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水利工程论文灌溉系统的保护装置摘要我国是一个水资源严重短缺的国家,干旱缺水成为制约我国农业发展的重要因素,河北省每年仅缺少保护装置就要报废1000台(套)设施。为了保证灌溉系统的正常运行,系统必需安装必要的保护装置。关键词水资源保护装置我国是一个水资源严重短缺的国家,人均水资源占有量排在世界109位,仅为世界平均水平1/4。随着经济的发展,农业供水矛盾日益突出,干旱缺水成为制约我国农业发展的重要因素。因此,国家领导和全民根据国情提出多种节水灌溉模式,以解决农业发展的危机。针对北方地区,农业缺水更加严重,人均水资源略占南方的1/4,从19982000年,国家共投资2000多亿搞农田水利建设,初步发挥了其作用,缓解农业用水矛盾。但其中也出现不少问题,其中犹为突出是缺少必要的保护装置、管理不善。仅缺少保护装置这一项,仅河北省每年要报废1000多台潜水泵及其配套的输水管道和设备,使其不能发挥其应有的节水优势。为了确定灌溉系统正常运行,系统中必须安装必要的控制、测量、保护装置。如阀门、压力调节器、压力表、安全阀、逆止阀、进排气阀等,下面阐述保护装置的工作原理及选用标准一一述之。1、启动设备电动机启动时电流很大,有时超过额定电流57倍,这样大的电流长时间通过电机绕组会将其烧坏,而且还会使电网降压很大而影响其他电器设备运行。因此采用启动设备以降低电动机电流,从而保护泵的电动机和保证其他电器设备正常进行,有三种方式。a.直接启动当电机功率小于7.5KW或电动机容量与变压器容量之比小于35时。b.降压启动当电动机功率大于7.5KW或电动机容量与变压器容量之比大于35时,采用星型、三角型启动器,或自耦变压启动器。c.电器控制箱包括电动机降压启动设备、短路、单项运转、三项过流、反转保护装置与仪器等。其动作灵敏可靠,容易调整,其操作安装安全方便,是潜水泵理想电器配套设备。2、阀门用以控制管道的启闭与调节流量,进而控制管道压力。灌溉系统基本采用低压阀门,常用有闸阀、蝶阀、截止阀等,目前首部采用法兰联结方式为多。3、逆止阀(拍门)逆止阀又叫止回阀,是一种根据前后的压差而自动启闭的阀门,它使水沿单方向流动,反方向流动时则自动关闭。通常在水泵出水口安装逆止阀,以避免停机时水倒流冲击水泵叶轮长时间反转,造成潜水泵非正常磨损,减少寿命。在怀来县二堡子村大田喷灌工程中由于缺少逆止阀,导致管道形成负压遭到破坏。以一静水位H035m计管径为(外径)D110mm流量Q40m3/h流速v1.33m/s管道长度L500m为例说明其危害冲击方面影响冲击波传播速度aa0/(1KD/(ED/2))1/2304.1m/s关闭时间Ts2L/a3.3s一般情况下大于5s不予考虑任意流速断面的过水能量方程p140m,p210m,Z1Z2Z1p1/γv12/2gZ2p2/γv22/2g求出V224m/s,可见高速反冲水泵叶轮。最高逆转速NmaxK3K5P5N01.7N0水锤由于管道内压力水的流速急剧变化,而引起管道中水压力突然增高或降低这种现象叫做水锤现象。按产生原因分关闭水锤,空管启动水泵排气不畅启动水锤,停泵水锤,经常造成管道破裂。按薄壁管计算ρ0101000N/m2阀门口最大水锤压力HmaxH0ZK2K4P3440m管道中点处最大水锤压力H1maxHcZ1K2K4P1H0180m其中参数P3、P4、P5、Z、Z1、K2、K3、K4、K5见参考文献。选取标准①当系统中未设单项阀时,应验算其最高反转速作为检验水锤依据,以确定管道设计压力(额定工作压力的1.25倍)②管道中点出现的最低压力Hmin值是否低于该处的汽化压力,如果低于,则出现水柱分离现象。4、进排气阀能够自动进气和排气,有一定压力能自动关闭。管道输水时在最高位置和隆起地方会积累一部分空气。一方面影响过水面积另一方面水流速度大,又会带动一部分空气在管内流动,发生水力冲击。安装在最高处进排气阀可迅速排除空气,停泵或关阀时又能迅速补充空气,减少造成对设备和管道的危害。喷灌常用型号为KQ42X10(12)5、安全部件①安全阀上开式安全阀作用是当管道的水压力生高时自动开放,以防止水锤事故,一般通过泻水完成。上开式安全阀主要有弹簧式和杠杆式,常见为弹簧式。③流量调节阀通过自动改变过水断面的大小来调节流量。③减压阀类似于流量调节阀,用于保证管道内工作压力在设计范围内。6、过滤器微灌中灌水器出水口在运行一段时间后容易被污物、杂质、沉淀物堵塞,影响工程总体效益发挥。因此对灌溉水源进行严格净化处理,是微灌系统正常运行,延长灌水器寿命的保证。常用几种形式①旋流式水砂分离器(离心式)适用于含砂量高的水初级过滤。特点不能除去与水比重相近和比水轻的有机质等杂质,水泵启动和停机时效率下降水头损失大。②砂石过滤器适合于有机物。特点成本高,清洗不方便。③筛网式过滤器适用于过滤粉粒、沙和水垢等污物。特点比较常见且种类繁多,有机含量高时,有机物堵塞挤出网进入管道造成堵塞。④叠片式过滤器带沟槽塑料圆片过滤器。7、量测设备压力表是灌溉系统中不可缺少的量册仪器,可反映系统是否按设计正常运行。特别是过滤器前后的压力表,反映过滤器堵塞程度及何时需要清洗的指示器。参考文献1.水力学高等教育出版社.1983.6吴持恭主编2.喷灌与微灌设备中国水力水电出版社1999.3.郑耀全、李光永等3.潜水电泵的使用与维修机械工业出版社1995.李世辉等4.节水灌溉喷灌系统水锤及其预防2001.2慕在华
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