836
.pdf2…3 раза больше, чем у центробежного при одинаковом диаметре рабочего колеса).
У с т р о й с т в о (рис. 85): в корпусе насоса 2 на валу 4 жестко закреплено рабочее колесо 3. Оно представляет собой диск толщиной 8…10 мм с радиальными лопатками. Внутри между корпусом и рабочим колесом имеется кольцевой зазор (канал) 7. Вихревой насос в отличие от центробежного является самовсасывающим, поэтому вход и выход у него взаимозаменяемы.
1 – флянец; 2 – корпус; 3 – рабочее колесо; 4 – вал; 5 – всасывающий патрубок; 6 – нагнетательный патрубок; 7 – кольцевой зазор; 8 – межлопаточная полость
Рисунок 85 – Вихревой насос
П р и н ц и п р а б о т ы: перед самым первым пуском насоса его корпус заполняют водой. Затем приводят во вращение рабочее колесо, лопатки которого оказывают силовое воздействие на воду, приводя ее в движение. Характер движения при этом сложный по двум причинам:
частицы воды вращаются вместе с рабочим колесом;
под действием центробежных и центростремительных сил создается вихревое циркуляционное движение частиц воды в пространстве между межлопаточными полостями и кольцевым каналом.
Таким образом, при прохождении межлопаточных полостей колеса на пути от входа в кольцевой канал до выхода из него, жидкость получает многократное приращение энергии. По этой причине при одном и том же диаметре рабочего колеса вихревые насосы развивают напоры большие, чем центробежные. Благодаря этому вихревые насосы имеют меньшие габариты и массу по сравнению с центробежными насосами таких же рабочих параметров.
Недостатком вихревых насосов является низкий КПД, не превышающий 45 %. Наиболее распространенные конструкции имеют КПД
35…38 %.
На рис. 85 показано, что всасывающий патрубок имеет вертикальный участок. Это исключает вытекание воды при неработающем насосе.
131
При повторном пуске воздух из всасывающей трубы удаляется самим насосом, в результате чего в ней создается разрежение, и вода из источника под действием атмосферного давления поступает в корпус насоса.
Вихревые насосы получили в настоящее время широкое распространение в системах водоснабжения для перекачивания чистых жидкостей. Их применяют, когда требуется получить большой напор при малой подаче.
Вихревые насосы изготовляют на подачу до 12 дм3/с. Напор вихревых насосов достигает 100 м, мощность доходит до 20 кВт, коэффициент быстроходности 6…40.
Промышленность выпускает одноступенчатые вихревые насосы типа ВК, ВКС и ВКО. Насосы типа ВКС – самовсасывающие, типа ВКО – с обогревом. В обозначении насоса буквы указывают тип насоса, первые цифры подачу, вторые – напор. Например, обозначение насоса ВКС-2/26 означает: насос вихревой консольный самовсасывающий с номинальной подачей 2 дм3/с и номинальным напором 26 м вод.ст.
Промышленность выпускает центробежновихревые насосы в едином корпусе. Центробежное колесо, как правило, располагают перед вихревым, то есть вода сначала попадает в центробежное колесо, где создается небольшое давление, которое затем повышается вихревым колесом. При таком сочетании достигаются большие напоры при относительно малой подаче. Промышленность выпускает центробежновихревые насосы типа ЦВК с указанием подачи (первая цифра) и напора (вторая цифра). КПД у этих насосов несколько выше, чем у вихревых, и достигает
0,45…0,48.
Напорно-регулирующие сооружения. В системах водоснабжения используют специальные напорно-регулирующие сооружения, предназначенные для регулирования подачи воды, создания постоянного достаточного напора в водопроводной сети, а также формирование запаса воды на время отключения насосной установки.
Применяют два типа напорно-регулирующих сооружений: водона-
порную башню и пневматический котел (безбашенное сооружение). В
настоящее время в практике сельхозводоснабжения широкое применение имеют бесшатровые башни-колонны конструкции А.А. Рожновского.
Водонапорная башня А.А. Рожновского п р е д н а з н а ч е н а для создания наружного напора за счет подъема водонапорного резервуара на необходимую высоту. Отличительной ее особенностью является цилиндрическая опора, которая одновременно является емкостью для воды, что увеличивает запас воды в башне почти в два раза.
У с т р о й с т в о (рис. 86): башня с о с т о и т из фундамента, ствола (опоры) 1 и резервуара 2.
132
Башни этой конструкции можно использовать без утепления в местностях с зимней температурой до -40°С, но если выполняются при этом два условия:
температура воды в водоисточнике не ниже 4°С;
обеспечен регулярный водообмен.
Высота напорной башни выбирается с таким расчетом, чтобы обеспечивалась подача воды в нужном количестве к наиболее удаленному и высоко расположенному водопотребителю.
Вместимость резервуара определяется с учетом расхода воды и времени работы насосной установки в течение суток. За время работы насосной установки в резервуаре должен накопиться аварийный запас воды на случай временного прекращения работы насосной установки, а также про-
тивопожарный запас воды Wп. Обычно резервуар выбирают вместимостью, равной 15…20% от максимального суточного расхода воды.
В нижней части ствола башни, непосредственно над фундаментом, делают земляную отсыпку и смотровой колодец для периодического осмотра состояния запорно-регулирующих устройств и проведения ремонтных работ. Сверху резервуар с водой закрыт крышкой с люком.
1 – ствол (опора);
2 – резервуар с датчиком уровня;
3 – пост управления;
4 – станция управления;
5 – насосная установка;
6 – напорная труба
Рисунок 86 – Водонапорная башня А.А. Рожновского
Р а б о ч и й п р о ц е с : в водонапорную башню воду подают по напорному трубопроводу 6 с помощью насоса водонасосной установки 5.
По мере заполнения водой башни уровень ее h повышается. Соответ-
ственно увеличивается гидростатическое давление р (рис. 86), определяемое из формулы:
р = ρ · g ·h, |
(15.1) |
133
где ρ – плотность воды, ρ = 1000 кг/м3;
g – ускорение свободного падения, g = 9,81м/с2; h – уровень воды, м вод.ст.
h |
рmin |
|
рmax |
||
|
||
|
0 |
Рисунок 87 – Схема к пояснению работы электроконтактного манометра
В случае использования электроконтактного манометра (ЭКМ) в системе автоматического управления работой башни включение и выключение насоса происходит следующим образом. Как только стрелка ЭКМ достигнет отметки рmax , тут же размыкается цепь питания электродвигателя и насос отключается. По мере разбора воды из башни и уменьшения давления до отметки рmin все происходит в обратной последовательности – насос включается.
В процессе эксплуатации водонапорной башни необходимо периодически спускать осадки через грязевую трубу, промывать и дезинфицировать башню.
Водоподъемная установка типа ВУ-7-65 п р е д н а з н а ч е н а для подъема воды из поверхностных источников. Для подъема воды из подземных источников промышленность выпускает автоматическую водоподъемную установку ВУ-7-65 с центробежным насосом, подающим воду из буровой скважины.
У с т р о й с т в о (рис. 88): в с о с т а в агрегата входит воздушноводяной бак 4, в который вода по напорной трубе 9 подается с помощью насосного агрегата 7. Автоматическое управление работы насосного агрегата осуществляется с помощью реле давления 2. Для разбора воды из котла предназначена напорно-разводящая труба 5. Периодическое пополнение воздушно-водяного бака воздухом производится с помощью струйного регулятора 10.
134
П р и н ц и п р а б о т ы : когда подача насосного агрегата превышает потребление, избыток воды поступает в котел, воздушная подушка сжимается и давление в котле повышается. В случае, когда водопотребление больше подачи или насос не работает, вода под давлением воздуха поступает из котла потребителю.
1 – станция управления;
2 – реле давления; 3, 11 – предохранительные клапаны;
4 - воздушно-водяной бак;
5 – трубопровод; 6 – сапло;
7 – насосный агрегат;
8 – всасывающая труба;
9 – нагнетательная труба;
10 – струйный регулятор
Рисунок 88 – Схема водоподъемной установки ВУ-5-30
Как только давление в котле при его наполнении достигнет расчетного значения рmax, реле давления 2 разомкнет электрическую сеть магнитного пускателя, насосный агрегат 7 выключится. При уменьшении давления до рmin контакты реле замкнутся, и включится насос, который снова начнет подавать воду в котел.
Во время работы водокачки объем воздушной подушки в котле вследствие неплотностей соединений и растворения воздуха в воде уменьшается. Это приводит к увеличению частоты включения установки и ускоряет износ электродвигателя и насоса. Для автоматического заполнения котла воздухом служит струйный регулятор 10.
Контрольные вопросы
1.Назвать виды подземных вод в зависимости от глубины их залегания.
2.Перечислить типы водоприемных сооружений подземных вод. Как они устроены?
3.Какие типы насосов используют для подъема воды?
4.Как устроен и работает центробежный насос?
5.Как обозначаются и расшифровываются марки центробежных насосов?
6.Как устроен и работает вихревой насос?
135
7.Как обозначаются и расшифровываются марки вихревых насосов?
8.Как устроен и работает погружной центробежный насос?
9.Как обозначаются и расшифровываются марки погружных центробежных насосов?
10.Назначение напорно-регулирующих сооружений.
11.Как устроена и работает водонапорная башня А.А. Рожновского?
12.В чем суть автоматического управления работой водонапорной башни А.А. Рожновского?
13.Назначение пневматических водоподъемных установок.
14.Как устроена и работает пневматическая водоподъемная установка типа ВУ-7-65?
РАБОТА № 16: МЕХАНИЗАЦИЯ ПОЕНИЯ ЖИВОТНЫХ И ПТИЦ НА ФЕРМАХ
Содержание работы:
1.Индивидуальные поилки.
2.Групповые поилки.
3.Водораздатчики.
Автопоение представляет собой систему автоматических устройств или поилок, при помощи которых животное или птица самостоятельно получают из водопровода воду в нужном количестве и требуемого качества.
Поилки подразделяют на индивидуальные и групповые. Индивидуальные поилки применяют главным образом на фермах крупного рогатого скота с привязным содержанием и на свинофермах при содержании свиней в отдельных станках. Во всех остальных случаях используют группо-
вые поилки.
Индивидуальная автопоилка ПА-1 п р е д н а з н а ч е н а для поения крупного рогатого скота на фермах привязного содержания.
1 – поильная чаша; 2 – педаль; 3 – резиновая прокладка; 4 – пружина; 5 – корпус поилки; 6 – корпус клапана; 7 – шток клапана
Рисунок. 89 – Автопоилка ПА-1А
136
У с т р о й с т в о (рис. 89): автопоилка состоит из поильной чаши 1 емкостью 1,9 дм3; корпуса 5 и клапанного механизма пружинного типа. В нерабочем положении под действием пружины 4 клапан 6 закрывает входное отверстие в седле. В этом случае педаль 2 приподнята над дном чаши.
П р и н ц и п р а б о т ы: когда животное, пытаясь достать воду, нажимает на педаль 2, пружина 4 сжимается, клапан со штоком 7 отходит от седла-прокладки 3 и вода через образовавшуюся щель поступает в поильную чашу 1. Одна автопоилка ПА-1А рассчитана на обслуживание двух животных, поэтому ее устанавливают на разделительной стойке, проходящей между двумя стойлами. Детали поилки выполнены из чугуна.
Автопоилка АП-1А с деталями из полимерных материалов – пластмасс п р е д н а з н а ч е н а для поения крупного рогатого скота при привязном содержании животных и рассчитана на обслуживание также двух животных.
У с т р о й с т в о: поилка АП-1А имеет единственное конструктивное отличие от ПА-1 заключающееся в том, что пружина заменена на резиновый амортизатор. Принцип работы поилки АП-1А аналогичен ПА-1.
Бесчашечная сосковая поилка ПБС-1 п р е д н а з н а ч е н а для индивидуального поения взрослых свиней на откормочных и репродуктивных фермах. Ее устанавливают стационарно в свинарниках со станочным и бесстаночным размещением животных при групповом и индивидуальном содержании, а в летнее время – на выгульных площадках.
У с т р о й с т в о (рис. 90): ПБС-1 с о с т о и т из корпуса 2, установленного под углом 37º к вертикальной плоскости, соска 1, клапана 6, уплотняющих резиновых манжет, амортизатора 5 и упора 7.
Пр и н ц и п р а б о т ы: при нажатии зубами на сосок 1 между ним
иклапаном образуется щель и вода поступает в рот животного. При отпускании соска за счет давления воды и амортизатора, действующего на клапан, поступление воды из поилки прекращается. При групповом содержании одна поилка обслуживает 20…30 свиней.
1 – сосок; 2 – корпус; 3, 4 – прокладки; 5 – амортизатор; 6 – клапан; 7 – упор
Рисунок 90 – Автопоилка ПБС-1
137
Ниппельные поилки п р е д н а з н а ч е н ы для поения птиц любых возрастных групп.
У с т р о й с т в о (рис. 91): в прозрачном корпусе 4 находится запорное устройство в виде верхнего клапана 2 с толкателем 5. Их подвешивают с интервалом 300…400 мм к водопроводным трубам, расположенным вдоль клеточных батарей.
а |
б |
а – ниппельная поилка:
1 – труба; 2 – верхний клапан; 3 – седла клапанов; 4 – корпус поилки; 5 – нижний клапан;
б – ниппельная поилка с каплеулавливающей чашкой:
1 – труба; 2 – ниппель с корпусом из нержавеющей стали; 3 – каплеулавливающая чашка
Рисунок 91 – Ниппельные поилки
П р и н ц и п р а б о т ы (рис. 91, а): из водопроводной сети вода поступает в бачки поплавковых регулировочных камер, расположенных по одному в каждом ярусе. Поплавковое устройство регулируют так, чтобы в водопроводной трубе поилок создавалось давление около 0,05 МПа. При такой регулировке давление воды на конце нижнего клапана ниппеля через каждые 30…40с появляется капля воды и удерживается за счет капиллярного сцепления. Как только птица проклевывает и выпивает каплю, появляется следующая и т.д.
Ниппельная поилка с каплеулавливающей чашей (рис. 91, б) фирмы «Биг Дачмен» (Германия), закрепленная на кронштейне, сохраняет сухой подстилку и не мешает птице во время питья.
Групповая стационарная автопоилка АГК-4А с электроподогре-
вателем п р е д н а з н а ч е н а для поения крупного рогатого скота (до 100 голов) при беспривязном содержании на выгульных площадках в течение всего года. Поилка одновременно обслуживает четырех животных.
138
1 – корпус; 2 – чаша; 3 – боковая стенка; 4 – откидная крышка; 5 – рычаг клапанно-поплавкового механизма; 6 – поперечина; 7 – терморегулятор;
8 – шкаф управления; 9 – нагреватель; 10 – отражатель; 11 – труба; 12 – хомут
Рисунок 92 – Групповая автопоилка АГК-4А с электроподогревателем
У с т р о й с т в о (рис. 92): в прямоугольном корпусе 1 с теплоизоляцией помещена поильная чаша 2, вместимостью 60 дм3, к которой подведен водонапорный трубопровод 11. На его верхнем конце смонтирован клапанно-поплавковый механизм 5. В камере подогрева с отражателем 10 помещен электронагревательный элемент 9 мощностью 1кВт при напряжении 220В для подогрева воздуха. Подогретым воздухом подогревается дно чаши и соответственно вода. Для поддерживания температуры воды на необходимом уровне имеется терморегулятор 7.
П р и н ц и п р а б о т ы : вода из водопроводной сети по трубопроводу 11 поступает в чашу, где подогревается до заданной температуры. Постоянный уровень воды в чаше поддерживается автоматически клапан- но-поплавковым механизмом. При нажатии животным на одну из четырех крышек поильной чаши открывается поильное место и животное получает доступ к воде.
Автопоилка для овец ГАО-4 п р е д н а з н а ч е н а для обеспечения бесперебойного круглосуточного поения овец в овчарнях в стойловый период содержания и во время ягнения.
1 – стойка;
2 – чаша;
3 – поплавок;
4 – крышка;
5 – подводящая труба
Рисунок 93 – Автопоилка ГАО-4
139
У с т р о й с т в о (рис. 93): на раме, опирающейся на четыре ножки 1, закреплена поильная чаша 2 диаметром 500 мм и глубиной 150 мм с регулируемой высотой зеркала воды в пределах 280…390 мм, обеспечиваемой водорегулирующим устройством поплавкового типа 3 с клапаном. Имеется крышка, закрепленная на стойке. К ее верхней части присоединена подводящая труба 5.
П р и н ц и п р а б о т ы аналогичен групповой поилке АГК-4А. Водораздатчики. Универсальный водораздатчик ВУ-3 п р е д н а з -
н а ч е н для поения крупного рогатого скота в летних лагерях и на пастбищах, удаленных от источников воды.
У с т р о й с т в о: универсальный водораздатчик, представляет собой цилиндрическую цистерну, установленную на Т-образную раму с ходовыми колесами с размером шин 340х460. Водораздатчик оборудован тормозной системой от автомобиля ГАЗ-52 и агрегатируется с тракторами ВТЗ или МТЗ классов 1,4 и 0,9. В зависимости от комплектации водораздатчик можно применять для доставки воды, а при наличии оборудования индивидуальных поилок АП-1 –для поения коров в лагерях, корыт – для поения овец. Емкость также можно устанавливать на салазки и заменять групповые автопоилки АГК и АГС.
Контрольные вопросы
1.Назначение автопоилки ПА-1А. Как она устроена и работает?
2.Как устроена и работает автопоилка АП-1А? Ее назначение.
3.В каких случаях применяют поилку ПБС-1? Как она устроена?
4.Принцип действия поилки ПБС-1.
5.Где применяют ниппельные поилки? Принцип их действия.
6.Назначение и устройство поилки АГК-4А.
7.Назначение и устройство поилки ГАО-4.
РАБОТА № 17: РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КАРТ В ЖИВОТНОВОДСТВЕ
Содержание работы:
1.Назначение и содержание технологических карт.
2.Расчет технологической карты.
3.Расчет показателей экономической эффективности от внедрения механизации производственных процессов в животноводстве.
Для обоснования комплексной механизации фермы (комплекса) в целом, технологического объекта или процесса после обоснованного вы-
140