Научная статья на тему 'ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НАСОСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ РЕГУЛИРУЮЩИХ РЕЗЕРВУАРОВ В ЗАКРЫТЫХ СИСТЕМАХ ОРОШЕНИЯ'

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НАСОСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ РЕГУЛИРУЮЩИХ РЕЗЕРВУАРОВ В ЗАКРЫТЫХ СИСТЕМАХ ОРОШЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
77
22
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
зpакрытая система орошения / техническая эффективность / центробежный насос / дождевальная машина / регулирующий резервуар / экранированный асинхронный генератор / closed irrigation system / technical efficiency / centrifugal pump / sprinkler / regulating tank / shielded asynchronous generator

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Алексей Георгиевич Черных

В статье предложено инженерно-техническое решение, связанное с модернизацией структуры и состава закрытых оросительных систем, обеспечивающее улучшение интегральных показателей технической эффективности функционирования гидравлического и энергетического оборудования и, как следствие, повышение техникоэкономических показателей работы ирригационного комплекса в целом. Применение в закрытой системе орошения разделительной камеры и регулирующего резервуара с соответствующими трубопроводами позволяет обеспечить требуемые расходы воды на входе системы подачи воды к дождевальной машине, с учетом имеющихся по типу материалов трубопроводов ограничений на допустимые в них скорости движения воды и стандартизированные значения их диаметров; сократить длину всасывающей линии центробежного насоса дизельной насосной установки, обеспечивающей свободный напор воды на гидранте; обеспечить заданный по условиям полива расход на входе системы подачи воды к дождевальной машине; уменьшить запаздывание (время) по каналу управляющего воздействия системы автоматизации полива дождевальной машины, при движении воды от точки, соответствующей началу напорного трубопровода дизельной насосной установки, к точке подключения трубопровода к дождевальной машине; повысить техническую эффективность работы водоотводящих сетей и насосного оборудования в системе за счет перевода центробежного насоса разделительной камеры в обращенный турбинный режим работы с целью получения автономного трехфазного источника электроэнергии для хозяйственных и коммунально-бытовых нужд. Разработана функциональная схема работы для нужд орошения насосного оборудования в системе с регулирующим резервуаром открытого типа и разделительной камерой закрытого типа; составлены уравнения материального баланса составляющих расходов воды в трубопроводах системы; приведено уравнение мощности для центробежного герметичного насоса, работающего в обращенном турбинном режиме в качестве автономного экранированного асинхронного генератора как производной функции расхода воды в переливном трубопроводе регулирующего резервуара.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Алексей Георгиевич Черных

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE EFFICIENCY IMPROVING OF PUMPING EQUIPMENT AND REGULATING RESERVOIRS IN CLOSED IRRIGATION SYSTEMS

The paper proposes technical solution associated with the modernization of the structure and composition of closed irrigation systems and improved integrated indicators of the technical efficiency of functioning of the hydraulic and power equipment and, consequently, improve technical and economic performance of irrigation sector as a whole. The use of a separation chamber and a regulating tank with corresponding pipelines in a closed irrigation system allows to ensure the required water flow at the entrance of the water supply system to the sprinkler, taking into account the restrictions on the permissible water flow rates and standardized values of their diameters available by the type of pipeline materials. Reduce the length of the suction line of the centrifugal pump of a diesel pumping unit that provides free water pressure on the hydrant. Ensure that the flow rate at the inlet of the water supply system to the sprinkler is set according to the irrigation conditions. Reduce the delay (time) along the channel of the control action of the sprinkler irrigation automation system, when water moves from the point corresponding to the beginning of the pressure pipeline of the diesel pumping unit to the point where the pipeline is connected to the sprinkler. Increase the technical efficiency of drainage networks and pumping equipment in the system by switching the centrifugal pump of the separation chamber to the reverse turbine mode in order to obtain an Autonomous three-phase power source for household and municipal needs. A functional scheme of operation for irrigation needs of pumping equipment in a system with an open-type regulating tank and a closed-type separation chamber has been developed. The equations of the material balance of the components of water consumption in the pipelines of the system are drawn up. The power equation is given for a centrifugal hermetic pump operating in reverse turbine mode as an Autonomous shielded asynchronous generator, as a derivative of the function of water flow in the overflow pipeline of the control tank.

Текст научной работы на тему «ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НАСОСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ РЕГУЛИРУЮЩИХ РЕЗЕРВУАРОВ В ЗАКРЫТЫХ СИСТЕМАХ ОРОШЕНИЯ»

УДК 621.313 DOI 10.24411/2078-1318-2020-14181

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НАСОСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ РЕГУЛИРУЮЩИХ РЕЗЕРВУАРОВ В ЗАКРЫТЫХ СИСТЕМАХ

ОРОШЕНИЯ

Кандидат технических наук Алексей Георгиевич Черных (Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Иркутский государственный аграрный университета им. А.А. Ежевского»,

e-mail: kandida2006@yandex.ru) РИНЦ SPIN-код: 6696-6126 ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3498-6579 664038, Российская Федерация, Иркутская область, Иркутский район, пос. Молодежный

Дата поступления в редакцию 15.10.2020 г. Дата принятия в печать 10.11.2020 г.

Аннотация. В статье предложено инженерно-техническое решение, связанное с модернизацией структуры и состава закрытых оросительных систем, обеспечивающее улучшение интегральных показателей технической эффективности функционирования гидравлического и энергетического оборудования и, как следствие, повышение технико-экономических показателей работы ирригационного комплекса в целом. Применение в закрытой системе орошения разделительной камеры и регулирующего резервуара с соответствующими трубопроводами позволяет обеспечить требуемые расходы воды на входе системы подачи воды к дождевальной машине, с учетом имеющихся по типу материалов трубопроводов ограничений на допустимые в них скорости движения воды и стандартизированные значения их диаметров; сократить длину всасывающей линии центробежного насоса дизельной насосной установки, обеспечивающей свободный напор воды на гидранте; обеспечить заданный по условиям полива расход на входе системы подачи воды к дождевальной машине; уменьшить запаздывание (время) по каналу управляющего воздействия системы автоматизации полива дождевальной машины, при движении воды от точки, соответствующей началу напорного трубопровода дизельной насосной установки, к точке подключения трубопровода к дождевальной машине; повысить техническую эффективность работы водоотводящих сетей и насосного оборудования в системе за счет перевода центробежного насоса разделительной камеры в обращенный турбинный режим работы с целью получения автономного трехфазного источника электроэнергии для хозяйственных и коммунально-бытовых нужд.

Разработана функциональная схема работы для нужд орошения насосного оборудования в системе с регулирующим резервуаром открытого типа и разделительной камерой закрытого типа; составлены уравнения материального баланса составляющих расходов воды в трубопроводах системы; приведено уравнение мощности для центробежного герметичного насоса, работающего в обращенном турбинном режиме в качестве автономного экранированного асинхронного генератора как производной функции расхода воды в переливном трубопроводе регулирующего резервуара.

Ключевые слова: зракрытая система орошения, техническая эффективность, центробежный насос, дождевальная машина, регулирующий резервуар, экранированный асинхронный генератор

THE EFFICIENCY IMPROVING OF PUMPING EQUIPMENT AND REGULATING RESERVOIRS IN CLOSED IRRIGATION SYSTEMS

Candidate of Technical Sciences Aleksej Georgievich Chernyh (Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Irkutsk State Agrarian University named after A.A. Ezhevsky», e-mail: kandida2006@yandex.ru)

RSCI SPIN-code: 6696-6126 ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3498-6579 664038, Russian Federation, Irkutsk region, Irkutsk district, Molodejny settlement

Accepted 15/10/2020 Submitted 10/11/2020

Abstract. The paper proposes technical solution associated with the modernization of the structure and composition of closed irrigation systems and improved integrated indicators of the technical efficiency of functioning of the hydraulic and power equipment and, consequently, improve technical and economic performance of irrigation sector as a whole. The use of a separation chamber and a regulating tank with corresponding pipelines in a closed irrigation system allows to ensure the required water flow at the entrance of the water supply system to the sprinkler, taking into account the restrictions on the permissible water flow rates and standardized values of their diameters available by the type of pipeline materials. Reduce the length of the suction line of the centrifugal pump of a diesel pumping unit that provides free water pressure on the hydrant. Ensure that the flow rate at the inlet of the water supply system to the sprinkler is set according to the irrigation conditions. Reduce the delay (time) along the channel of the control action of the sprinkler irrigation automation system, when water moves from the point corresponding to the beginning of the pressure pipeline of the diesel pumping unit to the point where the pipeline is connected to the sprinkler. Increase the technical efficiency of drainage networks and pumping equipment in the system by switching the centrifugal pump of the separation chamber to the reverse turbine mode in order to obtain an Autonomous three-phase power source for household and municipal needs.

A functional scheme of operation for irrigation needs of pumping equipment in a system with an open-type regulating tank and a closed-type separation chamber has been developed. The equations of the material balance of the components of water consumption in the pipelines of the system are drawn up. The power equation is given for a centrifugal hermetic pump operating in reverse turbine mode as an Autonomous shielded asynchronous generator, as a derivative of the function of water flow in the overflow pipeline of the control tank.

Keywords: closed irrigation system, technical efficiency, centrifugal pump, sprinkler, regulating tank, shielded asynchronous generator

Введение. Орошение как техническое мероприятие, связанное с искусственным увлажнением почвы, требует оценки на предмет эффективности всего комплекса соответствующих мероприятий.

Показатель эффективности водопользования для орошения состоит из четырех индикаторов: 1) интенсивность водопользования; 2) функциональная и техническая эффективность водопользования; 3) эффективность водопользования и 4) экономическая эффективность водопользования.

К основным показателям функциональной эффективности относятся: эффективность водоподводящей системы, эффективность полива, эффективность влагоудерживающей способности почвы и эффективность полезного водопотребления [1].

Например, в таблице 1 представлен ряд показателей эффективности полива, выраженных в процентах к объему воды, поступающей на единицу площади орошаемой поверхности с учетом общих размеров и правовой принадлежности земельных участков [2].

При регулярном орошении в зависимости от вида полива насосная станция работает в переменных режимах, что соответствует переменным величинам часовой объемной производительности. В пределе, в зависимости от конкретных условий полива, возможны режимы, которые характеризуются простоем насосного оборудования. В этом случае конечный интегральный показатель технической эффективности работы гидравлического и энергетического оборудования будет определяться показателем фактической производительности [3].

Таблица 1. Пример эффективности применения орошения для сельскохозяйственных

товаропроизводителей

Способ орошения и его разновидности Мелиорированная чистая пашня

эффективность полива кфх*,% эффективность полива с/х**,%

диапазон средний диапазон средний

Спринклерный полив (дождевание):

— дождеватель с периодическим вращением головки — боковая оросительная система центрального шарнира — с большим пистолетом-разбрызгивателем 60-85 75 60-90 80

60-85 75 60-85 80

55-75 65 60-80 70

Центральная поворотная осевая оросительная система:

— фиксированный центральный шарнир — буксируемый центральный шарнир — боковая система перемещения 75-90 80 75-90 80

75-95 90 75-95 90

80-98 95 80-98 92

Примечания: * - крестьянское (фермерское) хозяйство с предельным размером земельного участка от 0,5^50 га (в соответствии с нормами, закрепленными законодательством субъекта Российской Федерации);

** - сельскохозяйственные товаропроизводители в лице организаций, индивидуальных предпринимателей и КФХ с предельным размером земельного участка от 0,02^200 га и не более 10% от площади с.-х. земель конкретного субъекта Российской Федерации.

Очевидно, что в плане выбора структуры системы орошения необходимо использовать алгоритм построения, соответствующий критерию минимизации времени простоя насосного оборудования, равного разности между величинами технологической и фактической производительностей вне зависимости от вида полива.

Цель исследования - на примере регулирующего резервуара между источником водоснабжения и системой подачи поливальной техники показать практическую возможность буферизации системы орошения от изменяющихся требований условий полива с точки зрения минимизации времени простоя насосного оборудования; разработать функциональную схему работы насосного оборудования регулирующего резервуара закрытого типа с основной (на орошение) и буферной составляющими расхода воды; с использованием динамического уравнения материального баланса по воде резервуара привести математическую модель его работы для нужд орошения с центробежным насосом на выходе; получить выражение для буферной составляющей расхода воды из резервуара с центробежным герметичным насосом, работающим в обращенном режиме в качестве турбины с узлом генерации электроэнергии в виде автономного экранированного асинхронного генератора.

Материалы, методы и объекты исследований. При расчете мощности электродвигателя центробежного насоса, обеспечивающего подачу воды на орошаемый участок со сложным рельефом и значительными уклонами, величина геодезических потерь в нагнетательном трубопроводе составляет значительную величину (до 50% свободного напора на гидранте) среди слагаемых потерь, определяющих сумму, соответствующую полному напору насоса. Учитывая прямопропорциональную зависимость мощности электродвигателя насоса от величины полного напора, при проектировании оросительной сети в отображающей ее схеме целесообразно предусмотреть наличие элементов, позволяющих физически в процессе эксплуатации сети минимизировать значение суммарных геодезических потерь. Кроме того, данный элемент должен совмещать дополнительную функцию, связанную с обеспечением эффективности работы сети с точки зрения материального баланса воды, использующейся для орошения, в широком диапазоне изменения ее объемной массы.

Использование буферной системы водоснабжения орошаемого участка, расчетная схема которой приведена на рисунке 1, позволяет обеспечить достижение заявленных целей по повышению эффективности использования насосного оборудования оросительной системы вне зависимости от конкретных условий полива с точки зрения сокращения фактического времени простоя насосного оборудования [4].

Рис. 1. Схема буферной системы водоснабжения орошаемого участка с разделительной камерой и с регулирующим резервуаром: 1 - разделительная камера; 2 - регулирующий резервуар; 3 - центробежный насос № 1, работающий в турбинном режиме; 4 - центробежный насос № 2; 5 - дизель; 6 - центробежный насос № 3; Qвх - расход воды от источника водоснабжения; Qвых - расход воды к системе подачи поливальной техники; Qвх. обх - расход воды идущий в обход резервуара; Qвых.№l рк - расход воды с выхода № 1 разделительной камеры к нагнетательной линии насоса №1; Qвых.№2 рк - расход воды с выхода №2

разделительной камеры к входу № 2 регулирующего резервуара; Qвых. рр - расход воды с выхода регулирующего резервуара; Qвых. н1 - расход воды в всасывающей линии насоса №1; Qвых. н2 - расход воды

в нагнетательной линии насоса № 2

Предложенный вариант построения системы водоснабжения орошаемого участка базируется на возможности ее практической реализации с учетом выполнения четырех основных технических требований к системе в целом:

1) сокращение длины всасывающей линии центробежного насоса дизельной насосной установки (ДНУ);

2) обеспечение заданного расхода на входе системы подачи воды к дождевальной машине;

3) уменьшение запаздывания (времени) по каналу управляющего воздействия системы автоматизации полива дождевальной машины (ДМ) при движении воды от точки, соответствующей началу напорного трубопровода ДНУ, к точке подключения трубопровода к ДМ;

QbbiX. Н1

Qbbix. РР

4) повышение технической эффективности работы водоотводящих сетей и насосного оборудования в системе за счет перевода центробежного насоса разделительной камеры в обращенный турбинный режим работы [5].

Принцип работы схемы буферной системы водоснабжения (рис. 1) удовлетворяет следующим алгоритмическим правилам:

1) для обеспечения требуемых по условиям полива расходов воды в подводящем трубопроводе ДМ в диапазоне от минимального значения до величины, равной 0,2 максимального значения расходов, в работу подключена одна линия с центробежным насосом № 3, идущая в обход регулирующего резервуара с расходом Qвх. обх (рис. 1);

2) в диапазоне расходов воды более 0,2 максимального значения подводящий трубопровод ДМ подключается к регулирующему резервуару с помощью ДНУ (центробежный насос № 2 + дизель) с расходом Qвых. рр (рис. 1), а обходная линия с центробежным насосом № 3 - отключается;

3) при работе ДНУ вода в регулирующий резервуар поступает из разделительной камеры по двум трубопроводам № 1 (поз. 2, рис. 2) и № 2 (поз. 9, рис. 2);

Рис. 2. Продольный а) и местный б) разрезы разделительной камеры: 1 - подводящий трубопровод от источника водоснабжения; 2 - переливной трубопровод № 1 к регулирующему резервуару; 3 - плавающий затвор; 4 - закрытые направляющие для поступательного движения плавающего затвора; 5 - входное отверстие трубопровода № 2 к регулирующему резервуару; 6 - корпус разделительной камеры; 7 - выходной трубопровод в обход регулирующего резервуара; 8 - входное отверстие переливного трубопровода № 1 к регулирующему резервуару; 9 - трубопровод № 2 к разделительной камере; 10 - центробежный насос № 1.

4) в линии переливного трубопровода № 1 (поз. 2, рис. 2) установлен герметичный центробежный насос, работающий в обращенном турбинном режиме с функцией генерации электрической энергии на статорных зажимах экранированной асинхронной машины насоса.

Перевод насоса в турбинный режим дает практическую возможность получения источника электрической энергии заданной мощности на базе автономного экранированного асинхронного генератора (ЭАГ) [6]. В свою очередь, применение аккумуляторных батарей в цепи статорных зажимов ЭАГ позволяет использовать вырабатываемую генератором энергию в дальнейшем, в частности, для питания электрического двигателя центробежного насоса № 3 с помощью инверторной (аккумуляторной) системы.

Для принятых на рисунке 1 обозначений уравнения материального баланса составляющих расходов в трубопроводах системы имеют вид:

< (Л(р- Урк- ^ _ )

ч<вх \ч<вых.№1 РК ч<вых.№2 РК ^<вх. обх^ = ^^вх _ (^^вых. РР + Qвх. обх ) = ^ вых.№2 РК ^вых. Н1 ) _ Q вых. РР

dt

d (А(р- VpK g))

dt

d (А(р- Vpp ■ g))

dt

d (А(р. Vpp-g + р- VPK- g))

dt

P

Н1(турбины)

= Q

вых.№2 РК

■р.g• (H

РК

= (Q вых. Н2 Vbx. обх ) - Q вых

вых.№2 РК ) • 'Пн1,

- 0 367 ■ ^ • ^вых№2 РК . q2

D5

вых№2 РК

где Lвых.№2 РК, Dвых. №2 рк _ длина и диаметр трубопровода №2 РК, соответственно; Нрк _ уровень воды в РК; Рнцтурбины), ^н1 _ мощность и к.п.д. турбины.

Рассмотрим работу буферной системы (рис. 1) в качестве источника водоснабжения для полива орошаемой территории с использованием дождевальной техники.

Согласно данным отдела эксплуатации государственных мелиоративных систем и гидротехнических сооружений Министерства сельского хозяйства Российской Федерации, прогнозируемый парк дождевальной техники на 2018 г. составил 14,3 тыс. единиц. Доля дождевальных машин (ДМ) типа «Фрегат» составляет порядка 40% от общего количества [7].

Определим возможность подключения ДМ к регулирующему резервуару с помощью напорного трубопровода. Основные технические характеристики ДМ «Фрегат»: расход -30^100, л/с; свободный напор воды на гидранте - 50^65, м. Как правило, напор воды на гидранте обеспечивается передвижной дизельной насосной установкой, например, типа ДНА-315/71. Насосная станция состоит из дизельного двигателя мощностью 123 кВт, центробежного насоса, обеспечивающего рабочую точку подачи 87 л/с и напора 71 м, всасывающей ^вых. рр =250 мм) и нагнетательной ^вых. н2 =250 мм) линий [8].

Учитывая, что оптимальная скорость воды Увод. в распределительных и сборных трубопроводах для пластика равна 1,0 м/с, определим величину расчетного диаметра трубопровода d для ДМ «Фрегат» при расходе 100 л/с по выражению

d = 1,13 ■

i

Q _

Vb

1,13 ■

вод

V

01 = 0,357 м. 1,0 '

Однако напорный трубопровод ДМ «Фрегат» на входе запорного органа с гидроприводом имеет диаметр, равный 250 мм. При таком диаметре при скорости воды 1,0 м/с наличие одной всасывающей линии позволяет обеспечить расход Овых. рр (рис. 1), равный 0,049 м3/с. Таким образом, наличие второй всасывающей линии с расходом Qвх. обх (рис. 1) и диаметром 250 мм является технически оправданным.

Покажем необходимость наличия в буферной системе водоснабжения центробежного насоса (ЦН) № 2 (поз. 4, рис. 1). Предположим, что данный насос отсутствует. Вычислим величину уровня воды в регулирующем резервуаре ЛНрр для обеспечения заданного расхода 0,05 м3/с и скорости 1,0 м/с в напорном трубопроводе ДМ по выражению [9]:

АНРР =■

К2

вод

Мг2 ■2 ■ Я'

где £1, ¿2 и - коэффициенты местных сопротивлений для входа в трубу (с острыми краями) из резервуара, прямоточного вентиля и обратного клапана в трубе, соответственно; Л

- коэффициент гидравлического сопротивления трубопровода; l - длина трубопровода, м; d

- расчетный диаметр трубопровода, м; Q - расход воды в напорном трубопроводе, м3/с;

! + С2 + Сз -1 - коэффициент расхода трубы.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Для выбранного типа ДМ «Фрегат» положим: максимальный расход Qmax = 100 л/с; I = 800 м; 0= ^2= 0,5; Сэ= 5,2; ^=0,01734 и Vвoд = 1м/с. Имеем

! (С1 + С2 + С + ^)-1 = ^(0,5 + 0,5 + 5,2 + 0,01734• ■08Ю0)- = 0,1Ш, тогда

К2 12

ШРР = 2вод «3,16м.

ц/ • 2• g 0,1272 • 2• 9,81

Учитывая, что l = 800 м, определим потери напора в трубопроводе [10].

Так как потери напора в трубопроводе, равные 4,06 м, больше ЛНрр, то вода из регулирующего резервуара самотеком вытекать не будет. Кроме того, в напорном трубопроводе на входе запорного органа ДМ необходимо создать свободный напор 65 м.

С учетом приведенных выше расчетов доказана необходимость ЦН № 2 в буферной системе водоснабжения.

Докажем необходимость ЦН № 3 (поз. 6, рис. 1) в системе. При наличии дизеля (поз. 5, рис. 1) скорость воды в нагнетательной линии насоса №2 определится выражением:

Vвыx.н 2 = (0,06 ■ 0,08) • ) (Леор • n2 =(0,06 ■ 0,08) • Ж0 / ■

(1)

= 0,07 • з/(0,1/0,95) • f ^Ю4 • 14801 = (0,82 ■ 09) м / с,

где п=1480 об/мин скорость вращения дизеля.

Если по условиям полива на сливных магистралях ДМ меняется напор, то есть Qтеор. ^ ^^полив, то будет меняться в широких пределах суммарный напор на входе запорного органа ДМ. По характеристике Q-H будет меняться Q насоса. Так как скорость вращения ЦН № 2 постоянна

и равна скорости вращения дизеля (1480 об/мин), то в соответствии с выражением (1) будет меняться скорость воды на входе насоса. Как следствие, будет меняться скорость воды в трубопроводе и, соответственно, скорость истечения воды из регулирующего резервуара.

Для компенсации переменного характера величины Qвых. Н2 и обеспечения заданной величины расход воды Qвых. (рис. 1) к системе подачи поливальной техники необходимо регулировать величину расхода Qвх. обх (рис. 1) в обходной линии регулирующего резервуара с помощью ЦН № 3.

Результаты исследований. Лабораторная установка, созданная в Университете, позволяет на практике проверить работу отдельных узлов буферной системы водоснабжения. Принцип работы установки основан на воспроизведении объемного расхода рабочей жидкости при помощи гидравлической системы и измерении объема (массы), объемного расхода этой жидкости эталонными средствами измерений. Работа установок осуществляется по замкнутому циклу.

На рисунке 3 показаны основные составные части установки [11].

Автоматизированный измерительный комплекс, входящий в состав установки, позволяет производить необходимые математические расчеты, формировать протоколы измерений и отображать их на мониторе компьютера.

Проведенные на установке опыты и полученные по их результатам экспериментальные данные подтверждают теоретические выкладки, связанные с расчетными значениями расходов воды на трубопроводных участках буферной системы водоснабжения (рис. 1).

1 - циркуляционный насос;

2 - накопительный резервуар;

3 - автоматизированный измерительный комплекс;

4 - трубопроводы;

5 - узел измерения с эталонными стационарными приборами.

Рис. 3. Общий вид составных частей установки и протокол измерений

Выводы. 1. Предложенный вариант схемы орошения закрытого типа позволяет повысить показатели технической эффективности работы системы за счет введения в ее структуру дополнительных стационарных источников орошения и участков оросительной сети с искусственным напором, работающих в прямом и обращенном режимах. 2. Результаты экспериментальных исследований трубопроводных участков с искусственным напором физической модели закрытой системы орошения подтвердили теоретические выкладки уравнений материального баланса, составляющих расходы соответствующих участков.

Литература

1. Yoder R.E. and D.E. Eisenhauer. Irrigation System Efficiency. - In: D.R. Heldman and C.I. Moraru (eds). Encyclopedia of Agricultural, Food, and Biological Engineering. Second Edition. -(2010).

2. Irmak Suat, Odhiambo Lameck O., Kranz William L., Eisenhauer Dean E. Irrigation Efficiency and Uniformity, and Crop Water Use Efficiency. Biological Systems Engineering: Papers and Publications. (2011). URL: https://digitalcommons.unl.edu/biosysengfacpub/451

3. Акопян А.В.Э, Слабунов В.В., Нозадзе Л.Р. Исследование особенностей работы системы «насосная станция-быстросборная оросительная сеть-дождевальная машина» // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: сб. науч. тр. / ФГБНУ «РосНИИПМ». - Вып. 51. - Новочеркасск: Геликон, 2013 - С. 5-13.

4. Pulido-Calvo I., Gutiérrez-Estrada J. C., López-Luque R., Roldán J. Regulating reservoirs in pressurized irrigation water supply systems // Journal of Water Supply: Research and Technology-Aqua. 2006. - 55(5). - P. 367-381. URL: https://doi.org/10.2166/aqua.2006.056b

5. Черных А.Г. Определение частоты электрических величин статорной цепи экранированного асинхронного генератора герметичного центробежного насоса, работающего в обращенном режиме в качестве турбины энергоблока автономного типа // Praha. Publishing House «Education and Science», 2020 / Materiály XVI Mezinárodní vedecko -praktická konference «Dnyvedy», 27 brezna - 05 dubna 2020 r., Volume 3, Zemedelství Technické vedy Chemie a chemické technologie, - С. 43-56.

6. Черных А.Г. Гидравлический расчет установки МикроГЭС на базе центробежного насоса с экранированным асинхронным двигателем // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2016. - №. 44. - С. 261-269.

7. Анализ рынка дождевальной и поливной техники в России в 2009-2014 гг.: прогноз на 2014-2018 г. URL: // http://businesstat.ru/russia/engineering/farm equipment/ (дата обращения: 09.09.2020).

8. Дождевальная машина «Фрегат» [Текст]: руководство по эксплуатации ДМ00.000 РЭ -СССР. - М.: изд. № Л0-5884/3303 - 136 с.

9. Голованов А. И. Мелиорация земель: учебник / ред. А. И. Голованов. - СПб.: Лань, 2015. -816 с.

10.Научная электронная библиотека НПФ "Водные технологии" [Электронный ресурс]. -URL: http:// info@ugstroy34.ru/, (дата обращения: 09.09.2020).

11.Модернизация закрытых оросительных систем с отечественными техническими средствами применительно к технологиям точного орошения: отчет о НИОКТР / ФГБОУ ВО ИркутскийГАУ имени А.А. Ежевского; рук. Ю.П. Коськин; исполн.: А.Г. Черных, А.В. Бондаренко. - Иркутск, 2020. - 108 с.

Reference

1. Yoder R.E. and D.E. Eisenhauer. Irrigation System Efficiency. - In: D.R. Heldman and C.I. Moraru (eds). Encyclopedia of Agricultural, Food, and Biological Engineering. Second Edition. -(2010).

2. Irmak Suat, Odhiambo Lameck O., Kranz William L., Eisenhauer Dean E. Irrigation Efficiency and Uniformity, and Crop Water Use Efficiency. Biological Systems Engineering: Papers and Publications. (2011). URL: https://digitalcommons.unl.edu/biosysengfacpub/451

3. Akopyan A.V.E, Slabunov V.V., Nozadze L.R. Issledovanie osobennostej raboty sistemy «nasosnaya stanciya-bystrosbornaya orositel'naya set'-dozhdeval'naya mashina» // Puti povysheniya effektivnosti oroshaemogo zemledeliya: sb. nauch. tr. / FGBNU «RosNIIPM». - Vyp. 51. - Novocherkassk: Gelikon, 2013 - S. 5-13.

4. Pulido-Calvo I., Gutiérrez-Estrada J. C., López-Luque R., Roldán J. Regulating reservoirs in pressurized irrigation water supply systems // Journal of Water Supply: Research and Technology-Aqua. 2006. - 55(5). - P. 367-381. URL: https://doi.org/10.2166/aqua.2006.056b

5. CHernyh A.G. Opredelenie chastoty elektricheskih velichin statornoj cepi ekranirovannogo asinhronnogo generatora germetichnogo centrobezhnogo nasosa, rabotayushchego v obrashchennom rezhime v kachestve turbiny energobloka avtonomnogo tipa // Praha. Publishing House «Education and Science», 2020 / Materialy XVI Mezinarodni vedecko - prakticka konference «Dnyvedy», 27 brezna - 05 dubna 2020 r., Volume 3, Zemedelstvi Technicke vedy Chemie a chemicke technologie, - S. 43-56.

6. CHernyh A.G. Gidravlicheskij raschet ustanovki MikroGES na baze centrobezhnogo nasosa s ekranirovannym asinhronnym dvigatelem // Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2016. - №. 44. - S. 261-269.

7. Analiz rynka dozhdeval'noj i polivnoj tekhniki v Rossii v 2009-2014 gg.: prognoz na 2014-2018 g. URL: // http://businesstat.ru/russia/engineering/farm equipment/ (data obrashcheniya: 09.09.2020).

8. Dozhdeval'naya mashina «Fregat» [Tekst]: rukovodstvo po ekspluatacii DM00.000 RE - SSSR. - M.: izd. № L0-5884/3303 - 136 s.

9. Golovanov A. I. Melioraciya zemel': uchebnik / red. A. I. Golovanov. - SPb.: Lan', 2015. - 816 s.

10.Nauchnaya elektronnaya biblioteka NPF "Vodnye tekhnologii" [Elektronnyj resurs]. - URL: http:// info@ugstroy34.ru/, (data obrashcheniya: 09.09.2020).

11.Modernizaciya zakrytyh orositel'nyh sistem s otechestvennymi tekhnicheskimi sredstvami primenitel'no k tekhnologiyam tochnogo orosheniya: otchet o NIOKTR / FGBOU VO IrkutskijGAU imeni A.A. Ezhevskogo; ruk. YU.P. Kos'kin; ispoln.: A.G. CHernyh, A.V. Bondarenko. - Irkutsk, 2020. - 108 s.

Цитирование. Черных А.Г. Повышение эффективности использования насосного оборудования регулирующих резервуаров в закрытых системах орошения // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2020. - №4(61). - С. 181-190. DOI 10.24411/2078-13182020-14181

Авторский вклад. Все авторы настоящего исследования принимали непосредственное участие в планировании, выполнении и анализе данного исследования. Все авторы настоящей статьи ознакомились и одобрили представленный окончательный вариант. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Citation. Chernykh A.G. The efficiency improving of pumping equipment and regulating reservoirs in closed irrigation systems // Izvestiya Saint-Petersburg State Agrarian University, 2020. 4(61). 181-190. DOI 10.24411/2078-1318-2020-140181

Author's contribution. All authors of this research paper have directly participated in the planning, execution, or analysis of this study. All authors of this paper have read and approved the final version submitted. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.