Электротехнические устройства для автоматизации технологического процесса дождевальных машин

Ф.К. Абдразаков 
А.С. Дусаева

Электротехнические устройства 
для автоматизации 
технологического процесса 
дождевальных машин

1
1

г

г

1

г
 S

—  
М х

_____»»
1

1 
Л
.
Ж
*

Саратов 2009

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное образовательное 
учреждение высшего профессионального образования 
«Саратовский государственный аграрный университет 
имени Н.И. Вавилова»

Ф.К. Абдразаков, А.С. Дусаева

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА 
ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ 
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА 
ДОЖДЕВАЛЬНЫХ МАШИН

Саратов 2009

УДК 631.6:631.347.2 
ББК 40.723 
А 13
Рецензенты: 
доктор технических наук, профессор 
Саратовского государственного социально-экономического университета
В.А. Щербаков 
доктор технических наук, профессор 
ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ»
В.В. Слюсаренко

А 13 
Абдразаков Ф.К, Дусаева А. С.
Электротехнические устройства для автоматизации технологического процесса дождевальных машин / ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». -  
Саратов, 2009. -  124 с.
ISBN 978-5-7011-0612-1

В монографии приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований по повышению эффективности работы дождевальных машин при орошении сельскохозяйственных культур Саратовского Заволжья. 
Изложены основные теоретические положения по совершенствованию и автоматизации технологических процессов полива дождевальных агрегатов. С 
целью повышения эффективности работы дождевальных машин обоснована 
необходимость совершенствования технологического процесса полива дождеванием. Приведена конструкция автоматизированного устройства к рабочему 
органу дождевального агрегата, позволяющая сэкономить ресурсы и повысить 
урожайность сельскохозяйственных культур. Представлена автоматизированная следящая система по регулированию уровня воды в оросителе, позволяющая сберечь водные и энергетические ресурсы.
Новизна предложенных технических решений подтверждена патентами РФ 
на изобретения № 2297495, № 2298914.
Предназначена для научных сотрудников, конструкторов, аспирантов, преподавателей, студентов и специалистов мелиоративного производства.

УДК 631.6:631.347.2 
ББК 40.723

ISBN 978-5-7011-0612-1
© ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2009

Орошаемое земледелие -  интенсивная отрасль сельского 
хозяйства. В отличие от богарного, в орошаемом земледелии 
можно управлять урожайностью сельскохозяйственных культур 
при помощи своевременных поливов. Вода, как известно, дает 
земле жизнь. Наиболее доказательно эта истина прослеживается на примере засушливых земель Саратовского Заволжья, полностью зависящих от капризов природы. Температура воздуха 
днем доходит до +35 °С и выше, а на поверхности почвы до 
+65 °С при относительной влажности ниже 30 %. В результате 
влага, накопленная в зимний период и сохраненная в весеннее 
половодье, быстро испаряется. Поэтому главной проблемой 
Заволжья является недостаточная влагообеспеченность земель. 
Среднегодовое количество атмосферных осадков в лесостепной 
зоне составляет 400-500 мм, за вегетационный период -  260- 
300 мм. В степной зоне годовое количество осадков уменьшается до 350-400 мм (за вегетационный период 250-270 мм), а в зоне сухих степей снижается до 250-300 мм (за вегетационный 
период 70-230 мм). Очевидно, что такого количества атмосферных осадков явно недостаточно для эффективного роста сельскохозяйственных культур. В сухие 
годы, когда количество 
осадков в вегетационный период резко уменьшается, урожайность сельскохозяйственных культур существенно снижается. 
При атмосферных засухах посевы часто полностью погибают [1].
В Саратовском Заволжье ведение эффективного сельского 
хозяйства и получение гарантированных высоких и стабильных 
урожаев без мелиорации земель невозможно. В регионе распространена внутрихозяйственная оросительная сеть с каналами- 
оросителями, предназначенными для полива дождевальными 
машинами. Для эффективной работы дождевальной машины 
ДДА-ЮОМА необходима спланированная трасса, по которой 
движется дождевальный агрегат, а в последние годы ввиду недофинансирования отрасли работы по планировке трассы не 
проводились, т.к. на эти мероприятия требуются большие затраты и специализированная дорожная техника [2].

ОРОШАЕМОЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЕ 
САРАТОВСКОГО ЗАВОЛЖЬЯ

Современное состояние мелиорации 
в Саратовском Заволжье

В процессе развития орошения в России площадь орошаемых земель в 1990 г. составляла 6,1 млн га, а в Саратовской 
области около 500 тыс. га орошаемых земель. Однако в последующие годы отношение к мелиорации резко изменилось 
вследствие недофинансирования отрасли, а также в связи с 
износом части сооружений и техники оросительных систем, 
списанием и переводом в богарные значительных площадей 
орошаемых земель. В результате в настоящее время в России 
орошаемые земли составляют 4,5 млн га, а в Саратовской области около 257 тыс. га (рис. 1).

Рис. 1. Орошаемые земли Саратовской области

Для стабильного обеспечения отечественной продукцией 
населения страны необходимо к 2010 г. иметь около 6,0 млн га 
орошаемых земель, для чего потребуется восстановить ранее 
действовавшие оросительные системы, реконструировать и 
построить новые, необходима автоматизация и механизация 
полива -  модернизация существующей, освоение серийной и 
создание новой техники и ирригационного оборудования в 
России [39, 83, 132].
Мелиорация позволяет решить в области многие проблемы: обеспечения питьевой водой населения и водопоя скота 
заволжских районов, производства овощей, кормов и другой 
сельскохозяйственной продукции. К сожалению, в годы перестройки орошаемому земледелию был нанесен большой 
ущерб: сократились объемы финансирования работ, связанных 
с текущим уходом и реконструкцией мелиоративных систем, 
уменьшились объемы нового строительства, нарушилась действовавшая ранее система их эксплуатации и технического 
обслуживания. До перестройки орошением в области было 
охвачено около 7,5 % площади пашни, что позволяло обеспечивать гарантированный сбор 52 % грубых и сочных кормов, 
95 % овощей, 60 % картофеля и более 75 % зерна кукурузы. За 
период перестройки площадь мелиорируемых земель сократилась до 4 % общей площади пашни. Ухудшилась техническая 
оснащенность оросительных систем.
В последние годы произошли изменения, касающиеся 
строительства и реконструкции сооружений, восстановления 
орошаемых земель. В 1999 г. была принята областная программа «Техническое перевооружение и модернизация мелиоративного комплекса», а в начале этого столетия целевая программа «Обеспечение воспроизводства плодородия земель 
сельскохозяйственного назначения в Саратовской области на 
2002-2005 гг.». В ходе выполнения этих программ наметился 
рост инвестиций в развитие и обновление основных мелиоративных фондов, степень износа которых составляет в среднем 
около 50 %. Выполнение задач осуществлялось в соответствии с инвестиционными программами: «Повышение плодоро

дня почв на 2002-2005 гг.», «Реконструкция Саратовского 
оросительно-обводнительного канала имени Е.Е. Алексеев- 
ского». Ведется реконструкция объектов канала, продолжается 
строительство Комсомольской оросительной системы, Варфоломеевского 
группового 
водопровода, 
реконструируются 
орошаемые участки, заменяются поливные трубопроводы. На 
оросительных системах действуют автоматизированные водозаборы, сотни километров каналов получили облицовку, широко используется полив дождеванием. Для управления технологическими процессами водоподачи при реконструкции 
Саратовского канала создана автоматизированная система, 
позволяющая следить за работой дорогостоящего оборудования насосных станций, также функционирует автоматизированная система контроля и учета электрической энергии, позволяющая перейти на оплату потребляемой электрической 
энергии с применением ночных и дневных тарифов [2, 4, 13, 
44, 100].
Дождевание является механизированным способом полива 
и необходимо его автоматизировать, также осуществляется 
модернизация существующих, хорошо зарекомендованных 
дождевальных машин.
Состояние оросительных систем Саратовской области 
приведено в табл. 1.
Основные направления в технической политике строительства и реконструкции оросительных систем связаны с решением задач водо- и энергосбережения, улучшения процессов автоматизации, увеличением продуктивности орошаемых земель 
[1,35,39,45].
Саратовская область является одной из немногих в Рос- 
сииобластей с хорошо развитым орошаемым земледелием. 
Такое развитие орошения в области обусловлено тем, что она 
находится в зоне рискованного земледелия: подвергается частым засухам, недостаточному увлажнению почв.
Мелиорация и, прежде всего орошение, является решающим условием стабильного, гарантированного сельскохозяйственного производства. Орошение позволяет увеличивать 
количество продукции, получаемой с единицы площади, и

снижать ее себестоимость. Саратовская область относится к 
числу наиболее крупных экономических районов Российской 
Федерации с многоотраслевым сельским хозяйством [3, 5, 37, 
45, 70] (табл. 2).
Таблица 1

Состояние оросительных систем Саратовской области

Наименование оросительных 
систем

Год ввода 
в
эксплуатацию

Площадь, 
тыс. га

Степень
износа,
%

Духовницкая
1976
4,8
62,3
Приветская
1991
11,5
34,5
Большая Балаковская
1985
15,1
37,8
Малая Балаковская
1970
3,8
68,9
Комсомольская
1985
18,1
34,6
Орошение на базе 
Саратовского канала
1971-1990
47,5
73,5

Приволжская (северный массив)
1987
40,7
41,5
Приволжская (южный массив)
1986
12,5
34,2
Пугачевская
1988
2,8
26,4
Энгельсская 1-2-я очередь
1965-1970
12,1
58,4
Г агаринская
1975
12,5
51,2
Государственные участки орошения
1975-1990
31,6
50,5
Итого по государственным системам
213,0
50,3*
Хозяйственные системы и 
участки орошения
44,3
61,3

ВСЕГО
257,3
51,8*

Примечание: * -  среднее значение.

Таблица 2

Состояние мелиоративного комплекса Саратовской области

Наименование
Единица
Количество
Требуют восстапоказателей
измерения
новления, %
1
2
3
4
Постоянная
оросительная сеть
всего
км
5887,3
36,2
В том числе:
каналы
км
1205,5
28,4
трубопроводы
км
4681,8
38,3

2
3
4
Сооружения на всех 
каналах и в точках выдела водопользователям
шт.
1156
41,3
Насосные станции
шт.
607
31,6
Водомерные устройства
шт.
35
100
Водохранилища
шт.
41
7,3
Пруды
шт.
310 
'
85,2
Мосты и переезды
шт.
147
10,9
Наблюдательные
скважины
пгг.
999
15,0
Орошаемые земли
га
257331
32,9
Системы лиманного 
орошения
га
32326
39,6
Коллекторы
км
1,6
37,5
Дренажная сеть
км
5,0
40,0

Анализ состояния мелиоративного комплекса Саратовской 
области в сложившихся экономических условиях показал не 
только положительные особенности, но и выявил некоторые 
недостатки, которые позволили определить в качестве основных и приоритетных на ближайшие годы:
1. Число насосных станций, работающих на оросительную 
сеть по Российской Федерации сократилось почти в 4 раза, 
большинство насосных станций с истекшим сроком службы, 
или требующие ремонта. В Саратовской области, по данным 
«ФГУ Управление «Саратовмелиоводхоз», насчитывается 311 
насосных станций, также острой осталась проблема обеспечения водопотребителей 
техникой для полива. В связи с резким повышением цен, низкой платежеспособностью сельхозпроизводителей спрос на дождевальную технику упал, тем 
самым резко свернуто производство машин для полива.
2. Мелиорация в России переживает трудные времена и 
заметного улучшения не будет до тех пор, пока не будут приняты решительные меры, в первую очередь в части приведения в порядок существующего мелиоративного фонда и использования орошаемых земель.
3. Ученые агропромышленного комплекса неоднократно в 
своих докладах отмечали о поэтапном выполнении программ

по расширению площадей орошаемых земель и повышения их 
продуктивности, расширению существующих и строительству 
новых оросительных систем, расширению поливных угодий 
до уровня, обеспечивающего устойчивость развития экономики аграрного сектора.
4. 
Величина валового сбора продукции растениеводства с 
орошаемых земель в Саратовской области в 1994 г. по отношению к 1990 г. уменьшилась в 3 раза. Однако также следует 
отметить, что в последние годы наблюдается небольшой рост 
сбора урожая основных видов сельскохозяйственных культур 
и выхода условной продукции с 1 га пашни. В то же время не 
следует забывать о мерах по экономии воды и рациональному 
использованию водных ресурсов, а это можно достичь только 
с внедрением автоматизации водоподачи на орошаемые поля.
В последние десятилетия сельское хозяйство претерпело 
большие изменения: колхозы и совхозы развалились, на смену 
им появилось большое количество крестьянских фермерских хозяйств, открытых и закрытых акционерных обществ (рис. 2, 3). 
Все это вызвало необходимость реконструкции существующих оросительных систем под обслуживание небольших по 
площади орошаемых полей, например, только фермерских хозяйств на 1 сентября 2007 г. (по данным статистического 
управления) в Саратовской области насчитывалось 8121, за 
которыми закреплено 1776 745 га сельхозугодий, в среднем 
на одно хозяйство приходится 219 га [5, 35, 44, 80, 101, 116].

Рис. 2. Число фермерских (крестьянских) хозяйств по Российской 
Федерации и Саратовской области, тыс.