Шланговые системы - ускорение
13.02.2019
Крупные животноводческие предприятия часто не устраивает производительность, которую дают стандартные шланговые системы, распространенные в нашей стране. Для соблюдения ограниченных сроков внесения больших объемов навоза, ускорения освобождения лагун им требуется использование систем повышенной производительности.
Стандартная шланговая система общей длиной 800-4000 м с диаметрами магистральных (транспортирующих) шлангов 6” и буксируемых – 5”, с дизельной насосной станцией (ДНС) с насосом Cornell 4NНТВ позволяет работать в условиях меняющихся расходов в пределах 100-250 м3/час. Ее существенным преимуществом является отсутствие необходимости использования погружного насоса при обычных глубинах лагун (до 6 м) - достаточно системы заливки насоса ДНС при пуске с применением электрического вакуумного насоса или принудительного вакуума Redi-Рrime.
Особенности повышения производительности
В ситуации, когда объемы и сроки требуют увеличения производительности шланговой системы, необходимо изменение всех ее комплектующих. В этом случае важно учесть все индивидуальные условия животноводческого комплекса, прежде всего, объемы навоза, сроки его внесения, максимальную дальность транспортировки.
Обоснуем на примере следующих вариантов:
1. Применение более мощной ДНС с насосом Cornell 6NНТВ при длине шланговой системы более 2 км без увеличения диаметров шлангов приведет к снижению расходов ниже минимальных значений для данного насоса (около 180 м3/ч), что может вывести его из строя.
Выходом из такого положения может стать устройство сброса части расхода обратно в лагуну по отводной линии. Для насоса Cornell 4NНТВ этот показатель составляет всего 50 м3/ч и не ограничивает расходы по минимальной величине.
2. Увеличение диаметров шлангов при использовании насоса Cornell 4NНТВ приведет к снижению высоты всасывания при увеличении расходов. Забор возможен будет только верхнего слоя навоза заполненных лагун, при снижении уровня жидкости начнется процесс кавитации, который приведет к порче насоса.
Этот вариант возможен с применением погружного насоса обеспечивающего максимальную производительность основной насосной станции, а значит, значительного увеличения мощности двигателя. Таким образом, данный вариант становится экономически не оправданным.
Использование насоса Cornell 4NНТВ в шланговых системах с увеличенными диаметрами шлангов может быть целесообразно на подкачивающей (бустерной) ДНС на длинных системах, а также в случае забора стоков из гидрантов мелиоративной сети. Также возможен вариант загрузки насоса с помощью лагунной помпы, работающей от вала отбора мощности трактора.
3. Применение насоса Cornell 6NНТВ с увеличением диаметров шлангов снимает вопрос необходимости применения погружного насоса в связи с тем, что насос 6NНТВ является штатным для 8-ми дюймовых шланговых систем, высота всасывания данного насоса составляет 6,5-7,5 м при величине расходов 200-400 м3/ч.
4.Увеличение диаметра магистральных шлангов без увеличения диаметра буксируемых не даст существенного роста производительности, так как гидравлические потери напора в 400 метрах буксируемого шланга в этом случае составляют почти половину от общих потерь даже на длинной системе.
Для обеспечения высокой производительности шланговой системы рекомендуется следующая комплектация:
- ДНС с насосами Cornell 6NНТВ или Cornell 4NНТВ (с лагунной помпой или питанием от гидрантов),
- магистральные шланги диаметром 8”,
- буксируемые шланги диаметром 6”.
Расчетная производительность
В таблице ниже приведены расчетные производительности шланговых систем с увеличенными диаметрами шлангов и традиционных систем (с диаметрами магистральных шлангов 6” и буксируемых - 5”). Расчет проведен для стоков свиней 97% влажности и навоза КРС 94% влажности:
|
Комплектация шланговой системы |
Производительность откачки, м3/ч при различной протяженности системы свиного навоза 97% влажности навоза КРС 94% влажности |
|||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 км | 2 км | 3 км | 4 км | 5 км | 6 км | |
| Cornell 6NНТВ, 8” и 6” |
430 290 |
360 235 |
315 205 |
285 185 |
260 -* |
240 -* |
| Cornell 4NНТВ, 8” и 6” *** |
395 265 |
335 220 |
290 190 |
260 170 |
240 155 |
220 145 |
| Cornell 4NНТВ, 6” и 5” |
235 155 |
185 120 |
155 100 |
135 90 |
120 -** |
110 -** |
Примечания:
* расход ниже минимального для насоса;
** малая, экономически невыгодная производительность;
*** с использованием лагунной помпы или погружного насоса.
Как видно из таблицы, применяя шланговую систему с увеличенными диаметрами шлангов и насосом Cornell 6NНТВ, можно повысить ее производительность примерно в 2 раза, а с насосом Cornell 4NНТВ - в среднем в 1,85 раза по сравнению со стандартной комплектацией (с диаметрами шлангов 6” и 5” и насосом Cornell 4NНТВ).
«Плата» за высокую производительность
При выборе шланговых систем повышенной производительности необходимо учитывать следующие обстоятельства:
-
насос Cornell 6NНТВ требует контроля максимальных оборотов двигателя или использования магистральных шлангов с более высоким рабочим давлением;
-
у насоса Cornell 6NНТВ хуже характеристика по допустимым диаметрам твердых включений (51 мм), чем у насоса Cornell 4NНТВ (76 мм);
-
для обеспечения необходимой высоты всасывания при использовании насоса Cornell 4NНТВ потребуется использование мощного погружного насоса или лагунной помпы, что приводит к значительным дополнительным капитальным и эксплуатационным затратам;
-
увеличение диаметра шлангов ведет к необходимости повышения прочности их стенок при тех же характеристиках по разрыву гидравлическим давлением, что приводит к повышению их стоимости;
-
вес заполненного буксируемого шланга примерно в 1,5 раза больше при использовании 6-ти дюймового шланга по сравнению с 5-ти дюймовым, что требует использования более мощного трактора (не менее 300 л.с. при поверхностном внесении);
-
может потребоваться большее количество транспортировщиков, так как уменьшается длина наматываемых шлангов на одну катушку;
-
максимальная длина транспортировки при использовании насоса Cornell 6NНТВ возрастает не очень сильно, особенно для навоза пониженной влажности, так как есть ограничение по минимальному расходу для этого насоса;
-
с учетом приемлемых скоростей движения трактора для внесения заданных норм навоза требуются широкие культиваторы;
- в случае аварийных ситуаций (прорывы линий) при увеличении диаметров шлангов возрастают возможные объемы выливающегося навоза на поверхность поля.
Автор: М.В. Леонов, И.В. Щеголева, В.В. Семин
Статья опубликована в журнале: "НИВА ПЛЮС" № 1-2, январь-февраль 2019 г.