Сельскохозяйственные трубопроводы: как выбрать материал, размер и номинальное давление труб

Когда на участке площадью 40 гектаров теряется давление последний разбрызгиватель, труба редко становится первым подозреваемым, а часто настоящей причиной. Для большинства полевых ирригаций практическим ответом является заглубленная магистральная линия из ПЭВП (ПЭ100) в сочетании с отводными отводами из ПВХ или ПЭВД: ПНД там, где почва движется, мороз приподнимает землю или нужно протягивать леску через скважину, и ПВХ, где планировка фиксирована, земля устойчива, и стоимость метра решает тендер. Три числа определяют выбор: химический состав воды, рабочее давление плюс помпаж и требуемый расход на дальнем конце. Наружный диаметр, толщина стенок, выраженная в SDR, и марка смолы должны удовлетворять всем трем критериям одновременно, а размер лески, рассчитанный только по цене, является наиболее распространенной причиной неэффективности системы во втором сезоне.

Прочтите воду, прежде чем читать каталог

Анализ воды решает больше, чем второе предложение. Скважинная вода, канальная вода и очищенные сточные воды ведут себя внутри трубы по-разному, причем различия проявляются в первую очередь в местах стыков, тупиков и водоприемников. Спросите о pH, содержании хлоридов, жесткости, взвешенных твердых веществах и диапазоне температур. Если смешиваются два источника, проверьте смесь, поскольку смесь может быть более агрессивной, чем каждый из источников по отдельности.

• Хлорид выше примерно 300 мг/л на оцинкованной или мягкой стали: внутренняя коррозия, обычно концентрирующаяся на резьбовых соединениях и медленно движущихся секциях.
• pH ниже 6,5 с впрыском кислоты для фертигации: ПВХ-У, как правило, удобен, в то время как полиэтилен перед заказом следует проверить на соответствие таблице химической стойкости производителя смолы.
• Взвешенные твердые частицы выше примерно 50 мг/л: фильтрация осуществляется после магистрали, и труба все равно должна обеспечивать скорость промывки около 0,5 м/с на дальних концах.
• Вода с температурой выше 40 °C из мелкого пруда или длинной черной трубы под прямыми солнечными лучами: номинальное давление падает, и линия, продаваемая как PN10, может быть безопасной только при PN6,3 или ниже.

Семейства трубок, которые вы действительно будете цитировать

В большинстве ирригационных тендеров используются четыре материала плюс шланг для переносного конца системы. Каждый побеждает в разной части поля.

ПВХ-У

Значение по умолчанию для подземных магистралей и фиксированных боковых спринклеров. Жесткие, недорогие при больших диаметрах и быстро соединяемые с помощью клея на растворителе или муфт с кольцевым уплотнением. Холодная погода делает его хрупким при ударе, и каждый изгиб, тройник или торцевая заглушка линии под давлением требует ограничителя тяги или бетонного блока.

ПНД (ПЭ100)

Гибкий, поставляется в бухтах и соединен методом сварки, поэтому он выдерживает движение грунта и мороз, его можно протянуть под дорогой или живой изгородью. Стыковая сварка является стандартной для диаметров от 63 мм и выше, электросварка подходит для узких траншей, а компрессионные фитинги подходят для ремонта. Качество сварки зависит от чистоты поверхностей, правильного времени нагрева и откалиброванного оборудования.

ПЭВД и мягкий полиэтилен

Боковой материал, а не основная леска. Дешево, легко переехать, и его с удовольствием сдадут в конце сезона. Более низкие номинальные значения давления и склонность к перекручиванию или размягчению при нагревании удерживают его в боковой роли.

Стальной шланг и шланг Layflat

Оцинкованная сталь по-прежнему занимает свое место в насосных коллекторах, стояках и узлах клапанов, где жесткость имеет значение, но ее внутренняя часть из-за коррозии становится шероховатой, а трение с годами возрастает. Шланг Layflat закрывает переносной спринклерный комплект и сезонную насосную линию, и его никогда не следует оставлять навсегда закопанным.

Диаметр и потери на трение определяют, будет ли работать система

Целевые значения скорости обеспечивают бесшумность и эффективность системы: примерно от 1,0 до 1,5 м/с на магистральной линии и примерно до 2,5 м/с на отводной, где стоимость требует использования трубы меньшего размера. Потери быстро уменьшаются по мере увеличения диаметра. Используя расчет Хейзена-Вильямса с C = 140, который подходит для чистого полиэтилена, 10 м³/ч через линию PE100 SDR17 диаметром 63 мм с внутренним диаметром около 56 мм теряет около 2,7 м напора на 100 м, в то время как тот же поток через линию 90 мм того же SDR теряет менее 0,5 м на 100 м.

Этот зазор имеет значение, потому что напор – это то, за что платит насос. Пятьсот метров меньшей линии стоят примерно 13,5 м напора; большая леска стоит около 2,5 м. В течение сезона откачки труба большего размера часто оказывается более дешевым решением, даже если в счете указано иное. Размер блока пиковой нагрузки, а не среднего значения, затем добавьте рабочее давление излучателя, набор высоты, потери на фильтре и трение от боковой, подмагистральной и магистральной линии. На холмистой местности эта сумма растет быстрее, чем ожидается в большинстве бюджетов.

Подберите трубу к методу орошения

Капельные и микроспринклерные системы работают при низком давлении, используют узкие отводы и требуют строгой фильтрации и регулярной промывки, поэтому обычной комбинацией является подземная магистраль PE100 с тонкостенными полиэтиленовыми отводами. Сплошные и спринклерные блоки работают при более высоком давлении и перемещают большие объемы на гектар, что делает решающим фактором диаметр магистральной линии. Орошение по бороздам и паводком допускает более грубый подход, как правило, с закрытой трубой с простым управлением низким давлением, хотя он обеспечивает более точную планировку, чем любой другой метод. На ферме часто используются две такие системы из одного источника, и основная линия должна обслуживать наибольший спрос, не истощая остальных.

Соединение, фитинги и глубина заглубления

Фитинги решают, как долго продлится линия. Отводы, тройники, муфты, фитинги, заглушки, крестовины и клапаны должны быть изготовлены из того же семейства смол и того же класса давления, что и трубы. Клапан PN16 на магистрали PN10 подойдет; фитинг PN6 на той же линии является плановым отказом.

Глубина заделки соответствует орудию, которое пересекает поле. Магистральные линии обычно прокладываются на глубине от 0,6 до 0,9 м, ниже глубины плуга и рыхлителя, укладываются без острых камней у стены и маркируются предупреждающей лентой. Около 0,3 м укрытия достаточно для линий, находящихся вдали от машин. Упорные блоки должны находиться за тройниками, изгибами и торцевыми заглушками из ПВХ, находящегося под давлением, а камеры клапанов должны стекать, чтобы фитинги никогда не находились в воде.

Реальность номинального давления, скачков напряжения и температуры

Рейтинг PN соответствует трубе, по которой подается вода при температуре 20 °C в течение длительного периода испытаний. Три вещи разрушают его в этой области.

1. Температура: как полиэтилен, так и ПВХ теряют свои свойства по мере нагревания воды, поэтому следуйте кривой производителя смолы, а не цифрам, напечатанным на стене.
2. Скачок: быстрое закрытие клапана или запуск насоса в пустую линию может увеличить рабочий напор в два-три раза в виде волны давления. Медленно закрывающиеся клапаны, точки выпуска воздуха в высоких точках и последовательность запуска, при которой сначала заполняется основная линия, обходятся дешевле, чем покупка более тяжелой трубы.
3. Срок службы: пятидесятилетний срок эксплуатации предполагает постоянное давление и постоянную температуру. Линия, которая работает при половинном давлении в течение восьми месяцев в году, прослужит дольше той, у которой пиковый напор наблюдается каждый день.

Чем отличается тридцатилетняя линия от пятилетнего ремонта

• Источник смолы: 100% первичный материал заявленного класса, например PE100 или PE100-RC для каменистого или абразивного грунта, ведет себя иначе, чем компаунд, сильно смешанный с переизмельченным материалом.
• Толщина стенки и SDR: измеряйте в нескольких точках вдоль бухты. Стена, которая выходит за пределы допуска SDR, незаметно снижает номинальное давление.
• Маркировка: материал, стандарт, SDR или класс стены, номинальное давление, производитель и дата производства должны быть разборчивы и повторяться вдоль трубы.
• Защита от ультрафиолета: актуальна для любой трубы, которая проводит свой срок службы над землей, где обычным ответом является черный полиэтилен.
• Доказательства: отчеты об испытаниях партии из лаборатории с признанной аккредитацией, например, CNAS, говорят больше, чем сертификат на веб-сайте. Спросите также, можно ли поставлять рулоны непрерывной длины, соответствующие схеме траншеи, поскольку скорость доставки помогает только в том случае, если трубы доставляются нужной длины с подходящими фитингами.

Ввод в эксплуатацию и техническое обслуживание

Ввод в эксплуатацию занимает мало времени и его стоит выполнить правильно. Медленно заполните, выпустите воздух в самых высоких точках, затем проверьте давление при давлении, в 1,5 раза превышающем рабочее, в течение примерно часа без подключенных эмиттеров. Запишите статическое давление и расход на дальнем конце; эти два числа станут вашей базовой линией.

После этого обслуживание – это в основном наблюдение. Манометр, который каждый месяц показывает немного меньше, указывает на утечку, частично закрытый клапан или загрузку фильтра. Промывайте боковые линии в начале и в конце сезона, осушайте надземные линии до первых заморозков и держите маркеры траншеи на виду, чтобы землеройный работник не нашел первым основную линию.

Сельскохозяйственные трубопроводы – это не одно решение по продукту. Химический состав воды определяет материал, пиковый расход определяет диаметр, состояние грунта определяет глубину и метод соединения, а фитинги скрепляют всю сборку. Сделайте эти четыре правильно, и труба станет частью ирригационной системы, о которой больше никому не придется думать.