Курсовая работа: Водоотливная установка
(1.18)
Удельный расход электроэнергии (кВт×час/м3 ):
(1.19)
Полезный расход электроэнергии ( кВт×час/м3 ):
(1.20)
Коэффициент полезного действия водоотливной установки:
(1.21)
2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. ЗАЩИТА АППАРАТУРЫ И НАСОСОВ ОТ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ УДАРОВ
Основная причина, вызывающая гидравлические удары в напорных трубопроводах, - аварийное отключение электропитания двигателей насосов. Гидравлических ударов, возникающих в результате изменения степени открытия запорной арматуры, практически можно избежать, изменяя режим закрытия и открытия. При отключении электродвигателей насосов, подающих воду по напорным трубопроводам в открытые емкости, процесс гидравлического удара протекает следующим образом. После отключения насосов уменьшаются частота вращения роторов агрегатов, подача и напор. Давление на насосной станции начинает снижаться. Снижаются и скорости движения воды в трубопроводе. В какой-то момент вода остановится и далее начнет двигаться с ускорением в обратном направлении. При наличии обратных клапанов на напорных линиях насосов изменение направления движения воды в трубопроводе вызывает закрытие их дисков, что резко замедляет движение потока и значительно повышает давление - происходит гидравлический удар.
Прочностные показатели труб для прокладки напорных водоводов назначают по расчетному давлению, принимаемому равным либо максимальному рабочему давлению, либо давлению при гидравлическом ударе, умноженному на коэффициент 0,85 для стальных труб и на 1 для труб из других материалов. Повышение давления при гидравлическом ударе может быть определяющим при выборе прочностных показателей труб. Рассчитывают прочностные показатели труб внешней нагрузки трубопровода при наличии в нем вакуума (практически это относится к стальным трубам большого диаметра). Поэтому должны быть использованы средства защиты от гидравлического удара чтобы не увеличивать прочностные показатели труб по сравнению с теми, которые могут быть приняты по максимальному рабочему. Средства защиты от гидравлического удара можно разделить на две большие группы: первая - средства защиты, предназначенные для сброса воды из напорных трубопроводов, вторая - средства защиты, препятствующие развитию значительных скоростей движения воды в обратном направлении. Воду из напорных трубопроводов сбрасывают через насосы и напрямую. Сброс воды через насосы - наиболее простое и дешевое средство защиты, не требующее каких-либо дополнительных затрат, однако при этом возникает реверсивное вращение роторов насосных агрегатов, которое в отдельных случаях может превысить допустимое (как для насоса, так и для электродвигателя) Иногда для уменьшения реверсивной частоты вращения можно ограничить сброс воды, осуществляя его через обводные линии к обратным клапанам на напорных линиях насосов.
Воду помимо насосов сбрасывают и через обычные предохранительные клапаны или специальные клапаны-гасители, открывающиеся еще до повышения давления сверх рабочего (рис. 1).
Рисунок 1 - Схема устройства обводной линии к обратному клапану:
1 - обратный клапан; 2 - обводная линия с задвижкой;
3 - задвижка на напорной линии насоса.
Рисунок 2 - Клапан-гаситель
1 - клапан;2 - цилиндр;3 - поршень;4 - гидрораспределитель;5 - масляный тормоз;6 - соединительные импульсные трубки;7 - обратный клапан;8 - магистральный трубопровод;9 - отводная труба.
К средствам защиты от гидравлического удара, препятствующим развитию значительных скоростей, относятся: впуск воздуха в места образования разрывов сплошности потока в трубопроводе с последующим сжатием воздуха, для чего на трубопроводе устанавливают аэрационные клапаны (клапаны для впуска и защемления воздуха — КВЗВ), которые открываются при снижении давления в трубопроводе ниже атмосферного, обеспечивая впуск воздуха в трубопровод, и закрываются при повышении давления больше атмосферного. Сжатие вошедшего через клапан объема воздуха приводит к уменьшению скорости потока в обратном направлении и тем самым снижает давление в трубопроводе в процессе гидравлического удара. На практике применяли пружинные и грузовые аэрационные клапаны. Однако серийно их не выпускали. Поэтому было предложено использовать в качестве аэрационных обратные клапаны. Установка аэрационных клапанов на трубопроводах - простое и дешевое средство защиты от гидравлических ударов. Однако сжатие воздуха приводит к ощутимому снижению давления лишь при относительно небольших статических напорах (15… 20 м) в месте установки аэрационных клапанов. Поэтому при больших напорах используют другие средства защиты или сочетают впуск воздуха с другими средствами; впуск воды в места возможного образования разрывов сплошности потока для устранения этих разрывов (рис.3). Впуск воды в большинстве случаев осуществляют из специального резервуара, соединенного с напорным трубопроводом линией, оборудованной обратным клапаном. При нормальном режиме работы тарель обратного клапана закрыта давлением воды в трубопроводе, при уменьшении давления в трубопроводе ниже уровня воды в резервуаре обратный клапан открывается и вода поступает в трубопровод. Впуск воды может быть осуществлен и из водонапорных колонн, но из-за относительно высокой стоимости в мелиорации их практически не применяют; разделение трубопровода на несколько частей и установка на нем дополнительных обратных клапанов. В результате гидравлического удара вода начинает двигаться в обратном направлении, клапаны закрываются и разделяют трубопровод на несколько частей, в пределах каждой из которых статический напор относительно невелик. Это средство защиты может быть эффективно использовано при значительном геометрическом подъеме воды.
Рисунок 3 - Резервуар для впуска воды, совмещенный с анкерной опорой:
1 - резервуар;2 - обратный клапан; 3 - напорный трубопровод
Гидравлические удары в закрытых оросительных системах могут значительно отличаться от гидравлических ударов в трубопроводах, подающих воду в открытые емкости. Они возникают не только при аварийных отключениях насосных агрегатов, но и вследствие других причин. Работу насосных станций закрытых оросительных систем обычно предусматривают в автоматическом режиме, поэтому отключают и пускают насосные агрегаты при изменении режима полива при открытых задвижках на напорных линиях насосов. При отключении насосов направление движения воды в его напорной линии изменяется очень быстро, и к этому времени тарель обратного клапана остается еще открытой. Закрытие обратного клапана приводит к значительному, правда, непродолжительному повышению давления. Для определения повышения давления при гидравлических ударах и назначении соответствующих мер защиты требуются расчеты, учитывающие основные факторы, существенно влияющие на процесс гидравлического удара и позволяющие получать результаты с необходимой степенью точности. Однако они сложны и трудоемки, и выполнить их можно лишь с применением современных средств вычислительной техники.
3. ЭКОЛОГИЯ ПРИ ВОДООТЛИВЕ
Производственная деятельность человека вносит определенные изменения, в процессы, происходящие в естественной экологической системе, и вызывает тем самым нарушение равновесия между отдельными ее элементами.