4.2. Негативные экологические последствия при отказах элементов дождевальной машины дда-100ма.

Дождевальный агрегат ДДА-100МА производит полив в движении, поэтому, говоря об экологии орошаемого поля, особое внимание надо уделить работе трактора. Рассмотрим экологическое нарушение от выхлопных газов при работе трактора. Здесь необходим подбор нужного качества дизельного топлива для уменьшения вредных веществ в выхлопных газах во время его работы. Трактор при дождевании расходует 4,06кг горючего на каждые 100м³ воды, прошедшей через агрегат ДДА-ЮОМА. Всего на каждые 100м³ воды расходуется 6,99кг, в том числе на водоподъем 2,86кг, на оросительную сеть 0,07кг. [90]

Таблица 4.2

Расход горючего на каждые 100 м³, политые ДМ ДДА-ЮОМА.

Наименование операции	Расход горючего, кг
На водоподъем	2,86
На оросительную сеть	0,07
На дождевание	4,06
Всего:	6,99

В процессе работы дизельного двигателя трактора ДТ-75М применяется дизельное топливо марки Л-02-40 с долей серы 0,2%, выбрасываются: твердые частицы, сажа, аэрозоли масла, несгоревшее топливо и компоненты серы. Если за сезон полива на площади 100га использовано воды в среднем 108870м³, то расход топлива составляет 7610кг.

Установлено, что при обработке одного гектара пашни тракторный двигатель, работающий на дизельном топливе, выбрасывает в атмосферу до 300м³ газа. В составе выбрасываемого газа основную долю занимает углекислый газ СО₂. Для уменьшения вредного влияния выхлопы газов необходимо производить не в атмосферу, а во всасывающую насосом воду. Полученная в результате химической реакции H₂O+CO₂=H₂CO₃ угольная кислота, не повреждая растений, попадает в почву и переводит находящийся в почве фосфор в доступное для растений состояние.

Так как дождевальная машина ДДА-ЮОМА передвигается по специально отведенным дорогам, об уплотнении почвы здесь мы не говорим. Но надо отметить, что эксплуатационные дороги требуют ежесуточного профилирования автогрейдером. Необходимо отметить вредное воздействие выхлопных газов на среду от ежесуточной работы автогрейдера.

Протечки масла на почву и сельскохозяйственные культуры могут иметь место, например, при разрыве рукава высокого давления гидросистемы.

На рис. 4.2 показана схема экологического воздействия на орошаемое поле при работе ДДА-100МА.

При возникновении некоторых отказов и при их устранении происходит вытаптывание почвы и повреждение сельскохозяйственных растений. На каждые 100га орошаемого поля прокладывается 10 открытых оросительных каналов n_к на расстоянии друг от друга 120м и от каждого края поля на расстоянии 60м. Следовательно, ширина поливаемого поля будет 1200м, а длина оросительных каналов 1_к=835м.

Количество смен в поливной период максимальное 78, минимальное 40. В среднем за 8 лет наблюдений определялось как 64 смены. [90]

Тогда площадь тропы, протоптанной оператором при приеме ДМ, составит S_r=B_n*l_n*n= 0,3*2*100 64 =3840 м² = 0,384 га. Повреждение поверхности поливаемого поля от следов уравнительных цепей S_ц=B_ц*l_к*n_к = 0,2*835*10 =1670 м² = 0,167га.

Повреждение сельскохозяйственных культур может происходить при поломках фермы, ее перекосах и наклонах, что происходит из-за отказов в гидросистеме подъема фермы, а также при отказах в поясах самой фермы.

Рассмотрим влияние отказов элементов ДМ ДДА-100МА на возможность возникновения эрозии и размыва почвы. Качество дождя во многом определяется работой центробежного насоса, то есть его характеристиками: расходом, напором, допустимой высотой всасывания. Такие отказы, как износ рабочего колеса или износ колец уплотнения, приводят к изменениям рабочих характеристик насоса, снижению КПД насоса, соответственно к изменениям качества дождя. Для устранения этих отказов требуется замена, вышедших из строя деталей.

Дождевальные насадки являются наиболее значимым элементом, влияющим на качество создаваемого дождя. Износ дефлектора или износ отверстий насадок, требующий их замены, вызывает увеличение объема воды, подаваемой на поле данной насадкой. Одной из причин выхода из строя дождевальных аппаратов является плохая очистка воды, вызывающая абразивный износ.

Необходимо также рассмотреть влияние износа элементов дождевальных аппаратов на качество создаваемого дождя.

В таблице 4.3 [112] приведены данные по характеру распада струи

при дождевании на капли.

Таблица 4.3 Характер распада струи на капли

Характер струи	Отношение напора к
	диаметру сопла Н/с1
Сплошная струя, не распадающаяся на капли	до 900
Слабое распадание струи на капли, непригодные	900-1500
для орошения
Распадание струи на капли средней крупности,	1500-1600
пригодные для орошения трав на лугах и
пастбищах
Распадание струи на более мелкие капли,	1700-1800
пригодные для орошения сельскохозяйственных
культур
Распадание струи на мелкие капли, пригодные	2000-2200
для орошения всех культур

Для примера возьмем концевую насадку аппарата ДДА-100МА, сопло имеет диаметр d=22 мм, расход воды через насадку q=5 л/с, число часов работы t_р=240 часов, тогда объем Q будет равен

Q=q*60*90*t_p= 5*60*60*240 = 432 м³

Число взвешенных частиц возьмем m=1г/л, тогда масса взвешенных частиц, прошедшая через сопло, будет:

M=mQ=1*432000=432 кг.

Сопло, пропустив через себя такую массу взвешенных частиц понесет потери материала за счет изнашивания. Диаметр проходного отверстия сопла увеличивается. Рассмотрим теперь, как обеспечивается

качество дождя при номинальных и предельных значениях параметра.

Таблица 4.4. [95]

Изменения регулировочных характеристик агрегата ДДА-100МА.

Параметр	Значение параметра
	Номинальный	Предельный
Диаметр сменных сопел, мм
концевой панели	22	22+1,2
1-Й панелей	14	14+0,7
Ш-У1 панелей	13	13+0,7
УП-ХН панелей	12	12+0,7
Номинальная частота вращения	1687	-
насоса, об/мин
Разряжение при заполнении	0,2-0,35	0,2-0,35
всасывающей линии, кг/см2
Производительность насоса, л/с	130	123
Давление, развиваемое насосом при	3,7	3,1
работе, кгс/см2
Скорость подъема штока	3,7	76
гидроцилиндра фермы, мм/с

Расчет будем проводить по соплу концевой панели. Для номинального значения параметра Н=37 м, d=22 мм, следовательно, отношение Н/d=1681, то есть струя близко подходит к тому, что распадаясь на капли более мелкие, чем средней крупности, можно производить полив сельскохозяйственных культур.

Взяв предельные параметры Н=31 м, d=23,2 мм, получим значение отношения Н/d=1336, то есть с таким качеством дождя - при слабом распадении на капли, производить орошение нельзя.

Делаем вывод, что необходимо производить анализ проб воды, предназначавшейся для полива, на содержание взвешенных частиц, замеры проб регулировочных характеристик производить не через 240 часов работы, а значительно раньше - через 120 часов.

Отказы всасывающей линии могут изменять или нарушать работу центробежного насоса и дождевальных насадок, то есть влиять на качество создаваемого дождя.

Опасным с эрозионной точки зрения для ДДА-ЮОМА считаем отказы фермы, например, разрыв труб нижнего пояса. Для его устранения необходима замена или сварка труб. Производить данные операции можно только после полного опорожнения трубопровода. В данном случае большое количество воды оказывается вылито на поле, что недопустимо с точки зрения размыва почвы.

При каждой остановке насоса через сливные клапана сбрасывается V_ф=2,8м³ воды. Следовательно, при приеме смен будет сброшено воды за поливной период V_c=V_фn= 2,8-64 =179м³.

Сброс воды также происходит при перемещении ДМ от одного оросительного канала к другому. При длине оросительного канала 1_к=835м и скорости передвижения ДМ, например V=l,35 км/час, на три перехода п_п=3 вдоль этого канала будет затрачено время t=V n_п 1_К= 3,3 часа.

За смену будет сделан один переезд к другому каналу и один раз произойдет слив воды объемом 2,8 м³. Если длина канала 1_к=300м, то при той же скорости ДМ и том же числе проходов вдоль канала t=l,2 часа, за 8 часовую смену ДМ переменит до 5 каналов, следовательно, произойдет пять сливов воды объемом 14м³.

При промывке трубопровода ДМ промывают консоли, после чего устанавливают насадки (2-Змин); при засорении насадок также промывают консоли фермы; из-за накопления ила отвертывают концевую насадку и осуществляют промывку водой при форсированной частоте вращения насоса. Расход воды ДМ 130л/с, время промывки от 120 до 180 с, объем сбрасываемой воды соответственно от 15600 до 23400 л, то есть при каждой промывке сбрасывается от 15,6м³ до 23,4м³ воды.

Наиболее опасными являются отказы, требующие для своей ликвидации опорожнения трубопровода, то есть сопровождающиеся сливом воды на поле. В основном это касается отказов второй группы сложности. Обеспечение нормальной работы ДДА-100МА требует наличия запасных рабочих колес для насоса, насадок, шлангов для гидросистемы.