Стационарные насосные станции, методы повышения их эффективности и проектные решения при реконструкции Черновской оросительной системы

энергия оператора посредством механических действий (живого движения), переходит из одного качественного состояния (биологического) в другое (физиологическое) и накапливается в составной части шёрстного покрова.

Так, с применением современных математических средств и разработанной компьютерной программы нами были определены обобщённые показатели трудовой деятельности операторов массовых профессий в животноводстве К0т , включающие в себя частные показатели: Кс — коэффициент стереотипности, К°Л — коэффициент логической сложности, К°н — коэффициент надёжности трудовой деятельности, К0Т — коэффициент производительности труда, К0 — коэффициент точности выполняемых операций, К0 — коэффициент быстродействия и К0 — коэффициент удобства выполняемой работы. Самое низкое количественное значение характеризуется КХтп =0,08—0,10, самый высокий уровень К^0твх не превышает 0,20—0,22.

Вывод. Необходимо комплексное решение широкого круга задач, направленных на внедрение прогрессивных и индустриальных технологий в животноводстве, где основное место должно уде-

ляться повышению функциональной надёжности управляющего звена биотехнических систем — человека (оператора).

Литература

1. Ротова В.А. Совершенствование технологии и технического средства для механизированного вычёсывания пуха коз: дис. ... канд. техн. наук: 05.20.01. Оренбург, 2009. 146 с.

2. Ротова В.А., Ушаков Ю.А. Механизированное вычёсывание пуха у коз. Совершенствование технологии и технического средства // Palmarium academic publishing. Saarbrucken (Deutschland), 2014. 215 с.

3. Ушаков Ю.А. Критерии формирования поверхностей, взаимодействующих с молоком и моющим раствором // Естественные и технические науки. 2011. № 4. С. 528—531.

4. Ушаков Ю.А. Сохранение качества молока инженерными методами / Ю.А. Ушаков, О.Н. Терехов, Г.П. Василевский [и др.] // Достижения науки и техники АПК. 2014. № 5. С. 53-56.

5. Ушаков Ю.А. Инженерные методы обеспечения качества молока: дис.....докт. техн. наук: 05.20.01. Оренбург, 2011. 376 с.

6. Адамович Н.В. Управляемость машин (эргономические основы оптимизации рабочего места человека-оператора). М.: Машиностроение, 1977. 280 с.

7. Сергеев С.Ф. Инженерная психология и эргономика: учебное пособие. М.: НИИ школьных технологий, 2008. 176 с.

8. Рыбников О.Н. Психофизиология профессиональной деятельности: учебник для студ. высш. учебн. заведений. М.: Издательский центр «Академия», 2010. 320 с.

9. Дорохов А.Н. Обеспечение надёжности сложных технических систем: учебник / А.Н. Дорохов, В.А. Керножицкий, А.Н. Миронов [и др.]. СПб.: Издательство «Лань», 2011. 352 с.

10. Губинский А.И., Кобзев В.В. Оценка надёжности человека-оператора в системах управления. М.: Машиностроение, 1975. 52 с.

Стационарные насосные станции, методы повышения их эффективности и проектные решения при реконструкции Черновской оросительной системы

И.В. Сатункин, к.с.-х.н., ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ; А.И. Гуляев, инженер-мелиоратор, ООО «А7Агро»

Одним из основных элементов оросительных систем являются насосные станции, которые обеспечивают подачу воды к поливной технике от водоисточника и необходимый напор на гидрантах оросительных сетей [1].

Стационарные насосные станции проектируются на основании технико-экономических расчётов с учётом инженерно-геологических, топографических, гидрологических условий водозабора, комплексного использования водоисточника, с максимальным использованием унифицированных и стандартных изделий заводского изготовления, отработанных технологических схем системы управления и автоматизации, требований долговечности и минимальных сроков строительства, наименьшего отчуждения земель, пригодных для сельскохозяйственного производства [1—4].

В связи с интенсивным развитием мелиорации в СССР в 70-е годы прошлого столетия ряд проектных и научных организаций Минводхоза СССР провёл большую работу по созданию блочно-комплектных насосных станций (БКНС). Это те же стационарные

насосные станции, но собираемые полностью на заводах и комплектуемые на месте из отдельных блок-боксов с установленными в них насосным и электротехническим оборудованием, щитами управления, запорно-регулирующей арматурой и КИП [1].

В настоящее время большое количество стационарных и блочно-комплектных насосных станций вышли из строя, разукомплектованы и не используются. Отдельные насосные станции работают частично, т.к. часть насосов на них вышла из строя и демонтирована.

В то же время ведётся строительство новых стационарных насосных станций на новых оросительных системах, но это не восполняет выход из строя стационарных насосных станций [5].

Известно, что забор воды на существующих мелиоративных насосных станциях с колебаниями уровня более 4 м затруднён из-за ограниченности высоты всасывания центробежных насосов. Многие мелиоративные станции построены заглублёнными, что экономически нецелесообразно. Кроме того, на существующих мелиоративных насосных станциях при необходимых малых напорах устанавливается насосное оборудование с избыточной величиной напора, который из-за необходимости ввода агре-

гатов в оптимальный режим гасят задвижками на напорных трубопроводах [6].

Изменить существующее положение можно с помощью установки на всасывающих линиях насосных станций струйных насосов (эжекторов) или установки дополнительных эжекторов на напорных трубопроводах для использования избыточных напоров насосных агрегатов и получения дополнительной подачи воды на поля орошения [6].

Настоящей проблемой занимались многие учёные: В.М.Панин, В.А. Бородзич, Г.Е. Мускевич, Х.Ш. Мустафин, П.Н. Каменев, В.П. Лахтин, С.А. Тарасьянц и др.

Внедрение данных схем в производство ограничено из-за низких энергетических возможностей струйных насосов (КПД ниже 25%) [6].

На существующих мелиоративных головных насосных станциях в основном установлены осевые насосы типа ОВ (осевой вертикальный) и ОПВ (осевой вертикальный с приводом поворота лопастей) с камерным подводом воды. Проектирование отметок заглубления оси насоса относительно горизонта воды в водоисточнике проводится по заводским характеристикам насоса [7].

На практике горизонты воды в водоисточниках (как в реках, так и в подводящих каналах) колеблются в широких пределах, что при падении уровней практически парализует работу насосных станций и всего орошаемого участка из-за уменьшения величины кавитационного запаса, который строго регламентируется заводами-изготовителями. Изменить существующее положение возможно установкой линии рециркуляции с эжекционными устройствами, создающими, в случае необходимости, дополнительный подпор перед рабочим колесом насоса [7].

Эжекционные устройства, в которых путём непосредственного контакта (смешения) осуществляется процесс передачи кинетической энергии одного потока другому, называют струйными насосами (струйными аппаратами).

Рекомендуется:

— на линии рециркуляции перед входом на колесо установить эжекционное устройство кольцевого типа с внутренним диаметром, равным наружному диаметру обтекателя насоса;

— внутренний диаметр линии рециркуляции необходимо принимать с условием, когда скорость рециркуляционного потока не должна превышать 1 м/сек (скорость для всасывающих трубопроводов центробежных насосов). В этом случае потери минимальны, а скорость выхода потока из сопла максимальна;

— при расчётах эжекционного устройства на линии рециркуляции следует принимать такую конструкцию кольцевого двухповерхностного сопла, для которой известны все коэффициенты гидравлических сопротивлений элементов, определённых экспериментальным путём [7].

Проект реконструкции Черновской оросительной системы был разработан в ООО «А7 Агро» по заказу предприятия ОАО «Трастовая компания «Татмелиорация» [8]. Проект предусматривает следующие мероприятия: восстановление (замена) оросительной сети с сооружениями; установка новой дождевальной техники; ремонт здания насосной станцию и установка нового насосного оборудования.

Водообеспечение орошаемого участка должно осуществляться Черновским водохранилищем. Вода из водохранилища самотёком по магистральному каналу должна поступать в бассейн суточного регулирования (БСР). Воду на орошаемый участок предусматривается подавать в один подъём стационарной электрифицированной насосной станцией с забором из существующего бассейна суточного регулирования. Нормальный подпорный уровень ёмкости равен 73,45 м3 [9—11].

Грунты на площадке строительства — суглинки тугопластичные мощностью 2,25 м, почвенно-растительный слой — 0,25 м.

Проектная площадь орошения составляет 1769 га. Согласно заданию строительство объекта предусмотрено в две очереди.

Первая очередь строительства включает реконструкцию на площади 1405,4 га: ремонт здания насосной станции и установка нового насосно-силового оборудования; строительство оросительной сети с сооружениями общей протяжённостью 22646 м; установка дождевальных машин кругового действия в количестве 19 шт.

В состав узла сооружений насосной станции входит: водозаборное сооружение, здание насосной станции с размещённым на ней оборудованием, пристанционный напорный трубопровод.

Все сооружения насосных станций относятся к IV классу капитальности и III категории надёжности в соответствии со СНиП 2.06.01-86, СНиП 2.04.02-84 и ВСН 33-2.2.12-87.

Водозаборное сооружение станции предназначено для забора расчётного количества воды и защиты системы от попадания в неё сора и состоит из аванкамеры и всасывающих трубопроводов.

Всасывающие трубопроводы из стальных труб, имеют непрерывный подъём к насосам. Диаметры труб определены из расчёта допустимых скоростей движения воды во всасывающих трубопроводах [9—11].

Высотная компановка площадки под станцию принята из условия обеспечения благоприятного гидравлического режима на входе в насосы.

Насосное оборудование станции установлено с учётом допустимой геометрической высоты всасывания при минимальном горизонте воды в водоисточнике.

Плановая компоновка в здании насосной станции принята из условия обеспечения наибольшего

удобства и надёжности эксплуатации при существующих размерах здания.

Для обеспечения требуемого расчётного расхода 1092 л/с с напором 98 м на оросительную сеть в качестве насосного оборудования приняты четыре рабочих насоса марки 1Д1250-125а (рис. 1, 2) с электродвигателем A355MLD-4У3 с независимой вентиляцией мощностью 500 квт, напряжением 380/660 в [10, 11].

Всасывающие линии насосов оборудованы запорной, напорные — запорной и предохранительной арматурой. Диаметр арматуры принят соответствующий диаметрам труб и их соединений.

Для пуска основного насоса, установленного с использованием высоты всасывания, применяется вакуум-система. Вакуум-система состоит из двух вакуум-насосов ВВН1-1.5 с электродвигателем АИР112М4УЗ N = 5,5 квт (один — рабочий, второй — резервный), заливочного бачка ёмкостью 80 л и вакуум-котла ёмкостью 1,25 м3. Для первоначальной заливки установлен ручной насос марки РПН 1.3/30, в дальнейшем подпитывание осуществляется из напорного трубопровода основных насосов и ёмкости вакуум-котла [10, 11].

Дренажная система предусмотрена для отвода воды от сальников насоса, сброса из вакуум-системы. Дренажная система состоит из погружного насоса марки ГНОМ 16-16 мощностью 1,7 квт и отводящего трубопровода.

Для измерения расхода и объёма воды предусмотрен ультразвуковой расходомер АКРОН-01. Расходомер АКРОН-01 устанавливается в колодце из сборных железобетонных элементов диаметром 1000 мм на площадке насосной станции.

Напорный пристанционный трубопровод изготовлен из стальных труб диаметром 1020 х 10 по ГОСТу 10704-91.

Здание станции полузаглубленного типа, его размер по плану равен 6 х42 м. Высота здания от пола до низа несущих конструкций покрытия равна 4,8 м. Здание построено из сборных железобетонных панелей «Росоргтехводстроя» швеллерного сечения по серии 3.820.9-48, вып. 1.

Здание состоит из машинного зала с основным технологическим оборудованием размером 6 х 30 м и помещения щита станции управления — 6 х 12 м.

Проектом предусмотрена реконструкция здания насосной станции, а именно: ремонт здания и кровли, частичная замена полов, существующей отделки, оконных заполнений металлических конструкций, заполнение дверных проёмов, существующих оконных проёмов, ремонт вентиляции, восстановление отмостки. Отопление электрощитовых здания предусмотрено электроконвекторами. Проектом также предусмотрен демонтаж существующего насосно-силового оборудования и вывоз на склад ФГБУ Управление Оренбургме-лиоводхоз.

Для монтажа и эксплуатации оборудования, арматуры и трубопроводов в здании станции используется существующая электрифицированная кран-балка г/п 3,2 т.

Оросительная сеть запроектирована трубчатой, тупиковой, из полиэтиленовых труб (ГОСТ 185992001) марки roi00SDR17 и roi00SDR21, диаметром от 250 мм до 1000 мм, общей протяжённостью 22646 м [10, 11].

Поливная техника подключается к гидрантам закрытой оросительной сети через фланцевое соединение трубой, поставляемой в комплекте дождевальной машины.

Схема оросительной сети в плане обусловлена техникой полива, рельефом местности и конфигурацией участка.

Тип поливной техники принят соответствую -щим заданию, выбор модификации произведён из расчёта возможного вовлечения площадей в орошение. Проектом приняты дождевальные машины кругового действия Valley (Ьмаш=495 м, Q = 76,5 л/с, Исв=30 м) — 19 комплектов. Проект предусматривает максимальную одновременную работу 14 дождевальных машин.

Вторая очередь строительства включает реконструкцию на площади 363,6 га: строительство оросительной сети с сооружениями общей протяженностью 7431 м; установка дождевальных машин кругового действия в количестве 6 шт.

Оросительная сеть запроектирована трубчатой, тупиковой, из полиэтиленовых труб (ГОСТ 18599-2001) марки ro100SDR17 и ro100SDR21, диаметром от 250 мм до 500 мм, общей протяжённостью 7431 м.

Предусмотрено подключение поливной техники к гидрантам закрытой оросительной сети через фланцевое соединение трубой, поставляемой в комплекте с дождевальной машиной.

По плану схема оросительной сети обусловлена принятой в хозяйстве техникой полива, рельефом местности и конфигурацией участка.

Проектом приняты дождевальные машины кругового действия Valley (Ьмаш= 495 м, Q = 76,5 л/с, Исв=30 м) — 6 комплектов.

Хозяйство определило и представило виды культур, поливные и оросительные нормы для этих культур и график полива, согласованные с Южноуральским филиалом ФГБУ «Управление «Оренбургмелиоводхоз». Проектом составлен график водоподачи на 1 полив на расчётный случай работы максимального количества дождевальных машин, наиболее удалённых от насосной станции и находящихся в наиболее невыгодных топографических условиях.

На основе графика водоподачи производится гидравлический расчёт сети. Гидравлическим расчётом определяются оптимальные диаметры и материал трубопроводов с учётом допустимых скоростей, свободных напоров дождевальной

К п

60 50 АО 30 ! кВт 200150 700 50 О

Ч. %

вО-

60 1020-

¿т, те,

Ш1250-125а ¡2,568*«! --1--1--\--Н —

Ш!2 50-12 56ЦЬ •526л -й-

чд

н

Ь

У 1 /

П

г

.л

У

/

/ /

/ г

У ! —=;

/ Я. 1.0 4».

/

Н п

ю

8

6

А

2 О

200 АОО

600

800 юоо

1200 ЦнУч

Рис. 1 - Характеристика насоса агрегата 1Д1250-125. Частота вращения 16,3 с-1 (п = 980 об/мин). Жидкость - вода плотностью 1000 кг/м3: * данные для насоса

1200 1600 2000 0,м3/ч

Рис. 2 - Характеристика насоса агрегата 1Д1250-125. Частота вращения 24,2 с-1 (п=1450 об/мин). Жидкость - вода плотностью 1000 кг/м3: * данные для насоса

техники и потерь в сети при расчётных расходах. Расчётный расход составил 1092 л/с, напор — 98 м. Согласно расчетному расходу и напору произведён подбор насосного оборудования. Для въезда и выезда с поля используются существующие полевые дороги. Вдоль трубопроводов предусматривается монтажная полоса, совмещённая с эксплуатационной дорогой, шириной 5,5 м с выравниванием по трассе грейдером или бульдозером, которая может ежегодно распахиваться.

Для вывоза продукции может быть использована автодорога с асфальтовым покрытием Илек — Оренбург [10, 11].

Проектное использование земель орошаемых участков. С целью повышения продуктивности сельскохозяйственных угодий предусматривается реконструкция орошаемых земель.

По данным, представленным заказчиком, на участке реконструкции площадью 1769 га планируется выращивание зерновых культур на площади 418 га, кукурузы на площади 576 га, овощных культур на площади 50 га, картофеля на площади 404 га, однолетних трав на площади 192 га.

Земельный фонд массива орошения. Общая валовая площадь реконструкции составляет 2380 га, площадь нетто — 1769 га, из них 1405,4 га — первая очередь строительства, 363,6 га — вторая очередь строительства. Распределение площадей по полям приведено в книге 1, раздел 3. В ООО «Им-мобилиен» выполнен проект планировки и межевания на общую площадь 2380 га, из которых

площадь нетто орошаемая реконструкции составляет 1769 га [9, 11].

Источником орошения является Черновское водохранилище. Вода из водохранилища самотёком по магистральному каналу поступает в бассейн суточного регулирования (БСР). Подачу воды на орошаемый участок предусматривается осуществлять в один подъём электрифицированной насосной станцией с забором из существующего бассейна суточного регулирования. Объём водохранилища составляет 52,7 млн м3, объём БСР — 86 тыс. м3 [9, 10].

Таким образом, по заказу ООО «А7 Агро» (с. Кардаилово, Илекский район Оренбургской области) открытое акционерное общество «Трастовая компания «Татмелиорация» разработала проект по установке нового насосного оборудования Черновской оросительной станции с учётом допустимой геометрической высоты всасывания при минимальном горизонте воды в водоисточнике. Для пуска основного насоса, установленного с использованием высоты всасывания, применена вакуум-система. Такой подход является целесообразным и ориентирован на технико-экономическую эффективность предлагаемого проектного решения.

Литература

1. Ольгаренко Г.В. Насосные станции для орошения: справоч. пособие / Г.В. Ольгаренко, С.М. Давшан, С.С. Савушкин [и др.]. Коломна, 2007. 304 с.

2. Соболин Г.В. Мелиорация в степных условиях Южного Урала / Г.В. Соболин, И.В. Сатункин, Ю.А. Гулянов [и др.] // Т. 1. Водные и гидротехнические ресурсы Оренбуржья, России и других стран СНГ: учебное пособие. Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2011. 412 с.; Т. 2. Оросительные

системы: учебное пособие. Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2011. 370 с.

3. Соболин Г.В. Словарь терминов и основных понятий по ирригации и экологии: учебное пособие / Г.В. Соболин, Г.В. Петрова, И.В. Сатункин [и др.]. Оренбург, 2007. 172 с.

4. Соболин Г.В. Проектирование оросительной системы с водохранилищем на местном стоке в степных условиях Южного Урала: учебное пособие / Г.В. Соболин, И.В. Сатункин, Л.Н. Хилько [и др.]. Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2006. 192 с.

5. Гуляев А.И. Мелиорация в Оренбургской области, современное состояние и пути ее развития/ А.И. Гуляев, И.В. Сатункин, Г.В. Соболин [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2009. № 1 (21). С. 42-45.

6. Александров В.В. Повышение эффективности мелиоративных насосных станций методом внедрения эжекции во всасывающие и напорные трубопроводы ценробежных насосов: автореф. ... канд. техн. наук. Волгоград, 2012. 23 с.

7. Ананьев С.С. Технические и гидравлические параметры линии рециркуляции с эжекционным устройством на мелиоративных насосных станциях, оборудованных осевыми насосами: автореф. ... канд. техн. наук. Новочеркасск, 2012. 24 с.

8. Лесных О. Остановки не предвидится // Мелиорация. Наука и практика. 2017. № 1. С. 42-46.

9. Сатункин И.В. Реализация программы мелиорации земель в Оренбургской области / И.В. Сатункин, И.М. Головкова, А.И. Гуляев [др.] // Роль мелиорации земель в реализации государственной научно-технической политики в интересах устойчивого развития сельского хозяйства: матер. междунар. науч.-практич. конф., посвящ. 50-летию Всероссийского научно-исследовательского института орошаемого земледелия. Волгоград: ВНИИОЗ, 2017. С. 195-199.

10. Открытое акционерное общество «Трастовая компания «Татмелиорация». Реконструкция Черновской оросительной системы на площади 1769 га в ООО «А7 Агро» с. Кардаи-лово Илекского района Оренбургской области. Проектная документация. Разд. 3. Технологические и конструктивные решения. Искусственные сооружения (ОРС, НС). Кн. 1. Казань, 2017.

11. ООО «ОренбургЗаказСтрой». Проектная документация. Реконструкция Черновской оросительной системы на площади 1769 га в ООО «А7 Агро», с. Кардаилово Илекского района Оренбургской области. Разд. 3. Здания, строения и сооружения, входящие в инфраструктуру линейного сооружения. Кн. 2. Оренбург, 2017.

Контроль эксплуатационных характеристик амортизаторов транспортных средств сельскохозяйственного назначения

Ю.А. Гуськов, д.т.н., А.Ф. Курносов, к.т.н., Д.А. Домнышев,

магистрант, ФГБОУ ВО Новосибирский ГАУ

В сельском хозяйстве основная доля грузооборота приходится на автомобильный транспорт. В период высокой интенсивности полевых работ число отказов отдельных агрегатов и систем, в том числе упруго-демпфирующих элементов подвески, возрастает. Повышение параметра потока отказов также связано с эксплуатацией автомобилей на дорогах без твёрдого покрытия с высокой по-мехонасыщенностью, преобладающих в сельской местности. Своевременное обнаружение неисправностей элементов подвески повысит безопасность перевозки грузов, снизит простои автомобилей и затраты на последующее восстановление их работоспособности.

Оперативный контроль технического состояния автомобиля становится возможным за счёт развития электронных информационных систем, которые при простоте реализации должны обеспечивать большую информативность и оперативность диагностической информации. В современных системах диагностирования, встроенных в автомобиль, практически остаётся не решённым вопрос контроля эксплуатационных характеристик элементов ходовой части, напрямую влияющих на безопасность и безотказность всего транспортного средства.

Диагностирование ходовой части осуществляется периодически на специализированных стендах, обеспечивающих возможность поиска основных неисправностей: наличия зазоров, люфтов, свободных ходов в сопряжениях смежных деталей, а также взаимного расположения колёс относительно

центральной оси движения колеса и вертикальной плоскости. Меньшее значение отводится упруго-демпфирующим элементам подвески, диагностирование которых часто проводится органолепти-ческим методом или, например, на стенде для диагностирования амортизаторов, разработанном сотрудниками Тольяттинского государственного университета, конструкция которого изображена на рисунке 1 [1].

Стенд позволяет оценить работоспособность амортизаторов на основе построения силовой характеристики и сравнения полученных данных с нормативными в соответствии с ГОСТом Р 53816-2010 [2]. Основным недостатком этого и других аналогичных ему стендов является то, что диагностирование осуществляется периодически, а момент отказа амортизатора может наступить задолго до диагностирования. Высока также трудоёмкость работ, так как амортизатор необходимо снимать с автомобиля.

Материал и методы исследования. Известно, что при отказе амортизаторов необходимый для обеспечения безопасности движения автомобиля дорожный контакт в значительной степени уменьшается, управляемость и устойчивость автомобиля ухудшаются, снижаются скорость движения и интенсивность выполнения транспортной работы [3, 4].

Высокая интенсивность эксплуатации автомобилей создаёт потребность в контроле технического состояния амортизаторов непосредственно при их работе. Своевременная постановка правильного диагноза технического состояния амортизатора, позволяющая избежать негативных последствий при пропуске отказа существующей системой технического обслуживания, возможна только в слу-