Дождевальные оросительные системы.

Установление площадей дождевальных оросительных систем напрямую связано с сезонной производительностью используемых дождевальных машин. В оптимальном случае площадь орошаемых полей следует принимать кратной сезонной производительности используемых дождевальных машин.

Задание на проектирование:

Район проектирования: Саратовская область;

Дождевальная машина «Фрегат»: ДМУ-Б488-65;

Коэффициент фильтрации (К): 2 м/сут.

Выбор наиболее подходящей в данных природнохозяйственных условиях дождевальной техники представляет собой достаточно сложную технико-экономическую задачу.

Согласно заданию используем дождевальную машину «Фрегат» ДМУ-Б488-65.

Дождевальные машины «Фрегат». Техническая характеристика. Принцип работы.

Дождевальная машина «Фрегат» ДМУ-Б488-65 выполнена в виде движущегося по кру­гу многоопорного трубопровода с размещенными на нем среднеструйными дождевальными аппаратами. Вода подается от гидрантов закрытой оросительной сети или из сква­жин погружным насосом. Над гидрантом размещена неподвижная опо­ра — металлическая конструкция, закрепленная на бетонном фундаменте со стояком, вокруг которого вращается машина.

Общая техническая характеристика дана в таблице 1.

Таблица 1

Техническая характеристика дождевальной машины «Фрегат» ДМУ-Б488-65

Давление (при общем нулевом уклоне), МПа:
на входе в машину	0,55
в конце водопроводящего пояса	0,24
Расход воды, л/с	72,3
Длина машины, м	463,2
Число тележек	17
Радиус полива, м	488
Средняя интенсивность дождя по длине ма­шины, мм/мин	0,21
Слой осадков за проход, мм	20...100
Рабочие органы:
число среднеструйных аппаратов	35
число короткоструйных аппаратов	136
Проходимость машины (с пневматическими шинами)	Для почв всех типов
Механическая повреждаемость растений, %	1,7
КЗИ в пределах орошаемого круга	0,99
Коэффициент использования эксплуатационного времени	0,96
Масса без воды, т	15,8
Масса с водой, т	26,4

Автоматизированная самодвижущаяся дождевальная машина «Фрегат» ДМУ предназначена для полива дождеванием зерновых, овоще-бахчевых, высокостебельных и технических культур, многолетних трав, лугов и пастбищ. Процесс полива машиной осуществляется в движении по кругу за счет давления воды в водоподводящем трубопроводе, он полностью автоматизирован и может проводиться круглосуточно под наблюдением механика-оператора. При применении машины не требуется специальная планировка поля, и выпускаются они двух типов (А и Б) в различных модификациях, отличающихся длиной и расходом воды. Стационарно-сезонная дождевальная машина кругового действия ДМУ «Фрегат» с комплектом дождеобразующих устройств для работы на пониженном напоре состоит из неподвижной опоры, водоподводящего трубопровода с дождеобразующими устройствами, опорных тележек, а также агрегатов, механизмов и систем, контролирующих приборов, обеспечивающих функциональное назначение машины. Норма полива меняется в зависимости от скорости движения последней тележки, регулированием проходного сечения крана-задатчика. В комплект установки типа «Фрегат» входит водоподводящий трубопровод, состоящий из труб (чаще оцинкованных) с металлическим с фланцевым соединением. Водопроводящий трубопровод опирается на тележки и подвешен на тросах. Тросовая подвеска обеспечивает повышенную гибкость трубопровода. Трубопровод состоит из отдельных секций стальных труб с приваренными по концам фланцами для болтовых соединений. У Машин ДМУ-Б диаметр трубопровода в начале равен 177,8 мм и в конце 152,4 мм. Каждая тележка перемещается на двух колесах с почвозацепами. Техническое обслуживание дождевальной машины ДМУ «Фрегат» при эксплуатации заключается в проведении ежесменного ТО, основной операцией которого является визуальный осмотр дождевальной машины с определением надежности сочленения соединительных узлов, работы гидроцилиндров и механизмов перемещения опорных колес, а также работы дождеобразующих устройств и концевого аппарата. ДМУ «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. ДМУ «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 ДМУ «Фрегат». Дождевание в движении по кругу обеспечивает достаточную равномерность полива при скорости ветра до 10 м/сек. ДМУ «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. Поливные установки типа «Фрегат» выпускались в советское время на заводе «Фрегат» в городе Первомайск Николаевской области на Украине. Первомайский машиностроительный завод «Фрегат», с 70-х годов до конца прошлого столетия производил самоходные дождевальные машины типа «Фрегат». Их достаточно было подключить к гидранту оросительной системы — машины сами двигались по кругу, создавая искусственный дождь. Максимальный годовой выпуск этой техники достигал 3,5 тысячи единиц. Она поставлялась не только на внутренний рынок, но и на экспорт, в том числе страны Восточной Европы, на Кубу, в Никарагуа. В настоящее время производством подобных установок типа ДМУ «Фрегат», занимается ряд предприятий.

Определение объема водозабора.

Определение потребной мощности насосной станции.

С помощью гидравлических расчетов определяют поперечные сечения звеньев оросительной системы (трубопроводов, каналов) для заданных расходов Q^бр, а также потери напора в трубопроводах. Расход воды и напор определяют энергетические параметры насосно-силового оборудования: потребную мощность насосной станции вычисляют по формуле

N_н.с.=9,81*Q*H*1/η, кВт

где Q – подача воды, м³/с

H – полный напор, м

η – КПД насосного агрегата, для центробежных насосов η=0,7

Для определения расчетного расхода и полного напора необходимо выделить на плане оросительной системы расчетную линию трубопроводов к которой принадлежит диктующий гидрант. Диктующий гидрант – это либо наиболее удаленный от насосной станции гидрант, либо наиболее высоко расположенный, либо обладающий сразу двумя признаками.

В нашем случае расчетной магистралью является линия трубопроводов от насосной станции до диктующего гидранта с отметкой поверхности земли (110,0м). Гидравлический расчет оросительных трубопроводов предполагает определение расчетных расходов нетто и брутто.

Q^бр= Q^нт/ η, л/сек,

где η – КПД насосного агрегата =0,98

Q^бр – расход воды с учетом потерь (брутто)

Q^нт – расчетный расход (нетто)

Q^нт=Q_ном*n

где n – количество дождевальных машин

Q_ном – номинальный расход дождевальной машины

Q^нт_рт=73*4=292 л/с

тогда Q^бр_рт=292/0,98=298 л/с

Для магистрального трубопровода:

Q^нт_мт= Q^бр_рт=298 л/с, а Q^нт_бр=298/0,98=304 л/с

Гидравлические расчеты трубопроводов предполагают определение не только расчетных расходов, но и определение потерь напора по участкам расчетной магистрали с целью определения полного напора Н.

Таблица 2

Определение потерь напора.

Участки расчетных линий	Длина l, км	Расчетный расход Q, л/с	Диаметр d, мм	1000*i	Потери напора
					линейные	полные
РТ	2,0	298	400	0,65	1,3	1,56
МТ	1,5	304	400	5,00	7,5	9,0

Σ=10,56

МТ - магистральный трубопровод

РТ – распределительный трубопровод

h_л.п.= 1000*i*l

h_тр = h_л.п*1,2

H_полный=h_вс+Н_геод+Н_{мин.свобод}+h_тр+h_{гидранта}+h_местн, м

h_вс- потери напора во всасывающей линии трубопровода насосной станции. h_вс=0,6м

Н_геод – напор, численно определяющий удельную потенциальную энергию положения. Отметка высоты диктующего гидранта - отметка уровня воды в водоисточнике. Н_геод=110,0-97,0=13,0 м

Н_{минимальный свободный} –пьезометрический напор на диктующем гидранте =45 м

Таким образом H_полный=69,16 м

Зная полный напор, найдем мощность насосной станции:

N_н.ст.=9,81*0,304*69,16*1/0,7=295 кВт

Мощность двигателя N_дв насосного агрегата устанавливают с учетом возможных случайных перегрузок:

N_дв=К* N_н.ст.

где К-коэффициент запаса, который выбирают в зависимости от мощности насоса (см. таблицу 3).

Таблица 3

Коэффициент запаса

Nн.ст., кВт	20 и менее	21-50	51-300	Более 300
К	1,25	1,20	1,15	1,1

N_дв=295*1,15=340 кВт.