Статьи
Главная > Статьи > Гравитационная гидроавтоматика для управления оросительными системами с учетом условий окружащей среды
Гравитационная гидроавтоматика для управления оросительными системами с учетом условий окружащей среды

УДК 626.820-52
И.М.Бурдо, инж.;
Л.А.Залманзон, д-р.техн.наук;
Ф.Савостьянов, инж.;
И.Городничев, канд.техн.наук

Управление оросительными системами с учетом условий окружаю­щей среды (температуры и влажности почвы и воздуха, скорости ветра и т.д.) обеспечивает экономное расходование поливной воды и создание оптимальных условий для выращивания сельскохозяйствен­ных растений.
Новые средства управления поливом созданы в ходе работ по ис­пользованию гравитационной гидроавтоматики в мелиорации, которые ведутся Союзгипроводхозом и ВНПО «Радуга» совместно с Институтом проблем управления АН СССР Минприбора СССР.
Гравитационная гидроавтоматика обладает универсальностью при­менения для автоматизации управления оросительными системами. Для ее работы не требуется подведения к орошаемым участкам допол­нительных источников питания.
Гравитационное гидравлическое устройство для управления поли­вом широкозахватной дождевальной машиной (типа «Фрегат») по влагозапасам в почве представлено на рис.1.
Работает устройство следующим образом. При уровне воды в испарометре 18 выше заданного значения (полив не требуется) запор­ный орган 2 закрыт и вода из напорного трубопровода 1 не посту­пает в водопроводящий поливной трубопроводный пояс 3 дождеваль­ной машины. При понижении уровня воды в испарометре до нижнего заданного значения (необходим полив) поплавок 15 опускается и связанный с ним релейный переключатель 12 (рис.2а) открывает кла­пан 10, через который вода проходит к сосуду гидропривода, заслон­ки 11. Вода под напором в сети поступает также к сосуду 17 и кла­пану 19, через который она проходит к узлу 5. При этом гидропривод 4 открывает запорный орган 2 и дождевальная машина включает­ся в работу. Во время прохода машины над испарометром происходит пополнение его искусственным дождем. При поднятии уровня воды в испарометре в результате наполнения за счет искусственного дождя поплавок поднимается и клапан 10 закрывается.


Рис. 1. Система автоматического управления ДМ «Фрегат» по влагозапасу в почве: 1 - водоподводящий трубопровод; 2 - задвижка; 3 - подвижный трубопровод машины; 4 - гидропривод за­движки; о - гидрореле; 6 - отверстие; 7 - гравитационный блок управления: 8 - иcпapoметр с гидравлическим выходом: 9 - стакан; 10 - клапан; 11 - заслонка; 12 - релейный переключатель; 13 - фильтр; 14 - гравитационный элемент; 15 - поплавок; 16, 17 - сосу­ды; 18 - сосуд испарометра; 19 - клапан


Рис.2. Элементы САУ дождевальной машины «Фрегат": а) - испарометр с гидравлическим выходом; б) - испарометр с регулированием величины испарения (условные обо­значения см. рис.1)

Заслонка 11 опуска­ется так, что перестает загораживать проток воды от сифона ста­кана 9 к сосуду 16. При закрытии клапана 10 клапан 19 остается открытым вследствие действия обратной связи в гравитационном элементе 14 и машина продолжает двигаться. Когда она подходит к исходному положению, при котором отверстие 6 оказывается над стаканом 9, последний заполняется водой до уровня установ­ки колена сифона. При включении сифона вода протекает в сосуд 16. Клапан 19 закрывается и узел 5 переключается в исходное по­ложение. Гидропривод 4 закрывает запорный орган 2 и дождеваль­ная машина останавливается. Такая работа устройства управления обеспечивает остановку машины всегда в одном и том же положении водопроводящего трубопровода, т.е. при совершении ею полного обо­рота вокруг центральной опоры. Следующий пуск дождевальной машины в действие происходит тогда, когда уровень воды в испарометре снова опускается до нижнего заданного значения. Задание этого уровня воды в испарометре, соответственно минимальной влажности почвы, осуществляется регулировкой переключателя 12.
Принципиальная схема релейного переключателя 12 (условные обозначения см. рис.1) показана на рис.2а.
Интенсивность испарения с водной поверхности отличается от интенсивности испарения с орошаемого участка. Включение дожде­вальной машины по заданному уровню в испарометре может привести к переувлажнению почвы, когда испарение с водной поверхности происходит быстрее, чем с орошаемого участка, и к ее недоувлажнению, когда испарение с водной поверхности происходит медленнее. Для устранения указанного недостатка разработан усовершенствован­ный испарометр (рис.2б). Он имеет дополнительную камеру, сообщаю­щуюся с основным сосудом. Эта камера защищена козырьком от попа­дания в нее осадков; основной сосуд снабжен фитилями 20, нижняя часть которых погружена в воду, а верхняя находится в воздухе над сосудом. Уровень воды в испарометре повышается при выпадении атмосферных осадков и искусственного дождевания. Связь между изменением уровня воды в испарометре и испарением влаги с оро­шаемого участка зависит от относительных размеров сечений централь­ной части сосуда dm , поплавка dn и кольцевой части сосуда под козырьком dc , а также от количества установленных фитилей. Регулируя приемную площадь испарометра и - в случае необходимости, изменяя количество фитилей, добиваются соответствия между изменением уровня воды в испарометре и водопотреблением соответствую­щей сельскохозяйственной культуры орошаемого участка.
На рис. 3 и 4 показаны схемы двух устройств для управления поливом на стационарных оросительных системах
Устройство, схема которого приведена на рис.3, предназначено для автоматического управления включением и выключением подачи воды на полив при поступлении соответствующих сигналов от дат­чиков влажности почвы (тензиометров), соединенных с гравитацион­ным гидравлическим элементом. Полив начинается при снижении влажности почвы в т точках из п . Включение и выключение подачи воды на полив на орошаемом участке производится тогда, когда, например, показания любых двух из трех датчиков соответ­ствуют заданной наименьшей влажности почв. Устройство остается работоспособным и в том случае, если один из датчиков выходит из строя. В этом устройстве поливная вода подается по трубопро­воду 1, на котором установлен исполнительный орган 2, снабжен­ный гидроприводом 3. Управление производится с помощью одно­типных узлов 9, 10 и 7. С датчиком влажности 8 соединена заслон­ка 11, при крайних положениях которой открывается проход воды из переливного бака 12 через элементы сопло-сопло к одному или другому из выходных каналов данного узла. В гравитационном гид­равлическом элементе имеются сосуды включения 5 и выключения 6, над каждым из которых находятся по три трубки, соединенные с выходными каналами указанных выше узлов, а над первым сосудом установлена еще одна трубка, соединенная с каналом обратной связи элемента. Для открытия клапана 4 гравитационного элемента, при­водящего к открытию исполнительного органа 2, достаточно, чтобы вода поступала в сосуд 5 через какие-либо две из находящихся над ним трех трубок. Клапан 4 остается открытым и в том случае, если вода по этим трубкам не проходит, а поступает только по каналу обратной связи. В течение этого времени производится полив. Для закрытия клапана 4 и, следовательно, исполнительно­го органа 2, т.е. прекращения полива, достаточно достижения влажности почвы верхнего значения в двух точках, т.е. поступле­ния воды в сосуд 6 по любым двум из трех находящихся над ним трубок. Настройка режимов работы устройства производится соот­ветствующей установкой скоб, в которых закреплены сопла. На ри­сунке показан датчик влажности, выполненный по принципу тензиометров, в полости корпуса которых создается разрежение, соответствующее снижению влажности почвы.


Рис.3. Система управления водоподачей: 1 - трубопровод водоподачи; 2 - задвижка; 3 - гидропривод; 4 - клапан; 5, 6 - сосуды; 7, 8, 9 - датчики влажности почвы с гидравлическим выходом; 8 - трубка; 11 - заслонка; 12 - переливной бак


Рис.4. Регулятор водоподачи: 1 - трубопровод входной: 2 - трубопровод выходной; 3 - клапан: 4, 7- створки; 5 - бак, 6 - перфорированная трубка: 8 - сосуд; 9, 10 - отводная трубка; 11 - отвод­ной сосуд; 12 - лоток; 13 - датчик

Могут также использоваться датчики влажности других типов.
Более простое устройство (рис.4) служит для управления по­дачей воды на полив по трубопроводу 1 в зависимости от положе­ния выходного элемента датчика температуры и влажности 13 окру­жающего воздуха. Выходной элемент датчика соединен со створка­ми 4 и 7 в узле управления протоком воды из подводящей трубки 1 через переливной сосуд 5, перфорированную трубку 6 и лоток 12 к сосуду 8 гравитационного гидравлического элемента непрерывного действия. Изменение его положения передается клапану 3, регулирующему расход подаваемой на поле воды. В этой схеме применен датчик влажности, в котором используется эффект изме­нения длины деревянных столбиков пропорционально изменению влажности воздуха. Могут для этого использоваться и другие ма­териалы, обладающие аналогичными свойствами.
Использование гравитационной гидроавтоматики позволит уп­равлять поливом при отсутствии других видов энергии.




перейти в раздел Статьи
 

Во исполнение требований Федерального закона «О персональных данных» № 152-ФЗ от 27.07.2006 г. Все персональные данные, полученные на этом сайте, не хранятся, не передаются третьим лицам, и используются только для отправки товара и исполнения заявки, полученной от покупателя. Все, лица, заполнившие форму заявки, подтверждают свое согласие на использование таких персональных данных, как имя, и телефон, указанные ими в форме заявки, для обработки и отправки заказа.
Хранение персональных данных не производится.

Тип машины *
Пожалуйста, заполните обязательные поля.

Производитель *
Пожалуйста, заполните обязательные поля.

Год выпуска *
Пожалуйста, заполните обязательные поля.

Наработка

Ваше имя *
Пожалуйста, заполните обязательные поля.

Ваш телефон *
Пожалуйста, заполните обязательные поля.

Ваша электронная почта