книги из ГПНТБ / Механизация и автоматизация оросительных систем и технология орошения сельскохозяйственных культур сборник научных статей гидромелиоративного факультета

в 1964 г. научно-исследовательских работ по гидротехнике, изд. «Энер­ гия», М-Л., 1965 г.

4.М у х а м е д ж а н о в В. 111. — «Приближенный способ расчета промыва занесенного наносами подпертого бьефа». Журнал «Гидротехническое строительство», № 6, 1962 г.

5. М у х а м е д ж а н о в Ф. Ш. — «К расчету промыва подпертых бьефов и ирригационных отстойников». Автореферат на соискание ученой сте­ пени кандидата технических наук. Ташкент, 1965 г.

С. М у х и н В. А. — «Разработка методики расчета и исследования про­ мыва отстойников на каналах горно-предгорной зоны». Диссертация на соискание ученой степени каид. тех. наук. 1970.

8.Технический отчет о результатах лабораторных исследований моделей типовых отстойников периодического действия на оросительных систе­ мах. Архив института «Киргизгчпроводхоз» Фрунзе, 1964 г,

УСТРОЙСТВО ПРИСЛОННОГО ТИПА С ПРОГРАММНЫМ

УПРАВЛЕНИЕМ ДЛЯ ПРОМЫВА НАНОСОВ

Заслуженный изобретатель Кирг. ССР, доктор технических наук, профессор Я. В. БОЧКАРЕВ, аспирант А. И. РОХМАН

На сегодня предложен ряд гидродействующих устройств для автоматизации промыва наносов [1], которые имеют ■рабочий орган (затвор) с вертикальным перемещением, что требует дополнительных устройств (уплотнений, выступов в стенках, фигурного исполнения полотнища и др.) для исклю­

чения заклинивания затвора.

С целью ликвидации этих недостатков авторами ранее были предложены автоматические устройства прислонного типа для промьтва наносов с ациклическим действием [2].

По технологии работы водозаборных узлов иногда целе­ сообразнее не накапливать призму наносов на предельную величину, а через определенные интервалы времени сбрасы­ вать расход, не превышающий расхода на постоянный промыв (как это имеет место на существующих сооружениях). При этом, как показали исследования [3], происходит резкое продвижение наносов в отверстие промывника. Эффект про­ мывки получается выше, водозабор безпаносный и исключает­ ся периодическая промывка бьефа полным расходом.

171

Проведенные И. К. Рудаковым исследования автомата промыва наносов циклического действия показали, что авто­ матизация промыва наносов таким способом имеет большие перспективы, поскольку воды на промыв 1 м3 наносов расхо­ дуется при этом во много раз меньше '(по их данным 8—10 м3) чем при постоянном малом расходе воды на сброс. При этом представляет интерес разработка устройств с программным управлением с учетом возможности изменения ее, что позво­ лит настраивать автомат на оптимальный режим, менять этот режим и т. д.

Для решения поставленных задач нами предложено уст­ ройство для промыва наносов циклического действия прислонного типа с программным управлением.

Устройство прислонного типа с программным управлением для автоматизации промыва наносов на сооружении пред­ ставляет собой пустотелую призму 1 (рис. 1), подвешенную шарнирно на горизонтальной оси вращения 2 к верхнему ребру промывного отверстия 3.

Призма состоит из грани 4, конфигурация которой зави­ сит от амплитуды горизонтов воды в нижнем бьефе сооруже­ ния. Так, если нет подтопления воды со стороны нижнего бьефа сооружения, что наблюдается в большинстве случаев при работе горных водозаборов, то лучше устраивать грань 4 такой, какой она показана на рис. 1 из условия простоты изготовления. В случае подтопления воды со стороны нижне­ го бьефа пустотелую призму 1 необходимо выполнять в виде сектора с гранью 4, очерченной по окружности из центра, совпадающего с осью вращения 2 затвора, так как равнодей­ ствующая сил проходит через ось вращения (на разрезе Б-Б не показано).

Напорная грань 5, являющаяся полотнищем затвора, сое­ динена с гранью 4 посредством боковых граней 6 'и крышки 7.

сообщается питающей трубой 9, оборудованной задвижкой 10, необходимой для наладки и отключения устройства, а с ниж-' ним бьефом (при горизонтах воды в призме,-не'достигающих

172

Для предотвращения отложения наносов в призме предус­ мотрен клапан 14, перекрывающий промывное отверстие]! призмы 15. Клапан 14 на жесткой тяге 16 крепится гайкой 17' во втулке 18, которая приварена к крышке 7. При необходи­ мости промывки наносов гайку 17. отпускают и клапан 14 уходит вниз.

Поплавковый привод состоит из резинового клапана 19, соединенного посредством 2-х параллельных штоков 20, же­ стко закрепленных на поплавке 21 и перемещающихся сво­ бодно во втулках 22, приваренных к крышке 7 и подставке 22.

Аккумулирующая емкость 23 заключена между отметкой входа в трубопровод 12 и верхней крышкой 7.

Принцип действия устройства основан на уравновешива­ нии моментов сил, приводящих автомат в движение, с одной стороны, и сил сопротивления, с другой, т. е.

веса призмы — G ш,;

веса воды в призме — G„;

гидродинамической силы давления воды па напорную грань затвора — Ргл;

сила трения в уплотнениях отсутствует ввиду присдонности устройства, а сопротивлением гидравлического трения в подшипниках можно пренебречь.

Из приведенных сил: вес призмы Gn;, является величиной постоянной, вес воды в призме величина переменная, завися­ щая от положения затвора, которая играет уравновешиваю­ щую роль; гидродинамическая сила давления воды на напор­ ную грань Ргд — величина этой силы может быть получена

экспериментальным путем на геометрически подобных моделях.

Уравнение равновесия моментов всех сил, действующих на затвор относительно оси его вращения, в общем виде запи­ шется (рис. 1, разрез Б-Б):

М о = Р , . д / г д Д щ ) ^] р ---- 0 )

174

донных наносов должен смываться через промывное отвер­ стие 3 устройства; в этом режиме схема работы сводится к следующему. Пока воды нет или уровень ее в верхнем бьефе ниже уровня входа в питающий трубопровод 9, затвор за счет разницы моментов от веса пустотелой призмы I и силы дав­ ления воды на напорную грань 5 относительно оси вращения 2 затвора будет находиться в закрытом положении.

Как только уровень воды в верхнем бьефе достигнет верха входа в питающий трубопровод 9 наступит равенство момен­

будет накапливаться. При дальнейшем увеличении горизон­ тов воды нарушается равенство моментов, причем момент от гидродинамической силы давления воды на напорную грань 5 становится больше, чем момент от призмы и веса налившейся воды в нее через трубопровод 9 и затвор начнет открываться. Но так как расход реки гораздо больше, чем сброс в нижний бьеф, то уровень в реке тоже будет подниматься. Вместе с этим через питающий трубопровод 9 все время поступает

175

расход в пустотелую призму, увеличивая тем самым объем воды в ней (оттока из призмы нет). При этом наступит такой промежуток времени, что затвор начнет закрываться несмот­ ря на повышение горизонтов воды в верхнем бьефе. Эго достигается за счет разницы моментов от веса призмы и веса воды в ней и момента от гидродинамической силы давления воды на напорную грань затвора.

При достижении расчетного горизонта воды в реке, зат­ вор должен перекрыть промывное отверстие 3. При этом на­ ступит равенство моментов от веса . пустотелой призмы вме­

воды в призме будет накапливаться, но медленно, потому что истечение из самой призмы через сливной трубопровод 12 происходит при переменном напоре и движение в ней станет пеустановившимся, так как расход поступающий через пи­ тающий трубопровод 9 больше, чем вытекающий из трубо­ провода 12. Следовательно, горизонт воды в емкости будет все время повышаться, а объем воды увеличиваться, т. е. создается аккумулирующая емкость.

Разницы притока и оттока воды в призму недостаточно для зарядки сифона 11. Для зарядки сифона 11 необходим весь расход, поступающий через трубопровод 9 в призму (на основании гидравлического расчета), поэтому в призме уст­ раиваем поплавковый привод.

штоков 20 с резиновым клапаном 19. При дальнейшем повы­ шении горизонта воды в аккумулирующей емкости клапан. 19 перекроет вход в сливной трубопровод 12. Горизонт резко возрастет и превысит верх сифона II, который зарядится и начнет сбрасывать воду из призмы, так как пропускная спо­ собность его значительно больше трубопровода 9. При этом возникнет разница между моментами от гидродинамической силы давления воды и моментом от веса призмы вместе с убывающим объемом воды в ней и затвор начнет открывать­ ся, сбрасывая с водой и наносы, отложившиеся р зоне дейст­ вия промывного устройства,

176

При опоражнивании призмы и открытии затвора поплав­ ковый привод опустился в свое начально'е положение за счет собственного веса.

Максимально затвор откроется в случае полного опусто­ шения призмы, при этом сифон разрядится. После этого цикл работы повторяется.

Как видно из выше изложенного программу работы устройства, т. е. частоту сработки можно в основном изме­ нять за счет изменения истечения через сливной трубопро­ вод 12 при помощи задвижки 13, т. е. изменение времени наполнения водой аккумулирующей емкости 23, которая за­ дается из условия частоты сработки устройства и принимает­ ся в пределах 100—200 литров.

Частота сработки устройства подчинена двум основным требованиям:

1.Допустимому количеству воды на сброс и промыва на­ носов в зависимости от расхода воды в реке без ущерба для водозабора.

2.Величине насыщения потока наносами.

Поэтому время сработки устройства в течение одного цикла задается, исходя из требований, выработанных на ос­ новании эксплуатации и принимается в пределах 1—5 минут.

в этом случае время промыва наносов не имеет существен­ ного значения ввиду избыточности расхода в реке.

Максимальное открытие затвора достигается за счет отключения регулировщиком при помощи задвижки 10 по­ ступление расхода воды через питающий трубопровод 9 в пустотелую призму и спуска воды из призмы через промыв­ ное отверстие 15, посредством отпускания гайки 17 и открытия клапана 14.

Влаборатории гидравлики и автоматики Киргизского сельскохозяйственного института проведены испытания уст­ ройства, которые подтвердили конструктивные разработки и теоретические предпосылки, что позволяет рекомендовать его

ппроизводство для автоматизации промыва наносов на водо­ заборных узлах и других очистных сооружениях.

Внастоящее время предлагаемое устройство внедряется

на автоматизированном горном водозаборе р. Ак-Су Москов­ ского района,

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Я. В. Б о ч к а р е в . «Гидравлическая автоматизация горных водоза­ борных узлов». Изд-во «Кыргызстан», Фрунзе, 1969 г.

2.Я. В. Б о ч к а р е в, А. И. Р о х м а н. «Устройства для автоматизации промыва наносов прислонного типа с переменным режимом работы». Труды ГМФ, Кирг. СХИ, Фрунзе, 1973 г.

3.И. К. Р у д а к о в . «Исследования и расчет новых конструкций авто­ матизированных горных водозаборов и водозаборов переходов». Кирг. ИНТИ. Информационный листок № 44, Фрунзе, 1968 г.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АВТОРЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ВЕРХНЕГО БЬЕФА

С ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМ КОРРЕКТОРОМ ПОЛОЖЕНИЯ

Заслуженный изобретатель Кирг. ССР, доктор технических наук, профессор БОЧКАРЕВ Я. В., аспирант РОХМАН А, И.

Для автоматизации высоконапорных перегораживающих сооружений, как правило диафрагмовых, особенно при общ лии наносов, органического мусора, наиболее эффективными являются затворы-автоматы прислонного типа. Учитывая осо­ бенности этих сооружений как объектов автоматизации [1] наиболее рациональными являются гидравлические затворыавтоматы (авторегуляторы). На сегодня предложен ряд гидравлических авторегуляторов прислонного типа: Финке, Маковского, Шарова и др. Применительно к диафрагмовым выпускам наибольшее распространение получил затвор-авто­ мат .инженера Финке [2]. Но применение этого авторегуля­ тора ограничивается сооружениями со свободным истечением, конструктивное исполнение его не позволяет менять уставку уровня и т. д. Тогда как для автоматизации ряда перегора­ живающих, подпорных, сбросных сооружений, оборудованных диафрагмой, которые должны работать с переменным режи­ мом истечения, пропускать значительное количество наносов, необходимы гидравлические авторугеляторы прислонного типа, работающие независимо от режима истечения и нозволяющие изменять уставку уровня и т. п. Это например имеет

}78

место па водозаборах для малых горных рек конструкции профессора Я- В. Бочкарева1.

Для решения поставленных задач нами разработан гид­ равлический авторегулятор комбинированного действия с дифференциальным корректором положения.

Авторегулятор состоит из следующих пастей (рис. 1). На­ ливная пустотелая емкость I выполнена со стороны нижнего бьефа в виде сектора с гранью 2, очерченной по окружности из центра, совпадающего с осью вращения затвора 3, так как грань очерченная по окружности не создает вращающего момента от силы давления воды со стороны нижнего бьефа, которая шарнирно подвешена к забральной стенке 4. Напор­ ная грань 5, выполняет функцию полотнища затвора.

Уплотнения 6, представляют собой резиновые пластины, наклепанные на боковые стенки 7, верх и дно сооружения. По бокам полотнища затвора жестко прикреплены металли­ ческие консоли 8 для подвески противовеса 9, который может быть выполнен в виде металлической пустотелой емкости, загруженной балластом.

Пространство между наклонной гранью и вертикалью забральной стенки 4, а также боковыми стенками 7 сооруже­ ния, является нишей 10 для противовеса 9, подвешенного на консолях 8.

Для опорожнения емкости и борьбы с отложениями нано­ сов в затворе предусмотрен клапан 11, частично перекрываю­ щий сливное отверстие 12, устраиваемое в нижней части на­

назначена для подачи воды через трубопровод 17 в наливную емкость 1. Входное отверстие 18 в шахгу 16 устраивается в безнаносной зоне в теле сооружения.

Трубопровод 17 оборудуется датчиком для регулирования подачи воды в наливную емкость 1. Датчик состоит из рези­ нового клапана 19, жестко соединенного с двумя вертикаль­ ными параллельными направляющими штоками 20, на кото­ рых свободно перемещается поплавок 21. В центре поплавка приварена тяга 22, крепящаяся гайкой 23, втулкой 24, которая

1 Изобретение ,№ 348701 да имя Я. В. Бочкарева.

c o n st

Авторегулятор уровня верхнего бьефа.

180