جهاز بدیل لقیاس استهلاک الوقود للاستخدام المتعدد فی العملیات الزراعیة

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

1 مدرس الهندسة الزراعیة – قسم الهندسة الزراعیة - کلیة الزراعة – جامعة کفرالشیخ، مصر.

2 استاذ مساعد الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة – جامعة کفرالشیخ، مصر.

المستخلص

قیاس استهلاک الوقود للآلات المختلفة له اهمیتة ویعتبر خطوة رئیسیة لای نشاط یتبع استخدام الآلات الزراعیة ویتطلب دقة اثناء القیاس. وقد یتم استخدام أجهزة وطرق لیست بالدقة المطلوبة ونسبة الخطأ فیها لیست بالقلیلة فی العملیات الزراعیة المختلفة. لذلک کان الهدف من الدراسة هو تصنیع جهاز استهلاک وقود یعتمد فی فکرة عمله علی محسات تربینیة لسریان الوقود المتجه الی المحرک والعائدة منه الی الخزان او ای منها اذا تطلب القیاس ذلک. ویتم استخدام تلک المحسات تبعا لمدی محدد من استهلاک الوقود حیث لا یعمل الجهاز بکفاءة اذا ما زادت او قلت قیم استهلاک الوقود عن ذلک المدی. تم استخدام لوحة الیکترونیة مفتوحة المصدر معدلة لتوصیل وبرمجة عمل المحسات المستخدمة وتحتوی علی میکروکنترول Microcontroller ، صمامات ثنائیة ومقاومات ، مخارج قیاسیة ورقمیة بالاضافة الی شاشة عرض ومخرج ناقل تسلسلی لاجهزة الحاسب. تم الاستعانة ایضا بشاشة خارجیة لاظهار ما یتم تسجیلة اثناء القیاس فی الحقل مصدر کهرباء من 5 الی 12 فولت لتناسب العمل مع معظم الآلات الزراعیة التی تحتوی علی بطارات عیاریة ذات 12 فولت. تم اختیار ومعایرة المحسات المستخدمة بجهاز قیاس السریان والمصنع خصیصاً لتحدید کمیة الوقود المار فی وحدة الزمن. وانقسمت التجارب الی قسمین، القسم الاول من التجارب  لتعیین مدی دقة قیاس کمیات الوقود المارة من خلال انابیب الوقود والموصل بها المحسات وکذلک تعیین خط الانحدارعن فروق القیم المسجلة بین قراءة الجهاز وبین ما تم قیاسة بجهاز المعایرة.  وفی تلک التجارب تم استخدام محرکیین احدهما قدرتة 110 حصان ولجرار نیوهولاند والاخر محرک صغیر ذو قدرة 16 حصان والمستخدم غالباً فی الآلات ذاتیة التشغیل والاثنین تم تشغیلهم فی وضع الثبات. القسم الثانی من التجارب تمت فی وضع الحرکة لنفس الجرار المستخدم فی التجارب الأولی وآلة حصاد مجمعة من نوع کلاس بقدرة تشغیل 58 حصان. القسم الثانی من التجارب تمت تحت ظروف تشغیل مختلفة حیث تم قیاس الوقود المستهلک بالجهاز المصنع عند سرعة منخضة وسرعة اخری عالیة عند تشغیل الجرار فی الأرض منفردا او اثتاء القیام بعملیة الخدمة. ایضا تم رصد القراءات المختلفة لآلة الحصاد المجمعة اثناء تشغیلها ولکن فی ارض غیر ممهدة وبدون محصول وفی کلا ظروف التشغیل تم حساب الفروق فی استهلاک الوقود وکذلک قیم الاختلاف عن المکررات لکل حالة. أظهرت النتائح من خلال العلاقة الخطیة تدنی الاختلافات التی سجلت باستخدام جهاز الوقود المصنع وجهاز القیاس المستخدم کمؤشر قیاسی .حیث کان متوسط الاختلاف بین کلا القیاسین 0.8 % عند تشغیل الجرار مع اقصی کمیة وقود یسمح بها صمام الخانق بینما قل متوسط الفروق المسجلة لیصل الی 0.16 % عند وضع تغذیة الوقود العادی مع قیم بسیطة سُجلت کانحراف معیاری للمکررات. فی التجارب الحقلیة ولملاحظة تغیر کمیة الوقود مع تغیر الاحمال وظروف التشغیل، اظهرت النتائج ان مع زیادة السرعة الامامیة لکلاً من من الجرار وآلة الحصاد المجمعة موضع الدراسة زادت قیم الوقود المسجلة وکذلک زادت قیم استهلاک الوقود للجرار عند شبکه بمحراث قرصی بمقدار 20.75 %  و 26.45 %  مقارنة بتشغیل الجرار بدون حمل فی حالة السرعة المنخفضة والعالیة  علی الترتیب . کما ظهر انحراف معیاری مقدارة 0.01 و0.521 عن متوسط القیم المسجلة لاستهلام الجرار بدون حمل للسرعات المنخفضة والعالیة علی الترتیب. کما کان هناک انحراف معیاری مقدارة 0.863 و0.588 لاستهلام الجرار بحمل للسرعات المنخفضة والعالیة علی الترتیب. فی حالة تسجیل استهلاک الوقود مع آلة الحصاد الجامعة، تم تسجیل کمیة من الوقود مقدارها 6.22 لتر/ساعة عند السیر بسرعات منخفضة وزادت تلک الکمیة الی 12.7 لتر/ساعة مع السرعة العالیة مع انحراف معیاری مقدارة 0.24 و0.19 عن متوسط القیم المسجلة لاستهلاک آلة الحصاد الجامعة للوقود للسرعة العالیة والمنخفضة علی الترتیب.

Bedri, A. R A. and H A. S. Al-Hashem (2006). High Precision Instrumentation Package for Monitoring the Tractor Performance. Scientific Journal of King Faisal University: Basic and Applied Sciences 7, p: 95- 106.
Trani, M. L, B. Bossi, M. Gangolells, and M. Casals (2016). Predicting fuel energy consumption during earthworks. Journal of Cleaner Production 112, Part 5, 20: 3798–3809.
De Souza, E. G. and  L. F. Milanez (1988). Indirect Evaluation of the Torque of Diesel Engines. Transactions of the ASAE 31, 1350–1354.
Domsch, H., D. P. Ehlert , A. S. Smrikarov and N.V. Bentscheva (1999). Fuel consumption measurement with agricultural machinery. Landtechnik 54, 278–279. European Space Agency (ESA) 2009. EGNOS: European geostationary
Fathollahzadeh, H., H. Mobli, A. Jafari, D. Mahdavinejhad, S.M.H. Tabatabaie (2011). Design and calibration of a fuel consumption measurement system for a diesel tractor. Agricultural Engineering International: the CIGR Journal. Manuscript No.1408. Volume 13, Issue 2, p: 1:12.
Grisso R., J. V. Perumpral, D. Vaughan, T. R Gary, R. Pitman (2010). Predicting Tractor Diesel Fuel Consumption. PUBLICATION 442-073. Communications and Marketing, College of Agriculture and Life Sciences. Virginia Polytechnic Institute and State University, Petersburg. USA. P: 1-10.
Howard, C. N., M. F. Kocher, R.M. Hoy and E.E. Blankenship (2011). Testing Fuel Efficiency of Tractors with both Continuously Variable and Standard Geared Transmissions. ASABE Meeting Presentation, paper number: 1110971.
Jokiniemi1, T., H. Rossner and J. Ahokas (2012). Simple and cost effective method for fuel consumption measurements of agricultural machinery. Agronomy Research Biosystem Engineering, Special Issue 1, p: 97-107.
Kheiralla, A. F., A. Yahya, M. Zohadie, and W. Ishak (2007). Modelling of power and energy requirements for tillage implements operating in Serdang sandy clay loam, Malaysia. Soil & Tillage Research 78, 21–34.
LICO Electronics (2013). Turbine Flowmeter Vision 1000. LICO Electronics GmbH, A-2320 Kledering. LICO Hungaria Kft, H-2030 Erd. LICO Mecatronic, RO-540526 Targu-Mures. Available at: www.platon-direct.eu.
McLaughlin, N. B., C. F. Drury, W. D. Reynolds, X.M. Yang, Y.X.  Li, T. W. Welacky and G. Stewart (2008). Energy inputs for conservation and conventional primary tillage implements in a clay loam soil. Transactions of the ASABE 51, 1153–1163.
Natsis, A., G. Papadakis, and J.Pitsilis (1999). The Influence of Soil Type, Soil Water and Share Sharpness of a Mouldboard Plough on Energy Consumption, Rate of Work and Tillage Quality. J. Agric. Engng Res 72, 171-176.
Pang, S.N., G. C. Zoerb and G. Wang (1985). Tractor monitor based on indirect fuel measurement. Transactions of the ASAE 28, 994–998.
Schutte, B., L. Herrmann, M. Schreiber and H. D. Kutzbach ( 2004). Mapping Fuel Consumption. Additional Information on Precision Agriculture. Landtechnik 59, 152–153.
Siemens, J. C., and W. W. Bowers (1999). Machinery Management: How to Select Machinery to Fit the Real Needs of Farm Managers. Farm Business Management Series. Davenport, Iowa: John Deere Publishing.
Yule, I. J., G. Kohnen and M. Nowak (1999). A tractor performance monitor with DGPS capability. Computers and Electronics in Agriculture, 23, 155–174.