Как да изберем водни помпи за големомащабно напояване в земеделието?

Определяне на изискванията на системата чрез данни от водния източник и терена

Оценка на дълбочината на подпочвените води, надеждността на повърхностните води и влиянието на качеството на водата върху живота на помпата

Дълбочината на подпочвените води определя до каква височина помпата може да изтегли вода от под земното ниво. Като цяло, ако дълбочината е над около 8 метра, обикновено се изисква потопяема помпа, монтирана на място, за предотвратяване на кавитационни проблеми. При работа с повърхностни водни източници сезонните промени също имат голямо значение. Места, склонни към засушаване, трябва да планират допълнителен капацитет за съхранение от около 30 процента, според последни изследвания върху системи за напояване в сухи климатични условия. Качеството на водата също играе важна роля за продължителността на живота на оборудването. Ако съдържанието на сол надвишава 500 части на милион или нивата на утайката станат по-високи от 50 милиграма на литър, това обикновено износва много по-бързо работните колела и уплътненията. Продължителността на живота на оборудването намалява между 40 и 60 процента в тези слабосолени условия. Редовни проверки за неща като pH баланс, твърдост на водата и съдържание на частици помагат да се определи кога е необходимо обслужване и в крайна сметка осигуряват правилното функциониране на цялата система с течение на времето.

Изчислете общата динамична височина (TDH) с надморска височина, дължина на тръбопровода, фитинги и загуби от триене

Общата динамична височина (TDH) представлява пълното съпротивление, което помпата трябва да преодолее – включително статично издигане, триене в тръбопровода и загуби във фитингите. Започнете с вертикалната промяна в надморската височина: всеки 2,31 фута добавят ~1 psi. След това приложете уравнението на Хазен-Уилямс за оценка на загубата от триене: TDH = Статично издигане + (Загуба от триене в тръбопровод – Дължина) + (Еквивалентна дължина на фитинг – 0,1)

Например:

• 100 фута височина = 43,3 psi
• 500 фута 6-инчова PVC (C = 150) при 800 GPM = 12 psi
• 15 лака – 75 фута еквивалентна дължина – 7,5 psi
  Общо TDH – 63 psi (–145 фута височина), ключов ориентир за избор на подходящо оразмерени помпи. Недооценката на TDH допринася за 27% от преждевременните повреди на помпи в земеделските системи.

Съчетайте типа на помпата с приложението: центробежни, потопяеми и турбинни водни помпи

Изборът на подходяща помпа зависи предимно от три фактора: колко ефективна е тя, дали поддържането ѝ може лесно да се осъществи и какви ограничения по отношение на пространството съществуват на мястото на инсталиране. Центробежните модели обикновено са по-евтини първоначално при преместване на вода по повърхности, но имат затруднения с проблемите при засмукване. Производителността сериозно намалява след около седем метра. Потопяемите помпи напълно решават проблема с първоначалното пускане и работят доста добре дори на дълбочина около 100 метра, като постигат ефективност от 80 процента или повече. Недостатъкът? Изваждането им за обслужване причинява значителни оперативни прекъсвания. За онези, които работят с дълбоки кладенци и ситуации, изискващи значително налягане, често предпочитани са турбинни помпи, тъй като те запазват добро ниво на ефективност над 75%. Въпреки това тези устройства изискват внимателно подравняване при инсталиране и постоянен надзор на лагерите им, което добавя допълнителна сложност при поддържането.

Ефективност, поддръжка и компромиси при инсталиране в условията на големи земеделски стопанства

Центробежните агрегати постигат 60–70% ефективност в открити резервоари, но губят 15–20%, когато се повдига на над 7 метра. Потопяемите помпи запазват постоянен дебит и ефективност на дълбочина, но изискват водонепропускливи кабели и водят до по-високи разходи за сервизно обслужване. Турбините се отличават при повдигане над 50 метра, но изискват специализирано монтиране и стриктна превантивна поддръжка.

Реални резултати: Прилагане на потопяеми водни помпи за напояване при високодобивно отглеждане на ориз

Земеделци от зоните за производство на ориз в Югоизточна Азия установиха, че използването на потопяеми помпи спестява около 35 процента от енергийните разходи в сравнение със старите центробежни модели, които използваха по-рано. Тези помпи поддържат налягане от около половин бара, което отлично отговаря на нуждата за наводнени полета. Конструкцията всъщност е доста умна, тъй като впускат се намира под водата и не засмуква калта от дъното. Това означава, че помпите издържат значително по-дълго между сервизните проверки — понякога до 8000 работни часа, преди да се наложи обслужване. И когато водата продължава да тече стабилно по време на решаващите периоди за развитие на растенията, се случва нещо интересно. Приносите от ориза нарастват значително, като някои ферми съобщават почти с четвърт по-голяма реколта от своите постоянно наводнени ниви след смяната на системата.

Съгласуване на производителността на водната помпа с напояването, специфично за отделни култури

Оразмеряване на дебита (L/s) и налягането (bar) спрямо системите за капково, пръскачно и наводнено напояване в зависимост от фазата на развитост на културата

Водните изисквания за културите се променят значително през различните фази на растеж, затова земеделските производители трябва да регулират както дебитите, така и налягането съответно. За да работят капковите системи правилно по време на поникване, обикновено те функционират с дебит между 1 и 4 литра в секунда при налягане около 1 до 3 бара, за да се предотврати запушването на малките емулатори. При напорните системи положението е различно. Те обикновено изискват между 5 и 15 литра в секунда при налягане от 2 до 5 бара, за да се осигури равномерно разпределяне на водата, докато растенията пораснат и разширят кроните си. Наводняването, което много производители на ориз използват по време на узряване, работи най-добре при много ниско налягане – под 1 бар, но изисква голям дебит на вода, често над 20 литра в секунда, когато растенията абсорбират вода най-интензивно. Грешките тук струват пари. Вземете доматите като пример. Ако някой забрави да увеличи дебита от 5 литра в секунда през вегетативната фаза до около 8 литра в секунда, когато започва формирането на плодовете, приблизително 30% от цялата тази вода просто се оттича или изпарява. Затова е толкова важно капацитетът на помпата да съответства на реалните нужди на културите на всеки етап.

Приоритизирайте енергийната ефективност и цикъла на разходи за устойчива работа на водни помпи

Като се има предвид цялостната картина, разходите за енергия поглъщат най-голямата част от това, което фермерите харчат във времето за оборудване — около 45% според различни отраслови доклади. Собствената покупна цена е само около 17%, а редовното поддържане добавя още една четвърт от общите разходи. Изборът на високо ефективни модели с променлива скорост на задвижване наистина се отплаща на дълга сметка. Те намаляват консумацията на енергия приблизително с 30% в сравнение със стандартните машини, така че инвестициите обикновено се възвръщат след две до три реколтни сезони. Когато оценявате разходите, не забравяйте да погледнете по-далеч от написаното на ценникa. Подходящ анализ на жизнения цикъл трябва да отчете местните цени на електроенергията, колко често се нуждаете от смяна на части и колко дълго ще служи оборудването, преди да се наложи основен ремонт. Много производители пренебрегват тези скрити разходи, като прекалено големи помпи, които губят енергия, когато не работят на пълна мощност, или недостатъчно големи системи, които през целия ден постоянно се включват и изключват. Съвременните интелигентни системи за управление също правят голяма разлика. Тези устройства регулират водния поток въз основа на реалните нужди на културите в момента и текущите метеорологични условия, което означава липса на загубено работно време по време на дъжд, когато напояването не е необходимо.

Часто задавани въпроси

Каква е ролята на дълбочината на подпочвените води при избора на помпа?

Дълбочината на подпочвените води влияе на типа помпа, който е необходим; на дълбочина над 8 метра обикновено се изисква потопяема помпа, за да се предотврати кавитацията.

Как се изчислява общият динамичен напор (TDH)?

TDH се изчислява, като се вземат предвид статичното повдигане, триенето в тръбопровода и загубите в фитингите чрез формула, включваща тези елементи, като загубите от триене се изчисляват с уравнението на Хейзън-Уилямс.

Кои типове помпи са най-подходящи за различни приложения?

Центробежните, потопяемите и турбинните помпи отговарят на различни нужди в зависимост от ефективността, достъпа за поддръжка и ограниченията в пространството.