руб.	72	36
• прочие затраты	руб.	82602,24	80242,65
Годовой выход молока	Ц	650	650
Удельные затраты при эксплуатации	руб./ц	248,11	241,02
Годовая экономия удельных затрат при эксплуатации	руб./ц	—	7,09
Степень снижения удельных затрат при эксплуатации	%	—	2,86
Годовая экономия затрат при эксплуатации	руб.	—	4606,82
Степень снижения затрат на материал	%	—	15,5
Удельная материалоемкость процесса	кг/м3	1,04	1,83
Чистая текущая стоимость (в расчете за 7 лет), руб.	руб.	—	28627,36
Индекс рентабельности капиталовложений	—	—	1,38
Срок окупаемости насоса	лет	—	0,56

Удельная энергоемкость выполнения операции:

Ғг

Ғ,„ =------, кВт ч/т, год где Ғг - годовое потребление энергии, кВт ч.

Степень снижения энергоемкости операции:

С_{р =} ^ҒУ_и ~^ҒУ„ .₁₀Q %

ҒУи где ҒУм, ҒУп - удельная энергоемкость операций (в исходный и проектируемый вариант), кВт ч /т.

Годовая экономия от сокращения затрат при эксплуатации, руб.:

Чистые денежные поступления, руб.:

77 ү — Э ГОд — Э ГОд • а н, где ан - налоговая ставка на прибыль, 20%.

Коэффициент (индекс) доходности капиталовложений:

где К - капиталовложения, руб.

Срок окупаемости капитальных вложений, лет:

Технико-экономические показатели сравниваемых вариантов показаны в таблице 2.

Анализ расчетных данных в таблице показывает целесообразность использования шланговых вакуумных насосов перистальтического типа, установленных на доильных аппаратах типа АИД и малогабаритных доильных установках в малых хозяйствах.

Выводы. Использование вакуумного шлангового насоса перистальтического типа в составе малогабаритной доильной установки или передвижного доильного агрегата производительностью 10 гол./ч позволит получить при эксплуатации годовую экономию затрат 4606,82 руб., при этом годовая экономия удельных затрат при эксплуатации составит 9,21 руб./ц.

Срок окупаемости предлагаемого вакуумного насоса составляет 0,56 года. Чистая текущая стоимость (в расчете за семь лет) составила 28627,36 рублей.