Лабораторная работа по агроинженерии, БелГАУ

Лабораторная работа №12 МЕХАНИЗАЦИЯ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМ И ПАСТБИЩ Цель работы: изучить устройство и принцип действия машин для подъема воды, автоматических поилок для скота и птицы, освоить методику расчета системы водоснабжения. Оборудование: плакаты, слайды, видеоролики, макеты башни конструкции Рожновского, насосов и установок для подъема воды, автоматические поилки АП-1А, ПАС-2, АГК-12, АГС-24, ПБС-1. Порядок выполнения работы: изучить и зарисовать общую схему водоснабжения, конструкции водоструйной установки и водонапорной башни, устройство и принцип работы автоматических поилок АП-1А, ПАС-2, АГК-12, АГС-24, ПБС-1, решить задачу по расчету системы водоснабжения (задание выдает преподаватель индивидуально каждому студенту). ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕМЕ Общая схема водоснабжения животноводческих ферм На фермах вода расходуется на производственно-технологические нужды (поение животных и птицы, приготовление кормов, мойку оборудования и животных, уборку помещений и т.д.), отопление, хозяйственно-питьевые нужды и противопожарные мероприятия. Для животных установлены нормы потребления воды в сутки на одну голову. Например, для коров молочных пород – 100 л, в том числе 65 на поение; коров мясных пород — соответственно 70 и 65 л; молодняка крупного рогатого скота — 30 и 25 л; поросят-отъемышей — 5 и 2 л и т д. Для обеспечения животноводческих ферм водой разработана система водоснабжения, представляющая собой комплекс взаимосвязанных машин, оборудования и инженерных сооружений, предназначенных для забора воды из источников, подъема ее на высоту, очистки, хранения и подачи к местам потребления. Состав машин и инженерных сооружений зависит в основном от источника водоснабжения и требований, предъявляемых к качеству воды. Система водоснабжения состоит из открытого (река, канал, озеро, водохранилище и т. п.) или закрытого (грунтовые и межпластовые воды) источника воды, водозаборного сооружения, водоподъемных машин и установок, сооружения для очистки воды (при открытых водоисточниках), резервуара чистой воды, насосной станции вторичного подъема воды, напорно-регулирующего сооружения, наружной и внутренней водопроводных сетей и водоразборных устройств. Общая схема водоснабжения из открытого источника показана на рисунке 12.1. Очистные сооружения, резервуары чистой воды и насосная станция второго подъема могут отсутствовать, если вода подается из закрытых источников и соответствует стандарту на питьевую воду. Водоподъемные машины и установки Для поднятия воды из водозаборного сооружения и подачи ее к напорным устройствам или в трубопровод используют водоподъемные машины и установки. Водозаборные сооружения служат для забора воды из водоисточника. Их делят на два вида: для поверхностных и для подземных источников. Водозаборные сооружения для поверхностных (открытых) источников бывают двух типов — береговые и русловые. Русловые водозаборы применяют в том случае, когда воду берут из средней части реки с пологими берегами и небольшой глубиной (вода в русле лучшего качества, чем у берегов). Береговые водозаборы применяют при достаточной глубине у берега реки и устойчивом грунте. Для подъема воды используют центробежные, вихревые и объемные (поршневые, винтовые, диафрагменные и др.) насосы; водоструйные установки; воздушные, инерционные, гидравлические, ленточные и другие водоподъемники. В сельском хозяйстве наиболее распространены центробежные насосы. Центробежные насосы классифицируют по следующим признакам: по расположению вала насоса — горизонтальные и вертикальные; по числу рабочих колес — одно- и многоступенчатые; по способу подвода воды к рабочему колесу — с односторонним и двусторонним подводом; по создаваемому напору — мало-, средне- и высоконапорные. Центробежный насос состоит из рабочего колеса, приемного клапана, корпуса насоса, всасывающей трубы и клапана. При вращении рабочего колеса 2 (рисунок 12.2) вода, залитая в насос перед пуском, увлекается лопастями 3 и под действием центробежной силы устремляется по межлопастным каналам от центра колеса к его периферии. Выброшенная из колеса с большой скоростью в расширяющееся русло спирали вода постепенно теряет скорость, создавая при этом возрастающее по мере приближения к нагнетательной полости насоса давление, и далее под этим давлением поступает через нагнетательный трубопровод 1 в водопроводную сеть. При вытеснении воды из рабочего колеса в центре его создается разрежение, вследствие чего вода из источника под действием атмосферного давления через приемный клапан 4 и всасывающую трубу 5 поступает в насос. Клапан предотвращает обратный слив воды и защищает насос от гидравлического удара при внезапной остановке. Для подъема воды из шахтных или буровых колодцев широко применяют водоструйные установки (рисунок 12.3), состоящие из центробежного и водоструйного насосов, напорной и подъемной труб. Совместная работа центробежного и водоструйного насосов позволяет поднимать воду из глубины колодцев. При этом центробежный насос и электродвигатель в отличие от погружного устанавливают на поверхности земли. Струйный аппарат опускают в колодец ниже динамического (наименьшего) уровня. Перед пуском установки в эксплуатацию всю систему заполняют водой (при последующих пусках вода не заливается, так как она удерживается от вытекания обратным клапаном водоструйного насоса). При работе установки вода от центробежного насоса 5 с большой скоростью по напорной трубе 3 поступает к соплу водоструйного насоса 2, а из него попадает в смесительную камеру, где создается разрежение. Вследствие разрежения вода из источника через сетку и щели фильтра всасывающего патрубка 1 поступает внутрь насоса 2, приподнимает обратный клапан 10 и перемешивается с рабочей жидкостью. В диффузоре 7 давление воды увеличивается (за счет уменьшения скорости потока) до величины, необходимой для подъема по трубе до уровня, достаточного для засасывания ее насосом. Пройдя через насос 5, часть воды вновь подается в напорный трубопровод 3 для питания струйного аппарата, а основная масса воды по напорному трубопроводу поступает к потребителю — в напорный резервуар 6. Устройство водоструйных установок просто и надежно в работе, но их коэффициент полезного действия составляет 30…32%. Высота подъема воды водоструйными установками 8…41 м. В качестве водонапорных сооружений используют башни конструкции Рожновского. Водопроводные сети Водопроводные сети бывают внешними (за пределами помещений) и внутренними (внутри помещений). Внешние водонапорные сети бывают разветленными (тупиковыми) и кольцевыми. В кольцевой сети вода подводится к потребителям с двух сторон. На небольших фермах внешнюю водопроводную сеть часто прокладывают по тупиковой схеме, на крупных фермах и комплексах применяют кольцевую сеть. Водопроводную сеть монтируют из чугунных, стальных, асбестоцементных и полиэтиленовых труб. Внешнюю водопроводную сеть чаще всего сооружают из чугунных и асбестоцементных труб, реже – из стальных, покрытых антикоррозийной изоляцией. При прокладке водопровода нужно соблюдать два правила: трасса должна быть кратчайшей, а трубы уложены на такую глубину, чтобы они не промерзали. Машины и оборудование для поения животных По принципу действия различают клапанные и вакуумные поилки. Первые, в свою очередь, делят на педальные и поплавковые. Одинарная автопоилка ПА-1 и ее модификации предназначены для поения двух животных крупного рогатого скота в коровнике любого типа. Поилка состоит из чугунной чаши вместимостью 2л, корпуса, выполненного в виде угольника, клапанного механизма, состоящего из клапана со штоком, пружины и резиновой прокладки, корпуса клапана и педали. Поилка соединена с трубопроводом посредством стояка с помощью седелки и хомута. Вода из магистрали через стояк заполняет внутреннюю полость корпуса клапана. Поилка АП-1А отличает от ПА-1 А конструкцией отдельных элементов. Ее детали, кроме седла клапана и амортизатора, изготовлены из пластмассы, а функции пружины выполняет резиновый амортизатор. Автоматическая поилка ПАС-2, предназначенная для поения свиней, состоит из двух чаш, установленных под углом 180º и закрываемых крышками; поплавковой камеры; поплавка с рычагом и клапана. Поилка АГК-12 предназначена для поения крупного рогатого скота на пастбищах и выгульных площадках при его беспривязном содержании. Она представляет собой цистерну, установленную на полозьях, и два корыта, соединенные между собой и цистерной резиновым шлангом. Одно из корыт соединено с цистерной вакуумной трубкой. Вода из цистерны поступает в корыто и заполняет его до уровня вакуумной трубки. Когда животные пьют, уровень воды в корыте понижается до тех пор, пока не откроется конец вакуумной трубки. Воздух начинает поступать в цистерну, давление в ней возрастает. Вода из цистерны подается в корыто до тех пор, пока конец вакуумной трубки вновь не закроется. Таким образом, в корытах поддерживается постоянный уровень воды. Его можно поддерживать также при помощи поплавкового клапана. При необходимости поилку оборудуют электрическим подогревателем. Групповая автопоилка АГС-24 предназначена для поения свиней при групповом содержании. Она состоит из цистерны объемом 3,1 м3, установленной на салазках, двух поильных корыт и вакуумного устройства. Поилка наполняется водой из водораздатчика или водопроводной сети. Постоянный уровень воды в корытах поддерживается вакуумным устройством. Корыта разделены на отдельные поильные места, закрываемые клапанами. Работает поилка аналогично АГК-12. Число поильных мест у одного корыта 12. Автопоилкой АГС-24 можно обслужить до 500 свиней. В зимний период ее укомплектовывают электроводонагревателем, температурным реле, клапанным механизмом и щитком управления. Передвижная автопоилка ПАП-10А используется для поения крупного рогатого скота на пастбищах или в летних лагерях. Бесчашечная сосковая поилка ПБС-1 предназначена для взрослых свиней на откормочных и репродуктивных фермах. Ее устанавливают стационарно в свинарниках со станочным и бесстаночным размещением животных при групповом и индивидуальном их содержании, а в летнее время — на выгульных площадках. Поилка состоит из корпуса, соска, клапана, уплотняющих резиновых манжет, амортизатора и упора. При нажатии животным на сосок поилки головка клапана поворачивается и вода поступает через зазоры, образовавшиеся в уплотнениях. Контрольные вопросы: 1. В чем состоит принципиальная схема водоснабжения на фермах? 2. Для каких целей предназначена водонапорная башня конструкции Рожновского? 3. Какие основные типы устройств для подъема воды используются на животноводческих фермах? 4. Какие виды водопроводных сетей вы знаете? 5. Какие типы поилок используются для поения крупного рогатого скота? 6. Какие типы поилок используются для поения овец? 7. Какие типы поилок используются для поения свиней?