灌溉系統的保護裝置論文
灌溉系統的保護裝置論文
摘要:我國是一個水資源嚴重短缺的國家,乾旱缺水成爲制約我國農業發展的重要因素,河北省每年僅缺少保護裝置就要報廢1000臺(套)設施。爲了保證灌溉系統的正常執行,系統必需安裝必要的保護裝置。
關鍵詞:水資源保護裝置
我國是一個水資源嚴重短缺的國家,人均水資源佔有量排在世界109位,僅爲世界平均水平1/4。隨着經濟的發展,農業供水矛盾日益突出,乾旱缺水成爲制約我國農業發展的重要因素。因此,國家領導和全民根據國情提出多種節水灌溉模式,以解決農業發展的危機。
針對北方地區,農業缺水更加嚴重,人均水資源略佔南方的1/4,從1998-2000年,國家共投資2000多億搞農田水利建設,初步發揮了其作用,緩解農業用水矛盾。但其中也出現不少問題,其中猶爲突出是:缺少必要的保護裝置、管理不善。僅缺少保護裝置這一項,僅河北省每年要報廢1000多臺潛水泵及其配套的輸水管道和設備,使其不能發揮其應有的節水優勢。
爲了確定灌溉系統正常執行,系統中必須安裝必要的控制、測量、保護裝置。如閥門、壓力調節器、壓力錶、安全閥、逆止閥、進排氣閥等,下面闡述保護裝置的工作原理及選用標準一一述之。
1、啓動設備
電動機啓動時電流很大,有時超過額定電流5-7倍,這樣大的電流長時間透過電機繞組會將其燒壞,而且還會使電網降壓很大而影響其他電器設備執行。因此採用啓動設備以降低電動機電流,從而保護泵的電動機和保證其他電器設備正常進行,有三種方式。
a.直接啓動:當電機功率小於7.5KW或電動機容量與變壓器容量之比小於35%時。
b.降壓啓動:當電動機功率大於7.5KW或電動機容量與變壓器容量之比大於35%時,採用星型、三角型啓動器,或自耦變壓啓動器。
c.電器控制箱:包括電動機降壓啓動設備、短路、單項運轉、三項過流、反轉保護裝置與儀器等。其動作靈敏可靠,容易調整,其操作安裝安全方便,是潛水泵理想電器配套設備。
2、閥門
用以控制管道的啓閉與調節流量,進而控制管道壓力。灌溉系統基本採用低壓閥門,常用有閘閥、蝶閥、截止閥等,目前首部採用法蘭聯結方式爲多。
3、逆止閥(拍門)
逆止閥又叫止回閥,是一種根據前後的壓差而自動啓閉的閥門,
它使水沿單方向流動,反方向流動時則自動關閉。通常在水泵出水口安裝逆止閥,以避免停機時水倒流衝擊水泵葉輪長時間反轉,造成潛水泵非正常磨損,減少壽命。在懷來縣二堡子村大田噴灌工程中由於缺少逆止閥,導致管道形成負壓遭到破壞。
以一靜水位:H0=35m計管徑爲(外徑):D=110mm
流量:Q=40m3/h流速:v=1.33m/s
管道長度:L=500m爲例說明其危害
·衝擊方面影響
衝擊波傳播速度:a=a0/(1+K*D/(E*D/2))1/2=304.1m/s
關閉時間:Ts=2*L/a=3.3s一般情況下大於5s不予考慮
任意流速斷面的過水能量方程:p1=40m,p2=10m,Z1=Z2
Z1+p1/γ+v12/2g=Z2+p2/γ+v22/2g
求出V2=24m/s,可見高速反衝水泵葉輪。
最高逆轉速:Nmax=K3*K5*P5*N0=1.7N0
·水錘
由於管道內壓力水的流速急劇變化,而引起管道中水壓力突然增高或降低這種現象叫做水錘現象。
按產生原因分關閉水錘,空管啓動水泵排氣不暢啓動水錘,停泵水錘,經常造成管道破裂。
按薄壁管計算ρ0=101000N/m2
閥門口最大水錘壓力:Hmax=H0-Z+K2*K4*P3=440m
管道中點處最大水錘壓力:H1max=Hc+Z1+K2*K4*P1*H0=180m
其中參數P3、P4、P5、Z、Z1、K2、K3、K4、K5見參考文獻。
·選取標準
①當系統中未設單項閥時,應驗算其最高反轉速作爲檢驗水錘依據,以確定管道設計壓力(額定工作壓力的1.25倍)
②管道中點出現的最低壓力Hmin值是否低於該處的汽化壓力,如果低於,則出現水柱分離現象。
4、進排氣閥
能夠自動進氣和排氣,有一定壓力能自動關閉。管道輸水時在最高位置和隆起地方會積累一部分空氣。一方面影響過水麪積;另一方面水流速度大,又會帶動一部分空氣在管內流動,發生水力衝擊。
安裝在最高處進排氣閥可迅速排除空氣,停泵或關閥時又能迅速補充空氣,減少造成對設備和管道的.危害。
噴灌常用型號爲KQ42X-10(12)
5、安全部件
①安全閥
上開式安全閥作用是當管道的水壓力生高時自動開放,以防止水錘事故,一般透過瀉水完成。
上開式安全閥主要有彈簧式和槓桿式,常見爲彈簧式。
③流量調節閥
透過自動改變過水斷面的大小來調節流量。
③減壓閥
類似於流量調節閥,用於保證管道內工作壓力在設計範圍內。
6、過濾器
微灌中灌水器出水口在執行一段時間後容易被污物、雜質、沉澱物堵塞,影響工程總體效益發揮。因此對灌溉水源進行嚴格淨化處理,是微灌系統正常執行,延長灌水器壽命的保證。
常用幾種形式:
①旋流式水砂分離器(離心式)
適用於:含砂量高的水初級過濾。
特點:不能除去與水比重相近和比水輕的有機質等雜質,水泵啓動和停機時效率下降;水頭損失大。
②砂石過濾器
適合於:有機物。
特點:成本高,清洗不方便。
③篩網式過濾器
適用於:過濾粉粒、沙和水垢等污物。
特點:比較常見且種類繁多,有機含量高時,有機物堵塞“擠出”網進入管道造成堵塞。
④疊片式過濾器:帶溝槽塑料圓片過濾器。
7、量測設備
壓力錶是灌溉系統中不可缺少的量冊儀器,可反映系統是否按設計正常執行。特別是過濾器前後的壓力錶,反映過濾器堵塞程度及何時需要清洗的指示器。
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