Досвід застосування парціального витратоміра для водообліку на закритих зрошувальних системах

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДОСВІД ЗАСТОСУВАННЯ ПАРЦІАЛЬНОГО ВИТРАТОМІРА ДЛЯ ВОДООБЛІКУ НА ЗАКРИТИХ ЗРОШУВАЛЬНИХ СИСТЕМАХ

Рогалевич Ю.П., к.т.н., професор, (Національний університет водного

господарства та природокористування, м. Рівне), Силаєв П.В., пошуковець, заступник директора (Інститут “Річтранспроект”, м. Київ)

В роботі описаний досвід використання парціального витратоміра нової конструкції в управліннях водного господарства Каховської зрошувальної системи.

In the article describe the experience of use of the partial discharge meter of a new construction in the administration of water management of Kakhovka irrigation system.

водооблік парціальний витратомір

Налагодження водообліку на водогосподарських об'єктах є дуже важливим для функціювання ефективної економіки, про що пишеться в багатьох наукових працях [1, 2, 4]. Не можна сказати, що нічого не зроблено в цьому питанні. На системах, де об'ємні витрати і об'єм подачі води порівняно невеликі і, відповідно, невеликі діаметри труб, водооблік налагоджений за допомогою серійних водолічильників того чи іншого типу [1, 2]. Але коли діаметри труб ? 200 мм, то серійні водолічильники для них не випускаються і, відповідно, проблема водообліку стоїть надзвичайно гостро. Особливо гостро ця проблема постала в останні 10…13 років, відколи споживачам прийшлось платити за воду для зрошення земель КСП, фермерських господарств і т. ін. Адже раніше колгоспи і радгоспи отримували воду для зрошення полів безкоштовно. Поділ колгоспів і радгоспів на ряд фермерських господарств та пайовиків із різними сівозмінами чи монокультурним сільгоспвиробництвом, де вирощувались різні за зрошувальними нормами сільськогосподарські культури, викликає необхідність більш точного обліку води, яка подається на поле. Спочатку обставини склались так, що за воду розраховувались після закінчення поливного сезону. Тут якраз і виникли конфлікти між споживачами і постачальниками, - бо точного об'єму води, поданої за сезон кожному споживачеві ніхто не міг визначити. Основною причиною таких конфліктів було те, що об'єм води, поданої за сезон насосною станцією, визначався за затратами електроенергії (точність ±4%). А в яких пропорціях цей об'єм розподіляється між фермерськими господарствами ніхто визначити не міг. Останні роки склалася така практика у зрошуваному землеробстві, що споживачі попередньо замовляють необхідні об'єми води для зрошення на умовах передоплати, а в кінці сезону розплачуються остаточно. Однак, конфліктних ситуацій не стало менше. Практично, виникла необхідність вести облік води, яка подається на кожну поливну машину.

Із численних літературних джерел [1, 2, 3, 4, 5] відомо, що для вимірювання об'ємних витрат і об'ємів поданої споживачам води існує багато пристроїв та приладів. Однак, найкращий стан на даний момент із водообліком у системі водопостачання, де плата за воду береться. Причому, точний водоооблік у квартирних споживачів. На насосних станціях та магістральних водоводах стан водообліку, навіть у цій галузі значно гірший. Водооблік на насосній станції, як правило, ведуть непрямим методом - за витратою електроенергії [10] у кращому випадку, або за проектною (паспортною) подачею кожного насоса та часом його роботи у гіршому випадку. За цією методикою не враховуються величина зміни ККД насоса і електродвигуна, коливання напруги в мережі, горизонтів води у аванкамерах і напірних басейнах, якщо такі є, а також зміни параметрів характеристики насоса на протязі довголітньої експлуатації. Недоліки цієї методики були детально проаналізовані авторами [6], які прийшли до висновку, що нею незадоволені ні постачальники, ні споживачі, причому останні особливо. Дуже важко переконати споживача заплатити за об'єм води, нібито одержаний ним, який обчислений непрямим методом, - за затратами електроенергії насосною станцією. Як приклад недолугості цієї методики, можна згадати випадок, що трапився на одній із насосних станцій Головного управління Каховського магістрального каналу (КМК). Так, у поливному сезоні 2006 року в один з насосних агрегатів затягло порожній поліетиленовий мішок, який невідомо як потрапив у воду. Насос, який працював паралельно, перестав подавати воду, хоч і вольтметр і амперметр ніяких відхилень, практично, не показали. Це виявилось лише тоді, коли споживачі повідомили, що не отримують замовлену витрату води, тобто не забезпечується нормальна робота запланованої кількості поливних машин “Фрегат”. А за електроенергію, яку спожив цей насосний агрегат, розраховувались, напевно, фермери. Тому, на наш погляд, лише прямі методи вимірювання витрат і об'ємів води, поданої споживачам, можуть ліквідувати конфліктні ситуації при розрахунках. Не можна сказати, що не робились спроби налагодити водооблік на закритих зрошувальних системах, водоводах великих діаметрів і т. ін. [1]. Але, як виявилось на практиці, пристрої для водообліку, через ряд суттєвих недоліків не отримали широкого поширення і являли собою лише поодинокі випадки. Вони були дорогі, вимагали тарування на місці монтажу, наявності джерела електроенергії, складні у виготовлені, монтажі і демонтажі і т. ін. [3, 6]. Слід відмітити, що поступово почала отримувати друге дихання і відроджуватись, запропонована ще у 30-х роках минулого століття Ю.В. Ланге, ідея вимірювання об'ємних витрат і об'ємів води, які прокачуються по трубах великого діаметра, за парціальною схемою [1, 3, 4, 5]. Відомо, що витрата у основному трубопроводі (великого діаметра) визначається за формулою

, (1)

де Сп - коефіцієнт пропорціональності;

Qп - витрата, що проходить через обвідну лінію (шунт) і визначається за допомогою водолічильника.

Але виявилось, що Сп змінюється в залежності від обох витрат нелінійно, а теоретичному визначенню не піддається. Спроби введення звужуючого пристрою між точками відбору парціальної витрати в основний трубопровід (рис.1), з метою розширення діапазону вимірювань, лише ускладнили розрахунок і використання на практиці парціальної схеми водообліку [1, 6].

Наступним кроком до вдосконалення парціальної схеми вимірювання витрати води у трубах великого діаметра, був [3] парціальний витратомір швидкісного напору (ПВШН) із електромагнітним датчиком. Але, через неіндустріальність, залежність від джерела електроенергії, необхідність тарування на місці встановлення, складності монтажу, не вийшов за межі експериментальних зразків. Необхідна була нова конструкція ПВШН позбавлена цих недоліків. Така конструкція [7] була запропонована (рис. 2). Запропонована конструкція ПВШН є автономною, підходить для трубопроводів з діаметрами d=200…4000 мм із будь-яких матеріалів, є недорогою, легкою у монтажі і демонтажі і, теоретично розраховувалась досить легко [8]. Коефіцієнт пропорціональності визначається за формулою

, (2)

де

, (3)

, (4)

л0, l0, d0, щ0 - відповідно коефіцієнт гідравлічного тертя, довжина, діаметр та площа живого перерізу основного трубопроводу;

Сx, щx - коефіцієнт лобового опору, площа міделевого перерізу деталей ПВШН, які обтікаються основним потоком;

г - питома вага води;

лп, lп, dп, щп - відповідно коефіцієнт гідравлічного тертя, довжина, діаметр та площа живого перерізу об`єднаного трубопроводу парціального витратоміра;

ж90, жліч - відповідно коефіцієнти місцевих опорів коліна 900 та водолічильника.

Маючи такі результати, лишається лише поставити за мету впровадження даної конструкції ПВШН у виробництво.

Для впровадження у практику ПВШН нової конструкції був зроблений макет витратоміра (рис. 3), який демонструвався на 16-й і 17-й міжнародних виставках “Агро-2004” та “Агро-2005” у м. Києві, а тепер знаходиться у с. Бортничі Київської області на постійно діючій виставці Держводгоспу.

Паралельно із рекламою на виставках, автори робили спроби рекламувати нову конструкцію ПВШН, виступаючи на республіканських нарадах керівників водогосподарських організацій Держводгоспу, куди двічі запрошувались. Як результат, вдалось встановити парціальні витратоміри нової конструкції на 3-х поливних машинах “Фрегат”, - по одній у Каховському Херсонської області, Мелітопольскому і Якимівському Запорізької області міжрайонних управліннях водного господарства (рис.4).

Встановленні перед початком поливного сезону парціальні витратоміри попрацювали на поливах менше 1…2 тижні і зупинились. Виявилось, що причиною зупинки водолічильників була іржа, яка накопичилась у трубах у міжсезоння. Так виявилось “ноу-хау” застосування ПВШН. Потрібно перший полив здійснювати без парціаль-ного витратоміра, а потім його встановлювати. Що і було зроблено у Мелітопольському міжрайонному управлінні водного господарства, де поливний сезон витратомір пропрацював безвідмовно. На насосних станціях ПВШН можна навіть на зиму не знімати. Коефіцієнт пропорційності парціального витратоміра визначався у кожному випадку за допомогою ультразвукового витратоміра УЗРВ - “взлет - ПР”. На головній насосній станції (ГНС) Каховської зрошувальної системи, на унікальному напірному трубопроводі, діаметром 3600 мм, на прохання Головного управління Каховського магістрального каналу (КМК) був встановлений парціальний витратомір у 2005 році. Але через високу вібрацію напірного трубопроводу, яка передавалась на ПВШН, зупинився водолічильник КВ - 1,5, який не розрахований на роботу у таких умовах. Разом із виробничниками було вирішено перемонтувати парціальний витратомір так, щоб на водолічильник не передавалась вібрація напірного трубопроводу. Це заплановано зробити в кінці поливного сезону 2007 року.

Узагальнюючи одержаний досвід, можна зробити висновки:

1. Найбільш зацікавленими у налагоджені водообліку на меліоративних системах є водоспоживачі.

2. Найменш зацікавленими або геть не зацікавленими є постачальники води, тобто, водогосподарські організації.

3. Для широкого застосування на практиці водообліку за парціальною схемою потрібно нормативно узаконити цю методику виконання вимірювань. Це вимагає і часу і коштів, але це варто зробити. Підрахунки і практичний експеримент показав, що, фактично, води подається у 1,5…2 рази менше на поле, ніж пред'являється до оплати.

4. При широкому застосуванні ПВШН необхідно налагодити в управліннях водного господарства, як виготовлення парціальних витратомірів, так і сервісну службу по їх обслуговуванню і монтажу, пломбуванню, визначенню коефіцієнта пропорціональності, демонтажу в кінці поливного сезону і зберіганню.

Літератруа

1. Хоружий П.Д., Чарний Д.В. Вимірювання витрат води в трубах турбінними водолічильниками // Меліорація і водне господарство. №83. - 1996. - С.139-146. 2. Средства измерения расхода и количества воды на мелиоративных системах. Каталог-справочник. УААН (УкрННИГиМ). Государственный комитет по водному хозяйству Украины (Укрводексплуатация). К.: Хрещатик. 1992. - 46 с. 3. Пособие по расчету, выбору, изготовлению и монтажу парциальных расходомеров скоростного напора. - Одесса. - Минводхоз УССР, Ин-т. - “Укрюжгипроводхоз”. - 1981. - 33 с. 4. Гурин В.А., Чабан В.Й., Востріков В.П. та інші. Облік води на водогосподарських об'єктах. Лабораторні роботи. - Рівне: Видавництво РДТУ.- 2001.- 104 с. 5. Лобачев П.В., Шевелев В.А. Водомеры для водопроводов и канализации. - М.: Издательство л-ры по строительству. - 1964. - 330 с. 6. Рогалевич Ю.П., Силаєв П.В. аналіз причин незначного застосування вимірювання витрат за парціальною схемою. Вісник УДУВГП. Збірник наукових праць Випуск №5 (18), - 2002. - С. 157-162. 7. Парціальний витратомір Рогалевича. Патент України на винахід № 47909. Промислова власність. Офіційний бюлетень. №12, 2004. 8. Рогалевич Ю.П., Силаєв П.В. Теоретичне визначення коефіцієнта пропорціональності парціального витратоміра нової конструкції. Вісник УДУВГП. - Рівне: УДУВГП. -Випуск №6 (19). - 2003. - С. 174-180. 9. Рогалевич Ю.П., Силаєв П.В. Застосування парціального витратоміра для визначення об'ємів подачі води споживачам у точках водовиділу. Водне господарство України, №3. - К. - 2005. - С. 38-41. 10. Об'єм та об'ємна витрата води, перекаченої насосною станцією. Типова методика виконання вимірювань. МВВ 964.21-01. К. - 2003. - 19 с.

Размещено на Allbest.ru