Классификация дождевальных машин и установок для полива. Системы подачи воды

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Контрольная работа

 «Классификация дождевальных машин и установок для полива. Системы подачи воды»

Новосибирск 2015

Содержание

1 Введение                                                                                              3

2 Дождевальная машина “Фрегат”                                                                 7

3 Дождевальная машина ДФ-120 -“Днепр”                                          10

4 Дождевальная машина «Кубань»                                                                11

5 Передвижная насосная станция СНП–50/80                                      14

6 Комплект ирригационного оборудования КИ–50 «Радуга»            15

7 Дальнеструйная дождевальная машина ДДН–70                              16

8 Дождевальная установка СК–16                                                                  17

9 Поливомоечный прицеп УСБ–25ПМ                                                 18

Заключение                                                                      
                       19

Список литературы                                                                      
          20

Приложения                                                                      
                      21

1Введение

Дождевание – это наиболее распространенный способ полива. Применяется в зонах неустойчивого увлажнения, при орошении участков со сложным рельефом и водопроницаемыми почвами с близким залеганием грунтовых вод. Искусственное дождевание, подобно естественному дождю небольшой интенсивности, но достаточной длительности, создает наилучшие условия для роста растений; уменьшается испарение вследствие высокой теплоемкости воды; температура околоземного слоя воздуха снижается в жаркое время суток и повышается в прохладные ночные часы. Дождевание позволяет легко регулировать норму и глубину промачивания почвы, подавать воду часто и в небольших количествах. Забор воды для дождевания может производиться из открытых или закрытых каналов, водоемов, городских водопроводных систем с последующим разбрызгиванием дождевальными машинами и установками. 
 Дождевальные машины и установки, служат для полива дождеванием сельскохозяйственных культур.

По конструктивным признакам, определяющим технологический процесс полива, выделяют следующие основные типы дождевальной техники:

·                   многоопорные широкозахватные дождевальные машины;

·                   двухконсольныедождевальные машины;

·                   дальнеструйные дождевальные машины;

·                   дождевальные установки, стационарные дождевальные системы.

Дождевальные установки и машины предназначены для преобразования струй воды в капли дождя и распределения их по площади полива.

Дождевальные машины монтируют на тракторе, или они передвигаются по поливному участку на собственных опорах; дождевальные установки – переносные.

В комплект дождевальной машины или установки входят: дождевальные насадки и аппараты, быстроразборные трубы, арматура, полиэтиленовые напорные трубы, всасывающие и напорные резино-тканевые трубы (рукава), насосы.

Рабочие органы дождевальных устройств предназначены для преобразования водного потока в дождевые капли, транспортирования капель на определенные расстояния и распределения их по площади полива.

Системы подачи воды Дождевальные установки и специальные машины, применяемые при поливе, классифицируются по способу перемещения и типу разбрызгивателей. По способу перемещения дождевальные установки подразделяются на стационарные, полустационарные и передвижные. Стационарные установки позволяют, как правило, полностью автоматизировать процесс полива, так как дождеватели устанавливаются на весь сезон полива. Такие установки обычно питаются от одного устройства (насос, забирающий воду из поблизости расположенного водоема, водопроводная магистраль и т.п.). Недостатком стационарных установок является их низкий коэффициент использования во времени. Число установок зависит от их производительности, дальности выброса струи воды, размера орошаемой площади. Полустационарные установки обычно выполняются в виде передвижных полуавтоматических агрегатов для шлангового полива. Передвижные установки более маневренны, однако они требуют специально закрепленного для их обслуживания персонала. 

По характеру процесса образования дождя их разделяют на две группы: веерные и струйные. Первые создают широкий веерообразный поток воды в виде тонкой пленки, которая, встречая сопротивление воздуха, распадается на отдельные капли. Они неподвижны относительно машины или установки и одновременно орошают всю прилегающую к позиции площадь в пределах дальности полета капель, отличаются простотой устройства и получили наименование дождевальных насадок.Вторые создают поток воды в виде осесимметричных струй, которые в процессе движения под действием сопротивления воздуха распадаются на отдельные капли. Они одновременно орошают прилегающую к позиции площадь в пределах дальности полета струи в форме сектора. Для орошения площади круга им сообщают вращательное (угловое) движение относительно машины или установки. Струйные рабочие органы с поворотными устройствами сложнее веерных, их называют - дождевальными аппаратами.

Рабочие органы, обеспечивающие создание дождевальных струй и распад их на капли, — дождевальные насадки и аппараты. По дальности полёта капель они подразделяются на короткоструйные насадки (5 — 8 м), среднеструйные (15 — 35 м) и дальнеструйные аппараты (40 — 80 м и более). Короткоструйные насадки не имеют движущихся частей и создают веерообразный поток поды.

Среднеструйные аппараты, работающие при напорах 1,5 — 5 атм. (0,15 — 0,5 МПа) с расходом воды до 7 — 8 л/с, и дальнеструйные, работающие при напорах 4 — 10 атм. (св. 0,5 МПа), создают одну или несколько круглых струй. При поливе ствол аппарата вращается, обеспечивая угловое перемещение струи и орошение круговой площади.

Различают открытые, закрытые и комбинированные системы подачи воды. 
 В открытой системе вода на участок поступает по магистральным, распределительным и участковым каналам. При поверхностном поливе вода в поливные борозды, на полосы или чеки поступает самотеком. Закрытая система образована сетью стационарных или временных трубопроводов, проложенных от насосной станции до участ­ка, а также на самом участке. Стационарные трубопроводы укладывают на глубину 0,6...1,0 м (ниже границы промерзания грун­та). Временные трубопроводы (на один поливочный сезон) размещают на поверхности почвы. Комбинированная система включает в себя как открытые каналы, так и сеть трубопроводов.

Преимущества и недостатки

Достоинства дождевальных машин для полива:

·                   обеспечение процесса, протекание которого максимально приближено к происходящему в природе;

·                    увеличение влажности воздуха в зоне полива;

·                   возможность гибкого регулирования нормы полива;

·                   эффективность работы при сложном рельефе поверхности и близости грунтовых вод.

Недостатки дождевальных конструкций:

·                   высокие энергетические затраты;

·                   большая зависимость эффективности полива от скорости ветра (уменьшается с его повышением);

·                   зависимость от качества воды – наличие механических примесей существенно снижает работоспособность агрегата;

·                   необходимость обеспечения машины водой высокого давления либо мощной линией электропередач;

·                   сложность конструкции, требующая привлечения квалифицированного персонала для обслуживания (механиков или электриков);

·                   образование поверхностной корки на грунте при периодическом использовании в засушливых регионах.

Особенности Для решения ряда сельскохозяйственных задач выпускаются машины различной длины, отличающиеся количеством гибких вставок (всего 38 модификаций). Расход воды варьируется в широком диапазоне (всего 48 ступеней регулировки) и зависит от нормы полива и расчетной площади орошаемой поверхности. Движение дождевальной установки во время работы производится по кругу, что обеспечивает равномерный полив в пределах орошаемой площади.

2 Дождевальная машина “Фрегат”

Выпуск дождевальных машин производится на заводе «Фрегат» в г. Первомайск Николаевской области. Широкий спектр производимых моделей обеспечивает потребности аграрного сектора в относительно дешевых дождевальных машинах, имеющих механический принцип работы, и современных высокотехнологичных аппаратов.
Многоопорная широкозахватная дождевальная машина “Фрегат”(рис.1)— напорный трубопровод, установленный на опорах и снабжённый среднеструйными дождевальными аппаратами. Трубопровод движется по кругу относительно неподвижного гидранта, из которого в машину поступает вода. Самодвижущиеся опоры оснащены гидроприводом с системой регулирования скорости движения и автоматикой, обеспечивающей поддержание прямолинейности трубопровода. За один оборот машина обеспечивает требуемую поливную норму.

Дождевальная машина вращается вокруг центральной точки (неподвижной опоры) на тележках, расстояние между которыми25и30 м. Источником энергии для движения тележек является давление воды в подводящем трубопроводе. Вода через клапаны подается в гидроцилиндры, приводящие в движение колеса посредством системы рычагов и толкателей. Оператор, обслуживающий машину, задает определенную скорость перемещения, соответствующую заданной норме полива. Вода к машине может подаваться от стационарных или передвижных насосных станций.

На трубопроводе, опирающемся на тележки, расположены среднеструйные дождевальные аппараты кругового действия реактивного типа, которые при движении машины по кругу обеспечивают равномерность полива орошаемого участка. На конце трубопровода установлен дальнеструйный дождевальный аппарат, автоматически включающийся только при подходе к углам поливаемого участка поля квадратного профиля. Концевой дождевальный аппарат может работать постоянно, вследствие чего увеличивается площадь орошаемого участка.

Для предотвращения деформации трубопровода в вертикальной и горизонтальной плоскости, а также увеличения жесткости, машина оснащена системой вертикальных и горизонтальных тросовых растяжек. При опережении или отставании одной или нескольких тележек относительно общей линии трубопровода во время движения автоматически происходит изменение количества подаваемой воды в гидроцилиндры перемещения этих тележек, вследствие чего меняется скорость их движения до выравнивания трубопровода. Для предотвращения самопроизвольного выкатывания тележек на уклонах отдельные тележки оборудованы механическими тормозами. ДМ «Фрегат» может работать на полях со сложным рельефом, имеющим общие и местные уклоны в направлении трубопровода до 0,05 без дополнительного выравнивания почвы.

В случае изгиба трубопровода, превышающего допустимые пределы, включается механическая или гидравлическая система защиты. При срабатывании механической защиты происходит полная остановка машины. Гидравлическая система защиты посредством срабатывания импульсного клапана через импульсную трубку снижает давление в системе гидрозащиты, что обеспечивает закрытие задвижки и прекращение подачи воды в машину.

Гидравлическое СТОП устройство, установленное на неподвижной опоре, обеспечивает автоматическое прекращение подачи воды и остановку машины в любом заранее заданном оператором месте поля.

В зависимости от продолжительности поливного периода машина может быть использована на двух и более позициях.

Перевод машины с позиции на позицию занимает 5-6 ч. Для буксировки используется трактор класса 3 Т.

Оросительная система для ДМ «Фрегат» должна обеспечивать подачу воды к неподвижной опоре от буровой скважины, реки, канала или других источников. В системе водоснабжения должны также предусматриваться устройства для очистки воды от механических частиц, планктона и водорослей.

ДМ «Фрегат» обеспечивает высокую степень равномерности распределения дождя, что достигается применением особой конструкции дождевальных аппаратов, их настройкой и поливом в движении по кругу, а также в модификации с насадками-распылителями, обеспечивающими мелкодисперсность и равномерность полива.

ДМ «Фрегат» может работать на полях со сложным рельефом, имеющим общие и местные (в направлении водопроводящего трубопровода) уклоны до 0,05.

Почвы, имеющие неглубокий плодородный слой, не позволяющие производить выравнивание поля для полива поверхностным орошением или с помощью других машин, могут стать высокоурожайными при использовании машин «Фрегат».

Дождевание в движении по кругу обеспечивает достаточную равномерность полива при скорости ветра до 10 м/сек. ДМ «Фрегат» благодаря автоматизации режима работы и надежности системы защиты может работать круглосуточно, что обеспечивает максимальное использование оросительных систем.

Высокая степень равномерности распределения дождя дает возможность производить подачу одновременно с разбрызгиваемой водой жидких и растворимых минеральных удобрений.

3  Дождевальная машина ДФ-120 -“Днепр”

Дождевальная машина ДФ-120 -“Днепр”(рис. 3)самоходная с электроприводом от передвижной навесной электростанции, для чего каждая опорная тележка снабжена электромотором-редуктором. Полив осуществляется позиционно с забором воды от гидранта закрытой оросительной сети. От гидранта к гидранту машина перемещается фронтально. С позиции на позицию ДМ «Днепр» перемещается со скоростью 0,47 км/ч. Машина оборудована механизмом управления с системой сигнализации и синхронизации движения тележек. По сравнению с ДМ «Фрегат» она быстрее переоборудуется из рабочего положения в транспортное.
Дождевальной машиной ДФ-120 «Днепр» можно поливать зерновые, овощные, технические, ягодные культуры, многолетние травы и др.
ДФ-120 состоит из следующих основных узлов: водопроводящего трубопровода, смонтированного на 17 двухколесных опорных тележках на высоте 2,1 м от поверхности земли, ферм-открылок, дождевальных аппаратов, заборного устройства, электропривода, навесной на трактор электростанции. В целях перемещения машины с позиции на позицию ее тележки имеют электропривод посредством мотор-редукторов. Машина должна эксплуатироваться группами (4-8 машин), обслуживаемыми 1-2 электростанциями.

ТХ

Производительность при норме полива 300 м3/га, га/ч 1,39
Площадь полива с одной позиции, га 2,43
Расход воды, л/с 120
Напор, МПа 0,45
Габаритные размеры в рабочем положении, м
длина 448
ширина 27
высота 5,3
Масса, т 13,35

4 Дождевальная машина «Кубань»

К короткоструйным относятся дождевальные агрегаты ДДА-100М, ДДА-100МА и дождевальная машина «Кубань»( Рис. 4).Дождевальная машина “Кубань” самоходная, фронтального действия с электроприводом от передвижной электростанции.Полив осуществляется в движении с забором воды из открытого канала. Ширина захвата 800м. Предназначены для орошения овощных, кормовых, зерновых и технических культур и трав на участках с уклоном не более 0,003, могут быть использованы и для внесения удобрений (с поливной водой). Они смонтированы на тракторах ДТ-75М и ДТ-54А. Расход воды, подаваемой на поля ДДА-100МА, составляет 130 л/с, а ДДА-100М - 100 л/с.Вода из постоянных или временных оросителей или лотков забирается и подается под напором 26,5 м (ДДА-100М) и 37 м (ДДА-100МА) с помощью центробежного насоса 8К-12, приводимого в действие через редуктор от вала отбора мощности трактора.Производительность ДДА-100МА при поливной норме 300 м3/га и коэффициенте использования рабочего времени k = 0,8 за час чистой работы достигает 1,6 га, за смену - 7 га, за сезон - 150 га, ДДА-100М - соответственно 1,6; 6; 120 га. Средний коэффициент использования рабочего времени для обоих агрегатов 0,7-0,8. Их обслуживают один-два человека.

Скорость ДДА-100МА при движении вперед можно изменять от 205 до 1040 м/ч. Средний слой дождя за один проход при поливной норме 70-200 м/га составляет соответственно 7-20 мм.

Дождевальная машина «Кубань» (рис. 4.13) предназначена для полива различных сельскохозяйственных культур, включая и высокостебельные. Она состоит из двух крыльев. Каждое крыло собрано из семи шарнирно соединенных между собой пространственных ферм длиной по 52,5 м, опирающихся на опорные тележки с пневматическими колесами, и концевой консольной фермы и снабжено водопроводящим трубопроводом. В центральной части машины находятся дизель-насосный агрегат с генератором для питания электродвигателей опорных тележек, всасывающий трубопровод, щиты управления и другое оборудование.
Постоянные или временные оросители прокладывают на расстоянии 120 м (ширина захвата агрегатов) один от другого. Длину земляного канала принимают в пределах 400-800 м, а уклон - 0,005-0,004. Оросители делают глубиной около 1 м, шириной по дну 0,5-0,6 м. Глубина воды в них должна быть не менее 0,4 м. Чтобы обеспечить такую глубину, оросительные каналы переносными перемычками разбивают на бьефы. Дождевальные агрегаты последовательно переходят от одного бьефа к другому.
При уклонах каналов 0,003-0,004 длину бьефа принимают 150-200 м, при меньших уклонах - до 500 м.
Вода в оросители поступает из распределительных каналов, лотков или трубопроводов. В местах забора воды в оросители устраивают водовыпуски.
Схема оросительной сети для ДДА-100МА приведена на рис. 4.12.

Дождевальная машина «Кубань» снабжена автоматическими системами: управления и защиты (обеспечивает выбор направления движения, пуск и остановку), задания средней скорости хода при требуемой поливной норме, синхронизации движения в линию, стабилизации движения, аварийной остановки. Кроме того, машину можно остановить с любой опорной тележки вручную. Полив можно проводить круглосуточно.
Оросительные каналы для ДМ «Кубань» выполняют с уклоном не более 0,0001 и облицовывают сборными железобетонными плитами или монолитным железобетоном. При больших уклонах орошаемого массива для обеспечения необходимой глубины воды каналы разбивают перемычками на бьефы.
Максимально допустимый уклон поля вдоль дождевальной машины - 0,02, местный уклон между двумя тележками не должен превышать 0,03.
Расход воды, забираемый ДМ «Кубань», составляет 170-185 л/с, а слой дождя, выдаваемый за один проход, - 6-60 мм. Минимальная скорость движения машины 0,2, максимальная - 2 м/мин. Производительность за час чистой работы при поливной норме 600 м3/га достигает 1,12 га. Сезонная нагрузка на одну машину колеблется в пределах 170-200 га, в зависимости от зоны орошения. Требуемая поливная норма выдается за два прохода или более, в зависимости от принятой технологии полива.Наиболее рационально полив начинать с середины орошаемого поля. В таком случае машина движется сначала к одному краю поля, затем к другому и возвращается на исходную позицию.

У дождевальной машины ДКШ-64 “Волжанка” вместо тележек используются колёса , насаженные на трубопровод как на ось. Двухконсольная дождевальная машина ДДА-100МА — пространственная ферма с открылками и короткоструйными насадками, смонтированная на тракторе ДТ-75М. Снабжена насосной установкой с приводом от вала отбора мощности трактора. При поливе машина движется вдоль канала, забирая из него воду и подавая её по водопроводящему поясу двухконсольной фермы к дождевальным насадкам. Ширина поливной полосы 120 m. Дальнеструйныедождевальные машины навесные (на трактор), подразделяются на позиционного и фронтального полива.

       Машина позиционного полива ДДН-100 — насос-редуктор, смонтированный на раме. На напорном патрубке насоса располагается дальнеструйный дождевальный аппарат.Вода из оросителя забирается насосом, подаётся во вращающийся ствол аппарата и орошает круговую площадь. Фронтальные дальнеструйные дождевальные машиныработают в движении, создавая 2 струи, перемещающиеся фронтально. Дождевальные установки в отличие от дождевальных машинсамостоятельно передвигаться не могут и представляют быстроразборный переносной или перемещаемый в сборе трубопровод, снабжённый средне- или дальнеструйными аппаратами. Стационарные дождевальные системы — уложенные под пахотный слой напорные трубе проводы с выходящими на поверхность гидрантами, к которым присоединяют дальне- или среднеструйные аппараты.

5 Передвижная насосная станция СНП–50/80

Предназначена для подачи воды из открытых водоисточников к дождевальным установкам или в открытую оросительную сеть. (Рис.5). Сигналом отключения служит повышение температуры охлаждающей жидкости выше 95°С или давления в масляной магистрали двигателя до 0,2 МПа (2,0 кг/кв.см), воды в нагнетательной трубе до 0,3 МПа (3,0 кг/кв.см). Мощность двигателя А–41 составляет 65,2 кВт; расход воды: при последовательном режиме работы 30...50 л/с, при параллель­ном 70...125 л/с; напор воды: при последовательном режиме ра­боты 853...784 кПа (87...80 м), при параллельном 412...294 кПа (42...30 м); высота всасывания 4 м; масса 2680 кг. 

6 Комплект ирригационного оборудования КИ–50 «Радуга»

Предназначен для орошения дождеванием овощных, кормовых и технических культур, лугов, пастбищ, садов, плодовых и лесных питомников.(рис. 6)  Площадь, поливаемая с одной позиции, составляет 50 га; расход воды 47,2 л/с; напор у дождевального крыла 442 кПа (45 м), у магистрального трубопровода 784 кПа (80 м); средняя интенсивность дождя 0,28 мм/мин; обслуживают комплект моторист и двое рабочих; масса 5680 кг.

7 Дальнеструйная дождевальная машина ДДН–70

Предназначена для орошения дождеванием овощных и технических культур, садов, лесопитомников, лугов и пастбищ.(рис. 7) Работает позиционно, забирая воду из водоемов, открытой оросительной сети или закрытых трубопроводов. Комплектуется тремя основными стволами. Площадь полива с одной позиции составляет 0,94 га; диаметр семенных основных сопел 55; 45 и 35 мм; расход воды в зависимости от диаметра основного ствола соответственно 65; 50; 37 л/с; напор 510; 539; 568 кПа (52, 55, 58 м); радиус действия по крайним каплям 69,5; 65; 60 м; частота вращения ствола 0,2 об/мин; масса 700 кг. Агрегатируется с трактором ДТ–75М. 
 

8 Дождевальная установка СК–16

Предназначена для работы на городских газонах, радиус действия 10 м. В первом случае желательно иметь такой дождеватель, который позволял бы равномерно орошать всю оперативную площадь установки. Во втором случае равномерное распределение осадков нежелательно, так как в зоне перекрытия двух соседних установок будет наблюдаться переувлажнение почвы, поэтому в этой зоне выгодно уменьшение интенсивности подачи воды. Конструкция дождевальной установки СК–16 позволяет изменять интенсивность увлажнения в зоне полива. 

9 Поливомоечный прицеп УСБ–25ПМ

Входит в комплект сменных рабочих агрегатов универсальной машины УСБ–25 для содержания скверов и бульваров. Он предназначается для полива зеленых насаждений, мойки и полива дорожных покрытий, а также подкормки корневых систем деревьев и кустарников. В последнем случае применяются специальные растворы. В качестве базовой машины – тягача УСБ25–Т – используется модернизированный трактор Т–25А. Трактор оборудован рядом Дополнительных узлов и механизмов. Поливомоечный прицеп представляет собой цистерну 2 вместимостью 2000 л, установленную на одноосном шасси. Шасси снабжено тормозной системой. Для всасывания воды при заполнении цистерны водой из водоемов, а также для нагнетания жидкости в трубопроводную систему при рабочих операциях на прицепе смон­тирован редуктор с насосом. Привод насоса осуществляется от вала отбора мощности тягача через карданный вал и редуктор. 

Заключение

Полив — наиболее эффективный способ повышения урожаев, один из основных факторов интенсификации сельскохозяйственного производства. Поливная техника занимает важное место в системе машин для мелиорации.

При поливе дождеванием предусматривается забор воды машинами из открытой и закрытой оросительных сетей, а при поверхностном орошении — подъем и подача воды передвижными насосными станциями по разборным трубопроводам. Вместе с поливной водой при поливе дождевальными и поливными машинами могут вноситься сухие минеральные удобрения и животноводческие стоки. Поливная техника может быть использована и для внесения жидких минеральных удобрений, микроэлементов, пестицидов и химических мелиорантов. В этих случаях обеспечивается повышение производительности труда более чем в 2 раза, равномерность распределения вносимых веществ на 20...30%, сокращение затрат в 1,2 раза.

Внесение удобрений вместе с поливной водой по сравнению с раздельным внесением при использовании разбрасывателей минеральных удобрений и последующим поливом повышает урожайность сельскохозяйственных культур на 10...25%. Это позволяет внедрить в орошаемом земледелии индустриальные технологии и уменьшить парк сельскохозяйственных машин за счет совмещения некоторых операций, а также агрегатировать дождевальные и поливные машины с машинами для транспортировки сухих и жидких удобрений, пестицидов и химических мелиорантов.

Список литературы

1.                Лебедев_Б.м_Дождевальные_Машины

2.                http://agricultural_dictionary.academic.ru

3.                http://agro-portal24.ru/melioracii/4565-klassifikaciya-dozhdevalnyh-ustroystv-chast-1.html

Приложения

Рис. 1 Дождевальная машина “Фрегат”Рис. 2 Схема подачи воды «Фрегат»

Рис. 3 Дождевальная машина ДФ-120 -“Днепр”

Рис. 4 Дождевальная машина «Кубань»

Рис. 5 Передвижная насосная станция СНП–50/80

Рис. 6 Комплект ирригационного оборудования КИ–50 «Радуга»

Рис. 7 Дальнеструйная дождевальная машина ДДН–70

Рис.8 Поливомоечный прицеп УСБ–25ПМ