ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО УСТРОЙСТВА ТСГВ

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВОДОРЕГУЛИРОВАНИЕМ

 

К.т.н. Х.А. Таттибаев, Куртебаев Б.М., Несипкалиев Р.Е., Мамучев Р.А.

Казахский научно-исследовательский институт водного хозяйства

 

Мировая практика орошаемого земледелия в последние годы интенсивно переходит к импульсной (дискретной, волновой) технологии водораспределения, при котором оросительная вода подается в борозды прерывисто, серией одинаковых попусков с определенной цикличностью. Такая технология водоподачи обеспечивает экологически безопасный и экономически эффективный полив.

В нашей стране до недавнего времени оказывалось недостаточное внимание развитию механизации и автоматизации полива, и особенно к новым способам орошения что в целом серьезно сказалось на отставании в техническом уровне эксплуатации оросительных систем.

К настоящему времени частично разработаны и продолжают разрабатываться рекомендации по технологии дискретного бороздкового полива, обеспечивающей равномерность увлажнения почвы по длине поливных борозд, исключение потерь воды на сброс и глубинную фильтрацию. Однако, из-за отсутствия технических средств полива они не находят эффективного применения.

В КазНИИВХ разработана (Гидравлическое программное устройство Патент РК №20095, Поливное устройство Патент РК №15882) и испытана  в стендовых условиях конструкция технического средства гидроавтоматизации водораспределения (ТСГВ), предназначенная для проведения дискретной технологии полива. Состоит оно из исполнительного органа и гидравлического программного устройства (ГПУ). Исполнительный орган переключает подаваемый поливной ток поочередно к смежным поливным участкам, а программное устройство управляет им во времени по заданной программе технологии полива.

На рисунке 1 приведена схема программного устройства с исполнительным органом ТСГВ. В процессе полива их взаимодействие осуществляется следующим образом дроссельная диафрагма 1 штока 2 задает первый цикл водоподачи по технологии полива (по сухим бороздам). При достижении штоком 2 стопора 3 дроссель 1 отрывается от седла 4 в дальнейшем по мере опускания поплавка 5 вступает в работу дроссель седла 6, выполняя второй и последующие циклы водоподачи уже по смоченным бороздам. Дроссельные диафрагмы имели диаметры 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 мм, а седла выполнены с диаметром отверстий 2,0; 2,5; 3,0 мм [1].

Стендовыми исследованиями на модулях устанавливались основные технологические характеристики данного технического средства гидроавтоматизации водораспределения определены значения вехрнего и нижнего пределов продолжительности импульсов. Эти характеристики являются критериями оценки диапазонов применимости ТСГВ при использовании его как средства осуществления технологии дискретного полива, и зависит оно от расходной характеристики дроссельных диафрагм его программного устройства.

Напор над дросселями штока при первом цикле водоподачи принять 5,0 мм. В виду того, что второй и последующие циклы водоподачи устройством происходять после отрыва дроссельной диафрагмы штока от диафрагмы седла напор был увеличен до 8,0 мм.

При стендовых испытаниях устанавливались напорно-расходные характеристики дросселей, объем воды в гравитационной емкости исполнительного органа ТСГВ в момент его срабатывания и продолжительность импульсов при разных диаметрах дроссельных диафрагм. Данные экспериментов приведены в таблице 1.

 

 

 

 

Рисунок 1 -Схема гидравлического программного устройства с исполнительным органом

 

 

 

 

Таблица 1- Результаты стендовых испытаний программного устройства

и исполнительного органа ТСГВ [2]

Номера импульсов

Диаметр отверстия диафрагм d, мм.

Объем воды в гравитационной емкости в момент срабатывания исполнительного органа ТСГВ Vсраб., м л.

Продолжительность импульса

t, с.

Расход q, мл/с.

Напор воды над дросселями диафрагм h, мм.

сек

час

Первый цикл водоподачи (характеристика дросселей штока)

1

1,5

2550

9444

2,62

0,27

 h1=5,0мм;

верхний предел диапазона длительности импульса

2

2535

8740

2,42

0,29

3

2480

7085

1,96

0,35

4

2910

7388

2,05

0,34

5

2500

8333

2,31

0,30

Ср.

2515

8118

2,25

0,31

1

2,0

2490

4700

1,3

0,53

h1=5,0мм.

2

2480

5100

1,4

0,49

3

2500

5150

1,4

0,50

4

2485

4700

1,3

0,46

5

2520

4900

1,36

0,46

Ср.

2500

5000

1,38

0,48

1

2,5

2510

2600

0,72

0,95

h1=5,0мм.

2

2490

2700

0,75

0,92

3

2480

2750

0,76

0,90

4

2530

2900

0,80

0,88

5

2500

2900

0,80

0,85

Ср.

2500

2800

0,77

0,90

1

3,0

2520

1200

0,33

2,12

h1=5,0мм;

нижний предел диапазона длительности импульсов

2

2490

1200

0,33

2,06

3

2500

1190

0,33

2,09

4

2535

1213

0,33

2,09

5

2485

1180

0,32

2,1

Ср.

2506

1199

0,33

2,09

Второй и последующие циклы водоподачи (характеристика дросселя седла)

1

2,0

2515

4336

1,20

0,58

h1 =8,0мм; 

верхний предел диапазона

длительности импульса

2

2500

4464

1,24

0,56

3

2490

4150

1,15

0,60

4

2530

4600

1,27

0,55

5

2500

4545

1,27

0,55

Ср.

2507

4476

1,24

0,56

1

2,5

2535

2150

0,60

1,18

h2=8,0мм.

2

2490

2100

0,58

1,20

3

2515

2290

0,63

1,10

4

2480

2150

0,59

1,16

5

2500

2100

0,58

1,18

Ср.

2504

2150

0,60

1,16

1

3,0

2485

990

0,28

2,5

h2=8,0мм;

нижний предел диапазона длительности импульса

2

2535

840

0,23

3,0

3

2485

890

0,25

2,6

4

2510

900

0,25

2,8

5

2500

960

0,26

2,6

Ср.

2500

930

0,26

2,7

 

Как видно по таблице 1, верхний предел диапазона длительности импульса при первом цикле водоподачи при диаметре отверстия дросселя 1,5 мм составляет 2,25 час (135 минут).

Как нижним пределом, могущим найти применение для выполнения технологии дискретного полива при первом цикле водоподачи можно выбрать продолжительность импульса 1,38 час, которая обеспечивается дроссельной диафрагмой с диаметром 2,0 мм.

Требуемая продолжительность импульсов подачи воды обеспечивалась дроссельными диафрагмами с напором воды над ними 5,0 мм при первом (начальном) цикле водораспределения. Идентичная с продолжительность импульсов осуществлялось соответствующим уровнем дросселей при втором и последующих циклах водораспределения. Найден диапазон длительности импульсов при первом цикле водораспределения он находится в пределах 2,25 ≥ t ≥ 1,38 час. Он обеспечивается  дросселями с диаметром отверстия 2,5-3,0 мм [2].

При дроссельной диафрагме седла с диаметром отверстия 2,0 мм и напором воды над ним 8,0 мм продолжительность импульса незначительно отличается от продолжительности импульса дроссельной диафрагмы штока с диаметром отверстия 2,0 мм. Установлено что данную дроссельную диафрагму нет необходимости применять при проведении водораспределения на втором режиме полива. При этом диапазон длительности импульсов на втором и последующих циклах полива, которые требует исследований, находится в пределах 0,6 ≥ t ≥ 0,26 час. Они  обеспечиваются дроссельными диафрагмами с диаметром отверстия 2,5-3,0 мм при напоре воды над ними 5,0 и 8,0 мм [2].

По данным эксперимента разработана номограмма по согласованию параметров технического средства гидроавтоматизации водораспределения с параметрами принятой технологии полива (рисунок 2).

Принимая различные значения диаметра d дроссельной диафрагмы и, используя соответствующие им расходы q при напорах h1 и h2 над отверстиями дроссельных диафрагм, строится правая половина номограммы. Затем, принимая различные значения продолжительности времени импульса ti и, используя объем воды V = const в гравитационной емкости устанавливаются расходы qi, соответствующие принятым значениям продолжительности времени импульсов:

qi = .

По полученным данным строится левая часть номограммы [2].

 

Рисунок 2 -Номограмма по согласованию параметров устройства

с параметрами полива

С помощью номограммы устанавливаются нужные диаметры дроссельных диафрагм, обеспечивающими промежуточные значения длительности импульсов в диапазоне  2,25 ≥ t ≥ 1,38 час и 0,6 ≥ t ≥ 0,26 час, соответственно при первом и втором циклх водораспределения с напором воды над дросселями соответственно 5,0 и 8,0 мм. При этом ключом номограммы для первого цикла водоподачи будет t1  Vсраб. q1   V  h1  Д1, а для второго и последующих циклов  t2  Vсраб. q2  h2  Д2.

РЕФЕРАТ

Приводятся результаты исследований программного устройства технического средства гидроавтоматизации водораспределения (ТСГВ), предназначенного для осуществления дискретной технологии полива. Испытаниями в стендовых условиях установлены значения верхнего и нижнего пределов продолжительности импульсов ТСГВ, определены диапазоны применимости при разных почвенно-мелиоративных условиях. Выявлены диапазоны длительности импульсов составляющие 2,25 ≥ t ≥ 1,38 час при диаметрах дросселей 1,5 и 2,0 мм (первый цикл водораспределения) и 0,6 ≥ t ≥ 0,26 час -при диаметрах дросселей 2,5 и  3,0 мм (последующие циклы водораспределения).

Приведена номограмма установления диаметров дроссельных диафрагм.

 

 

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ЛИТЕРАТУРНЫЕ ИСТОЧНИКИ

 

1. Таттибаев А.А., Таттибаев Х. А. Разработать технические средства гидроавтоматизации водораспределения на элементах оросительной сети. Отчет о НИР ДГП «НИИВХ», Тараз , 2007 г.

2. Отчет о НИР «Разработать технические средства гидроавтоматизации водораспределения на элементах оросительной сети» /КазНИИВХ /, №0106РК01314 гос. Регистрация, - Тараз, 2008 г.