МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ДОЖДЕВАЛЬНЫХ МАШИН

 

Техника в сельскохозяйственном производстве

 

Юлдашев З.Ш.

Доцент, канд. техн. наук

                                                            Санкт-Петербургский государственный

                                                                                            аграрный университет

 

МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС

ДЛЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ

РАБОТЫ ДОЖДЕВАЛЬНЫХ МАШИН

 

ШДМ «Кубань-Л» состоит из ферменного водопроводящего трубопровода, который установлен на опорных тележках (16 шт.) с электроприводом и энергетической установки. В состав энергетической установки входит двигатель внутреннего сгорания (ДВС) (ЯМЗ-238НБ, мощность 168 кВт), трехфазный генератор (мощность 30 кВт) и водяной насос (мощность на валу 100 кВт).

Уникальность ШДМ заключается в том, что она представляет собой автономный мобильный агрегат, где в качестве источника энергии используется ДВС, потребляющий дизельное топливо, механическая энергия которого тратится на привод водяного насоса и преобразуется при помощи трехфазного генератора в электрическую энергию.

Оросительная вода из оросительного канала, проложенного посередине поля, подается при помощи водяного насоса в водопроводящий трубопровод, на котором равномерно размещены дождевальные насадки (307 шт.) Полив осуществляется при движении в автоматическом режиме, обеспечивая установленную норму полива в пределах 79…790 м3/га. Конструктивная длина ШДМ с учетом консолей составляет 787 м, а ширина захвата дождем – 807 м.

Система автоматического управления движением машины обеспечивает сихронизацию движения всех опорных тележек в линию, стабилизацию машины по направлению движения по направляющему тросу, который протянут вдоль оросительного канала. Также существует система аварийного отключения  при выходе контролируемых параметров за пределы допустимых значений и выдачи соответствующих сигналов на щит управления машиной.

Для проведения исследований, направленных на определение настроечных параметров регуляторов систем синхронизации тележек в линию и стабилизации курса ШДМ «Кубань-Л» с электроприводом опорных тележек и «Каравелла-Л» с гидроприводом опорных тележек был разработан  измерительный комплекс для регистрации параметров машины

В состав измерительного комплекса входит: блок коммутации и управления, блок питания, таймер, датчики пути, цикличности и курса движения дождевальной машины, регистрирующие приборы и соединительные провода и кабели [1].

Недостатками измерительного комплекса, которые выявились при полевых исследованиях ШДМ, являются: наличие большого количества блоков, приборов и устройств, обеспечивающих измерение параметров, каждый из которых вносит свои погрешности в результаты измерений. Регистрация осу-ществляется на бумажном носителе (самописец, осциллограф), требуется большое количество времени и ручного труда на камеральную обработку результатов регистрации и частичное определение показателей энергоэффективности (например, площадь полива, время работы), отсутствие возможности определения показателей энергоэффективности (расход топлива, расход оросительной воды, площадь полива, фактическая норма полива (слой дождя)) и архивирования результатов регистрации.

Для повышения точности и качества измерения и удобства эксплуатации при регистрации параметров разработан микропроцессорный измерительный комплекс (МИК) для энергетической оценки эффективности работы дождевальных машин, в том числе фронтального действия.

МИК может быть смонтирован на щите управления машиной, а также использован, помимо проведения исследования опытных образцов, при эксплуатации машины в поливной сезон. Это позволит постоянно контролировать энергетические параметры машины, периодически сравнивать настроечные параметры с заданными (паспортными) значениями, вести учет в журнале качества выполнения энерготехнологического процесса полива орошаемого участка поля: фактическая норма полива за каждый проход машины с фиксацией зон переполива и недополива относительно заданных или фактических норм полива и суммарный внесенный объем оросительной воды с начала поливного сезона. Это позволить контролировать качество выполнения энерготехнологического процесса полива и оперативно на основе полученных данных измерения определять режимные изменения, потерь энергии и относительные энергоемкости работы каждого элемента и ЭТП полива [2].

МИК позволяет регистрировать одновременно все необходимые параметры движения в масштабе реального времени и оперативно определять энергетические параметры машины. Это позволит проводить приборный энергоаудит дождевальных машин, которые находятся в эксплуатации и разработать энерго- и ресурсосберегающие мероприятия по повышению энергоэфффективности ЭТП полива (рис.1).

 

Рис. 1 Функциональная схема микропроцессорного измерительного комплекса для энергетической оценки эффективности работы дождевальных машин.

МИК для энергетической оценки эффективности работы ШДМ фронтального действия состоит из микропроцессорного блока контроля и управления (МБКУ) 1, выходы блока питания 2, пульта управления 3 соединены со входами МБКУ 1, входы-выходы последнего соединены со входами электронного дисплея 4, который предназначен для визуализации результатов оп-ределения показателей энергоэффективности и интерфейсного устройства 5. Для измерения и преобразования различных параметров движения дождевальной машины в электрический сигнал, удобный для регистрации используются: датчик пути 6 и датчик цикличности 7, который фиксирует моменты времени включения и отключения электродвигателей приводов и установлены на опорных тележках (на рис.1 не показаны), амперметр 8 и вольтметр 9, которые предназначены для измерения значения электрического тока и напряжения в цепи, расходомер оросительной воды 10, манометр 11, который измеряет напор оросительной воды, расходомер топлива 12, датчик курса 13, который измеряет боковое отклонение от курса движения, интегральный счетчик электрической энергии 14, который измеряет значение израсходованной электрической энергии, расходомер 15, который предназначен для измерения расхода оросительной воды через дождевальную насадку 16 (количество дождевальных насадок 307 шт.), датчик угловой скорости вращения 17, датчик момента вращения 18 и метеостанция 19. Метеостанция 19 предназначена для измерения скорости и направления ветра, температуры и влажности воздуха. При скорости ветра более 5-6 м/с полив при помощи дождевальных машин не рекомендуется.

         Объект, на котором производится измерение – ШДМ фронтального действия, состоит из двигателя внутреннего сгорания 20, механическая энергия которого передается на редуктор 21 через датчиков угловой скорости вращения 17 и момента вращения 18, выходы редуктора 21 соединены с водяным насосом 22 и трехфазным генератором 23. Водяной насос 22 подает оросительную воду из оросительного канала через расходомер оросительной воды 10 и манометр 11 в водопроводящий трубопровод 24. Водопроводящий трубопровод 24 установлен на опорных тележках (две крайние ведущие 25 и шестнадцать промежуточные опорные тележки 26).

Оператор машины на основе показаний метеостанции принимает решение о целесообразности полива по следующим характеристикам: скорость и направление ветра, температура и влажность воздуха. Оператор также должен учитывать метеосводку на ближайшие дни с целью корректировки сроков и нормы полива.

         Регистрация по всем каналам измерения может быть осуществлена с интервалом времени: 1 с, 5 с, 10 с, 30 с и 1 мин. Выбор интервала регистрации зависит от динамических характеристик протекающих процессов.

На основании результатов регистрации определяются следующие показатели энергоэффективности ШДМ, например: средняя скорость движения машины; площадь полива; фактическая норма полива; расход топлива на единицу площади полива; слой дождя после прохода машины; энергоемкость полива единицы площади; энергоемкость подачи 1 м3 оросительной воды и другие энергетические характеристики.

         Аналоговые датчики, используемые при измерениях должны иметь цифровой выход для надежной передачи измеренной информации на расстояние до 400 м.

В качестве датчика пути, пройденного опорными тележками, рекомендуется использовать специально разработанный датчик пути, на результат измерения которого влияние неровности поля (рельефа поля) и условия функционирования опорных тележек (постоянно под струей дождевальных насадок, налипание грязи и др.) сведены до минимума [3].

Результаты регистрации и вычислений могут быть архивированы и переданы через интерфейсное устройство 5 по каналам связи в систему высшего уровня (USB, RS-232). МБКУ 1 через интерфейсное устройство 5 по каналам связи может быть перепрограммирован на измерение и регистрацию различных параметров движения дождевальной машины согласно программы исследований.

Литература

1.   Юлдашев З.Ш. Измерительный комплекс для испытаний многоопорных дождевальных машин. Информационный листок №886-86. Номер государственной регистрации – 81030240. /Составители: З.Ш. Юлдашев и С.В. Новицкий. – Ленинградский межотраслевой территориальный центр научно-технической информации и пропаганды. -1986.

2.  Карпов В.Н. Энергосбережение. Метод конечных отношений: монография. / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев. -СПб.: -СПбГАУ. -2010. -147 с.

ISBN 978-5-85983-032-9.

3.  А.с. 1335203 СССР, МКИ3 А 01 G 25/09. Датчик пройденного пути широкозахватной дождевальной машины./ В.С. Зарицкий, С.В. Новицкий, З.Ш. Юлдашев. -№3921349/30-15; заявл. 28.06.85; опубл. 07.09.87, Бюл. №33. -3 с.: ил.