Лекція 13. Автоматизація головних водозабірних вузлів

Застосування гідравлічних регуляторів з телезадавачем рівня у порівнянні з електричними регуляторами значно зменшує кількість апаратури керування гідровузлом, підвищує надійність роботи і знижує експлуатаційні витрати. Однак вони мають і недолік – менша швидкодія.

При гідравлічній автоматизації промивання водозабірних вузлів роблять спеціальні затвори-автомати, які відкривають промивні отвори при визначеній кількості наносів. Є кілька конструкцій таких затворів. Один з найбільш простих – сегментний зрівноважений затвор-автомат (рис. 13.4).

 

Рис. 13.4. Схема сегментного затвора-автомата для промивання водозабірних вузлів.

Принцип його роботи такий. Якщо немає наносів, то вода через вхідний отвір 1 шахти 2 надходить у шахту 5. Вода з цієї шахти може витікати через трубу 4. Оскільки при цьому витрата через трубу 4 менша надходження через шахту 2, то вода наповнює шахту 5. При цьому противага-поплавок 7 під дією виштовхуючої сили піднімається і затвор 3 закривається. При нагромадженні наносів надходження води в шахту 5 стає меншим витрати з неї і шахта спорожняється. Противага опускається, за допомогою троса 6 відкриває затвор і відбувається змив наносів. Після промивки відкривається отвір 1 і затвор закривається. Якщо в шахті 5 встановити сифон, то затвор можна відкривати і при максимальному рівні води у верхньому б'єфі і відсутності наносів.

Крім сегментного, застосовують також секторні затвори-автомати, що є різновидом регулятора Маковського. Коли немає наносів, сектор наповнений водою і затвор закритий. У випадку відкладення наносів сектор спорожняється і за допомогою противаги відкривається. При надлишку витрати протягом усього періоду експлуатації використовують безперервне промивання і затвори на промивних отворах не встановлюють.

Автоматизація водорозподілу регулюванням за верхнім б'єфом

Цей спосіб регулювання розподілу застосовують при нормованому забезпеченні водою споживачів і ухилах каналів менше критичних. При регулюванні за верхнім б'єфом регулятори 2 забезпечують стабілізацію рівнів води у верхніх б'єфах перегороджуючих споруд (рис. 13.5). Для цієї схеми регулювання вільна поверхня потоку при максимальній витраті   рівнобіжна дну каналу (лінія 3, рис. 13.5). При витраті   встановлюється горизонтальний рівень води (лінія 4). Ці лінії утворять граничний трикутник, що визначає межі зміни рівнів уздовж б'єфа при витратах  .

 

 

Рис. 13.5. Схема регулювання за верхнім б'єфом.

Віддаль між перегороджуючими спорудами при заданому розташуванні водовипусків знаходять з наступних умов: підпертий рівень   при мінімальній розрахунковій витраті   (лінія 5) повинний забезпечувати гідравлічні перепади   більше мінімально допустимих для прийнятих типів водовипусків і над рівнями води в тимчасових зрошувачах не менше 0,1 м; на водовипусках з автоматичними регуляторами витрати перепади рівнів при зміні витрати від   до   повинні бути не більшими допустимих для нормальної роботи прийнятих типів регуляторів.

Регулювання за верхнім б'єфом не економічно, тому що стабілізація рівнів досягається не за рахунок витрати води, яка поступає у б'єф, а за рахунок витрати, що витікає з нього. Тому при відключенні якого-небудь споживача рівень води у б'єфі починає підвищуватися, і для підтримки   перегороджуюча споруда за сигналом давача рівня 1 відкривається для пропуску невикористаного об’єму води. Нижче розташований б'єф діє аналогічно і скидає цей об’єм води вниз за течією каналу.

При збільшенні витрати проти нормативної в одному з б'єфів усі нижче розташовані перегороджуючі споруди послідовно автоматично прикриваються, щоб забезпечити у своїх б'єфах  . Це призводить до того, що збільшена витрата задовольняється за рахунок нижче розташованих б'єфів.

Отже, зміна витрати з будь-якого б'єфа не відбивається на вище розташованих б'єфах, а тільки на нижче розташованих. Такий зв'язок називається прямим гідравлічним.

Автоматизацію водорозподілу регулюванням за верхнім б'єфом широко використовують на осушувально-зволожувальних системах для обмеження скидання води з осушувальних каналів або закритих колекторів. На зрошувальних системах цей спосіб застосовують рідко через неминучість холостих скидів води і ненадійного забезпечення водою найбільше віддалених споживачів.

Позитивним у регулюванні за верхнім б'єфом є мінімальна глибина каналу при пропуску витрати   і заданих ухилі і поперечному перерізі, неможливість переповнення каналу при нормальному режимі роботи перегороджуючих споруд. Переповнення можливе лише при заклиненні затвора в закритому положенні. Тому доцільно використовувати затвори притуленого типу, заклинення яких неможливо.

Різновидом регулювання за верхнім б'єфом є схема регулювання, розроблена у США. Вона забезпечує стабілізацію рівня верхнього б'єфа шляхом зміни положення споруди, що перегороджує, вище розташований б'єф (рис. 13.6). При такому способі регулювання виключені холості скиди, тому що регулювання здійснюється за рахунок зміни витрати, що надходить у б'єф: при підвищенні рівня у верхньому б'єфі (у місці розташування давача рівня 1) затвор 2 прикривається, а при зменшенні – відкривається. Цим створюється зворотний електричний зв'язок між нижче і вище розташованими б'єфами, що дозволяє забезпечувати споживачів водою за запитом. Для виключення перерегулювання зміна положення затвора повинна відповідати зміні контрольованого рівня. В іншому ж схема регулювання аналогічна схемі регулювання за верхнім б'єфом.

 

Рис. 13.6. Схема регулювання за верхнім б'єфом зі зворотним зв'язком.

Основний її недолік – необхідність прокладки надійної лінії зв'язку між давачем рівня і регулятором, що підвищує вартість системи водорозподілу.

 

Регулювання за нижнім б'єфом використовують при забезпеченні споживачів водою за запитом. При