Машины и оборудование для водоснабжения ферм и пастбищ.

1.На нашей планете находится около 1,5 млрд. м3воды, из них пре­сной только 2%. Из этих двух процентов в реках и озерах сосредоточе­но лишь 3%, а остальная пресная вода - в ледниках.

Вода, расходуемая для поения скота, приготовления кормов, пер­вичной обработки молока, мытья молочной посуды, не должна со­держать вредных примесей и болезнетворных бактерий. При механи­зированном водоснабжении вода лучше защищена от загрязнения, чем при других способах ее доставки. Хорошо налаженное механизи­рованное водоснабжение дает и значительный экономический эф­фект. Подсчитано, что на 1 молочную корову требуется в год от 40 до 50 м³ воды. Применение автопоения повышает удойность молоч­ных коров на 10...15%, способствует приросту живой массы крупного рогатого скота на 3...5% и свиней на 14...18%.

Большое значение для дальнейшего повышения продуктивности, сохранения здоровья животных и экономии кормов имеет схема авто­поения с подогревом воды в зимнее время. Только за счет подогрева воды можно сэкономить до 20% кормов. Для нагрева 30...40 л воды от 2 до 35⁰ С нужно столько энергии, сколько ее требуется для получе­ния одного литра молока. Следовательно, потери молока за стойло­вый период при поении коров холодной водой могут составить 150... 170 литров.

К воде, идущей для поения скота, предъявляют определенные требования. Природная вода никогда не бывает чистой, она содер­жит то или иное количество растворимых и нерастворимых веществ, которыми она загрязняется в процессе круговорота. Наиболее чистой является дождевая вода, но и в ней содержатся различные примеси , попадающие из воздуха (например, растворенные газы, пыль). Просачиваясь сквозь верхние слои земли, вода освобождается от механических примесей, но одновременно обогащается солями, газами и органическими веществами. Большую роль в формировании хими­ческого состава воды играют подстилающие почву грунты , с кото­рыми она вступает в соприкосновение, профильтровавшись через почву, вода растворяет некоторые встречающиеся ей на пути минера­лы. Степень минерализации подпочвенных вод зависит от химичес­кого состава почв и грунтов, времени соприкосновения и величины пройденного водой пути.

Кроме растворимых примесей (соли, газы) и нерастворимых (взве­шенных частиц), природная вода содержит всевозможные микробы. Среди бактерий могут быть и болезнетворные, которые, попадая в организм человека и животных, вызывают различные заболевания.

Основные показатели качества природных вод, применяемых для питьевых, хозяйственных и технических целей - прозрачность, запах и привкус, цветность, общая жесткость, минерализация, содержа­ние вредных химических веществ и бактерий и др.

Питьевая вода должна быть прозрачной, бесцветной, не иметь постороннего запаха и привкуса, не содержать болезнетворных бакте­рий, приятного, освежающего вкуса при температуре в пределах 7...12⁰ С.

Чтобы проверить качество воды того или иного источника и уста­новить пригодность ее к употреблению, проводят физический, хи­мический и бактериологический анализы. Заключение о пригоднос­ти воды для хозяйственно-питьевых целей дают органы санитарной инспекции.

2.На электрифицированных фермах система водоснабжения вклю­чает в себя: источник воды, водозаборные сооружения, насосную станцию, водонапорную станцию, водопроводную сеть и водоразбор­ные устройства.

А цепь взаимосвязанных сооружений по забору воды, улучшению ее качества и транспортировке к пунктам потребления составляют схему водоснабжения.

Системы водоснабжения бывают централизованные, децентра­лизованные и смешанные. Рассмотрим систему водоснабжения подробнее.

Для водоснабжения животноводческих ферм могут быть использо­ваны воды рек, озер, подземных источников и искусственных водо­емов. К источникам водоснабжения предъявляются следующие ос­новные требования:

- количество воды должно обеспечивать все потребности хозяй­ства, то есть

достаточный дебит;

- качество воды должно быть удовлетворительным;

- соблюдение санитарно-гигиенических условий содержания водоисточника;

- себестоимость воды должна быть низкой.

Поверхностные воды в санитарном отношении уступают подзем­ным водам и очень часто нуждаются в очистке. Они подвергаются фильтрации, коагуляции и дезинфекции.

Как источники водоснабжения подземные воды имеют большее распространение. Их делят на грунтовые и межпластовые. Грунто­вые воды со свободной поверхностью залегают на первом от поверх­ности земли водонепроницаемом слое. Они залегают на глубине до 40 м. К грунтовым водам относится и верховодка.

Межпластовые воды залегают между двумя водонепроницаемыми слоями. Они могут быть напорными (артезианскими) и безнапорны­ми и залегают на глубине более 50 м.

Водозаборные сооружения устраиваются двух видов: для поверхностных и подземных источников. Для поверхностных источников водозабор делают берегового типа (в зоне с крутыми берегами, с достаточной глубиной и твердым грунтом) и руслового типа (если берега источни­ка пологи, глубина у берегов невелика, а также, если вода в русле лучшего качества, чем у берегов).

Для подземных источников водозаборными сооружениями служат:

шахтные колодцы, стволы которых укрепляют деревянными сруба­ми, каменной кладкой или специальными железобетонными кольца­ми на глубину до 40 м;

трубчатые колодцы (буровые скважины) на глубину более 50 м и каптажные устройства (для сбора родниковых вод).

Для механизации водоснабжения в животноводческих хозяйствах применяют различные типы машин, отличных друг от друга как по принципу действия, так и по конструкции.

По принципу действия водоподъемные машины подразделяются на следующие основные группы:

- лопастные насосы, которые делятся на центробежные (вихревые), диагональные и осевые (пропеллерные);

- объемные насосы или насосы вытеснения, к ним относятся поршневые и роторные;

- водоструйные установки;

- гидроударные водоподъемники;

- инерционные водоподъемники, они бывают с насосом объемного действия, вибрационные и виб­рационные с диафрагмой;

- ленточные водоподъемники;

- воздушные водоподъемники, к этой группе относятся эрлифты и пневматические насосы заме­щения;

- солнечный водоподъемник;

- ветроэнергетические агрегаты.

3.Для поения животных и птицы промышленностью по системе ма­шин выпускаются разнообразные автопоилки. Их можно проклассифицировать следующим образом:

- по количеству обслуживаемых голов: индивидуальные и групповые;

- по способу эксплуатации: стационарные и передвижные;

- по температуре выпаиваемой воды: с подогревом и без подогрева;

- по способу регулирования уровня воды в поильной чаше: по­плавковые, клапанные и вакуумные;

- по конструкции: чашечные и сосковые.

Для поения КРС при привязном содержании применяются одночашечные автопоилки для обслуживания двух голов: АП-1А (из полимерных материалов) и ПА-1 Б, ПА-1А (металлические).

При беспривязном содержании скота в коровниках, на выгульных дворах и откормочных площадках - автопоилка АГК-4Б групповая на 4 места с подогревом воды, рассчитанная для обслуживания 100 го­лов.

При лагерном и пастбищном содержании - поилка ВУК-3 пере­движная для доставки воды и поения скота, обслуживает 110 голов.

В южных зонах на откормочных площадках применяется поилка проточная АГК-12, обслуживает 200 голов.

На откормочных и репродукторных свиноводческих фермах применяется автопоил­ка самоочищающаяся одночашечная ПСС-1, обслуживает 20... 30 от­кармливаемых свиней, одну свиноматку; автопоилка сосковая ПБС-1А для взрослого поголовья, обслуживает 10...12 свиней.

На репродукторных фермах для поения молодняка используется автопоилка сосковая ПБГМА на 10...12 голов.

Для поения поросят-отъемышей и поросят на доращивание пред­назначена автопоилка чашечная КПС-108.49.02.

В зонах пастбищного овцеводства применяют водораздатчик для обслуживания 8...30 голов в сутки или автопоилку передвиж­ную групповую ВУО-ЗА.

На крупных фермах для поения овец и ягнят монтируют автопоилки групповые ГАО-4А, обслуживающие до 200 голов.

На откормочных фермах с поголовьем до 5000 - оборудование водопойное с подогревом воды КВО-8А/5, а на маточных фермах с числом животных 3000-КВО-З/ЗМ.

Для доставки воды на отгонные пастбища предназначена автоцис­терна АВВ-3,6А на базе автомобиля ГАЗ-53А.

При клеточном содержании птицы для поения применяют желобковые поилки с проточной водой.

При содержании птицы на сетчатом, планчатом полу или просто на полу предназначены поилки подвесные постоянного уровня АП-2 на 100 голов и весовые чашечные поилки АПЧ-1,5.

В селекционных птичниках и на выгулах устанавливаются поилки чашечные П-4А на 80...100 голов.

Для поения уток и гусей соответственно с 50 и с 60 дней предназ­начена поилка АПЖ вместимостью 60 л.

4.Работа большинства водоподъемных устройств и насосов характе­ризуется следующими основными параметрами: подачей, полным напором, мощностью, коэффициентом полезного действия и часто­той вращения рабочего органа насоса.

Полный напор, развиваемый насосом, представляет собой сумму гео­дезических высот и потерь напора в системе:

м (3.1)

Где h_bc - геометрическая (геодезическая) высота всасывания, пред­ставляющая собой расстояние по вертикали между уровнем воды в источнике и осью насоса, м;

h_H - геометрическая (геодезическая) высота нагнетания - это вер­тикальное расстояние от центра насоса до уровня воды в напорном резервуаре, м;

h_wbc - потери напора во всасывающем трубопроводе, м;

h_wH - потери напора в нагнетательном трубопроводе, м;

Мощность, потребляемая насосом, определяется по формуле:

кВт (3.2)

где r- плотность жидкости, кг/л

Q - подача насоса, л/с;

Н - полный напор насоса,м;

h- коэффициент полезного действия насоса.

Параметры, характеризующие работу насоса, взаимосвязаны. К примеру, напор и подача имеют обратно пропорциональную за­висимость.

При увеличении напора подача уменьшается и наоборот.

Расход воды на ферме зависит от вида животных, их количества, от выполняемых работ в течение суток, времени суток и года. Среднесуточный расход воды находится так:

л/сут (3.3)

где q_1,2…n - среднесуточная норма водопотребления одного вида животных,

л/сутки;

m_1,2…n - количество животных по видам, гол.

Среднесуточная норма водопотребления животными и птицами берется из норм технологического проектирования. Причем, в нор­мы входит расход воды на приготовление кормов, поение, мытье кормушек, посуды и оборудования.

При расчете величины суточного водопотребления необходимо иметь в виду, что вода расходуется неравномерно не только в отдель­ные времена года, но и в течение суток. Поэтому при выборе отдель­ных элементов водопровода необходимо знать максимальный суточный и часовой расходы воды и расчет вести по этим величинам. Для этого пользуются коэффициентами суточной и часовой неравномерности.

Поэтому максимальный суточный расход воды находится по фор­муле:

л/сут. (3.4)

гдеК₁- коэффициент суточной неравномерности потребления воды. Для условий сельских населенных пунктов и животноводческих ферм К₁, составляет 1,3...1,5.

Для определения часовой потребности в воде необходимо учиты­вать, что в течение суток расход воды на фермах колеблется: в днев­ные часы он достигает максимума, а в ночные - минимума.

Определяется среднечасовой расход воды:

л/ч (3.5)

Определяется максимальный часовой расход:

л/ч (3.6)

где К₂ - коэффициент часовой неравномерности потребления воды.

Для ферм с автопоением К₂ принимается равным 2,5; без автопое­ния - 4; для условий коммунального сектора - 2.

По найденному максимальному часовому расходу воды выбирается тип водоподъемного оборудования или насоса.

Для расчета диаметра трубопровода разводящей сети (трубопрово­да, подводящего воду к зданию) определяется максимальный секун­дный расход воды:

л/с (3.7)

Затем, пользуясь следующей формулой, можно найти расчетный диаметр подводящего водопровода:

л/с (3.8)

где D - диаметр трубопровода, м;

u - допустимая скорость воды в трубопроводе (u=0,8... 1,0 м/с).

По найденному диаметру выбирается ГОСТовский диаметр трубы.

При проведении данных расчетов по расходу воды нужно еще учи­тывать расход ее для тушения пожара. Он зависит от степени огне­стойкости зданий фермы и их объемов.

На фермах крупного рогатого скота при поголовье не менее 300 голов расход воды на тушение пожара должен быть 2,5 л/с, для 300,,, 500 голов - 5 л/с, более 500 голов - 10 л/с, а для селений с числом жителей не менее 1000 человек - 5 л/с.

Запас воды для противопожарных целей должен обеспечивать бесперебойное тушение пожаров в течение 2...3 часов.

Литература

1. Мельников С.В. Технологическое оборудование животноводческих ферм и комплексов. – Л.: Агропромиздат, 1985.

2. Коба В.Г. и др. Механизация и технология производства продукции животноводства. – М.: Колос, 2000.

3. Барышников В.Ф., Абдыров А.М., Рустембаев Б.Е. и др. Механизация технологических процессов в животноводстве. – Астана: КазАУ, 2002.

4. Белянчиков Н.Н., Смирнов А.И. Механизация животноводства. – М.:Колос, 1983.

5. Белянчиков Н.Н., Беляхов И.П., Кожевников Г.Н. и др. Механизация технологических процессов. – М.: Агропромиздат, 1989.

6. Карташов Л.П., Козлов В.Т., Аверкиев А.А. Механизация и электрификация животноводства. – М.: Колос, 1979.

7. Брагинец Н.В., Палишкин Д.А. Курсовое и дипломное проектирование по механизации животноводства. – М.: Колос, 1991.

8. Доценко В.М., Коровин В.В., Абдыров А.М. Механизация технологических процессов на животноводческих и птицеводческих фермах. – Астана: КазАУ, 2002.