Водоснабжение в сельском хозяйстве

Сельское хозяйство является одной из ведущих отраслей народного хозяйства. В сельской местности проживает немногим меньше половины населения нашей страны. Рост благоустройства сельских поселков, а также развитие сельскохозяйственного производства в последние годы предопределили высокие темпы развития сельскохозяйственного водоснабжения. Вода в сельском хозяйстве расходуется в значительных количествах на хозяйственнопитьевые нужды населения, на животноводческих фермах, на предприятиях по первичной переработке сельскохозяйственной продукции, на приготовление жидких подкормок для пропашных культур, на охлаждение двигателей сельскохозяйственных машин и автомобилей, на полив растений в парниках и теплицах.

Для удовлетворения перечисленных потребностей в воде используются системы сельскохозяйственного водоснабжения, а для полива всевозможных сельскохозяйственных культур в открытом грунте — оросительные системы. При проектировании систем сельскохозяйственного водоснабжение следует пользоваться строительными нормами и правилами, а также соответствующими ведомственными указаниями и рекомендациями, по выбору насосов и насосных станций.

Системы сельскохозяйственного водоснабжения по их назначению можно подразделить на следующие группы:
1) системы водоснабжения поселков совхозов и колхозов, а также ремонтно-технических станции;
2) системы водоснабжения животноводческих промышленных комплексов и отдельно стоящих ферм;
3) системы пастбищного водоснабжения;
4) системы полевого водоснабжения.
Каждая из перечисленных групп имеет свои специфические особенности в части организации водоснабжения, подбора насосов и его схемы.

Системы водоснабжения сельских поселков

Эти насосные системы подают воду на нужды населения, животноводства, парка сельскохозяйственных машин и автомобилей, ремонтных мастерских, предприятий по первичной переработке сельскохозяйственных продуктов (маслозаводы и др.), для полива растений в теплицах и парниках и для пожаротушения. В качестве источников водоснабжения сельских населенных мест в первую очередь стремятся использовать подземные воды и только в тех случаях, когда качество их оказывается неудовлетворительным или дебит подземных источников мал, используются воды поверхностных источников.

При наличии хорошо защищенных с поверхности подземных вод, качество которых отвечает требованиям ГОСТ 2874—73 «Вода питьевая», система водоснабжения сельского поселка будет состоять из водозаборного сооружения в виде двух или нескольких трубчатых колодцев, оборудованных погружными насосами (к примеру: типа ЭЦВ), из регулирующих резервуаров насосной станции второго подъема и разводящей сети. На насосной станции второго подъема устанавливают хозяйственные насосы с производительностью, позволяющей подавать и пиковые, и минимальные расходы воды, а также пожарный насос, параметры которого обеспечивают тушение пожара непосредственно из пожарных гидрантов (без пожарной машины).

В здания административного и культурно-бытового назначения, в больницы, детские сады, ясли и многоэтажные жилые здания, а также в помещения ремонтно-механических мастерских и животноводческих ферм устраиваются водопроводные вводы.

Население, проживающее в одноэтажных жилых зданиях, получает воду, как правило, из водозаборных колонок. В тех случаях, когда качество подземных вод не отвечает требованиям ГОСТ к питьевой воде, система водоснабжения дополняется устройствами для обработки воды. Такая система водоснабжения обесечивает сельское население доброкачественной и сравнительно дешевой водой.

При использовании для целей водоснабжения поверхностного источника (реки, озера) система водоснабжения меняется в отношении типа водоприемного сооружения, а также сооружений для очистки и обеззараживания воды.
Система водоснабжения центральной усадьбы совхоза с использованием поверхностного источника показана на рис. 1.

В системах сельскохозяйственного водоснабжения широкое применение нашли безреагентные способы осветления воды на медленных фильтрах. В ряде сельскохозяйственных районов нашей страны подземные воды сильно минерализованы, а поверхностные источники не обеспечивают необходимого количества воды в засушливые периоды. В таких слуях для водоснабжения совхозов и ферм воду забирают из многоводных надежных источников, иногда значительно удаленных от водопотребителей.

Поскольку подвод воды на большое расстояние обходится дорого, целесообразно устраивать общую систему водоснабжения для группы хозяйств. Нередки случаи, когда для водоснабжения совхозов и колхозов вода забирается из каналов обводнительно-оросительных систем. В районах с дефицитом пресных вод для водоснабжения сельских поселков используют и минерализованные воды подземных и поверхностных источников. При этом минерализованная вода опресняется до необходимых пределов для хозяйственнопитьевых нужд и для других целей.

Учитывая, что опреснение воды существующими способами обходится дорого, рекомендуется устраивать дуплексные системы водоснабжения, т. е. системы, подающие и пресную, и минерализованную воду.

Водоснабжение животноводческих комплексов и ферм

Системы водоснабжения животноводческих ферм и комплексов обеспечивают подачу воды в необходимом количестве и соответствующего качества всем потребителям, а также на противопожарные нужды. Расчетные размеры водопотребления определяются в соответствии с нормами. Расчетный расход воды на наружное пожаротушение в животноводеском комплексе или на ферме в зависимости от их размера колеблется от 5 до 20 л/с при продолжительности тушения пожара 3 ч.

Расходы воды в животноводческих комплексах достигают следующих величин (в м3/сутки):
комплекс по производству молока (1200 голов) — 380
комплекс по производству говядины (10 тыс. голов) — 600
комплекс по производству свинины (108 тыс. голов) — 3000

Основы сельскохозяйственного водоснабжения

Наиболее распространенная схема механизированного водоснабжения животноводческих ферм состоит из следующих сооружений: водозабора с насосной станцией, разводящей сети и регулирующих сооружений (водонапорной башни и резервуара для хранения противопожарного запаса воды). В случаях, когда этого требует качество воды источника, схема водоснабжения дополняется сооружениями по очистке и обеззараживанию воды.

Описание наиболее распространенной схемы водоснабжения животноводческой фермы (на 400 молочных коров):
Из трубчатого колодца вода забирается погружным электронасосом (типа ЭЦВ или насос БЦП) и подается в водонапорную башню и разводящую сеть животноводческой фермы.
Практикой установлено, что емкость бака водонапорной башни должна быть равна 12—15% расчетного суточного расхода воды на ферме. Типовые водонапорные башни для животноводческих ферм имеют баки емкостью 25 м3.
Камеры насосных станций на трубчатых колодцах, водонапорные и регулирующие сооружения, а также смотровые колодцы на водопроводной сети выполняют из сборных железобетонных конструкций. Водопроводную сеть выполняют из асбестоцементных или полиэтиленовых труб, а вводы в скотные дворы и другие помещения на ферме — из чугунных труб.

В промышленных животноводческих комплексах применяются безбашенные системы водоснабжения высокого давления. Для водоснабжения ферм с расходом воды до 40 м3/сутки часто исользуются близко расположенные к поверхности земли подземные воды, забираемые шахтными колодцами. В этих случаях для подъема воды применяются автоматические насосные установки.

Пример: схема насосной установки для пневматической системы водоснабжения с забором воды из шахтного колодца, оборудованного пневматической автоматической установкой ВУ-5-30. Производительность установки 5 м3/ч, напор 30 м.
Принцип действия установки ВУ-5-30 заключается в следующем:
При разборе воды на ферме давление в сети падает. Когда давление в сети упадет до нижнего предела, на который отрегулировано реле давления, насос включается и работает до того момента, пока давление воздуха в воздушно-водяном котле не достигнет верхнего предела, на который также отрегулировано реле давления. Воздушно-водяной котел имеет небольшой регулирующий объем воды. Таким образом, при малом расходе воды на ферме установка будет включаться редко, но в часы, когда расход воды равен производительности насоса, установка будет работать непрерывно до тех пор, пока расход на ферме не уменьшится. При этом насос поднимает давление в воздушно-водяном котле до верхнего предела и реле давления выключает электродвигатель насоса.
По такому же принципу работает установка с погружным насосом (ВУ-7-65). Эта установка предназначена для подъема воды из трубчатых колодцев диаметром 150 мм с динамическим уровнем воды, находящимся на глубине до 40 м. Производительность установки 7,5 м3/ч, напор до 65 м.
В настоящее время широкое использование получили насосы типа ЭЦВ с обратным клапаном.

Ремонт, монтаж и обслуживание оборудования для водоснабжения животноводческих ферм

На животноводческих фермах применяют централизованное водоснабжение, то есть такое, когда все потребители (фермы, производственные и жилые помещения) единой для хозяйства водопроводной системой. Трубопроводы получили широкое распространение для подвода и отвода холодной и горячей воды, воздуха, жидкого корма и навозной жижи. Для правильного выполнения ремонта трубопровод­ных сетей слесарь должен иметь высокую квалификацию и уметь быстро выполнить работы, связанные с ремонтом трубопроводов и запорной арматуры. К неисправностям водопроводной сети относятся тре­щины, разрывы и глубокие риски, образование свищей к трубах, расстройство раструбных, сварных, резьбовых, стыковых соединений и т. д. Основными операциями при ремонте трубопроводов являются резка, гнутье, нарезка резьбы, соединение чу­гунных, стальных и асбестоцементных труб и труб из полиэтилена и винипласта.

Рабочее место слесаря по ремонту водопроводных сетей обычно устраивают в специальном помещении. Так как в это помещение приходится вносить трубы длиной до 6 М, Желательно, чтобы оно имело достаточную шири­ну входа. Очень важно, чтобы свет на рабочее место мас­терской проходил через широкие окна. Если в мастерской пол не деревянный, то на нем вдоль верстака должна находиться деревянная решетка. Основным оборудовани­ем постоянного рабочего места являются верстак разме­ром в плане 2,5×1,25 М И высотой 0,9 М, Сверлильный ручной станок, ручной горн, наковальня, стеллаж для труб и шкаф для арматуры, фасонных частей и инстру­мента. На верстаке закреплены параллельные тиски, прижим, станок для гнутья труб и ручное точило. Стеллажи для труб должны иметь длину 3—4 М

Трубопровода при неработающем насосе или неисправном при­емном клапане, а также предотвращает гидравлический удар жидкости при внезапной остановке насоса. Задвижка служит для регулировки подачи воды, отключения водопроводной сети при ремонте насоса. Один конец обводной трубы вваривают в трубопровод между манометром и обратным клапаном, второй — после задвижки. На обводной трубе ставят вентиль, служащий для заполнения насоса водой при его пуске в работу Центробежный насос смонтирован правильно, если рабочее колесо вращается от руки и не задевает за корпус насоса вал насоса не имеет кривизны; кольца для смазки подшипников сво­бодно вращаются на валу набивка сальников плотная шкивы и полумуфты плотно насажены на вал. При соблюдении этих требований проводят пуск насоса и сдают его в эксплуатацию.

Погружные насосы Типа АПВ и ЭПЛ применяют для подъе­ма воды из буровых (трубчатых) колодцев с диаметром обсад­ной трубы скважины от 150мм и выше.

Сначала проверяют легкость вращения ротора агре­гата. Если ротор проворачивается с большим усилием, отсоеди­няют насос от электродвигателя, проворачивают отдельно рото­ры насоса и двигателя, устраняют причину заедания и собира­ют агрегат.

Перед монтажом насосной установки проверяют и маркиру­ют водоподъемные трубы и устраивают оголовок скважины. После этого насос соединяют с водоподъемной трубой, к кото­рой двумя поясами прикрепляют кабель, а под муфту устанав­ливают монтажный хомут. С помощью грузоподъемного меха­низма агрегат с трубой поднимают, заводят в скважину и мед­ленно опускают до упора хомута в кромку обсадной трубы. Кабель крепят к трубам через каждые 2. 3 м

Поршневые насосы В сельском хозяйстве применяются редко, так как они менее надежны в эксплуатации и постепенно заме­няются центробежными и погружными. Поршнивой насос монтируют в шахтном или буровом колод­це следующим образом. Сначала в скважину или колодец опус­кают колонну водоподъемных труб с цилиндром, а затем пор­шень насоса на штангах, постепенно наращивая отдельные звенья штанг. Цилиндр насоса опускают так, чтобы всасываю­щий клапан погрузился в воду на 1 . 1,75 м, а нижняя часть всасывающего патрубка находилась от дна на расстоянии не менее 0,8. 1,0 м.

Для механизации водоснабжения на животновод­ческих фермах широко применяют центробежные, погружные, поршневые, вихревые и водоструйные насосы.

Центробежные насосы используют для подъема воды из от­крытых водоемов, буровых скважин и шахтных колодцев. Эта насосы консольного типа К, моноблочные типа КМ, насосы тилов НД и Д с рабочим колесом двустороннего входа, вертикаль­ные с большой подачей типов НДВ и В. Наибольшее распро­стронение имеют насосы типапогружные.

Центробежные насосы устанавливают на фунда­ментах, размеры которых ука­заны в технических проектах. Высота фундамента должна быть не более 0,5 м. Стороны фундаментов должны быть на 0,2. 0,25 м больше сторон опор­ной плиты. Болты для фунда­мента изготовляют из круглой стали длиной 0,3. 0,4 м. В зависимости от размеров насосов и электродвигателей глу­бина гнезд должна составлять 220. 400 мм, а размеры в плане 60X60 мм.

Переломы бывают главным образом на чугунных и асбестоцементных трубах малого сечения (от 50 до 200 Мм). Основная причина переломов — неравномерная осадка грунта подошвы трубопроводов, когда труба в этих местах вынуждена работать на изгиб, как балка. Иногда случайно в оставленные при раскопке траншеи под трубу попадает камень, кусок кирпича или дерева, возвышаясь над общей подошвой, со временем они при­водят к перелому трубы. Во время ремонтных работ по­врежденный участок заменяют куском трубы с установкой подвижной муфты.

Устранение повреждений при помощи подвижных муфт:

Центробежные насосы могут иметь следующие дефекты: трещины в корпусе и других деталях насоса, износ защитного кольца, подшипников, вала в местах сопряжения с уплотнениями, уплотнительного пояска рабочего колеса, сальниковых уплотнений, шпоночной канавки колеса.

Порядок разборки центробежных насосов различных марок зависит от их конструктивных особенностей.

Трещины в корпусе, крышке подшипника и крышке спирали заваривают способом отжигающих валиков или восстанавливав ют полимерными материалами с помощью составов на основе эпоксидных смол.

При радиальном зазоре в шарикоподшипниках более 0,2 мм и осевом разбеге вала более 0,4 мм подшипники выбраковывают. При износе уплотнительных поясков рабочих колес дефект ус­траняют, протачивая или шлифуя пояски под ремонтный размер защитного кольца, который изготавливают из стали 20. 45 с уменьшенным внутренним диаметром (для обеспечения зазора 0,2. 0,35 мм) и запрессовывают с натягом 0,01. 0,05 мм в корпус. Если у крышек отломаны ушки, в месте излома подготавливают фаски шириной 4. 5 мм и под углом 45° к плоскости соединения со спиралью. Отломанную часть или новое ушко приваривают.

Посадочные места под подшипники и шпоночный паз вала восстанавливают общепринятыми способами.

После установки рабочего колеса на вал узел проходит ста­тическую балансировку. Дисбаланс допускается не более 0,4 Н-см, торцевое биение рабочего колеса — не более 0,04 мм.

Внутреннюю поверхность корпуса перед сборкой покрывают битумным лаком. Сборку и разборку насосов проводят на стенде типа 8794 .

Отклонение от соосности насоса и электродвигателя при сборке допускается не более 0,25 мм. Соосность валов проверя­ют с помощью индикатора часового типа с приспособлением.

Набивку сальника перед установкой промывают в бензине или керосине и пропитывают разогретым солидолом или живот­ным жиром. После затяжки сальника момент, прикладываемый для вращения вала насоса и электродвигателя, не должен пре­вышать 6 Н-см.

Водонапорная башня

Водонапорную башню устанавливают на фундамент и крепят к нему анкерными болтами. Перед установкой колонну башни подводят к фундаменту так, чтобы башмаки днища фундамента были обращены к обрезу фундамента. Бак с колонной соединя­ют установочными болтами, следя при этом, чтобы сварочный зазор между конической частью днища бака и колонной не пре­вышал 5 мм. Концы стыка на расстоянии 20 мм по обе стороны очищают от ржавчины и грязи. Свариваемый шов прихватывают в трех-четырех местах по окружности стыка, а затем привари­вают в два слоя. Качество сваренного шва проверяют керосином.

После приварки к колонне бак соединяют с крышкой на бол­тах, размещают в крышке вентиляционную, а в баке контроль­ную трубы и к башне снаружи приваривают лестницу. Крышку устанавливают так, чтобы расположение люка совпадало с рас­положением наружной и внутренней лестниц. При необходимо­сти на земле выполняют теплоизоляцию башни. Днище колон­ны и наружную поверхность ее покрывают на высоту не менее 2 м двумя слоями горячей битумной мастики.

Перед подъемом днище башни укладывают на край фунда­мента. Башню поднимают автокраном, лебедкой или трактором. При использовании автокрана его устанавливают на рассто­янии 9 м от башни, дают стреле минимальный вылет (3,8 м). На расстоянии 23 м от башни в плоскости подъема устраивают земляной якорь для закрепления стрелы крана анкерными бол­тами и три свайных якоря для крепления тормозного троса лебедки и боковых расчалок. Автокран, стреловой полиспаст, ось башни, тормозная лебедка и земляной якорь должны нахо­диться на одной линии (в плоскости подъема). После окончания подготовительных работ башню поднимают на козлы высотой 4,7 м, проводят пробный подъем над козлами на высоту 15. 20 см, а затем окончательный подъем, выверку вертикальности установки и заливку анкерных болтов цементным раствором. До затвердения бетона башня крепится растяжками в трех на­правлениях. После затвердения бетона анкерные болты затяги­вают, собирают напорно;-разводящую и сливную трубы, устраи­вают смотровой колодец, делают вокруг башни земляную обсыпку на высоту не менее 2 м и снимают растяжки.