Система орошения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 1521400 ц 4 А 01 6251 Й КОМИТЕТ И ОТНРЬ(ТИЯМ ГОСУД АРСТВЕНН ПО ИЗОБРЕТЕНИ ПРИ ГКНТ СССР НИ ЛЬСТВ 2 ОПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕ 1(71) Конструкторское бюро Шторм при Киевском политехническом институте им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(57) Изобретение относится к автоматизации орошения сельскохозяйственных культур. Цель изобретения - повышение экономичности и качества мелкодисперсного полива. Система содержит секции орошения с водо- и воздухораспределителями 11, 13, 24, 28, 25, 29 и датчиками запроса орошения 51, 52, 53. Приводной ветродвигатель 1 кинематически связан с генератором 40 и датчиком 39 скорости ветра. Водяной насос 48 связан с источником водоснабжения 4 и водораспределителями 11, 24, 25, Компрессор 41 снабжен обратным клапаном 44, ресивером 45, реле давления 46 и воздухораспределителем 47. Приводные двигатели 42 и 49 компрессора 41 и насоса 48 через включатели 43 и 50 и переключатель 62 связаны с генератором 40 или электросетью 63. Каждая секция состоит из модулей, содержащих водо- и воздухоприводы и соединенные с ними форсунки, закрепленных на тросах, связанных жестко и посредством блоков с системой натяжения со столбами. Автоматическая система управления содержит датчики запроса орошения 51, 52, 53. связанные с блоком управления 54 поливом секций орошения. Каждый датчик запроса орошения 51, 52, 53 дает команду необходимости орошения на своей секции на соответствующий вход блока управления 54, по сигналам которого дается команда на открытие соответствующих водо- и воздухораспределителей секций орошения. При слабом ветре включаются двигатели 49 и 42 насоса 48 и компрессора 41, осуществляется орошение. При наличии ветра срабатывает датчик 39 скорости ветра и орошение осуществляется только за счет включения двигателя 49 насоса 48. 3 табл., 6 ил.5 10 5 Ю 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к системам автоматического орошения и может быть использовано для автоматизированного мелкодисперсного орошения и увлажнения сельскохозяйственных культур с приводом системы, например, от ветроагрегата.Целью изобретения является повышение экономичности и качества мелкодисперсцого плива.На фиг. 1 представлена система ороцения, общий вид; на фиг. 2 - боковой модуль (часть) системы орошения; на фиг. 3 элсктрогидравлическая схема управления системы; на фиг. 4 - принципиальная схема олока управления секционными водо- и пцевмоцереключателями; на фиг. 5 - то же, секционного датчика запроса орошения; ца фиг. 6 - схема элемента задержки блока управления.Система орошения включает приводной двигатель, например ветродвигатель 1 (с 1 иг. 1), комнрессорную 2 и насосную 3 установки с источником 4 водоснабжения, водопровод 5, воздухопроводы 6 и секции 7 - 9 орошения. Описываемая система орошения состоит из трех секций. При,бблыем количестве секций и наличии одного источника электроэнергии - ветродвигателясекции могут быть сгруппированы по три, принципиальная схема управления (фиг. 3) остается той же, причем количество таких схем соответствует количеству групп секций, на каждую из которых заводится сигнал от датчика скорости ветра, при этом каждая группа имеет олок управления по фиг. 4. В случае управления одной секцией блок управления це нужен. При описываемом секционном строении системы полив осуществляется цследовательно по секциям. Каждая секция состоит из модулей, причем из трех вилв модулей (угловой, боковой, внутренний) мсжно собрать секцию на любую требуемую площадь полива.Секция 7 содержит водопровод 0 с во;нерсключателем 11, воздухопровод 12 с воздухоцереключателем 13, а также боковыс модули 14 в 7, угловые модули 8, 19, внутренние модули 20, 21, Секции 8 и 9 выполнены аналогично секции 7 и содержат воднроводы 22, 23 с водопереключателями 24, 25, воздухопроводы 26, 27 с воздухопереклкчатслями 28, 29 и модули.Каждый модуль вклкчает (фиг. 2 и 3) в;опроводы 30, воздухопроводы 31 и соединенные с ними форсунки 32, закрепленные на тросах 33, соединенных жестко и посредством блоком 34 с системой 35 натяжения тросов 33 со столбами 36. Боковые 14 17 ц угловые 18, 9 модули с одной или с двух сторон содержат растяжки 37, закрепленные на фундаментах 38. Для наглядности ца фиг. 1 Водо- и воздухопроводы полностью иказаны только ца модулях 15, 18 и 20 (бокной, угловой и внутренний модули). Внутренние модули (например, модули 20, 21) отличаются от боковых и угловых только тем, что не имеют растяжек 37 и фундаментов 38 (фиг. 2). Боковые модули (например, модули 14 - 17) отличаются от внутренних тем, что имеют растяжки 37 и фундаменты 38 только с одной стороны. Угловые модули (например, модули 18 и9) имеют растяжки 37 и фундаменты 38 с двух сторон. В остальном конструкция модулей одинакова. При рядном монтаже секций разные секции имеют разное количество боковых, угловых и внутренних модулей. Так, секции 7 и 9 имеют по два угловых (18 и 19), четыре боковых (14 - 17) и по два внутренних (20, 21) модуля.Секция 8 является внутренней, поэтому она имеет по четыре боковых и внутренних модуля. Деление секций на модули целесообразно, так как оно позволяет по той же технической документации (рабочим чертежам) выполнять секции орошения разных площадей, использовать возможности унификации при разработке систем орошения различных цо площади и конфигурации участков и пр.Приводной ветродвигатель 1 (фиг. 1 и 3)содержит датчик 39 скорости ветра и генератор 40; компрессорная установка 2 - компрессор 41 с приводным электродвигателем 42, включателем 43, обратным клапаном 44, ресивером 45, реле 46 давления, обций воздухорасцределитель 47; а насосная хстацовка 3 - - . насос 48 с приводным электродвигателем 49 и его включателем 50.Автоматическая система управления системы орошения (фиг. 3) содержит секционные датчики 51 - 53 запроса орошения, установленные в секциях 7 - 9 соответственно (фиг. 1), связанные с блоком 54 управления (фиг. 3). Выходы блока соединены с органами управления (обмотками управления) водопереключателей1, 24, 25 и воздухоцереключателей 3, 28, 29. Датчики 51 - 53 связаны с входами логического элемента И;1 И 55, его выход через логический элемент И 56 связан с органом управления двухлцнейцого общего воздухораспределителя 47 ресцвера, а через логический элемент ИЛИ 57 с органом управления выключателя 50 приводного электродвигателя 49 насоса 48. Выход логического элемента И 56 связан с вторым входом логического элемента ИЛИ 57, реле 46 давления - с вторым входом логического элемента И 56, а через логический элемент НЕ 58 - с органом управления вклю.чателя 43 приводного двигателя 42 компрессора 41,В линию логический элемент ИЛИ 55 -логический элемент ИЛИ 57 включен элемент И 59. Датчик скорости ветра соединен с вторым входом логического элемента И 59, а через логический элемент НЕ 60 - с третьим входом логического элемента И 56 и вторым входом логического элемента И 61, включенного в линию реле 46 давления152400 5орган управления выключателя 43 приводного электродвигателя 42 компрессора 4 .В линию генератор 40 - двигатели 42 и 49 включен двухпозиционный переключатель 62, второй вход которого подключен к внешней электросети 63, а орган (обмотка) управления - к датчику 39 скорости ветра.Блок 54 управления (фиг. 4) секционными водо- и воздухопереключателями содержит логические схемы И 64 - 67, ИЛИ 68, НЕ 69 - 71 и элементы 72 - 74 задержки. Дат чика 51 запроса орошения (фиг. 3) через схему И 64 (фиг. 5), с.хему ИЛИ 68 и элемент 72 задержки связан с первым выходом блока, через схему И 65 - с,вторым входом схемы ИЛИ 68, а через схемы НЕ 69, 15 И 66 и элемент 73 задержки - с вторым выходом блока. Датчик 52 запроса орошения (фиг. 4) связан со схемами И 65 и 66 (фиг. 5) а через схемы НЕ 70, И 67 и элемент 74 задержкис третьим выходом блока. Датчик 53 запроса орошения связан со схемами И 65 и 67, а через схему НЕ 71 - со схемой И 64.Секционный датчик запроса орошения (каждой секции) солержит (фиг. 5) схемы совпадения И 75 - 78, ИЛИ 79 - 81, датчи ки 82 - 85 влагонасыщения. Выходы датчиков 82 - 85 влагонасыщения связаны с входами схем совпадения И 75 и И 76 и сборками ИЛИ 79 и ИЛИ 80, выхолы схемы совпадения И 75 и сборки И;1 И 79 - с входомсхемы совпадения И 77, а выходы схемы совЗО падения И 76 и сборки ИЛИ 80с вхолом схемы совпаления И 78. Выходы схем совпаления И 77 и И 78 связаны с входами сборки ИЛИ 81, д выход сборки ИЛИ 81 - с первым вхолом блока 54 управления (фиг. 3)Столбы 36 (фиг. 2) могут быть выполнены железобетонными и имеют высоту, лостаточнуо лля прохождения пол водо- и возлухопроволами 30 и 31 сельхозтехники. Воло-, возлухопроводы и форсунки 30 - 32 установлены между собой на расстояниях, обес печиваюших равномерное мелколисперсное орошение всего поля воловоздуш ной смесью, близкой к туману. Система 35 натяжения может представлять собой противовесы, соединенные посредством блоков 34 с тросами 33. Компенсация вытяжки тросов в процессе эксплуатации может быть осуществлена также за счет пружин и пр. В качестве форсунок могут быть использованы распылители, а также другие форсунки, обеспечивающие мелкодисперсное орошение за счет 50 одновременной подачи пол давлением как воздуха и воды, так и только воды. Датчик скорости ветра может быть вьполнеп в виле, тахогенератора с релейным элементом и настроен на срабатывание при скорости ветра.когда обеспечивается надежное орошение55 сельхозугодий мелколисперсной смесью за счет подачи в форсунки 32 под давлениемтолько воды. 6Нд выхоле датчиков 51 - 53 запроса орошения (фиг. 4), латчика 39 скорости ветра, реле 46 давления образуются соответственно сигналы Х, - Х а на выходах блока 54 управления, логических элементов 11,1 И 55, НЕ 60, 58, И 56, 59, 60, ИЛИ 57сигналы У 1 - -Ую. На выхолах логических схем (фиг. 4) И 64 - 67, ИЛИ 68, НЕ 69 - 71 образуются сигналы 7, - Х, на вь 1 ходе датчиков 82 - 85 влагонасыщения (фиг. 5) -- сигналы , - 1), на выходе логических схем совпадения И 75 - 78, ИЛИ 79, 80 - сигндЪ - Ъ. Все сигналы Х,Х У, - , 7 - Х, , - (.), Ъ, - Ъ могут принимать только лва значения 0 и 1. Таблица состояний блока 54 управления привелена в табл. 1, таблица состояния секционного датчика 51 запроса орошения - в табл. 2 лля секции с четырьмя модулями орошения. Элементы 72 - 74 задержки прелставляк 1 т сооой схемы задержки 86 и И:1 И 87 (фнг. 6), соединенные так, что при изменении сигнала 7; с 0 на 1 сигнал 1, сразу становится равным 1, а при изменении 2; с 1 на 0 сигнал 1; = 1, пока сигнал нд выхоле элемента ЭЗ 86 не станет равным О. Это повышает надежность работы системы и качество полива. Время задержки может р- гулироваться настройкой в зависимости от требований к оро;пению. Прп этом логи некий блок 54 управления прп подаче олнов 1)сменно лвух сигналов ог датчиков здпнад орошения обеспечивает приблизительно одинаковое влагонасышение всех трех секций. Реле 46 давления воздуха настроено нд полдчу сигнала Х = 1 при давлении воздуха в ресивере 45 Р)Р, и сигналд Х, =1 при давлении Р Р причем давление Р, ) Р .Система орошения работает следующимобразом. 1 ри отсутствии ветра илп слабом ветре сигнал на выхоле лдтчика скорости ве 1 ра Х = 0 (фиг. 3) и электроприволы 49 и 42 насоса 48 и компрессора 41 подключены к сети 63 через включатель 62. Пусть, например, на секции 7 (фиг. 1) треоуется орошение, о чем лают коман о три из четырех 82 - 84 (фиг. 5) или все четыре 82- 85 датчика влдгонасыщения. При этом датчик 51 запроса орошения (фпг. 4) реализует тдблп цу состояний (табл. 2). Так как (:, ==(.,==з 1в 4 - 1следовательно, при сигнале Х= ."=Х з - =0 на выходе блока управления появляется сигнал = (табл. 1).Действительно (фиг. 4), при , = 0 н Х-=-Х э=О 7,=1, 7.=1, 7=1 элемент здржки при изменении сигнала 7 с 7=0 нд 2= не осуцествляет временную здлержку сигнала и 1, =1. Этот сигнал лает команду нд переключение водо- и воз )у хордспре;шлнтелей1 и 13 (фиг. 3) в открытые позиции.1521400 1 О 15 20 7Одновременно сигнал Х, =1 поступает на вход логического элемента ИЛИ 55, сигнал У= - на входы логических элементов И 56 и 59, сигнал У = 1 (ветра нет) - на входы логических элементов И 56, И 61. Так как давление в ресивере 45 отсутствует, Х= =О, У =О, У = 1, сигнал на выходе логического элемента И 61 Уэ =1, и включатель 43 включает электропривод 42 компрессора 41, который накачивает сжатый воздух в ресивер; при давлении в ресивере Р,)Р)Р подается сигнал на реле 46 давления Х =1. На выходе логического элемента И 56 возникает сигнал У =1, который дает команду ца переключение воздухооаспределителя 47 в открытую позицию, и воздух по воздухоцроводу 5 через воздухораспределитель 3, по воздухоцроводам 12 и 31 (фиг. 2) подводится к форсункам 32 модулей 14 - 21 (фиг.) секции 7 орошения,Одновременно сигнал Ут =1 (фиг. 3) через логический элемент ИЛИ 57 (У=1) по дается к выключателю 50 который подключает к сети приводной двигатсль 49 насоса 48. Насос от источника 4 водоснабжения качает воду по водопроводу 6 через открытый водорасцределитель 11, водопровод 10, по водопроводу 30 (фиг. 2) к форсункам 32 модулей 14 -2 (фиг. ) секции 7 орошения. Форсунки осуществляют мелкодисперсное орошение секции, пока не осуществится ее влагонасыщецие, о чем свидетельствует нулевой сигнал ца любых двух из четырех датчиков 8285 влагонасьццения (фиг. 5). Благодаря этому сигналу через время задержки, обеспечиваемое элементом 72 задержки с целью надежного орошения сельскохозяйственных культур (фиг. 4), Х = О, У = Ъ = О, У, =О, воздухораспределитель 47 отключает ресивер 45 от воздухопровода 5, а включатель 50 отключает приводной двигатель 49 насоса 48 от сети. Как только давление Р в ресивере 45 станет Р Р, сигнал Х =1, сигнал У, =0 и включатель 43 отключает приводной двигатель 42 компрессора 41 от сети. В этом случае подача воздуха в систему осуществляется только от ресивера 45 при отключенном компрессоре 41, что повышает экономичность работы системы; приводной двигатель компрессора будет отключен, пока давление Р в ресивере не станет равным давлению Р настройки реле 46 давления. Это реле может представлять собой блок из двух реле давлений, одно из которых настроено на давление Р, а второе - на давление Р,.При необходимости орошения секции 8 или 9 на блок 54 управления подаются команды Х, =1 или Х= и система орошения работает аналогично предыдущему, осуществляя орошение секций 8 или 9,Последовательное управление включением секций происходит автоматически в зависимости от сигналов, подаваемых датчиками запроса орошения, Приведенная ниже табл.3(видоизмененная табл.1) составлена с учетом введения номеров позиций, отражающих последовательность работы системы орошения с момента ее включения при условии, что в момент включения все три секции 7 - 9 требовали орошения. Обозначение Х при номерах позиций соответствует подаче выходного сигнала блоком 54 управления, определяемого задержкой сигнала одним из элементов задержки (поз. 72 - 74),При включении системы, когда не было орошения (Х,=Х,=Х =1, У, =1,= У, = =0), осуществляется орошение секции 7 (фиг. 3), что соответствует 1-й позиции таблицы. После влагонасыщения секции 7 сигнал Х, =О, Х, = Х, =1, однако за счет задержки сигнала элементом 72 задержки(фиг. 4) еще некоторое время, определяемое настройкой этого элемента, осуществляется одновременное орошение секций 7 и 8х (фиг. 1), У= У, = 1, что соответствует поз. 2 табл. 3. После выдержки времени элементом 72 задержки У= О (цоз.1 табл. 3) - основное время орошения секции 8. Далее 2 после влагонасыщеция этой секции (Х, ==Х, =0) егце некоторое время осуществляется одновременный полив секций 8 и 9 за счет срабатывания элемента 73 задержки, что соответствует цоз. 3 табл. 3. На этом заканчивается вступительный период рабоЗ 0 ты системы орошения и начинается основной (95% времени работы системы), обведенный в табл. 3 пунктиром. Вступительный период (непосредственно после ц . ючения системы) проходит только раз зцон орошения; после чего в основном прцоде орошения (пункты с 3 по 8 табл. 3) происходит повгорение обведенных в табл. 3 пунктиром пунктов.Элемент 73 задержки с заданным временем задержки изменяет сигнал у ца , = 40 ==О, благодаря чему при Х =1 У =осуществляется орошение секции 9. При влагонасыщении секции Х =О, однако 1 = ца время задержки сигнала элементом 74 задержки (фиг. 4), что повышает надежность орошения (поз.4" табл. 3). После срабатывания элемента 74 задержки 1; =У =, =О, поскольку Х=Х =Х =0 (поз. 4 табл. 3).При возникновении необходимости орошения на секции 7 Х, = 1 и У, = 1 (поз. 5 табл. 3) После влагонасыщения секции 7 Х,=О, однако еще некоторое время, определяемое временем настройки элемента 72 задержки, У,= =1, что увеличивает надежность орошения (поз. 6" табл. 3), после чего снова пвц Х, = =Х =Х =0 У, =У =У,=О (поз.6 табл. 3).При необходимости орошения секции 8 Х= =1 и У =1 (поз 7 табл. 3), причем орошение продолжается и после того, как Х,=О на время настройки элемента 73 задержки (поз, 8" табл. 3), после чего при Х,= Х =автоматического полива в течение всего сезона, в том числе и во время проведения сель- З 5 хозработ, когда не нужно переставлять и переносить дождеватели, позволяет упростить обслуживание системы орошения, свести его практически к наблюдению за работой, профилактическим осмотрам и планово- предупредительным ремонтам, что снижает40 затраты труда ца обслуживание системы. Отключение подачи сжатого воздуха к форсункам при наличии ветра позволяет повысить 45 50 55 форлгуга изобретенияСистема орошения, содержащая приводной ветродвигатель, подключенный через редуктор к датчику скорости ветра и к генератору, двухпозиционный переключатель, управляющая обмотка которого подключена квыходу датчика скорости ветра, соотвЕтствующие входы подключены к генератору и к внешней электросети, а выход - к выключателям приводных электродвигателей насоса 9=Х,=О У, = У =У =0 (поз. 8 табл. 3). Далее работа системы продолжается в рассмотренном выше порядке, начиная с поз. 3 по поз, 8 табл. 3 (основной период работы), пока система орошения не будет отключена,Возможны и другие циклы работы, напри мер при очень жаркой погоде, когда на нескольких входах блока 54 управления могут одновременно появляться сигналы, равные 1 (Х,=Х,=1, Х =0; Х,=Х;=1, Х =0 и др.). В этом случае целесообразно настраивать элементы 72 - 74 задержки на время задержки 1=0.При наличии ветра сигнал на выходе датчика 39 скорости ветра Х, = 1,= О, У = = =О, благодаря чему приводной двигатель 42 компрессора 4 отключен от сети. Если при этом необходимо орошение, например, секции 7, то сигнал Х, =1 поступает от датчика 51 запроса орошения на вход блока 54 управления и логический элемент ИЛИ 55. Сигнал У, =1 дает команду на переключение водораспределителя 11 в открытую позицию, а сигнал У = 1 поступает на вход логического элемента И 59. Так как при этом Х =1, г =1, У=1, включатель 50 подключает приводной двигатель 49 насоса 48 к сети. Насос от источника 4 водоснабжения подает волу по водопроводу через открытый водорасцределитель 11, водопроводы О и 30 (фиг. 2) к форсункам 32, которые при наличии ветра осуществляют мелкодисперсное орошение секции 7 (фиг. 1) без подачи в них сжатого воздуха. Аналогично в этом случае осугцествляется орошение секций 8 и 9. Таким образом, обеспечение полностью экономичность работы системы, а введение элементов задержки в блок управления, осуществляющих задержку сигнала при его отключении, повышает надежность орошения секций, что также способствует повышению у рожай ности сельхозкультур. 1 О 15 20 25 30 10и компрессора, форсунки, установленные ид водо- и воздухопроволах, подключенных соответственно через секционные волопереключатели к насосу и через секционные возлухопереключатели и обгций возлухордсцрелелитель к ресиверу, соелиненному с реле лдвления, и через обратный клдцдц - с компрессором, первый элемент ИЛИ, выхол ко. торого через первый элемент И связа 1 с обмоткой управления общего возлухордсцрсделителя и через второй элемент И и второй элемент ИЛИ - с обмоткой управления выключателя электропривола насоса, причем выход первого элемента И соелинец с вторым входом второго элемента ИЛИ, выхол реле давления соединен с вхолом первого элемента НЕ и с вторым входом первого элемента И, третий вхол которого через второй элемент НЕ соелинен с выхолом датчика скорости ветра, при этом выхол первого элемента НЕ через третий элемент И подключсц к обмотке управления выключателя электропривола компрессора, а второй вхол третьего элемента И соелинен с выхолом второго элемента НЕ, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности и качества мелкодисперсного полива, система сндожсна блоком управления секционными воло- и пне вм опереключателям и, тремя секццон ными латчиками запроса орошения, полключецными к вхолм последнего и к т 1 гем вхолдм первого элемента ИЛИ, и трособлочной натяжной системой крепления воло- и возлухопроволов с форсуцками нд столбах орошаемого массива, причем блок управления секционными воло- и цневмоцереключдтслями выполнен в виде первой схемы И, вхолы которой являются вхолами послелцего, вто.рой, третьей и четвертой схем И и первой, второй и третьей схем НЕ, цолксгючеццых соответственно попарно к трем вхолдм блоки управления воло- и цневмоцереключдтелямц, схемой ИЛИ, полключецной к выхолдм цср. вой и второй схем И, и трсх элементов здлержки, выхол кажлого из которых являегся соответствуюгцим выходом блока управления водо- и пневмоцереключдтелямц, цолключенных соответственно к выхолу схемы ИЛИ, и к выхолдм третьей и четвертой схем И, а каждый секционный лдтчик запроса орошения выполнен в вилс первого ц второ о латчиков влагонасыщсния, полклкгчс нных к первой схеме совпдления и к первой сборке И 1 И, третьего и четвергого лдтчиков влдгонасыщения, подключенных к второй схемс .совпадения и к второй сборкс ИЛ И, гре. тьей схемы совпалсния. цолключеццой к выходам первой сборки 1 ЛИ и второй схемы совпаленця, четвертой схемы совпадения. п ,:,люченной к выхолдм второй сборки ИЛИ и первой схемы совцдлеция, и третьей сборки ИЛИ нд выхоле лдтчикд здцросд оро. щения, полключс нцой к выхолдм треп сй четвертой схем совцдления.ком итета по изобретен и я ми осква, Ж - 35, Рауьпская ьский комбинат Гатент, г Релактор Л. МаковскаяЗа каз 6702/6НИИГ 1 И Госуларственного1 13035, МГроизводственно-издатсл Составитель Г. 1Техреду И. ВсрссТираж 621 раевКорректор Л Обр чарПодписноеи откргятпям прп ГКНТ СССнаб., л. 4 эУжгород, ул. Гагарина, 101