ДЛЯ ФЕРМ И НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ

Глава 14

АВТОМАТИЗАЦИЯ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ГИДРОМЕЛИОРАЦИИ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В сельском хозяйстве воду используют для нужд населения и поения животных, приготовления пищи и кормов, полива растений, тушения пожаров и для других производственных целей.

Водоснабжение сельскохозяйственных потребителей хорошо механизировано и автоматизировано. Благодаря механизации и автоматизации человек практически освобожден от ручного труда при добыче, доставке и распределении воды на животноводческих фермах и в быту. Производительность труда по водоснабжению увеличилась в 20 раз, эксплуатационные затраты снизились в 10 раз. Кроме того, при поении животных из автопоилок увеличивается продуктивность КРС на 10 % , а птицы — на 15...20 %.

Для подъема и раздачи воды применяют водонасосные установки, состоящие из водоприемников, очистных сооружений, резервуаров чистой воды или водонапорных башен соединительной водопроводной сети и электронасосов со станциями управления. Наиболее широко в сельском хозяйстве распространены центробежные и осевые насосы. Их выполняют в моноблоке с электродвигателями и погружают в воду, в трубчатые колодцы диаметром 100...250 мм (погружные насосы) или располагают на поверхности земли. Есть погружные насосы с электродвигателями, расположенными над скважиной. Эти насосы называют артезианскими.

Для подъема воды из открытых водоемов и шахтных колодцев применяют также плавающие центробежные насосы. Широко распространены так называемые объемно-инерционные насосы с электромагнитным вибрационным приводом. Эти насосы имеют малую подачу воды (до 1 м³/ч при напоре 20 м). Сельское население использует их в быту.

В сельском хозяйстве применяют водонасосные установки трех типов: башенные с водонапорным баком, безбашенные с водонапорным котлом и с непосредственной подачей воды в водонапорную сеть. Почти в 90 % случаев используют башенные водонасосные установки с расходом воды до 30 м³/ч. Если расход воды составляет 30...65м³/ч, то рекомендуют двухагрегатные насосные станции с водонапорным котлом. При расходе воды более 65 м³/ч экономически целесообразно использовать насосные установки с непосредственной подачей воды в распределительную сеть (оросительную систему).

АВТОМАТИЗАЦИЯ ВОДОНАСОСНЫХ УСТАНОВОК

ДЛЯ ФЕРМ И НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ

Автоматизация безбашенной насосной установки.Автоматическая водоподъемная установка типа ВУ с воздушно-водяным котлом (гидропневматическим аккумулятором) предназначена для подъема воды из открытых водоемов и шахтных колодцев глубиной до 5 м при напоре от 25 до 80 м. Установка состоит из всасывающей трубы (рис. 14.1) с приемным фильтром насосного агрегата 2, нагнетательного 3 и водоразборного 12 трубопроводов с запирающими вентилями 5, воздушно-водяного бака 4 с датчиком давления 8 аструйным регулятором запаса воздуха, имеющим камеру смешивания б, воздушный клапан 7, жиклер 10 и диффузор 11. Схема управления в автоматическом режиме работает следующим образом. Вода к потребителю поступает под давлением воздушной подушки, расположенной над водой в котле.

При разборе воды из котла давление в котле снижается и замыкаются контакты манометрического датчика давления ВР, катушка магнитного пускателя КМ получает питание и включает электронасос. При повышении уровня воды давление в котле увеличивается до заданного значения, при котором контакты ВР размыкаются и насос отключается. Для ручного управления электронасосом предназначены кнопки SB2 «Пуск» и SB1 «Стоп».

Объем воздушной подушки в баке постоянно уменьшается, так как часть воздуха растворяется и выносится с водой. Вследствие этого уменьшаются давление воздушной подушки и регулирующий объем воды в котле, а агрегат начинает чаще включаться в работу.

Для автоматического поддержания объема воздушной подушки служит струйный регулятор, который обеспечивает подкачку воздуха до давления в баке 250 кПа. При максимальных аварийных давлениях срабатывает предохранительный клапан 9. Пополнение воздуха происходит, когда жиклер 10перекрыт водой. Струя воды, подаваемая насосом, создает разрежение в камере 6 (эффект пульверизации), воздушный клапан открывается, и воздух, смешиваясь с водой, поступает в котел.

Безбашенные водокачки имеют низкий коэффициент использования объема бака (0,15...0,2) V, большой перепад напора (20...30 м) при малом регулирующем объеме V_p и взрывоопасны. Вследствие этого в сельском хозяйстве их применяют редко.

Автоматизация башенных водокачек.До 90 % насосных установок сельскохозяйственного водоснабжения составляют башенные водокачки Рожновского с погружными электродвигателями (рис. 14,2, а). Погружные электронасосы типа ЭЦВ (Э — электропогружной, Ц — центробежный, В — для воды) выпускают производительностью 0,63...1000м³/ч при напоре 12...680 м. Погружной электродвигатель 1 в монолите с многоступенчатым насосом 2 закрепляют на водоподъемных трубах 3 и опускают в скважину 5. Трубы подвешивают к плите 7, установленной в помещении 11. Скважины выполняют из обсадных труб диаметром 100...450 мм. Электродвигатели выполняют сухими, полусухими и заполненными маслом или водой. Наиболее распространены электродвигатели, заполненные водой. Резинометаллические или пластмассовые подшипники их смазываются также водой. К электродвигателю подводят кабель 6, закрепленный на водоподъемных трубах хомутами 4. Всасывающая часть имеет сетку, задерживающую крупные примеси, находящиеся в воде.

Бак 12 водонапорной башни выполняют сварным из листовой стали и устанавливают на кирпичную, железобетонную или металлическую опору. К баку подводят напорно-разводящий трубопро-

вод 10. Конец напорной трубы доводят до верхнего уровня, а отвод воды из бака происходит через обратный клапан у нижнего уровня. Бак оборудуют внешней 17 и внутренней 18 лестницами, люком 16, вентиляционным клапаном 15, датчиками уровня 14 и водосливной трубой 13, исключающей перенаполнение бака водой в случае неотключения насоса от датчиков верхнего уровня. На водопроводе ставят манометр 8 и задвижки 9.

Электродный датчик уровня (рис. 14.2, б) состоит из защитного корпуса 20, скобы 19 для крепления датчика в баке и трубчатых электродов: верхнего уровня 21, нижнего уровня 23 и общего 22. Внутри центрального электрода расположен нагревательный элемент, который включают в холодное время для исключения обмерзания электродов.

На рисунке 14.2, в показана электрическая схема управления типа ПЭТ башенной насосной водокачкой. Она позволяет в ручном и автоматическом режимах пускать и останавливать электронасос, защищает электродвигатель от перегрузок и коротких замыканий, сигнализирует с помощью сигнальных ламп о включенном и отключенном состоянии насоса.

Вручную электронасос включают, переводя переключатель SA в положение Р, а отключают — переводя его в положение О.

Автоматический режим работы задают, переводя переключатель SA в положение А. Если в башне нет воды, то контакты (электроды) датчиков верхнего SL1 и нижнего SL2 уровней разомкнуты, следовательно, контакты KV:1 реле KV в цепи катушки магнитного пускателя КМ замкнуты. Магнитный пускатель срабатывает и включает электронасос М. По мере накопления воды в башне перекрываются водой сначала контакты SL2нижнего уровня, а затем SL1 верхнего уровня, и реле КV через воду получает питание. Контактами КV:1 оно разрывает цепь питания магнитного пускателя КМ, и электронасос отключается. Реле KV остается включенным через контакты SL1, KV:2 и SL2. Оно отключится только тогда, когда вода разомкнет не только верхние контакты, но и нижние. В этом случае контакты KV:1 в цепи магнитного пускателя КМ вызовут повторное включение электронасоса М. Отключенное состояние насоса определяют по зеленой лампе HL1, а включенное — по красной лампе HL2.

Для зашиты двигателя применены тепловые расцепители магнитного пускателя КМ и автомата QF. На холодный период года выключателем S включается электрообогреватель ЕК датчика, предотвращающий обледенение и вмерзание электродов датчика уровня воды в лед. Кроме рассмотренной станции управления типа ПЭТ, работающей с электродвигателями мощностью от 1 до 6 кВт, применяют другие станции управления аналогичного типа, а также систему автоматического управления насосными агрегатами с бесконтактными станциями управления типа ШЭТ и «Каскад».