Автоматизація водорозподілу на закритих зрошувальних системах

У якості водовипускної апаратури найбільше широко використовують дискові затвори з електричними виконавчими механізмами, засувки з гідроприводом і електрогідравлічні клапани. Ці водовипускні пристрої працюють у режимі двопозиційного керування (відкрито – закрито). Якщо для нормальної роботи дощувальних установок необхідно підтримувати тиск сталим, то замість двохпозиційних водовипускних пристроїв використовують гідравлічні регулятори тиску з дистанційним керуванням.

Дискові затвори, описані в розділі 2, прості за будовою, надійні в роботі, їх широко використовують при наявності електричних джерел живлення напругою 220 В. Недолік – виникнення гідравлічних ударів, що призводить до ушкодження трубопроводів. Для захисту трубопроводів застосовують пристрої гасіння гідравлічних ударів або пристрої, що запобігають або послабляють їх розвиток.

Засувки з електроприводом досить складні за будовою через перетворення обертового руху електродвигуна в поступальний рух запірного органа. Цього недоліку не мають засувки з гідроприводом, шток якого робить поступальний рух і безпосередньо з’єднується з запірним органом. Найбільше часто використовують засувку «Лудло» з гідроприводом (рис.4) у якості дистанційно керованого водовипуску при тиску до 1 МПа. Гідропривод засувки складається з гідроциліндра 1, поршня 2, штока 3, з'єднаного з запірним органом засувки, і електрогідравлічного реле, яке керує подачею води в гідроциліндр. При подачі електричної напруги на обмотку електромагніту 4 сердечник втягується і важіль 5 впливає на штоки 6 і 9, які перекривають канали гідророзподільника 7 таким чином, що вода з трубопроводу надходить у нижню порожнину циліндра, а верхня порожнина з'єднується зі зливом. У результаті поршень переміщається вверх і засувка відкривається. Коли електромагніт відключений, то під впливом пружини 8 важіль 5 повертається у вихідне положення і гідророзподільник з'єднує верхню порожнину циліндра з трубопроводом, а нижню – зі зливом. Поршень рухається вниз і засувка закривається.

 

Рис. 4. Засувка «Лудло» з гідроприводом.

 

Електрогідрореле надійно працює при тиску більшому за 0,3 МПа. Для зменшення витрати електроенергії електромагніт 4 можна замінити електромагнітним проводом із зачіпкою. У цьому випадку додатний імпульс відкриває засувку, а від’ємний – закриває. При цьому шляхові вимикачі електромагнітного привода з зачіпкою можна використовувати для дистанційного контролю положенням засувки.

Перевага такої засувки – вибірковість керування напругою 24 В, можливість організації зворотного зв'язку і висока надійність. Недоліки – необхідність прокладки провідних ліній зв'язку, що вимагає додаткових витрат, і виникнення гідравлічного удару при швидкому закритті.

Для підвищення ефективності гасіння гідравлічного удару при закритті засувки застосовують додатково пульсатор, який встановлюють на зливній лінії гідроприводу (рис. 5).

Гідропривод із пристроєм гасіння гідравлічного удару працює у такий спосіб. При включенні гідравлічного реле 16 на закриття засувки вода з трубопроводу через трубку 17, реле 16 і трубку 15 надходить у верхню порожнину циліндра 1. Вода з нижньої порожнини через трубку 18, реле 16, трубку 15 і гідророзподільник 12 йде на злив. У результаті поршень 2 переміщається вниз і засувка закривається. Рух поршня при цьому рівномірний.

Коли конічна насадка 10 торкається роликів штовхачів 9 і 11, включаються в роботу розподільник 12 і пульсатор 5. При переміщенні штовхача 11 вправо золотник 13 перекриває зливальну трубку і відкриває трубку 7, по якій вода надходить у пульсатор. У цей час поршень 6 під впливом пружини 8 знаходиться в крайньому лівому положенні і зливальна трубка перекривається. Вода з нижньої порожнини циліндра 1 на злив не йде і переміщення поршня припиняється. Одночасно вода по трубці 4 надходить у ліву порожнину пульсатора і поршень 6 починає переміщуватися вправо, стискуючи пружину 8, і поступово відкриває зливну трубку, що призводить до викиду води на злив, і поршень 2 переміщується. При викиді тиск на поршень 6 зменшується і під впливом пружини 8 він знову переміщується у вихідне положення. Після цього цикл повторюється.

 

Рис. 5. Гідропривід засувки з пристроєм гасіння гідравлічного удару.

 

У міру руху штока 3 вниз стиснення пружини 8 насадкою 10 збільшується і переміщення поршня 6 з кожним новим циклом зменшується, а частота пульсацій зростає. Переміщення поршня 2 за кожен наступний цикл зменшується. Так продовжується доти, доки засувка не закриється.

Отже, за рахунок пульсації викидів води створюється імпульсний режим руху запірного органа засувки, що зумовлює гасіння гідравлічного удару. Аналогічно відбувається процес відкривання засувки. При цьому гідрореле переводиться в положення відкривання і вода під тиском надходить у нижню порожнину циліндра.

Крім засувок, досить перспективними водовипускними пристроями є клапани з дистанційним керуванням. Принцип роботи одного з таких клапанів (рис.6) полягає у наступному. В нормальному стані запірний клапан 2 напором води притиснутий до сідла і закритий. У положенні гідрореле 7 «Відкрито» вода з напірного трубопроводу 1 по обвідній трубці 6 надходить у силову камеру 4, тиск у якій встановлюється рівним тиску у напірному трубопроводі. Тому що площа поршня 5 більша площі запірного клапана, то сила тиску на поршень більша сили тиску на клапан і поршень переміщується вниз, відкриваючи клапан. Вода надходить у трубопровід 3.

При переведені гідрореле в положення «Закрито» вода з камери надходить на злив, тиск у ній падає і під дією напору клапан закривається. Швидкість закриття клапана регулюють у широких межах за рахунок зміни діаметра зливного отвору і цим впливають на величину гідравлічного удару. Керувати гідравлічним реле можна за допомогою електричних або гідравлічних засобів.

У закритих системах при підключенні до розподільчого трубопроводу поливних трубопроводів або дощувальних машин тиск змінюється у всіх водовипусків. Коли ці зміни перевищують допустимі за умовами роботи дощувальних установок, то замість водовипускних пристроїв застосовують регулятори тиску.

 

Рис. 6. Гідравлічний клапан з дистанційним керуванням.

 

З багатьох конструкцій регуляторів тиску досить надійним у роботі є регулятор тиску РТ-1 (рис.7). Для дистанційного керування кран, установлений на його імпульсній трубці, необхідно замінити електрогідравлічним реле. У цьому випадку регулятор можна використовувати і для аварійного відключення дощувальних установок за сигналами електричних давачів.

Тому що регулятори тиску стабілізують тиск на виході за рахунок зміни перепаду тиску на регулюючому органі, то для їх нормальної роботи коливання тиску на вході не повинні перевищувати визначених значень. Домогтися цього можна регулюванням тиску в системі за допомогою помпової станції. Методи стабілізації тиску в закритих системах шляхом зміни продуктивності помпових станцій розглянуті в розділі 9.

Таким чином, ефективність водорозподілу забезпечується при погодженій роботі всіх керованих елементів: високонапірної системи помпової станції, регуляторів тиску і водовипускних пристроїв, що можливо тільки в АСУ ТП водорозподілом, побудованим на базі комп’ютерів.