SU1664196A1 - Устройство дл автоматизированного управлени бороздковым поливом из русных лотковых оросителей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сельскому хоз йству и предназначено дл  автоматизации поверхностного полива с посто нным, дискретным или переменным расходом воды в борозды из открытых каналов, "ок-арыков", лотковых оросителей с использованием средств ручного и механизированного полива. Цель изобретени  - повышение качества управлени  поливом путем повышени  точности и надежности управлени . Устройство дл  автоматизированного управлени  поливом из лотковых оросителей 1 содержит гидропневмозатвор 2, капор которого пневмопроводом 6 гидравлически св зан с таймером, выполненным на основе управл емого вакуумного клапана с трубкой 7. Датчик уровн  в контрольной борозде 17 выполнен в виде пневмоклапана 8. Кроме того, пневмопровод 6 гидравлически соединен с гидрозамком, св занным через поплавковый привод с гидропневмоклапаном дл  программного управлени  поливом, а трехходовый кран предназначен дл  переключени  режимов полива с дискретной нормой на программно-измен емую и обратно. Гидравлический таймер 7 работает по принципу капельницы и обеспечивает любую программу полива на двух участках с посто нным или синхронно нарастающим и убывающим расходом воды на заданное врем  до 48 ч с точностью отработки задани  30 с. Регулирование расхода воды на полив осуществл етс  путем подачи воздуха в капор пневмозатвора через гидравлический замок под действием вакуума в капоре сифона. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к сельскому хоз йству и предназначено дл  автоматизации поверхностного полива с посто нным, дискретным или переменным расходом воды в борозды из лотковых оросителей с частичным использованием средств ручного и механизированного полива.

Цель изобретени  - повышение качества управлени  поливом путем повышени  точности и надежности управлени .

На фиг.1 показана схема устройства дл  автоматизированного управлени  поливом; на фиг.2 - то же, разрез.

Устройство примен етс  на любых открытых каналах с расходом от 10 до 300 л/с с перепадом уровней соответственно от 5 до 30 см, например, с лотковыми оросител ми (лотки) 1 типа Л Р-60, устанавливаемыми на местности каскадно по секци м длиной 100 м, которые на стыке соединены через сифонный гидропневмозатвор 2 (в дальнейшем - затвор). Количество секций определ етс  шириной пол  и составл ет 20 шт. Затвор 2 установлен над перегородкой с гребнем 3 в верхней части. Гребень 3 расположен ниже отметки рабочего уровн  у 1 воды в лотке 1 на высоту hi. Выход затвора расположен ниже отметки у 2 посто нного уровн  воды на высоту П2, а перепад высот дна между подвод щим и отвод щим лотками составл ет пз.

Капор затвора 2 соединен с атмосферой через гидравлический замок 4, выполненный в виде U-образной трубы 5. Труба 5 соединена с пневмоприводом 6, на котором установлен трехходовой кран (не показан), который в простейшем случае может быть заменен заглушкой. Первый выход трехходового крана подключен первым отводом пневмопривода 6 к таймеру, выполненному в виде вакуумного клапана на основе вертикальной трубки 7 с установленным в ней концом первого отвода пневмопровода 6, а второй выход трехходового крана посредством второго отвода пневмопровода 6 - к датчику полива, выполненному в виде пнев- моклапана 8, вход которого перекрываетс  поплавковым приводом при наличии воды в контрольной борозде. Конец первого отвода пневмопровода 6 затоплен в трубке 7 (гидрозатвор таймера) на глубину h4 S hi. Пневмопровод б выполнен из гибкой трубки типа ТКР по ТУ 16-503-205-80 с диаметром прохода 2 мм. Дл  устранени  возможности засорени  трубки в пнемоклапане 8 на конце второго отвода пневмопровода 6 установлена вставка из трубки диаметром 6 мм длиной не более 1 м. Вставка из трубки с диаметром прохода 6 мм может быть выполнена путем сварки, соединением нат гом

трубок или путем соединительного ниппел . Увеличенный диаметр трубки датчика полива обеспечивает уменьшение скорости воздуха в трубку и устран ет возможность

подсоса легких предметов на входе трубки. Таймер, выполненный на основе гидравлически управл емого вакуумного клапана с трубкой 7, представл ющей собой гидрозатвор, соединенный через трубку 9 с

герметичным сосудом 10, обеспечивает расширенный диапазон выдержек времени до 48 ч с дискретностью задани  1 мин. В верхней части сосуда 10 вмонтирована пробка 11 с пористой прокладкой 12.

Пориста  прокладка 12 примен етс  только при ускоренном режиме работы таймера дл  уплотнени  пробки 11 или дл  создани  регулируемого сопротивлени  подсоса воздуха в сосуд 10 при неполном

закрытиии пробки 11 с резьбой. На стенке сосуда установлена светопровод ща  шкала 13 с указанием времени до 48 ч через 10 мин. При необходимости повышенной точности задани  времени работы капельного

таймера дозирование времени задани  осуществл етс  по тарировочным таблицам дл  перевода времени в объем жидкости, измер емой мензуркой с точностью до 1 мл. Гидрозатвор таймера (трубка 7 воздушного клапана) состоит из изогнутого колена с диаметром верхнего отверсти  более 7 мм и должен обеспечивать соотношение h4 и: hi. Дл  задани  скорости истечени  капель из трубки таймера в нижней части

установлено калибровочное отверстие (жиклер ) 14, выполненное из несмачиваемого материала с возможностью его замены на другой размер из комплекта жиклеров. Верхнее отверстие диаметром более 7 мм необходимо дл  заправки чистой водой сосуда 10 из переносной резиновой груши. Поплавковый привод гидрозатвора состоит из установленного на рычаге 15 поплавка 16, размещенного в лотке 1 до затвора 2.

Датчик полива, выполненный в виде датчика уровн  воды в борозде и состо щий из нормально закрытого клапана, перекрываемого пробкой на конце рычага с поплавком 16, устанавливаетс  в ложе 17 борозды

и крепитс  на переносном штыре 18. Выход таймера через пневмопровод 6, трехходовой кран (не показан) на разветвлении пневмопровода 6 и через верхнюю часть трубы 5 соединен с капором затвора 2. Таймер в

виде воздушного клапана с трубкой 7 обеспечивает задание времени полива из левого лотка 1. Запуск таймера осуществл етс  при повышении уровн  воды в лотке до отметки v 1 транзитного уровн  воды в лотке

или после включени  затвора 2 на пропуск воды.

Дл  подачи воды в борозды между отметками v 1 и v3 в стенках лотка 1 установлены трубки с разр дными отверсти ми (не показаны). Диаметр трубы 5 должен обеспечивать расход через нее воздуха (под действием вакуума he в ээтворе 2), равный расходу воды через затвор 2. Кратковременным открытием вентил  19 осуществл етс  отключение затвора и замена воды в гидравлическом замке 4 на новый объем Vp, которым задаетс  расход воды через затвор 2. Площадь трубы 5 определ етс  по формуле S К, где S - площадь сечени  затвора; К

Rrc ,

о- - отношение сопротивлени  трубы дл 

KB

воды RB и дл  воздуха RB; Rr - сопротивление трубы 5 дл  воздуха (газа), которое определ етс  по известным или эмпирическим согласно эксперименту формулам . Таким образом, дл  работы устройства в конструкции трубы 5 должны быть выполнены услови 

hs (1,3 - 1,5)пз; he -у

Поплавковый привод гидропневмокла- пана, перекрывающего отверстие 14 дл  регулировани  истечени  из герметичного сосуда 10, установлен в открытой емкости 20, гидравлически соединенной с трубкой гидрозамка 4.

Устройство работает следующим образом .

Известно, что при истечении капель жидкости под посто нным напором интервал времени между капл ми посто нный . Это позвол ет осуществить предельно простым устройством программное управление затвором . Капельный таймер отсчитывает врем  истечени  заданного по программе объема жидкости под давлением столба N. например, воды из отверсти  14 со скоростью 0,25-4 капли в 1 с. Объем 100 капель равен 5 мл. При задании отверстием 14 скорости истечени  1 капл  в 4 с объема 1160 мл воды достаточно дл  работы таймера в течение 24 ч с ошибкой не более 10 с. Дл  удобства эксплуатации шкала 13 протари- рована в единицах времени (часы и минуты). Ускорение времени можно достичь при истечении воды под напором hy при регулировке пробкой 11 скорости подачи в сосуд 10 воздуха. Дл  задани  времени изменени  расхода воды через затвор 2 путем доливани  воды в гидравлический замок из таймера в сосуд 20 до достижени  в капоре

затвора 2 максимального вакуума he, а также времени подачи расчетного, например, максимального расхода воды на полив, емкость сосуда 10 равна 3 л. Пневмопровод 6

должен подниматьс  над затвором на высоту hB. Это исключает возможность засасывани  воды в капор.

Сосуд 20 открыт сверху, а его верхн   кромка расположена выше максимально

возможного уровн  воды в правом колене трубы 5, при этом вода в сосуд 20 поступает капл ми из отверсти  14 по штоку открытого клапана укрепленного на рычаге 15.

Устройство при залитых до v2 лотках 1

и подаче стабилизированного расхода воды в лоток 1 работает следующим образом. Программу полива задают заливанием воды в сосуды 10 таймеров. В соответствии с характеристиками пол  возможны два режима

полива, например, п ти участков одновременного полива в течение 24 ч;

первый режим последовательного полива участков посто нной или прерывистой (дискретной)струей,

второй режим программного управлени  поливом с плавно нарастающим с посто нным нарастанием, а затем плавно убывающим расходом воды на полив.

При выполнении первого режима полива труба 5 закрыта заглушкой, а права  трубка 9 (фиг.2) и сосуд 20 не используютс . При этом роль заглушки в трубе 5 может, при закрытом вентиле 19, выполн ть гидравлический замок 4, залитый объемом воды , большим Vp, при котором высота столба воды в левом колене трубы 5 больше максимального вакуума п0м в сантиметрах вод ного столба. В этом случае под действием вакуума hen вода в левом колене не может

подн тьс  в трубу 5 до заполнени  нижней части колена воздухом, который легче воды, и в этом случае может всплывать через гидрозатвор 4 по левому колену трубы 5 и поступать в капор затвора 2,

Дл  определени  времени полива каждого участка определ ют врем  между началом полива, когда уровень до затвора 2 достигает отметки V1 (при этом затвор 2 закрыт и транзита воды в нижележащий участок нет), и моментом, когда вода добегает до датчика полива в контрольной борозде (конец пневмопровода б датчика полива сообщаетс  с атмосферой). При этом срабатывает пневмоклапан и открывает выход

воздуха из капора сифона.

Это врем  пб шкале 13 устанавливают на всех затворах 2. Полив очередного участка осуществл етс  до опорожнени  гидрозатвора воздушного клапана с трубкой и

открыти  выхода воздуха из капора затвора 2. Вода под давлением столба hi вытесн ет воздух доу1 и затвор 2 самозар жаетс  дл  пропуска воды в правый лоток и т.д. до окончани  топлива всех участков. Если требуетс  повторение полива, например при дискретной подаче воды на полив, то поливальщик задает таймерам в виде воздушного клапана с трубкой 7 врем  второго импульса полива и на 3 мин прекращает подачу воды в лоток 1, Достаточно 3 мин прекращени  подачи воды в головной лоток 1 дл  понижени  уровн  воды в секции лотка 1 до отметки 2 и последовательной саморазр дки всех затворов 2 путем подсоса в их капор воздуха со стороны входа затвора 2. При этом все затворы 2 разр жаютс  и при возрастании уровн  воды от v 3 до и 1 в первом левом лотке 1 в капоре затвора 2 образуетс  воздушна  пробка и повтор етс  полив первого , а затем аналогично и последующих участков.

Работа во втором режиме отличаетс  тем, что заранее задаютс  уставки времени включени  в работу гидропневмоклапанов, управл емых поплавковым приводом в открытых емкост х 20. Гидропневмоклапаны на рычаге 15(фиг.2)включаютс после включени  затвора 2. При этом вода гидравлического замка 4 под действием вакуума пвз поднимаетс  выше изгиба трубы 5. Величина вакуума Пвз это выраженна  в сантиметрах вод ного столба высота столба воды за изгибом нижнего колена трубы 5. Исходна  величина hB3 соответствует ранее протари- рованному расходу воды через затвор 2 и задаетс  предварительно залитым в замок 4 объемом воды VP1, обеспечивающим начальный расход QL По мере отсоса воздуха из капора затвора 2 вакуум пВ1 поддерживаетс  автоматически на точных весах гидрозатвора 4 - при переходе столба воды заданного объема за изгиб влево от нижнего колена трубы 5 воздух по верхней стенке трубы бпозыр миили сплошным потоком поступает в капор затвора 2 до тех пор, пока величина вакуума в капоре не установитс  на уровне заданного hei. При этом изгиб нижнего колена трубы 5 заполнитс  водой и прекратитс  доступ воздуха в капор затвора 2.

Увеличение по заданной программе во времени объема воды Vp в гидрозатвор 4 позвол ет измен ть величины от исходного

ДО максимально ВОЗМОЖНОГО ИВмакс ПРИ

полном расходе воды через затвор 2 и этим регулировать по заданной программе расход воды на полив в каждой смежной паре участков полива при синхронном возрастании и убывании посто нного общего расхода воды на входе первого левого лотка 1,

Таким образом, во втором режиме обеспечиваетс  поступление воздуха в капор затвора 2 до выравнивани  в нем вакуума до величины, равной высоте столба воды в трубе 5, а замок 4 закрываетс  путем залива водой изгиба колена трубы 5. Это позвол ет при поступлении дополнительного объема воды в гидрозатвор из таймера в виде воздушного клапана с трубкой 7 осуществл ть регулирование вакуума (расхода) в затворе 2. В режиме регулировани  расхода воды гидрозамок 4 и труба 5 выполн ют роль высокочувствительных весов, обеспечивающих вакуум в затворе всегда равным высоте столба воды в трубе 5. Регулирование расхода прекращаетс  при достижении высоты столба воды величины, равной максимальному вакууму при полном расходе воды через затвор 2. Полив посто нным расходом продолжаетс  до срабатывани  таймеров всех последующих 19-ти затворов (всего прин то 20 последовательно установленных затворов). При этом регулиривание расхода воды всегда осуществл етс  на паре затворов, например на 10 парах, из которых первым всегда считаетс  вышележащий в чередующейс  паре затвор по ходу воды, а

второй всегда находитс  после первого. Таким образом, осуществл етс  подача возрастающего посто нного, а затем убывающего расхода воды на полив по любой программе изменени  расхода воды в процессе синхронного полива двух участков и повтор етс  на остальных участках.

Технико-экономическа  эффективность предлагаемого устройства заключаетс  в сокращении затрат на автоматизацию полива до 200 руб/га. Устройство позвол ет осуществить в широких производственных услови х без дополнительных затрат на оборудование полив дискретной струей или полив с переменным расходом воды в борозды по любой программе изменени  расхода воды и времени подачи воды дл  каждого участка полива в отдельности. Все это позвол ет увеличить равномерность полива, повысить качество полива, сократить расход воды на полив до 40%. и повысить урожайность до 25%.

Claims (2)

1. Устройство дл  автоматизированного управлени  бороздковым поливом из  русных лотковых оросителей, включающее си- фонные гидропневмозатворы; между секци ми оросителей, каждый из которых

снабжен пневмопроводом с установленным на нем трехходовым краном, отличающеес  тем, что, с целью повышени  качества управлени  поливом путем повышени  точности и надежности управлени , устройство снабжено программно-управл - емым вакуумным клапаном, установленным на первом выходе трехходового крана, гидрозамком , гидропневмоклапаном с поплавковым приводом, установленным в открытой емкости, гидравлически св занной с гидрозамком, пневмоклэпаном с поплавковым приводом, закрытой емкостью дл  воды, причем программно-управл емый вакуумный клапан выполнен в виде вертикальной трубки, внутренн   полость которой гидравлически соединена с герметичным сосудом, имеющим регулируемый дроссель в верхней части, при этом

вертикальна  трубка установлена с возможностью перекрыти  калиброванного отверсти  в ее нижней части клапаном с поплавковым приводом, размещенным в

лотке до гидропневмозатвора, гидрозамок выполнен в виде U-образной трубки с вентилем в нижней ее части, пневматически св занной с входом трехходового крана, второй выход которого соединен с выходом

пневмоклапана с поплавковым приводом дл  установки в контрольной борозде, а гид- ропневмоклапанЪэединен посредством вертикальной трубки с дополнительной закрытой емкостью дл  воды.

2. Устройство по п.1. о т л и ч а ю щ е еу с   тем, что регулируемый дроссель выполнен в виде пробки с пористой прокладкой имеющей переменное пневмосопротивле- ние.

Фие.2