Устройство для активации поливной воды на дождевальных машинах Советский патент 1986 года по МПК A01G25/16 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано на дождевальных машинах и системах поверхностного орошения с автономным приводом от двигателя с генератором для управления минеральным питанием или регулирования качества воды при

рассолении земель и др.

Цель изобретения - экономия электроэнергии путем повьпления КПД двигателя и генератора, а также повьше- ние качества поливной воды путем интенсификации процесса активации.

На чертеже приведено устройство для активации воды на дождевальных машинах (ДМ), например, Кубань.

На выходе насоса-ДО установлен входной водовод I, разветвляющийся на две части: левую 2 и правую 3. Внутри водовода i на подвижной раме 4, зйкрепленной по углам на подвижных шарнирах под углом не более 30 к оси потоки воды, установлены чередующиеся перфорированные электроды 5 и 6 в количестве от 5 до 15 шт. Количество электродов определяется расчетом или опытным путем по расходу воды в водоводе 1, площади электродов 5 и 6 и рабочему напряжению постоянного тока на электродах. Электроды 5 и 6 жестко закреплены на раме 4 и соответственно электрически соединены между собой. Верхняя и нижняя части рамы 4 выполнены из непроводящего ток, механически прочного материала, например эбонита.. Верхний шарнирный конец рамы 4 соединен чере рычаг 7, ось которого закреплена на водоводе 3j и регулируклций винт 8 с корпусом водовода. Водоводы 1-3, подвижную раму 4 с электродами 5 и 6 в дальнейшем будем назьтать активатором воды. Водовод I может соединяться с водоводами 2 и 3 через гибкую вставку, не показанную на фиг,1. Рама 4 верхним и нижним шарнирами закреплена на рычаге 7 и жесткой тяге 9 относительно оси водовода 1 и может смещаться при изменении длины тяги 9 и поворота рьиага 7. Тяга 9 жестко закреплена с корпусом дизельного двигателя 10 в точке, где горизонтальная и вертикальная составляющая вибрации двигателя имеют максимальное значение, например ,к болтам крепления крьшжи цилиндров двигателя. Проход тяги 9 через водовод I вьшолняется с эластичным уплотts

20

25

30550

нением, обеспечивающим передачу вибрации корпуса двигателя на подвижную раму 4. Тяга 9 имеет приспособление для регулирования ее длины с целью : 5 смещения рамы 4 относительно оси водовода 1, не показанного на фиг. 1. В системах поверхностного полива с приводом от электросети в качестве источника вибрации тяги 9 может ис- 10 пользоваться отдельный электромеханический вибратор (двигатель 10). ,Цвигатель 10 через вал соединен с электрическим генератором 11 выход которого через управляемый выпрямитель 12 и провода 13 соединен с левой и правой частями рамы 4 с электродами 5 и 6. Изоляторы для соединения проводов 3 с внутренней полостью водовода 1 не показаны на фиг. I. Выход генератора 11 соединен с входом питания выпрямителя 12, компаратора

14мощности и с блоком 15 управления электрическими приводами ДМ, не показанными на фиг. 1.

Управляемый выпрямитель 12 и блок

15управления содержат известные логш еские устройства для преобразования и векторного суммирования активной и реактивной мощности, выход

, которых соединен с компаратором 14 мощности. В качестве логических устройств могут использоваться преобразователи мощности Е729, Е748 и ГЮ024 или логические схемы сравнения с двумя подведенными величинами.

Генератор 11 содержит серийное электрооборудование ДМ Кубань. Управ- ляемьй выпрямитель 12 содержит ти- ристорные схемы фазового управления отбираемой мощности на активатор воды li зависимости от интервалов времени следования импульсов управления с выхода компаратора 14. В от- крытьпс системах поверхностного полива в качестве водовода 1-3 может использоваться бетонированньй канал или лоток с водовыпусками. Левая и правая части рамы 4, электроды 5 и 6 выполняются из нержавеющей стали. Для придания жесткости электродам 5 и 6, их толщина должна быть более 5 мм, а их профиль и крепление на раме 4 должны исключать возможность закора чивания электродов через корпус или внутреннюю полость водо55 вода I , Е1ыполненную из изолирующего материала.

В качестве компаратора мощности использук1Тся компараторы МК4803,

35

45

50

КМП816СА1. На выходе компаратора 14 установлено устройство для суммирования векторов мощности выпрямителя 12 и блока 15.В качестве блока 13 управления, компаратора 14. мощности и формирователя управляющих импульсов управляемого вьтрямителя 12 может использоваться микроэвм. Компаратор 14 мощности содержит также задатчик пре- дельно допустимой мощности генератора 11, выполненный на известных интегральных микросхемах.

Пропускная способность, водовода I с электродами 5 и 6 должна обес- п°чивать максимальный расход воды ДМ Кубань.

Сущность изобретения направлена на повышение эффективности использования мотор-генератора привода ДМ без увеличения его номинальной мощности путем утилизации механических потерь дизельного мотора на вибрацию постоянной загрузки электрического генератора до номинальной мощности при установке электродов для электродиализа воды без моноразделительных мембран и их соединения с корпусом мотора и выходом генератора. Это объясняется тем, что в автономной энергетической установке для обеспечения нормальных пусковых токов электродвигателей для привода рабочи колес ДМ, мощность.генератора, согласно известных правил проектирова- ния, выбирается на 30-40% больше номинальной мощности всех одновременно работающих электродвигателей. В процессе работы ДМ наиболее тяжелый режим работы генератора на полную мощность встречается крайне редко. Поэтому отбор излишней мощности генератора для работы активатора, осуществляемый по командам компаратора мощности, обеспечивает постояв- ную загрузку мотор-генератора на номинальной мощности. Это позволяет выбрать оптимальный режим работы дизельного генератора без регулирования его мощности на постоянное из- меняющейся нагрузке колес привода да. Обеспечение равномерной загрузки мотора позволяет выбрать его наиболе экономический режим работы по потреблению топлива и исключает неиз- бежный перерасход топлива при изменении чередующегося способа полива для обеспечения электропотребления

5

5

0

5

активатора требуется меньший расход топлива и снижается энергоемкость процесса активации воды.

Устройство работает следующим образом.

Перед включением ДМ в работу винтом 8 и тягой 9 устанавливают раму 4 по центру оси водовода 1, угол наклона электродов 5 и 6 к оси водовода конструктивно выбран таким, чтобы не было перетоков воды из левой и правой частей водовода 1 в его ответвления 2 и 3. Отсутствие перетока воды проверяют путем пропускания красителя в одну из половин водовода i на входе электродов 5 или 6. Программа работы ДМ расчитана на полив всего поля через 25 м чередующимися нормами полива ЯОО и 200м /га и включает в себя остановку приводов ДМ через 3 м (стартстопный режим работы) . Контроль передвижения ДМ на поле осуществляется по серийному датчику через мерную проволоку. Роль компаратбра 14 и формирователя уп- равлякицих импульсов вьтолняет микро- ЭВМ. В программе работы ДМ записан предельный по мощности режим работы генератора 11, задаваемый уставками задатчика мощности в компараторе 14.

После запуска ДМ Кубань в работу по заданной программе осуществляется полив поля, блок 15 управления приводами осуществляет контроль пути перемещения ДМ на поле, через 3 м устанавливает ДО на время, достаточное для выполнения заданной нормы полива с учетом погодных условий и др., а через 25 м осуществляют чередующийся полив путем смены нормы полива. В процессе полива осуществляется контроль потребляемой мощности через измерители мощности выпрямителя 12 и блока 15 управления, микроЭВМ подает сигналы пропорциональные сумме потребляемой мощности в компаратор 14 мощности, который контролирует уровень потребляемой мощности, сравнивает его с задаваемой максимальной допустимой мощностью по задатчику мощности и при превышении подает сигнал в схему формирователя импульсов управляемого выпрямителя на изменение угла фазы, включения эЯек- тродов 5 и 6 к трехфазной электросети генератора 11, которые переключаются с выдержкой времени, обеспечинающей устойчивую работу устройств согласно фиг. . При остановке приводов ДМ компаратор 14 переключает всю мощность генератора 11 на работу активатора воды. Таким образом, независимо от колебания энергопот- ребления приводами ДМ вся излишняя мощность генератора 11 используется для управления качеством воды.

В процессе работы двигателя 10 механические колебания его корпуса через тягу 9 передаются на корпус подвижной рамы 4 вместе с которой электроды 5 и 6 совершают колебательные движения.. Этим обеспечиваетс очистка поверхности электродов от газов, в электрическом поле электродов 5 и 6 осуществляется преобразование механической энергии и усиливается обмен активированной воды в приэлектродной зоне. Постоянный электрический ток вьшрямителя 12 по проводам 13 проходит между электродами 5 и 6 через воду. В зазоре между электродами 5 и 6 осуществляется известным способом активация воды путем изменения ее свойств - в зоне анода рН снижается, а в зоне катода возрастает. В связи с отсутствием ионоразделительной диафрагмы эти растворы до.пжны смешаться. Однако этого не произойдет в связи с тем, что электроды 5 и 6 установлены под углом к оси водовода до 30 и настроены на отсутствие перетоков между левой и правой полостью водовода 1. Турбулентный поток воды в водоводе 1 и вибрация электродов 5 и 6 способствуют интенс1 икации ЗЛектрохимического процесса. Энергия турбулентного потока воды способствует -разделению свободных радикалов обработанной воды. Это уменьшает затраты энергии на активацию воды. Электроэнергия выпрямителя 12 затрачивается только на разделение свободных радикалов положительно и отрицательно заряженной вюды и перенос их через щели перфорированных электродов на оси водовода 1. При этом длина пути ионов воды между элек5

0

5

тродами сокращается за счет взаимного расположения электродов-, равного до 60 , н также в связи с влиянием гидрод:инамического потока воды, сфор- J мированного электрическим полем элек-. тродов 5 и 6 на ускорение обмена воды между ними. Все это позволяет снизить удельный расход энергии на обработку воды до 0,3 кВт.ч/м . В 0 процессе активации воды рН в зоне анода 5 и левой части водовода 2 снижается до 5 и в зоне катода 6 и правой части водовода 3 повьшает- ся до 8-9. Чередованием полярности электродов 5 и 6 достигают управление изменением качества воды в водоводах 2 и 3 и периодической подячи на поле воды с рН или 7, что улучшает качество воды путем увеличения растворимости минеральных веществ почвы.

На почвах с щелочной () или кислотной реакцией ,5 нет необходимости усиливать щелочность или кислотность н требуется перерегулировка активатора на работу преимущественно в реж№1е усиления кислотности или щелочности воды с чередованием подачи необработанной воды. Это достигается путем смещения рамы относительно оси водовода при изменении тяги 9 и регулировочного винта 8. При этом уменьшается циркуляция воды в зоне анода или катода, часть воды из. левой части водовода 1 переходит в правую часть, что обеспечивает техническую реализацию одностороннего сдвига качества воды в соответствии с необходимостью для конкретной почвы на поле.

Технико-экономическая эффективность устройства для активации поливной воды на дождевальных машинах заключается в технической реализации способа управления минеральным питанием растений путем управления качеством воды для увеличения эффективности использования удобрений и минеральных веществ в почве, в увеличении урожайности до 30% и сокращении расхода воды иа полив 20-30% без увеличения энергопотребления.

0

5

(1

Составитель Г. Параев Редактор Ю. Середа Техред Н.Вонкало КорректорМ.Самборская

Заказ 2466/4 Тираж 679Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

ПроизводствеиисЯ-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4