Автоматизація водорозподілу на закритих зрошувальних системах

 

При невеликих ухилах зрошуваних територій щодо рівня води в джерелі зрошення застосовують системи з безнапірними трубопроводами. Джерелами зрошення можуть бути водосховище, річка або магістральний канал, з яких вода через керований затвор подається у трубопровід (рис. 1). У трубопроводі виділяють три ділянки: безнапірна І, перехідна ІІ і напірна ІІІ.

Подача води у зрошувальну мережу здійснюється шляхом створення підпорів на ділянках перед водовипусками. Для цього у водовипускному колодязі 2 установлюють гідравлічний регулятор рівня 3, що стабілізує рівень води в колодязі на заданій відмітці. При підтримці сталого рівня води в колодязі можна забезпечити подачу в зрошувальну мережу заданої витрати.

Для подачі з колодязя через отвір перетином   витрати Q з похибкою   коливання напору в колодязі не повинне перевищувати  . Це зумовлено тим, що   і відносна зміна витрати  , тобто вона відбувається у два рази повільніше зміни напору. Залежність   визначає допустиму похибку стабілізації рівня води в колодязі.

 

Рис. 1. Фрагмент схеми регулювання на системах з безнапірними трубопроводами.

 

У залежності від допустимої похибки  , в якості регуляторів, що стабілізують рівень у колодязі, можна використовувати циліндричні регулятори, мембранні з голчастим затвором, мембранні із соплом-заслінкою. При невеликих підпорах використовують регулятор з клиноподібним затвором.

При виборі типу регулятора і його параметрів необхідно враховувати, що стійкість і якість процесу регулювання залежать від ємності колодязя: з підвищенням ємності стійкість і якісні показники системи автоматичного регулювання поліпшуються. Але збільшення ємності зв'язане з додатковими витратами.

При заданих показниках якості роботи системи регулювання зменшення ємності колодязя можна домогтися за рахунок підвищення швидкодії регулятора і збільшення підпору. Тому вибір параметрів регулятора і ємності колодязя необхідно робити на основі аналізу рівняння замкненої системи автоматичного регулювання.

 

 

При великих (і = 0, 01... 0, 005) ухилах місцевості застосовують системи з самотічнонапірними трубопроводами, на яких автоматизація водорозподілу здійснюється за допомогою проміжних зрівняльних басейнів (рис. 2), які, розділяючи трасу магістрального трубопроводу, знижують статичні напори і дозволяють використовувати низьконапірні труби. Одночасно вони є місцями відбору води на зрошення і виконують роль регулюючих ємностей.

Рівні води в басейнах підтримуються сталими за допомогою гідравлічних регуляторів, що здійснюють регулювання за нижнім б'єфом. При збільшенні відбору (наприклад, з басейну 2) рівень починає знижуватися і регулятор 3 збільшує подачу води з трубопроводу 1. В наслідок цього рівень води у вищерозташованому басейні також починає знижуватися і регулятор стабілізує його за рахунок збільшення припливу. Таким чином, збільшення витрати в кожнім з басейнів призводить до перебудови роботи регуляторів у всіх вищерозташованих басейнах і в головній водозабірній споруді.

 

Рис. 2. Фрагмент схеми регулювання на системах з самопливнонапірними трубопроводами.

 

При зменшенні водоспоживання також відбувається послідовна знизу вгору перебудова регуляторів і в систему надходить зменшена витрата. Отже, зворотний зв'язок між басейнами реалізується через напір у трубопроводах. Тому система із самотічнонапірними трубопроводами, як і система регулювання за нижнім б'єфом у відкритих каналах, забезпечує водою споживачів за запитом.

Як регулятори рівня при децентралізованому керуванні і невеликих напорах доцільно застосовувати циліндричні регулятори прямої дії, а при великих напорах – регулятори мембрані. При централізованому керуванні можна використовувати циліндричні регулятори непрямої дії, а також мембранні регулятори, доповнені дистанційно керованими пристроями зміни уставок.

Об’єм басейну, що складається з об’єму регулювання 4 і мертвого об’єму 5, орієнтовно можна визначити за формулою

  /1/

де   – забір води споживачами, що одночасно підключаються;   – час, протягом якого регулятор збільшить витрату на  ;   – мертвий об’єм води в басейні.

Остаточно об’єм басейну визначають на основі розрахунку перехідних процесів у системі автоматичного регулювання рівня за методикою, викладеною в розділі 3. Для запобігання переповнення, що можливо при аварії з регулятором, кожен басейн обладнується пристроєм аварійного скидання.

При неспокійному рельєфі місцевості більше економічними у ряді випадків виявляються комбіновані системи водорозподілу, які складаються з відкритих каналів, лотків і самотічно-напірних трубопроводів (рис. 3). З відкритого магістрального каналу МК у розподільчий трубопровід 1 вода поступає самопливом за рахунок напору, створюваного ухилом місцевості. Автоматична стабілізація рівнів у місцях з’єднання трубопроводів з каналом забезпечується регуляторами 3, у якості яких можна використовувати гідравлічні або електромеханічні регулятори. На входах у розподільчі трубопроводи встановлюють автоматизовані дискові затвори або засувки 2. З трубопроводів 1 вода надходить у поливні трубопроводи 5 або у відкриті лотки 6, на входах яких установлюють регулюючі пристрої 4, що забезпечують подачу необхідної витрати на зрошення самопливом або за допомогою дощувальних машин.

 

Рис. 3. Фрагмент схеми водорозподілу на комбінованій системі.

 

Автоматизацію комбінованих систем найпростіше здійснювати за допомогою гідравлічних і електричних засобів. Як регулятори рівня в нижніх б'єфах можна вибрати секторні регулятори з дистанційним керуванням, а в якості водовипускних пристроїв – електрифіковані поворотні дискові затвори, керовані за сигналом давачів, що контролюють вологість ґрунту або роботу дощувальних машин.

 

 

Високонапірні