Устройство для активации поливной воды на дождевальных машинах

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЭВЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (1И

1,5ц 4 А 01 G 25/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3761206/30-15 (22) 06.07.84 (46) 15.05.86. Бюл, 11 18 (71) Конструкторско-технологический центр "Автоматизация и метрология" (72) В.И. Пронов и С.В. Кибальников (53) 631.811(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 948345, кл. А 01 G 25/16, 1981. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКТИВАЦИИ ПОЛИВНОЙ ВОДЫ НА ДОЖДЕВАЛЬНЫХ

МАШИНАХ, включающее двигатель с генератором, подключенным к блоку управления приводом, и активатор на входном водоводе машины, выполненный в виде разнополярных электродов, установленных на раме и подключенных через выпрямитель к генератору, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью экономии электроэнергии путем повышения КПД двигате! /

" =Ъ, ля и генератора, а также повышения качества поливной воды путем интенсификации процесса активации, устройство снабжено компаратором мощности генератора, подключенным к выходам генератора, блока управления приводом и выпрямителю, выполненному управляемым и подключенным к входу компаратора, а рама активатора с электродами выполнена подвижной и связана с корпусом двигателя, причем электроды установлены в водоводе под углом не более 30 к его ocu. о

2. Устройство по п. 1, о. т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью регулирования водородного показателя и окислительно-восстановительного потенциала воды, рама установлена с возможностью регулирования положения электродов относительно оси водовода.!

230550 2

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 повьппения КПД двигателя и генератора, а также повьппе" ние качества поливной воды путем интенсификации процесса активации.

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

На выходе насоса ДИ установлен входной водовод 1, разветвляющийся на две части: левую 2 и правую 3.

Внутри водовода 1 на подвижной раме

4, закрепленной по углам на подвиж0 ных шарнирах под углом не более 30 к оси потока воды, установлены чередующиеся перфорированные электроды

5 и б в количестве от 5 до 15 шт.

Количество электродов определяется расчетом или опытным путем по расходу воды в водоводе l, площади элек— тродов 5 и 6 и рабочему напряжению постоянного тока на электродах. Электроды 5 и б 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 через рычаг 7, ось которого закреплена на водоводе 3 и регулирующий винт 8 с корпусом водовода. Водоводы 1-3, подвижную раму 4 с электродами 5 и 6 в дальнейшем будем называть активатором воды. Водовод i может соединяться с водоводами 2 и 3 через гибкую вставку, не показанную на фиг.l.

Рама 4 верхним и нижним шарнирами закреплена на рычаге ? и жесткой тяге 9 относительно оси водорода 1 и может смещаться при изменении длины тяги 9 и поворота рычага ?. 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 крьппси цилиндров двигателя. Проход тяги 9 через водовод выполняется с эластичным уплот нением, обеспечивающим передачу вибрации корпуса двигателя на подвижную раму 4. Тяга 9 имеет приспособление для регулирования ее длины с целью 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 использоваться отдельный электромеханический вибратор (двигатель 10}.

Двигатель 10 через вал соединен с электрическим генератором ll> выход которого через управляемый выпрямитель 12 и провода 13 соединен с левой н правой частями рамы 4 с электродами 5 и 6. Изоляторы для соединения проводов 13 с внутренней полостью водовода 1 не показаны на фиг. I. Выход генератора ll соединен с входом питания выпрямителя 12, компаратора

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

Управляемый выпрямитель 12 и блок

15 управления содержат известные логические устройства для преобразования н векторного суммирования активной и реактивной мощности, выход которых соединен с компаратором 14 мощности. В качестве логических устройств могут использоваться преобразователи мощности Е?29, Е748 и

П0024 или логические схемы сравнения с двумя подведенными величинами.

Генератор 11 содержит серийное электрооборудование ДИ "Кубань". Управляемьп выпрямитель 12 содержит тиристорные схемы фазового управления отбираемой мощности на активатор воды в зависимости от интервалов времени следования импульсов управленин с выхода компаратора 14. В открытых системах поверхностного полива в качестве водовода 1-3 может использоваться бетонированный канал нли лоток с водовыпусками. Левая и правая части рамы 4, электроды 5 и

6 выполняются из нержавеющей стали.

Для придания жесткости электродам

5 и б, их толщина должна быть более

5 мм, а их профиль и крепление на раме 4 должны исключать возможность закорачивания электродов через корпус или внутреннюю полость водовода !, выполненную из изолирующего материала.

В качестве компаратора мощности используются компараторы ИК4803, Пропускная способность, водовода ! с электродами 5 и 6 должна обес!

5 и чивать максимальный расход воды

ДМ "Кубань".

Сущность изобретения направлена на повышение эффективности использования мотор-генератора привода ДМ

20 беэ увеличения его номинальной мощности путем утилизации механических потерь дизельного мотора на вибрацию, постоянной загрузки электрического

25 генератора до номинальной мощности при установке электродов для электродиализа воды без моноразделительных мембран и их соединения с корпу. сом мотора и выходом генератора. Это объясняется тем, что в автономной энергетической установке для обеспечения нормальных пусковых токов электродвигателей для привода рабочих колес ДМ, мощность, генератора, согласно известных правил проектирования, выбирается на 30-40Х 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 постоян- 45 ную загрузку мотор-генератора на номинальной мощности. Это позволяет выбрать оптимальный режим работы дизельного генератора без регулирования его мощности на постоянное иэ- 50 меняющейся нагрузке колес привода дМ. Обеспечение равномерной загрузки

I мотора позволяет выбрать его наиболее экономический режим работы по потреблению топлива и исключает неиэ- 55 бежный перерасход топлива при изменении чередующегося способа полива для обеспечения электропотребления

40 з !230

КМП816СА1. На выходе компаратора 14 установлено устройство для суммирования векторов мощности выпрямителя !

2 и блока 15.

В качестве блока 15 управления, компаратора 14.мощности и формирователя управляющих импульсов управляемого выпрямителя 12 может использоваться микроЭВМ. Компаратор 14 мощности содержит также задатчик пре- .10 дельно допустимой мощности генератора 11, выполненный на известных интегральных микросхемах.

550 4 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 иэ левой и правой частей водовода 1 в его ответвления 2 и 3. Отсутствие перето. ка воды проверяют путем пропускания красителя в одну иэ половин водовода 1 на входе электродов 5 или 6.

Программа работы ДМ расчитана на полив всего поля через 25 м чередующимися нормами полива 800 и 200м /ra 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 компаратора 14 и формирователя управляющих импульсов выполняет микроЭВМ, 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 ДМ 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 пот-. ребляемой 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 эЛектродов 5 и 6 к трехфазной электросети генератора ll, которые переключаются с выдержкой времени, обеспе5 12305 чивающей устойчивую работу устройства согласно фиг. 1. При остановке приводов ДМ компаратор 14 переключает всю мощность генератора ll на работу активатора воды. Таким образом, независимо от колебания энергопотребления 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 обеспечивается очистка поверхности электродов от газов, в электрическом ноле электродов 5 и 6 осуществляется преобразование механической энергии и усилива- 20 ется обмен активированной воды в приэлектродной зоне. Постоянный электрический ток выпрямителя 12 по проводам 13 проходит между электродами

5 и 6 через воду. В зазоре между 25 электродами 5 и 6 осуществляется известным способом активация воды путем изменения ее свойств — a зоне анода рН снижается, а в зоне. катода возрастает. В связи с отсутствием З0 ионоразделительной диафрагмы эти растворы должны смешаться. Однако

° этого не произойдет в связи с тем, что электроды 5 и 6 установлены о 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 интенсификации щ электрохимического 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 воды и перенос их через щели перфорированных элек- © тродов на оси водовода 1. При этом длина пути ионов воды между элек5G 4 тродами сокращается за счет взаимного расположения электродов, равного о до 60, и также в связи с ь1иянием гидродинамического потока воды, сформированного электрическим полем элек-. тродов 5 и 6 на ускорение обмена воды между ними. Все зто позволяет снизить уцельный расход энергии на обработку воды до 0,3 кВт.ч/м . В з 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 повышает— ся до 8-9, Чередованием полярности электродов 5 и 6 достигают управление изменением качества воды в водоводах 2 и 3 и периодической пода 1и на поле воды с рН или <7, что улуч— шает качество воды путем увеличения растворимости минеральных веществ почвы, На почвах с щелочной (рН 8) или кислотной реакцией рНс5,5 нет необходимости усиливать щелочность или кислотность н требуется перерегулировка активатора на работу преимущественно в режиме усиления кислотности или щелочности воды с чередованием подачи необработанной воды.

Это достигается путем смещения рамы относительно осН водовода при изменении длины тяги 9 и регулировочного винта 8. При этом уменьшается циркуляция воды в зоне анода или катода, часть воды из,левой части водовода l переходит в правую часть, что обеспечивает техническую реализацию одностороннего сдвига качества воды в соответствии с необходимостью для конкретной почвы на поле.

Технико-зкономическая эффективность устройства для активации поливной воды иа 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 ЗОЖ и сокращении расхода воды на полив 20-30Х без увеличения энергопотребления.

Составитель Г. Параев

Редактор Ю. Середа Техред Н.Бонкало Корректор И. Самборская

Заказ 2466/4 Тиралс 679 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Ю

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