Фото: Е. Герасименко

ШИМпатичная технология

Фото: Е. Герасименко

Поле­вой опрыс­ки­ва­тель – одна из самых вос­тре­бо­ван­ных машин в совре­мен­ном рас­те­ние­вод­стве. Появ­ле­ние ШИМ-агре­га­тов вско­лых­ну­ло рынок: про­бле­мы опрыс­ки­ва­ния теперь решены?

С Калашниковым за плечом

От редакции

Эту новую под­руб­ри­ку мы реши­ли создать вме­сте со спе­ци­а­ли­стом по опрыс­ки­ва­те­лям и элек­тро­ни­ке рос­сий­ско­го пред­ста­ви­тель­ства ком­па­нии Amazone Алек­се­ем Калаш­ни­ко­вым, что­бы пери­о­ди­че­ски рас­ска­зы­вать вам о спо­соб­но­стях совре­мен­ных сель­хоз­ма­шин. Элек­тро­ни­ка суще­ствен­но упро­ща­ет реа­ли­за­цию задач в поле­вод­стве, а мы порой не зна­ем о ее воз­мож­но­стях или не уме­ем ими вос­поль­зо­вать­ся. Алек­сей обе­ща­ет помочь разо­брать­ся с тем, что кажет­ся слож­ным, под­ска­жет, как облег­чить выпол­не­ние рабо­чих про­цес­сов в поле и как сде­лать это с боль­шей эффек­тив­но­стью. В общем, готов стать сво­е­го рода про­филь­ным анге­лом-хра­ни­те­лем за вашим плечом.

Пред­став­ле­ние на миро­вом рын­ке опрыс­ки­ва­те­лей, рабо­та­ю­щих на осно­ве прин­ци­пов широт­но-импульс­ной моду­ля­ции (ШИМ / PWM), мно­гие оце­ни­ли как при­ход дол­го­ждан­но­го реше­ния, спо­соб­но­го обес­пе­чить необ­хо­ди­мое каче­ство вне­се­ния пре­па­ра­тов в поле. Во избе­жа­ние появ­ле­ния неоправ­дан­ных надежд, а затем разо­ча­ро­ва­ний пред­ла­гаю взгля­нуть на тех­но­ло­гию чуть ближе.

Для чего?

Прак­ти­че­ски все совре­мен­ные маши­ны под­дер­жи­ва­ют задан­ную в кабине нор­му вне­се­ния пре­па­ра­та посто­ян­ной вне зави­си­мо­сти от ско­ро­сти дви­же­ния. Дела­ет­ся это за счет уве­ли­че­ния или умень­ше­ния пото­ка жид­ко­сти в фор­сун­ках (рас­пы­ли­те­лях). Опрыс­ки­ва­тель в любой момент зна­ет шири­ну захва­та, тре­бу­е­мый объ­ем пода­чи рабо­че­го рас­тво­ра и теку­щую ско­рость. На осно­ва­нии этих пара­мет­ров уве­ли­че­ни­ем или умень­ше­ни­ем дав­ле­ния в систе­ме он регу­ли­ру­ет поток жид­ко­сти в штан­гу. Так рабо­та­ет обыч­ная машина.

Одна­ко неред­ко дав­ле­ние в про­цес­се рабо­ты изме­ня­ет­ся в очень боль­ших пре­де­лах и зача­стую выхо­дит за допу­сти­мые для исполь­зо­ва­ния выбран­но­го типа фор­сун­ки зна­че­ния. Полу­ча­ет­ся, что маши­на дли­тель­ное вре­мя рабо­та­ет на запре­дель­ных дав­ле­ни­ях. Быва­ет и такое, что подо­бран­ные рас­пы­ли­те­ли непра­виль­но­го калиб­ра – слиш­ком боль­шие, из-за чего на малых рабо­чих ско­ро­стях дав­ле­ние ока­зы­ва­ет­ся очень низ­ким и не фор­ми­ру­ет­ся нуж­ный факел рас­пы­ла, соот­вет­ствен­но, не про­ис­хо­дит каче­ствен­но­го вне­се­ния пре­па­ра­та. Имен­но для того, что­бы устра­нить зави­си­мость дав­ле­ния в систе­ме от ско­ро­сти, и была пред­ло­же­на тех­но­ло­гия ШИМ.

Как работает?

Суть рабо­ты ШИМ-тех­но­ло­гии на поле­вых опрыс­ки­ва­те­лях состо­ит в сле­ду­ю­щем. В систе­ме обес­пе­чи­ва­ет­ся посто­ян­ное дав­ле­ние, как пра­ви­ло, в рай­оне 3 бар, то есть оно все­гда одинаковое.

На каж­дом креп­ле­нии фор­сун­ки уста­нав­ли­ва­ет­ся соле­но­ид, сра­ба­ты­ва­ю­щий до несколь­ких раз в секун­ду. Его назна­че­ние состо­ит в откры­тии и закры­тии пода­чи рас­тво­ра в каж­дую отдель­ную фор­сун­ку. Обыч­но это про­ис­хо­дит с часто­той от 10 до 50 Гц. Таким обра­зом, что­бы под­дер­жать нуж­ную нор­му вне­се­ния, систе­ма либо умень­ша­ет вре­мя, в тече­ние кото­ро­го откры­та фор­сун­ка, либо увеличивает.

Мно­гих навер­ня­ка уди­вит тот факт, что тема исполь­зо­ва­ния высо­ко­ча­стот­ных кла­па­нов в поле­вых опрыс­ки­ва­те­лях впер­вые была под­ня­та более 20 лет назад, когда д-р Кен Гай­лз из Кали­фор­ний­ско­го уни­вер­си­те­та в Дей­ви­се (США) сов­мест­но с ком­па­ни­ей Capstan Ag Systems пред­ло­жил исполь­зо­вать такой прин­цип регу­ли­ро­ва­ния нор­мы выли­ва при изме­не­нии ско­ро­сти дви­же­ния маши­ны. Тех­но­ло­гия нашла свою реа­ли­за­цию в систе­ме Capstan Synchro, кото­рую затем взя­ли на воору­же­ние неко­то­рые ком­па­нии – про­из­во­ди­те­ли опрыс­ки­ва­те­лей. Поз­же к ШИМ-тех­но­ло­гии обра­ти­лись и дру­гие про­из­во­ди­те­ли элек­тро­ни­ки, обес­пе­чив тем самым раз­но­об­раз­ное пред­ло­же­ние на рынке.

Есть плюсы

Сре­ди поло­жи­тель­ных момен­тов ШИМ-опрыс­ки­ва­те­лей про­из­во­ди­те­ли назы­ва­ют все­гда оди­на­ко­вый рас­пыл фор­сун­ки вне зави­си­мо­сти от ско­ро­сти. Про­фес­си­о­на­лы обсуж­да­ют и сле­ду­ю­щий шаг: воз­мож­ность со сме­ной дав­ле­ния в систе­ме уве­ли­чи­вать или умень­шать кап­ли в факе­ле распыла.

Неко­то­рые из при­вер­жен­цев тех­но­ло­гии (но дале­ко не все) декла­ри­ру­ют воз­мож­ность вклю­чать / отклю­чать каж­дую из фор­су­нок по сиг­на­лу GPS. А кто-то уже сулит успех при рабо­те раз­ны­ми нор­ма­ми с при­вяз­кой к кар­там заданий.

Пред­ла­га­ет­ся так­же воз­мож­ность ком­пен­са­ции раз­ни­цы нор­мы вне­се­ния вдоль штан­ги при пово­ро­те, воз­ни­ка­ю­щей в свя­зи с тем, что внут­рен­няя и внеш­няя ее части дви­га­ют­ся с раз­ной угло­вой скоростью.

Есть и минусы

Пери­од, в тече­ние кото­ро­го фор­сун­ка откры­та, по срав­не­нию с состо­я­ни­ем закры­тия, быст­ро, то фор­сун­ка цели­ком откро­ет­ся и пре­вра­тит­ся в обыч­ную фор­сун­ку, то есть Duty Cycle при этом ока­жет­ся 100 %. Учи­ты­вая такую осо­бен­ность ШИМ-опрыс­ки­ва­те­лей, как пони­ма­е­те, играть в гон­щи­ка «Фор­му­лы-1» не сто­ит. Хотя и с любым опрыс­ки­ва­те­лем про­де­лы­вать это­го не надо – все­гда есть реко­мен­ду­е­мые ско­ро­сти для каче­ствен­но­го про­ве­де­ния опрыс­ки­ва­ния, их и придерживайтесь.

Обрат­ная сто­ро­на меда­ли: при суще­ствен­ном умень­ше­нии Duty Cycle (мень­ше 25 %), напри­мер на малых ско­ро­стях, при раз­гоне или тор­мо­же­нии, фор­сун­ка оста­ет­ся закры­той очень про­дол­жи­тель­ный пери­од вре­ме­ни, то есть в этот самый вре­мен­ной интер­вал вне­се­ния пре­па­ра­та не про­ис­хо­дит. Про­из­во­ди­те­ли ШИМ пыта­ют­ся решить дан­ную про­бле­му, застав­ляя сосед­ние фор­сун­ки откры­вать­ся / закры­вать­ся в про­ти­во­фа­зе: в то вре­мя как фор­сун­ка закры­та, сосед­ние откры­ты, и наобо­рот. Но этот прин­цип рабо­та­ет в тео­рии, толь­ко когда Duty Cycle состав­ля­ет 50 %. Если пока­за­тель мень­ше 50 %, то согла­со­вать откры­тие / закры­тие невозможно.

Еще один важ­ный момент: не надо забы­вать, что каче­ствен­ное и пра­виль­ное вне­се­ние пре­па­ра­та пред­по­ла­га­ет его попа­да­ние в любую точ­ку от трех фор­су­нок – основ­ной и двух сосед­них. Ины­ми сло­ва­ми, «сосед­ки» рабо­та­ют на бла­го обще­го дела сооб­ща, а лишая каж­дую из них «под­держ­ки», мы не помо­га­ем систе­ме вно­сить пре­па­рат равномерно.

Нужно иметь в виду

Под­бор фор­сун­ки в слу­чае исполь­зо­ва­ния опрыс­ки­ва­те­ля с ШИМ-тех­но­ло­ги­ей ста­но­вит­ся про­цес­сом совер­шен­но непро­стым. Обыч­но спе­ци­а­ли­сты ори­ен­ти­ру­ют­ся на 60 – 70 % от мак­си­маль­но воз­мож­но­го зна­че­ния – что­бы был запас как в одну сто­ро­ну, так и в дру­гую. Такой выбор поз­во­лит в ито­ге сохра­нять рабо­то­спо­соб­ность систе­мы в опре­де­лен­ном диа­па­зоне изме­не­ния скорости.

Так как на малой ско­ро­сти вре­мя закры­тия фор­сун­ки уве­ли­чи­ва­ет­ся, а с суще­ствен­ным уве­ли­че­ни­ем ско­ро­сти она пере­ста­ет рабо­тать как ШИМ-фор­сун­ка, пре­вра­ща­ясь в обык­но­вен­ную, реаль­ный рабо­чий диа­па­зон у опрыс­ки­ва­те­лей с широт­но-импульс­ны­ми моду­ля­ци­я­ми ока­зы­ва­ет­ся доволь­но узким.

В свя­зи с этим идея пора­бо­тать пре­па­ра­та­ми, осо­бен­но жид­ки­ми удоб­ре­ни­я­ми, диф­фе­рен­ци­ро­ван­но ско­рее все­го оста­нет­ся нере­а­ли­зо­ван­ной. Дей­стви­тель­но, пред­ставь­те, что на кар­те зада­ния нор­мы вне­се­ния меня­ют­ся от 100 до 300 л / га. Такой диа­па­зон ока­зы­ва­ет­ся слиш­ком боль­шим для систе­мы ШИМ-опрыс­ки­ва­те­ля. Нет, конеч­но, обра­бот­ку про­ве­сти мож­но, но в той или иной зоне поля тех­но­ло­гия сра­бо­та­ет недо­ста­точ­но эффек­тив­но: выбран­ная фор­сун­ка будет либо слиш­ком боль­шо­го калиб­ра, либо слиш­ком малень­ко­го, и в зави­си­мо­сти от это­го точ­ность засбо­ит или на низ­ких нор­мах, или на высоких.

Эта же осо­бен­ность, кста­ти, явля­ет­ся огра­ни­че­ни­ем и при ком­пен­са­ции нор­мы вне­се­ния вдоль штан­ги при пово­ро­те. Раз­ни­ца в нор­ме меж­ду раз­ны­ми кра­я­ми штан­ги в реаль­но­сти ока­зы­ва­ет­ся очень боль­шой: может дости­гать 600 %. Ском­пен­си­ро­вать ее внут­ри допу­сти­мо­го диа­па­зо­на одной фор­сун­ки ника­кой воз­мож­но­сти нет, поэто­му ШИМ-опрыс­ки­ва­тель с ком­пен­са­ци­ей на пово­ро­тах справ­ля­ет­ся едва ли. Для каче­ствен­но­го вырав­ни­ва­ния нор­мы вне­се­ния тре­бу­ет­ся иное реше­ние, где задей­ству­ет­ся набор фор­су­нок (напри­мер Amaselect, о кото­ром я уже рас­ска­зы­вал в преды­ду­щих выпусках).

Еще один момент, тор­мо­зя­щий при­ход ШИМ-опрыс­ки­ва­те­лей на рос­сий­ские поля, – это невоз­мож­ность исполь­зо­ва­ния столь необ­хо­ди­мых для наших реги­о­нов инжек­тор­ных фор­су­нок. При рабо­те высо­ко­ча­стот­но­го кла­па­на на них про­сто не успе­ва­ет фор­ми­ро­вать­ся факел рас­пы­ла. А это озна­ча­ет, что на сего­дняш­ний день в систе­мах с ШИМ могут исполь­зо­вать­ся толь­ко самые обык­но­вен­ные щеле­вые рас­пы­ли­те­ли, спектр при­ме­не­ния кото­рых, увы, огра­ни­чен. К тому же они неэф­фек­тив­ны в рабо­те при силь­ном вет­ре и тре­бу­ют в целом абсо­лют­но бла­го­при­ят­ных усло­вий для внесения.

Нель­зя не ска­зать, что сама систе­ма с исполь­зо­ва­ни­ем высо­ко­ча­стот­но­го кла­па­на очень каприз­на и потре­бу­ет тща­тель­но­го обслу­жи­ва­ния и заме­ны дета­лей изно­са. Тон­кость рабо­ты тех­но­ло­гии выдви­га­ет и более жест­кие тре­бо­ва­ния к каче­ству исполь­зу­е­мой воды, а это озна­ча­ет, что при­дет­ся осно­ва­тель­нее зани­мать­ся ее под­го­тов­кой, в част­но­сти умяг­че­ни­ем. Потре­бу­ет­ся и куда более тща­тель­ная про­мыв­ка систем опрыскивателя.

Вместо заключения

Да, исполь­зо­ва­ние в кон­струк­ции поле­вых опрыс­ки­ва­те­лей высо­ко­ча­стот­ных кла­па­нов – идея инте­рес­ная, но, как види­те, име­ет­ся мно­же­ство нюан­сов, кото­рые сто­ит брать в рас­чет. Один из них – крайне высо­кая сто­и­мость таких систем.

Но если бы меня спро­си­ли, готов ли я, невзи­рая на цену, сде­лать выбор в поль­зу ШИМ-опрыс­ки­ва­те­лей, я бы отве­тил, что для обес­пе­че­ния каче­ствен­но­го вне­се­ния пре­па­ра­тов на всем диа­па­зоне ско­ро­стей в пре­де­лах при­ем­ле­мо­го для фор­су­нок дав­ле­ния и с обра­зо­ва­ни­ем опти­маль­но­го факе­ла рас­пы­ла пред­по­чел бы вос­поль­зо­вать­ся реше­ни­я­ми альтернативными.

Ваш Калаш­ни­ков

Читайте также

Оставить комментарий

Your email address will not be published. Required fields are marked *