При интенсивном ведении птицеводства, а также животноводства, должно быть обеспечено надёжное водоснабжение, включая и отгонное животноводство. Водоснабжение комплексов, ферм и пастбищ включает в себя систему машин, которая автоматизирует весь процесс (начиная водоподъёмом и заканчивая поением животных), позволяя уменьшить весомую часть себестоимости продукции.
Требования к качеству воды:
1) – чистота;
2) – прозрачность;
3) – приятный вкус;
4) – температура 7-12 град. Цельсия;
5) – имеющиеся примеси должны быть оптимальны по химическому составу;
6) – отсутствие яиц гельминтов и патогенных микроорганизмов.
Рис. 1. Схемы водоснабжения.
А) – Самотёчный водопровод;
1) – Сборочный колодец;
2) – Трубопровод;
3) – Подземный сборный резервуар;
4) – Наружный водопровод;
5) – Объект потребления;
Б) – С водопроводной башней и забором воды из источника открытого типа;
1) – Водозабор;
2) – Самотёчная труба;
3) – Колодец;
4) – Насосная станция;
5) – Водоочистительная установка;
6) – Резервуар чистой воды;
7) – Насосная станция второго подъёма;
8) – Водонапорная башня;
9) – Потребители воды;
10) – Водопроводная сеть;
11) – Потребители воды;
В) – С забором воды из артезианской скважины посредством водонапорной башни;
Г) – С забором воды из артезианской скважины посредством безбашенной водонапорной установки;
1) – Трубчатый колодец;
2) – Насос;
3) – Насосная станция;
4) – Наружный водопровод;
5) – Водонапорная башня;
6) – Потребитель воды;
7) – Гидропневматический бак.
Система водоснабжения включает в себя комплекс устройств и сооружений, расположенных на территории хозяйства, которые обеспечивают доброкачественной водой всех потребителей в необходимом объёме. Водопроводы подразделяются на напорные и самотёчные. Использование напорных водопроводов целесообразно при расположении уровня воды в источнике на аналогичном с потребителем уровне либо ниже его. Во втором случае требуется подъём воды на некоторую высоту. Применение самотёчных водопроводов [рис. 1, А)] оправдано при расположении уровня источника воды выше, чем местонахождения потребителя.
Для добывания воды пользуются водоподъёмниками и водозаборными сооружениями либо прибегают к собственному напору источника. Сооружение водозаборных колодцев реализуется на берегах открытых водоёмов, тогда как в реках монтаж трубы водозабора осуществляется на течении, где вода обладает большей чистотой. Широкое применение в животноводстве нашли водопроводы, снабжённые водонапорной башней [рис. 1, Б), В)], а также безбашенные водоподъёмные установки [рис. 1, Г)].
Извлечение воды из шахтных колодцев, чья глубина достигает 40 м, и буровых (100 и более м глубиной) происходит посредством различных водоподъёмников. Подъём воды и подача её к потребителям осуществляется с помощью различных типов насосов:
1) – центробежных;
2) – шестерённых;
3) – диафрагменных;
4) – вибрационных;
5) – объёмных (плунжерных);
6) – струйных;
7) – воздушных и прочих.
Рис. 2. Центробежный насос.
А) – Общий вид;
Б) – Схема работы;
1) – Манометр;
2) – Нагнетательный трубопровод;
3) – Насос;
4) – Электродвигатель;
5) – Всасывающий патрубок;
6) – Рабочее колесо;
7) – Вал.
Центробежные лопастные насосы служат для забора воды из поверхностных источников и колодцев. Рабочим органом данного насоса является колесо (6) [рис. 2, А), Б)] с изогнутыми лопастями. Вращение колеса (6) приводит к образованию напора в нагнетательном трубопроводе (2). При перемещении воды в корпусе колеса (от центра к его периферии) во всасывающем патрубке создаётся вакуум. Непрерывная водоподача обеспечивается за счёт воздействия водяного столба источника, а также атмосферного давления. Чтобы охарактеризовать работу насоса используют его следующие параметры:
1) – полный напор;
2) – подача;
3) – мощность;
4) – частота вращения ротора;
5) – КПД (коэффициент полезного действия).
Данные параметры взаимозависимы. Так с увеличением напора уменьшается подача и наоборот. Вместе с тем происходит изменение требуемой мощности.
В процессе выбора насоса (на требуемый расход) следует добиться максимального соответствия развиваемого насосом напора полной высоте подачи воды. Добиться достижения схожих показателей требуемой подачи и напора насоса можно за счёт изменения сечения водопровода либо характеристик насоса. Отклонение подачи влечёт за собой изменение показателей. Выбор насоса рекомендуется осуществлять в пользу того, который работает при максимальном КПД либо в пределах его уменьшения на 10%.
Погружные насосы используются для забора воды из колодцев трубчатой формы, имеющих большую глубину.
Рис. 3. Установка погружного насоса в скважине. Схема.
1) – Внешний водопровод;
2) – Задвижка;
3) – Станция управления;
4) – Манометр;
5) – Кабель;
6) – Водоподъёмная труба;
7) – Насос;
8) – Приёмные окна с сеткой;
9) – Электродвигатель.
Погружной насос снабжён многоступенчатой схемой рабочих колёс и образует с двигателем (9) [рис. 3] единый блок, который монтируется на фланце напорного трубопровода. Гидроизоляция обмотки статора позволяет электродвигателю функционировать в воде (под динамическим уровнем) на глубине от 1 м. В зависимости от характеристики и габаритов насоса подача равна 0,6-1000 м3/ч и выше.
Вал насоса, вместе с установленными на нём рабочими колёсами, начинает вращаться после запуска электродвигателя. Центробежная сила, воздействующая на воду, выбрасывает её на периферию, откуда она идёт в каналы направляющих аппаратов, тогда как в центральной части рабочего колеса формируется разрежение. Из скважины вода посредством выходных окон (8) направляется к нижнему (первому) рабочему колесу, которое передаёт воду к центральной части второго рабочего колеса по каналам, расположенным в направляющем аппарате. По завершении последовательного прохождения водой всех секций насоса она посредством водоподъёмной трубы поступает в водопроводную сеть.
Плавающие насосы применяются для подачи воды из шахтных колодцев и водоёмов открытого типа. Напор, создаваемый плавающими насосами, достигает 30 м, а подача воды – до 6,5 м3/ч. Так насос ЦМВП4-40 (центробежный одноступенчатый моноблочный плавающий) подаёт до 4 м3/ч воды на высоту - до 40 м.
Подъём воды из шахтных, а также трубчатых колодцев, чья глубина не превышает 30 м, производится посредством водоструйных установок, шнуровых и ленточных водоподъёмников.
Гидравлический таран функционирует при перепаде напора (h) от 0,9 м.
Рис. 4. Гидравлический таран.
1) – Водоём;
2) – Питающий трубопровод;
3) – Вентиль;
4) – Ударный клапан;
5) – Воздушный колпак;
6) – Нагнетательный клапан;
7) – Вентиль напорного трубопровода;
8) – Напорный трубопровод;
9) – Водоприёмник.
В состав установки для подъёма воды входят: напорный трубопровод (8) [рис. 4], таран, а также питающий трубопровод (2). Таран снабжён корпусом, воздушным колпаком (5), нагнетательным (6) и ударным (4) клапанами. Нажатие на ударный клапан открывает выход воды из питающего трубопровода (2). Вместе с увеличением скорости истечения происходит возрастание кинетической энергии потока, а также повышение давления, приходящегося на ударный клапан, что приводит к его закрытию. Струя воды своим давлением преодолевает давление, имеющееся в воздушном колпаке, и в него начинает поступать вода посредством нагнетательного клапана. В результате происходит повышение давления в воздушном колпаке. Выход воды к потребителям осуществляется по напорной трубе. В питающей трубе давление снижается, нагнетательный клапан (6) при этом опускается, а ударный клапан (4) открывает потоку путь. Повторение цикла происходит автоматически.
Эрлифты либо воздушные подъёмники продуктивно функционируют при пастбищном водоснабжении, осуществляя подъём воды из глубоких скважин и мелкотрубчатых колодцев.
Безбашенные и башенные водокачки используются с целью создания напора воды, подаваемой в водопроводную сеть. Установка резервных ёмкостей с водой производится на высотах, которые обеспечивают водяной напор из расчёта на максимально удалённый и высоко размещённый объект водоснабжения.
Автоматизированные водоподъёмные унифицированные установки снабжают водой комплексы и фермы из трубчатых колодцев (ВУ-10-80; ВУ-16-75; ВУ-7-65; ВУ-6,3-85) и неглубоких колодцев шахтного типа (ВУ-10-30А; ВУ-26-24; ВУ-5-30А; ВУ-16-28), а также поверхностных источников.
Рис. 5. ВУ-7-65. Схема установки.
1) – Погружной водоподъёмный электронасос;
2) – Обратный клапан;
3) – Напорный трубопровод;
4) – Манометры;
5) – Шкаф управления с пусковой аппаратурой;
6) – Реле давления;
7) – Гидроаккумулирующий бак;
8) – Регулятор запаса воздуха;
9) – Предохранительный клапан;
10) – Заборный трубопровод.
Водоподъёмная установка ВУ-7-65 состоит из электронасоса (1) [рис. 5], гидроаккумулирующего бака (7), реле давления (6), регулятора (8), манометра (4), предохранительного клапана (9), шкафа управления (5) и заборного трубопроводы (10). Гидроаккумулирующий бак представляет собой ёмкость объёмом не более 1 м3, изготовленного в форме однокамерного цилиндра, днища которого эллиптические.
Все остальные вышеперечисленные установки унифицированного ряда снабжены двухкамерным гидроаккумулятором (объём 0,3 м3), оснащённым разъёмным фланцевым соединением. Для разделения камер применена резиновая диафрагма. Верхняя камера посредством ручного насоса (РН-1) заполняется воздухом (давление 0,15 МПа). Соединение нижней камеры с трубопроводом, который идёт к потребителю от насосного агрегата, реализовано таким образом, что весь объём воды (практически), который поступает к потребителю от насоса, минует гидроаккумулятор.
За включение/выключение насоса отвечает реле давления (6) – РД-1М. Его регулировочные параметры: давление включения – 0,15 МПа, давление выключения - не более 0,4 МПа. Давление срабатывания предохранительного клапана – 0,41-0,45 МПа.
При пуске электродвигателя насос подаёт воду по напорному трубопроводу к потребителю, при этом вода в полном объёме проходит через бак (7) и трубопровод (10). Накопившийся в данном баке избыток воды приводит к сжатию находящегося в нём воздуха и повышению давления. По достижении давлением заданного значения происходит размыкание контактов питающей цепи электродвигателя посредством реле РД-1М и остановка насоса. Подача воды потребителям происходит из бака (7) за счёт давления сжатого в нём воздуха. В случае расхода воды и, как следствие, снижения давления в баке до нижнего предела, происходит включение электродвигателя насоса (с помощью реле) и возобновление подачи воды. Следовательно, насосный агрегат включается/отключается автоматически, в зависимости от объёма расходуемой потребителями воды. Параметры установки ВУ-7-65: подача воды – до 7 м3, напор – до 65 м.
Для поения животных применяются поилки различных конструкций, что обуславливается различием самих животных, а также способов содержания. Поилки подразделяются на индивидуальные, групповые, передвижные, стационарные. Использование индивидуальных поилок реализовано на фермах с привязным содержанием КРС и свинофермах, когда свиньи содержатся в отдельных станках. Поилки также делятся по принципу действия на вакуумные и клапанные, а клапанные ещё и на поплавковые и педальные. Поение птицы осуществляется посредством чашечных, желобковых и ниппельных поилок.
Для поения КРС используются автоматические поилки – АГК-4А, ПА-1А, АП-1А, ПА-1Б; для свиней – ПБП-1, ПБС-1, ПСС-1; для овец – ПКО-4, ПБО-1, ПКО-2, ГАО-4А; для птицы – желобковые АП-2, чашечные П-4А и прочие.
Рис. 6. Чашечные автоматические поилки. Схемы.
А) – Автоматическая поилка ПА-1Б;
Б) – Автоматическая поилка ПСС-1;
1) – Водопроводная труба;
2) – Хомут;
3) – Прокладка;
4) – Подводящая труба;
5) – Угольник;
6) – Амортизатор;
7) – Седло;
8) – Клапан;
9) – Крышка;
10) – Рычаг;
11) – Чаша;
12) – Кронштейн;
13) – Патрубок для присоединения к трубопроводу;
14) – Амортизатор;
15) – Регулировочный болт;
16) – Стакан;
17) – Клапан;
18) – Седло клапана;
19) – Крышка клапана;
20) – Пружина;
21) – Регулировочный болт;
22) – Крышка чаши;
23) – Чаша.
Автопоилка ПА-1Б служит для поения КРС (кроме молодняка). Она присоединяется к водопроводу коровника с боксовым либо привязным содержанием. Автопоилка состоит из кронштейна (12) [рис. 6, А)], стальной штампованной чаши (11) объёмом 1,9 л, рычага (10), подвешенного на оси, угольника (5) со вставленным в него клапаном (8), амортизатором (6) и седлом (7). Крышка (9) закрывает угольник. Входное отверстие плотно закрыто резиновым седлом и клапаном за счёт воздействия резинового амортизатора. Стержень клапана (8) приподнимает рычаг над дном чаши. Остаток воды всегда сохраняется в чаше. Животное, пытаясь дотянуться до воды, жмёт на рычаг (10), открывая тем самым выходное отверстие седла (7). Вода наполняет чашу поилки под давлением порядка 0,04-0,2 МПа. Как только животное прекращает жать на рычаг (10), он посредством резинового амортизатора (6) возвращается вместе с клапаном (8) в исходное положение, при этом пода прекращает поступать в чашу. В отличие от автопоилки ПА-1Б, поилка ПА-1А снабжена литой чугунной чашей, а чаша поилки АП-1А – изготовлена из пластмассы.
Самоочищающаяся автопоилка ПСС-1 используется для поения свиней с проведением одновременного очищения чаши поилки от грязи и остатков корма. В состав данной автопоилки входит корпус, чугунная чаша (23) [рис. 6, Б)], клапан (17) с элементами его крепления, крышка (22), выполненная методом штамповки из листового проката, снабжённая пружиной (20), а также регулировочным болтом (21). Корпус поилки крепится к водопроводной трубе. Пытающееся достать воду животное жмёт на крышку автопоилки ПСС-1, она поворачивается, открывая клапан, который пропускает в чашу водопроводную воду. Когда животное напьётся, оно отпускает крышку. Одновременно с этим происходит закрытие клапана (17) посредством резинового амортизатора (14) и поступление в чашу воды прекращается. Поворот крышки осуществляется за счёт пружины. При её закрытии также производится очистка нижней части чаши от грязи и остатков корма. Параметры самоочищающейся автопоилки ПСС-1: объём чаши – 0,3 л; обслуживаемое поголовье – 25-30 свиней.
Чаша автопоилки ПСС-1А в отличие от автопоилки ПСС-1 выполнена из штампованной оцинкованной стали.
Групповая автопоилка АГК-4А применяется для поения КРС при беспривязном содержании. Она монтируется на выгульных дворах и внутри помещений.
Рис. 7. Автопоилка АГК-4А.
1) – Корпус;
2) – Утеплительная труба;
3) – Водоподводящая труба;
5) – Электронагревательный элемент;
6) – Блок заземления;
7) – Терморегулятор;
8) – Разделитель;
9) – Поплавковый механизм;
10) – Клапан;
11) – Крышка;
12) – Поильная чаша.
В основе автопоилки лежит теплоизолированный корпус (1) [рис. 7]. В корпусе смонтирована поильная чаша (12) с крышками. Из неё одновременно могут пить четыре животных. Поступление воды в поилку (по мере снижения её уровня в чаше) происходит по водопроводу (труба (3)) посредством диэлектрической вставки и клапана (10) постоянного уровня. Обогрев дна поилки ведётся с помощью воздушно-сушильного нагревателя (5), мощность которого 1 кВт, питающая электросеть – 220 В. Расположенный под нагревателем отражатель, снабжённый теплоизоляцией (4), служит для сохранения теплоты. Для поддержания постоянной температуры (4-16 град. Цельсия) применён терморегулятор (7). Регулировка температуры осуществляется посредством изменения зазора между микровыключателем терморегулятора и мембраной. Корпус поилки должен быть заземлён.
Групповая передвижная автопоилка ВУК-3 служит для поения КРС на удалённых от водоисточников летних лагерях (на пастбищах). Она применяется для доставки и последующей заправки стационарных групповых автопоилок и прочих ёмкостей. Автопоилка ВУК-3 построена на основе водораздатчика унифицированного ВУ-3, а также дополнительно снабжена поилками ПА-1А с трубопроводами, оборудованием для перевода трубопроводов (вместе с поилками) в транспортное, а также рабочее положение, указателем уровня расположения воды в цистерне.
Для заполнения цистерны водой используются водоисточники открытого типа (посредством насоса) либо из водопровода (самотёком). Поилка отсоединяется от трактора на месте поения и устанавливается в рабочее положение. Поилка способна обслуживать до 110 голов животных.