Калибровка полевых опрыскивателей - исходные предпосылки и основные положения

В практике применения опрыскивающей техники можно выделить в основном два подхода. В развивающихся странах, в том числе и в странах СНГ калибровку опрыскивателей зачастую не производят или вообще пренебрегают ею.

Основные причины, из-за которых не производят калибровку опрыскивателей следующие: трудности; потребное время на осуществление калибровки; запутанность терминологии; существование нескольких методов калибровки; во многих случаях считают, что калибровка не оказывает существенное влияние на процесс опрыскивания.

В странах с развитым сельским хозяйством, наоборот, с каждым годом увеличивается количество нормативных документов, обусловливающих строго регламентируемое применение СЗР и опрыскивающей техники.

Например, в странах ЕС, технологическая политика применения пестицидов развивается на основных положениях недавно принятой рамочной директивы устойчивого их применения (2009/128/ЕС FWD). В соответствии со статьей 8.5 этой директивы «Профессиональные пользователи опрыскивателей должны в обязательном порядке регулярно проводить их калибровку, на базе знаний приобретенных в соответствии со статьей 5 этой директивы». Цель реализации данного положения состоит в необходимости поддержания опрыскивающего оборудования в исправном состоянии на протяжении времени между обязательной официальной диагностикой опрыскивающей техники. Кроме того, при этом предполагается, что операторы досконально владеют знаниями по конструкции опрыскивателей и осознают пагубное воздействие неисправного оборудования на экологию.

С законодательной точки зрения в ЕС существуют ясные требования к пользователям, выполняющим калибровку и контроль опрыскивателей. Однако требования к обучению операторов не регламентированы на уровне стран ЕС. В настоящее время обучение операторов в ЕС осуществляется в соответствии с национальными регламентами каждой страны.

Так как, проведение калибровки и технической диагностики опрыскивающей техники в ЕС является обязательным, встала реальная необходимость обеспечения пользователей рациональными и упрощенными методиками их выполнения, а также формализованного представления результатов калибровки и диагностики. Предполагается, что принятые методики должны быть частью образовательных программ учебных заведений и практических курсов, а протоколы – объектами контроля и понятными для контролирующих органов.

До настоящего времени все еще не существует стандарта на обязательное проведение калибровки опрыскивателей (за исключением стандарта ASABE, который является рекомендательным).

Параметры, подлежащие калибровке, перечень и точность приборов для ее осуществления обычно выбираются пользователями исходя из конкретных условий. Традиционно при калибровке проверяют норму вылива и распределение препаратов через распылители, а также рассчитывают объем рабочего раствора, потребного на планируемую площадь обработки.

Однако существует и системный подход к калибровке опрыскивателей (рис. 1) в соответствии с которым, наряду с традиционно выполняемыми работами, для достижения требуемой эффективности опрыскивания необходимо осуществить правильный выбор распылителей (размер и тип), а также принять в расчет погодные условия (скорость ветра, температуру и влажность воздуха).

Рисунок 1. Основные задачи при калибровке опрыскивателей.

В процессе проведения калибровки опрыскивателя следует учитывать основные факторы, определяющие эффективность опрыскивания:

• целевое попадание препарата на растения;
• потери на почву;
• испарение;
• снос ветром;
• осаждение в баке;
• объем неиспользованного рабочего раствора в баке.

Независимо от того применяется новая или старая опрыскивающая техника, она должна подвергаться калибровке перед каждым опрыскивающим сезоном и для каждого размера распылителей.

Общей целью калибровки опрыскивателей является улучшение равномерности внесения пестицидов, повышение их точности и безопасности применения. Первоначально слово «калибровка» соответствовало подгонке ядер к стволам орудий. Другими словами выполнение подготовительных работ, необходимых для гарантированного достижения хорошо определенного результата. В опрыскивании калибровка необходима для гарантированного, целевого и оптимального применения средств защиты растений, минимизации риска повреждений растений основной культуры, токсичного воздействия на пользователей, окружающую среду и исключения приготовления невостребованного объема рабочего раствора химикатов.

Расход рабочей жидкости на единицу площади поля зависит от выбираемых переменных факторов: нормы вылива через распылители, скорости опрыскивателя, расстояния между распылителями (рабочей ширины захвата одним распылителем).

Каждый переменный фактор должен быть определен в процессе специфических работ, выполняемых при калибровке опрыскивателей. Расход через распылитель зависит от размера выходного отверстия распылителя, свойств жидкости и давления в системе.

Свойства распылителя. Распылитель следует выбирать из условий максимального его соответствия технологическому процессу (по форме факела и размеру капель), нормы вылива на единицу площади, давления в системе и скорости движения опрыскивателя.

Фактический расход жидкости через распылители при рабочем давлении определяется на стационарно работающем опрыскивателе. В подавляющем большинстве случаев это можно сделать, используя чистую воду, так как пестициды применяются в виде водных растворов, эмульсий и суспензий при небольшой концентрации препарата, поэтому реологические свойства рабочих жидкостей мало отличаются от воды.

Если же разность в расходах через распылители воды и рабочего раствора будет менее 5% в таком случае можно применять для корректировки расходов формулу, рекомендуемую американским обществом аграрных и биоинженеров [6]:

q_в = q_р√p; (1).

Где q_в - расход воды через распылитель, л/мин; q_р - расход рабочего раствора через распылитель, л/мин; p - плотность рабочего раствора, кг/куб.м.

Однако если свойства рабочего раствора будут отличаться существенно путем растворения пестицидов в воде, то следует сравнить расход рабочего раствора и воды. Если эта разница будет 5% или более в таком случае рекомендуется проводить калибровку на реальном рабочем растворе [6].

Если рабочая жидкость по своим физическим свойствам существенно отличается от воды, то, как исключение, можно провести калибровку опрыскивателей на реальной рабочей жидкости. При этом следует строго соблюдать все меры безопасности при работе с ядохимикатами.

Вначале на воде устанавливают равномерность расхода между распылителями, затем с рабочей жидкостью осуществляют замер расхода на двух распылителях, а остальные заглушают. Изменением давления в нагнетательной сети, подбирают необходимый раствор жидкости, который ранее был рассчитан.

Давление жидкости. Для достижения равномерной обработки необходимо в процессе опрыскивания поддерживать постоянное давление. Расход через распылители пропорционален корню квадратному падения давления на распылителях.

Скорость опрыскивателя. Расход рабочей жидкости обратно пропорционален скорости движения опрыскивателя. Для обеспечения равномерности обработки скорость перемещения опрыскивателя должна быть постоянной величиной.

Рабочая ширина захвата одним распылителем. Калибровку опрыскивателей проводят с целью определения реального расхода (литров) на единицу обработанной площади (га). Для ленточной (полосной) обработки, обработанной площадью следует считать площадь обработанных полос, а не общую площадь.

Используя значения расхода через распылитель можно рассчитать норму вылива на единицу площади по формуле:

R = (q * 600) / (v * s); (2).

Где R - норма вылива при сплошном опрыскивании; q - расход через распылитель, л/мин; v - скорость опрыскивателя, км/ч; s - ширина захвата (на один распылитель), м.

R = вылитый объем / обработанная площадь; л/га.

Из формулы (2) видно, что норма вылива обратно пропорциональна скорости движения агрегата. Удвоение скорости опрыскивателя уменьшает норму вылива на единицу площади в 1/2 раза. Например, если норма вылива составляет 200 л/га при 6 км/ч, то при 12 км/ч норма вылива будет 100 л/га при всех прочих равных условиях. Удвоение ширины захвата (опрыскивания) одним распылителем уменьшает норму вылива на 1/2.

Вышеприведенную формулу (2) обычно используют для определения общей нормы вылива после определения расхода через распылитель. Однако она также может быть использована для расчета скорости движения опрыскивателя:

v = (q * 600) / (R * s); (3).

Для выбора размера распылителя (его расхода) формула (3) примет вид:

q = (v * R * s) / 600; (4).

В случае ленточного опрыскивания (рис. 2) норму вылива R_л (в обрабатываемых полосах) принимают равной величине R при сплошном опрыскивании.

Рисунок 2. Схема ленточного (полосового) опрыскивания.

При этом R_л также выражается в [л/га], а минутный расход q_л [л/мин] на каждую обрабатываемую полосу определяют из соотношения:

q_л = (R_л * b * v) / 600; (5).

Где b - ширина обрабатываемых полос.

Общий объем рабочей жидкости потребной на всё поле Q_п можно рассчитать по следующей формуле:

Q_п = (F_п * b * R_л) / r; (6).

Где F_п - площадь поля, га; r - ширина междурядий.

Пользуясь приведенными формулами, несложно провести предварительную настройку опрыскивателей на расход с заданной нормой [1,2,3].

Нередко на практике, не придавая должного значения установке опрыскивателя на заданный расход, ограничиваются только расчетом и не проводят уточнения расхода непосредственно на машине. В ряде литературных источников также не указывается на необходимость проведения окончательной настройки машины в полевых условиях. Однако ее совершенно необходимо проводить по следующим причинам:

• выходные отверстия распылителей не всегда соответствуют номинальному размеру, особенно у распылителей, бывших ранее в эксплуатации, из-за их износа при работе с суспензиями;
• манометры теряют точность показаний первоначальной тарировки;
• фактическая скорость движения опрыскивателя, как правило, не соответствует конструктивной, так как зависит от типа и степени износа шин, величины пробуксовки колес, рельефа поля, механического состояния и влажности почвы.

Литература:

1. Велецкий И.Н. Технология применения гербицидов. Ленинград, Колос, 1980, 152 с.
2. Родимцев С.А., Дринча В.М. Механизация химической защиты растений. Полевые опрыскиватели. Орел, ОрелГАУ, 2005, 215 с.
3. Шамаев Г.П., Шеруда С.Д. Механизация защиты сельскохозяйственных культур от вредителей и болезней. М. Колос 1978, 256 c.
4. Rufai I, Drincha V. Ecological aspects of agricultural mechanization. Published by ABU Press Ltd, 2009, pp.262.
5. EN 13790-1:2003, Agricultural machinery – Sprayers – Inspection of sprayers in use – Part 1: Field crop sprayers.
6. Guide for preparing Field Sprayer Calibration Procedures. ASAE EP367.2 DEC95, 3 p.
7. Langenakens J. Software for inspections of sprayers: needs and solutions. The third European Workshop on Standardised Procedure for the inspection of Sprayers-SPICE 3, Brno, September 22-24, 2009, 112-116 p.