Тема II. Водоподъемные установки Работа № 3 гидравлические тараны

Содержание работы:

1. Изучить устройство, принцип работы и техническую характеристику гидравлического тарана ТГ-1.

2. Изучить правила монтажа и эксплуатации гидротарана.

3. Запустить и отрегулировать рабочий режим.

Назначение и условия применения

Гидравлическим тараном называется водоподъёмная установка, преобразующая силу гидравлического удара в полезную работу (подъём воды). Гидравлический удар - явление, связанное с резким изменением (повышением или понижением) давления в на­порном трубопроводе при быстром изменении (торможении или ускорении) скорости движения жидкости в нём.

Основное отличие гидравлического тарана от других водоподъ­ёмников заключается в том, что в одной установке совмещен и водоподъёмник, и гидравлический двигатель, использующий неко­торый естественный напор Н_о и расход Q водоисточника, из ко­торого забирается вода. Источниками водоснабжения в данном случае могут быть родники и ключи, расположенные на склонах, а также реки и пруды, оборудованные плотинами.

Гидравлические тараны просты по конструкции и надёжны в работе, но широкого распространения, как, например, центробежный насос с электродвигателем, не получили, т. к. они не являются универсальной машиной и требуют специфических условий применения:

1. Наличие водоисточника с напором H_о не менее 0,8 м.

2. Дебит воды в источнике должен превышать производительность гидравлического тарана.

3. Наличие свободного стока от таранной установки.

В основном гидравлические тараны применяются в пастбищном водоснабжении и там, где нецелесообразно использовать насосы с электродвигателем, двигателем внутреннего сгорания и т.д. В настоящее время в сельскохозяйственном водоснабжении применяют четыре типа гидравлических таранов: ТГ-1; ТГ-2; УИЖ-К100; EpПИ.

Гидравлические тараны ТГ-1 и ТГ-2 были разработаны Д.И. Трембовельским и отличаются тем, что у тарана TГ-1 (рис. 3.1), ударный клапан располагается до напорного (воздушного) колпака (по ходу воды в питательной трубе), а у ТГ-2 после него.

Гидравлический таран УИЖ-К100 разработан в Украинском институ­те животноводства, конструктор - А.Д. Кобилянский и предназна­чен для использования в равнинных районах, где небольшой пере­пад H_о создан искусственным путем.

Для водоснабжения в предгорных районах применяются гидравлические тараны конст­рукции Ереванского политехнического института ЕрПИ. В зависи­мости от диаметра ударного клапана различают 3 модификации установок: ЕрПИ-100; ЕрПИ-150; ЕрПИ-200.

Устройство и монтаж гидравлического тарана

Гидравлический таран (рис. 3.1) состоит из корпуса - 8, в верхней части которого имеются два отверстия для размещения узлов ударного и нагнетательного клапанов. Узел ударного кла­пана состоит из поддерживающего кронштейна - 3, прикрепленного болтами к корпусу, бронзовой направляющей втулки - 2, ввернутой по резьбе к кронштейну и клапана, состоящего из штока - 4 и та­релки - 6. Плотность посадки тарелки клапана достигается рези­новым кольцом - 5, уложенным в выточку основания кронштейна. Для регулировки хода клапана на верхнем конце штока навернута гайка -1. Нормальный ход клапана 15...20 мм.

Узел нагнетательного клапана расположен под воздушным кол­паком, состоит из тарельчатого клапана - 11, с резиновым уплот­нителем -10 одновременно выполняющим роль шарнира.

Воздушный колпак - 12 крепится к корпусу болтами. На колпаке имеются два отверстия, в нижнее ввёрнут штуцер с вентилем, служащим для впуска воздуха внутрь колпака, а верхнее закрыто пробкой и служит местом присоединения манометра на случай ис­пытания тарана. Для подсоединения к гидротаранной установке питающего и напорного трубопроводов предусмотрены фланцы 7 и 13.

Рис. 3.1. Гидравлический таран ТГ-1.

Для возможности регулирования производительности тарана к нему прилагается сменный ударный клапан с удлиненным штоком и набором грузов. Подбором грузов можно изменить вес клапана в диапазоне от 1,2 до 4,5 кг. Соответственно весу ударного кла­пана быстроходность тарана изменяется в пределах от 120 до 30 ударов в минуту.

В процессе работы гидравлического тарана часть воздуха, на­ходящегося в воздушном колпаке, растворяется в воде, и объём его постоянно убывает. Для его пополнения (это обязательное условие нормальной работы тарана) в воздушном колпаке имеется специальный штуцер, через который периодически пополняют колпак воздухом, что требует контроля за уровнем воздуха и даже может привести к остановке тарана. В современных конструкциях гидротаранов, в корпус тарана ввёрнут специальный штуцер – 9, с отверстием диаметром 1 мм. В момент положительной волны гидравлического удара через отверстие шту­цера вытекает струйка воды, а в отрицательную фазу, т.е. в мо­мент отражения, когда в рабочей камере корпуса образуется не­которое разряжение, через штуцер засасывается воздух. При по­следующем гидравлическом ударе пузырьки воздуха из рабочей ка­меры водой проталкиваются в воздушный колпак.

В гидравлическом таране УИЖ-К100 воздух в воздушном колпа­ке отделен от воды специальной диафрагмой, разделяющей воздуш­ный колпак на две части в горизонтальной плоскости, что исклю­чает его растворение в воде.

В зависимости от геодезических условий и режима работы (лето, зима) таран может размещаться на поверхности земли, ли­бо в углубленной в землю каменной или бревенчатой будке, при необходимости, утепленной от промерзания. Устанавливается та­ран на бетонный фундамент, к которому закрепляется анкерными болтами. Пол в будке необходимо строить с уклоном для стока сбросной воды. Полезная площадь будки должна быть 4 м², а высота 1,8 м.

Для того, чтобы таран работал с максимальным к.п.д. длину питающего трубопровода выбирают из условия, чтобы в нём могла образоваться ударная волна достаточной продолжительности и си­лы. В реальных условиях длина питающего трубопровода принимается L = (6...12) Н_о, но не менее L =10... 14 м. В случае, когда по местным условиям расстояние от источника до возможного места установки тарана превышает расчетную длину питающего трубопровода, прибегают к устройству уравнительной колонки или промежуточного колодца.