Эксплуатационная надежность систем капельного орошения

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия»

Эксплуатационная надежность систем капельного орошения

УДК.631.674

А.Д. Ахмедов - д-р техн. наук, проф., А.А. Темерев - аспирант

Волгоград, Россия

Аннотации

Анализированы основные показатели надежности элементов систем капельного орошения. Показан график кривой зависимости отказов элементов оросительной сети от времени эксплуатации.

The main indicators of reliability of the elements of drip irrigation system are analyzed. The graph for curve of dependence of drip irrigation system refusals and operating time is shown.

При эксплуатации оросительной системы ее основные элементы подвергаются воздействию различных факторов. Влияние этих факторов проявляются в виде отклонений параметров системы от расчетных значений. Эти отклонения иногда могут быть настолько значительными, что дальнейшая эксплуатация системы становится невозможной.

Для оценки эксплуатационных качеств систем капельного орошения, наряду с традиционными показателями необходимо иметь представление о количественной характеристике надежности. Она должна быть установлена и рассчитана на основе анализа поведения основных параметров системы при ее эксплуатации.

Чтобы оценить надежность всей системы необходимо предварительно оценить надежность каждого из элементов системы. В нашем случае это, насосная установка; регулирующие элементы (фильтры, счетчики воды, предохранительные клапаны и т.д.); распределительная сеть (трубопроводы, шланги и соединения); увлажнительная сеть (увлажнители).

Одной из задач исследований надежности является определение основных количественных показателей, характеризующих работоспособность элементов поливной сети. Достоверность этих показателей зависит от объема исследований и точности оценки измеряемых величин. На объективность получаемой информации также влияет методика исследований, так как она определяет количество факторов, оказывающих влияние на работоспособность элементов.

При установлении показателей надежности исследуемых систем учитывали то, что элементы делятся на восстанавливаемые и невосстанавливаемые. Невосстанавливаемыми называются такие элементы, которые в процессе выполнения своей функции не допускают ремонта, а восстанавливаемыми - такие элементы, которые в процессе выполнения своей функции допускают ремонт.

Рассмотрим сначала критерии надежности невосстанавливаемых элементов. Вероятность безотказной работы Р(t) вычисляется по формуле

Р(t) = P(T > t).

Вероятность безотказной работы по статистическим данным об отказах оценивается выражением

где Т - время непрерывной безотказной работы; t - определенное время, заданное в условиях эксплуатации; No - число элементов в начале испытаний; n(t) - число отказавших элементов за время t.

Следовательно, вероятность безотказной работы элемента будет вычисляться по формуле

P(t) = exp[-,

где (t) - интенсивность отказов.

Изложенные критерии применимы и для восстанавливаемых систем до первого отказа.

Из приведенных выражений видно, что высокая надежность - это низкая интенсивность отказов. Когда наступает износ элементов, интенсивность отказов начинает расти, и к внезапным отказам добавляются износные, которые обычно подчиняются нормальному закону распределения.

Для достижения высокой надежности в течение большого промежутка времени в период нормальной эксплуатации элементы должны заменяться после отказа. Если будет достаточно точно предсказан момент отказа, то выгоднее сделать замену до отказа. Необходима также своевременная профилактическая замена элементов, даже если они не отказали в конце периода нормальной эксплуатации.

Типичная кривая зависимости отказов элементов от времени эксплуатации показана на рис. 1.

Рис. 1. Типичный характер отказов элементов оросительной сети: 1 - период приработки; 2 - период нормальной работы; 3 - период износа

Промежуток времени от 0 до 1 является периодом приработки элементов. Значение интенсивности отказов в этом периоде достаточно велико. В этом промежутке времени наиболее часто выходят из строя дефектные элементы. Постепенно интенсивность отказов снижается, приближаясь к некоторой установившейся величине, этот период называется периодом нормальной эксплуатации, когда происходят лишь внезапные отказы, но еще не наступил износ, в этот промежуток времени значение интенсивности отказов постоянно. капельный оросительный приработка

При расчете долговечности систем капельного орошения главным является проблема физического срока службы конструкций, который имеет тенденцию превышать экономически выгодный срок использования конструкции. Техническое старение (моральный износ) опережает физический износ системы. Моральный износ является следствием технического прогресса, благодаря которому появляются новые устройства и материалы, более эффективные, чем прежние. Преимущество нового перед старым может достигать такой степени, что, несмотря на высокую стоимость его приобретения и установки, его применение в целом оказывается выгоднее, чем продолжение эксплуатации старых систем. Физический износ можно предупредить, но моральный износ ничем предупредить нельзя.

Для прогнозирования физического износа (долговечности) используется основное уравнение старения (обобщенное уравнение Аррениуса)

lnS = lnS_o - K^\ te^-Q/E,

где S - мгновенная прочность; S_o - начальная прочность; Q - энергия активации; Е - энергия реакции; K^\ - включает в себя константы K и K^\ и является функцией концентрации веществ, а также их природы; K - константа, зависящая от материала; K^\ - константа, характеризующая размер дефекта.

Это уравнение справедливо для многих типов материалов при наличии двух независимых процессов начального и долговечного старения.

Для исследования надежной работы капельных водовыпусков при эксплуатации были выделены определяющие факторы, оказывающие наибольшее влияние на их работоспособность. Такими факторами являются мутность подаваемой в систему воды, крупность взвешенных в воде частиц и конструктивные особенности капельных водовыпусков. В процессе испытания поливной сети проводилась выбраковка дефектных изделий, а отобранные элементы проходили в течение 10-20 часов приработку на технически чистой воде.

Расходы капельных водовыпусков измеряли через каждые 30 часов работы. Относительная ошибка при измерении расхода не превышала 3,5 %. Давление в трубопроводах при измерении расходов капельных водовыпусков поддерживалось постоянным и фиксировалось манометром, расположенным в начале поливного трубопровода. Давление в поливных трубопроводах во всех опытах для одних и тех же капельных водовыпусков было одинаковым, а в промежутках между опытами было разным в пределах рабочей зоны характеристики q = f(H).

В результате натурных наблюдений за работоспособностью элементов поливной сети систем капельного орошения при разных способах очистки воды установлено, что главное влияние на их работоспособность оказывает технологический разброс расходов капельных водовыпусков и степень очистки воды.

Для удовлетворительной работы капельных водовыпусков в условиях эксплуатации необходимо, чтобы технологический коэффициент вариации их расходов не превышал 0,17.

Чтобы система была длительное время работоспособной и экономически эффективной, нужно чтобы крупность взвешенных частиц, поступающих в систему после очистки воды, была не более 0,25.

Библиографический список

1. Ахмедов А.Д. Оптимизация основных параметров систем внутрипочвенного орошения [Текст] / А.Д. Ахмедов// Научное обеспеченение национального проекта «Развитие АПК»: материалы научно-практической конференции. - Волгоград: ВГСХА, 2008. С.116-118.

2. Ахмедов А.Д. Особенности влияния напора на распределение влаги взависимости от времени [Текст] / А.Д. Ахмедов// Проблемы и тенденции устойчивого развития аграрной сферы: материалы международной научно-практической конференции. - Волгоград: ВГСХА «Нива», 2008. Т. 2. с.81-85.

3. Токар А.И. Гидравлическая надежность капельниц [Текст] / А.И. Токар// Рекомендации по внедрению техники и технологии производства в области мелиорации и сельского хозяйства: сб. научн. трудов. - Равно, 1984. С.9-13.

Размещено на Allbest.ru