СПОСОБ ЗАЩИТЫ НАНОСОРЕГУЛИРУЮЩЕГО СООРУЖЕНИЯ ОТ ЗАВАЛА НАНОСАМИ Российский патент 1998 года по МПК E02B8/02 E02B8/06 E02B9/04 

Изобретение относится к гидротехнике и предназначено для удаления наносов из промывных труб, используемых для транспортировки наносов в сбросной канал.

Известно устройство для защиты водозабора от личинок и молоди рыб [1], включающее спиралевидную камеру с установленным в ее нижней части рыбоотводом, которое снабжено установленной в конце регулирующей камерой с перегородками, к передней из которых прикреплены затворы.

Недостатки известного устройства:
ограниченность применения его, следующая, с одной стороны, из выполнения основной задачи - пропуска рыбы через рыбоотвод в нижний бьеф и, с другой стороны, из ограничения сброса части воды минимальным уровнем (так как возникает подпор со стороны нижнего бьефа);
отсутствие над промывным отверстием совершенной вихревой воронки;
неприспособленность к автоматической промывке трубопровода посредством регулирования воды в камере;
отсутствие автоматического контроля уровня воды путем регулирования положения щита (затвора).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ защиты наносорегулирующего сооружения от завала наносами [2], заключающийся в том, что защиту сооружения, включающего циркуляционную камеру, вода в которую поступает по подводящему каналу, осветленная вода из которой транспортируется по кольцевому отводящему каналу в магистральный канал-трубопровод и промывная вода с наносами сбрасывается через донное промывное отверстие по промывной трубе камеры, впритык к кольцевому каналу которой устроена шахта - для промывки донной трубы в случае ее засорения, соединенная с коленом донного промывного отверстия, - осуществляют посредством разрушения водой скопления наносов и освобождения от них донного промывного отверстия, направляемой из кольцевого канала в шахту из-под щитка и далее по трубе в колено промывного отверстия.

Недостатками известного способа являются: необходимость визуального контроля за началом промывки трубы; ручной режим управления промывкой; отсутствие контроля за эффективностью удаления наносов из промывной трубы по ее длине.

Цель изобретения - повышение надежности работы.

Поставленная цель достигается тем, что в рамках предложенного способа защиты наносорегулирующего сооружения от завала наносами, включающего разрушение водой скопления наносов и освобождение от них донного промывного отверстия путем направления воды из кольцевого лотка в шахту из-под затвора и далее в промывное отверстие через промывной трубопровод в виде колена, соединенный со сбросным каналом,- разрушение скопления наносов и освобождение от них донного промывного отверстия производят при снижении уровня воды в сбросном канале ниже минимально допустимой расчетной отметки - порциями воздуха, подаваемыми кратковременно компрессором, по команде реле времени, по воздуховоду в колено промывного трубопровода, а при превышении глубины слоя перелива через борт кольцевого лотка максимально допустимой расчетной отметки - водой, подаваемой из-под затвора, манипулирование которым производят электродвигателем по команде с пульта управления.

Такое выполнение способа защиты наносорегулирующего сооружения от завала наносами позволяет, по сравнению с прототипом, автоматизировать процесс защиты наносорегулирующего сооружения от завала наносами, причем осуществление защиты производится дифференцированно: разрушение выраженного завала - по команде датчика наносов, настроенного на максимально допустимую расчетную отметку уровня воды (ее перелив), разрушение частичного завала - по команде датчика наносов, настроенного на минимально допустимую расчетную отметку уровня воды (ее слив).

Подобное исполнение способа защиты наносорегулирующего сооружения от завала наносами, по мнению авторов, ранее не было известно и отвечает критерию "Существенные отличия".

На фиг.1 изображено наносорегулирующее сооружение, вид в плане; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б (вдоль стенки кольцевого лотка) на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1; на фиг.5 - разрез Г-Г на фиг.1.

Схема реализации способа защиты содержит наносорегулирующее сооружение, включающее циркуляционную камеру 1 с водопереливной стенкой 2 спирального очертания (бортом) и выполненным в дне 3 камеры 1 промывным отверстием 4, отводящий коллектор в виде кольцевого лотка 5, расположенного по периметру камеры 1 с внешней стороны стенки 2, подводящий водовод в виде лотка 6, подключенного тангенциально к камере 1, промывное отверстие 4 которой сопряжено с промывным коленом (ПК - не показано), в виде которого выполнен верхний конец промывного трубопровода 7, а нижний его конец соединен со сбросным каналом 8. Промывная шахта 9 связана гидравлически с лотком 5 камеры 1 через отверстие, оборудованное затвором 11, шток 12 которого соединен с электродвигателем (ЭД) 13, электрически связанным с пультом управления (ПУ - не показан), а лоток 5 гидравлически связан с колодцем 14, где устроен первый датчик наносов (ДН) в виде поплавка 15 со штоком 16 и двумя кольцевыми ограничителями 17 и 18, между которыми размещена пластина 19, прикрепленная к стенке колодца 14 и снабженная электрическими контактами 20 и 21, связанными с ПУ. Сбросной канал 8 гидравлически связан с колодцем 22, где устроен второй датчик наносов (ДН) в виде поплавка 23 со штоком 24 и двумя кольцевыми ограничителями 25 и 26, между которыми размещена пластина 27, прикрепленная к стенке колодца 22 и снабженная электрическими контактами 28 и 29, соединенными с реле (Р) 30 времени, связанным с компрессором (К) 31 сжатого воздуха, подводимого по воздуховоду 32 в ПК промывного трубопровода 7.

Защита наносорегулирующего сооружения от завала наносами представляет собой одну из разновидностей метода решения более общей задачи - борьбы с наносами на гидротехнических сооружениях, а именно динамический способ, заключающийся в создании специфических гидравлических условий организации движения наносов.

Необходимость защиты наносорегулирующего сооружения от завала наносами проявляется следующим образом. В рабочем технологическом режиме наносорегулирующее сооружение обеспечивает подачу в оросительную систему осветленной воды с незначительным количеством наносов (при этом через сбросной тракт сооружения беспрепятственно сбрасывается промывная вода с подавляющей частью наносов). Этот режим характеризует основная закономерность:
ΔH_пер/H_пер = 4,68•Δh_к/h_к, (1)
полученная на основе известных формул, где H_пер и h_к- глубины (м) слоя перелива осветленной воды через борт камеры и наполнения воды в створе подводящего лотка соответственно; ΔH_пер и Δh_к - изменения (м) величин H_пер и h_к соответственно; ΔH_пер/H_пер и Δh_к/h_к - относительные изменения (безразмерные) величин H_пер и h_к соответственно; 4,68 - численный (безразмерный) множитель.

В случаях повышенного содержания наносов в водоисточнике или аномально быстрого увеличения их возникает явление или частичного завала наносами (в первом случае), или выраженного завала наносами (во втором случае) донного промывного отверстия сооружения. В этих условиях возникает необходимость защиты его от завала наносами, ибо в противном случае наносорегулирующее сооружение не в состоянии выполнять свою основную функцию, так как наносы в больших количествах попадают в оросительную систему (в связи с их перераспределением из промывного потока в поток осветленной воды) и в предельном случае особо крупных размеров фракций влекомых наносов происходит повреждение самого сооружения.

Оценка (на примере горных рек) с привлечением основных положений диффузионной и гравитационной полуэмпирических теорий движения наносов, а также некоторых эмпирических зависимостей устанавливает условия проявления опасности образования завала наносами донного промывного отверстия сооружения (см. табл.).

Осуществление способа защиты наносорегулирующего сооружения от завала наносами производится следующим образом.

При снижении уровня воды в сбросном канале 8 (фиг.1) ниже минимально допустимой расчетной отметки (проявление частичного завала наносами) посредством К 31 кратковременно нагнетают порции воздуха в напорную линию компрессор - сбросной канал, а именно: по воздуховоду 32 в ПК (не показано), посредством этих порций воздуха срывают совершенную вихревую воронку в циркуляционной камере 1 над промывным отверстием 4 (фиг.2) и разрушают частичный завал ПК наносами, сбрасывают промывной расход с наносами по промывному трубопроводу 7 в сбросной канал 8 (фиг.1).

При превышении глубины слоя перелива воды через борт 2 кольцевого лотка 5 (фиг. 2) максимально допустимой расчетной отметки (нарушение основной закономерности (1); проявление выраженного завала наносами) посредством ЭД 13 через шток 12 поднимают затвор 11, открывают отверстие в стенке кольцевого лотка 5 (фиг.3), направляют осветленную воду из него в напорную линию кольцевой лоток - сбросной канал, а именно: в промывную шахту 9, из нее по промывной трубе 10 в ПК (фиг.2), посредством этой воды под ее напором приводят в пульсирующее движение наносы в составе образовавшегося выраженного завала, разрушают его и посредством присоединения к пульпе промывного расхода через промывное отверстие 4 имеющуюся в наличии воду вместе с наносами сбрасывают из ПК по промывному трубопроводу 7 в сбросной канал 8 (фиг.1).

Выявление образования завала наносами производят посредством следующих операций:
измерения вторым ДН отметки уровня воды в колодце 22, гидравлически связанном со сбросным каналом 8, и сравнения ее с минимально допустимой расчетной отметкой (случай частичного завала);
измерения первым ДН глубины слоя перелива осветленной воды в колодце 14, гидравлически связанном с кольцевым лотком 5, сравнения ее с максимально допустимой расчетной отметкой, а также сравнения показаний первого ДН с показаниями датчика уровня воды (не показан) в подводящем лотке 6 на предмет установления нарушения основной закономерности (1) - случай выраженного завала.

Назначение и осуществление режимов защиты сооружения от завала наносами производят автоматически:
с поступлением на Р 30 сигнала от второго ДН, сформированного в результате опускания поплавка 23 со штоком 24 относительно пластины 27 и установления электрического контакта кольцевого ограничителя 26 с контактом 29 (фиг. 5) - посредством Р 30 включают кратковременно (на 3- 5 мин) К 31 (начало режима защиты сооружения от частичного завала наносами);
с поступлением на Р 30 сигнала от второго ДН, сформированного в результате поднятия поплавка 23 со штоком 24 относительно пластины 27, нарушения электрического контакта кольцевого ограничителя 26 с контактом 29 и установления контакта ограничителя 25 с контактом 28 - посредством Р 30 выключают К 31 (завершение режима защиты сооружения от частичного завала наносами);
с поступлением на ПУ (не показан) сигнала от первого ДН, сформированного в результате поднятия поплавка 15 со штоком 16 относительно пластины 19 и установления электрического контакта кольцевого ограничителя 17 с контактом 20 (фиг.4), и сигнала от датчика уровня воды (не показан) в подводящем лотке 6 - с ПУ включают ЭД 13 на поднятие затвора 11 (начало режима защиты сооружения от выраженного завала наносами);
с поступлением на ПУ сигнала от первого ДН, сформированного в результате опускания поплавка 15 со штоком 16 относительно пластины 19, нарушения электрического контакта кольцевого ограничителя 17 с контактом 20 и установления контакта ограничителя 18 с контактом 21, и сигнала от датчика уровня воды в подводящем лотке 6 - с ПУ включают ЭД 13 на опускание затвора 11 (завершение режима защиты сооружения от выраженного завала наносами).

Отключение ЭД 13 - по полному открытию отверстия в стенке кольцевого лотка 5 (начало режима защиты сооружения от выраженного завала наносами) и по полному закрытию указанного отверстия (завершение режима защиты сооружения от выраженного завала наносами) - производят автоматически посредством автономного блокиратора (не показан).

Экономическая эффективность способа защиты наносорегулирующего сооружения от завала наносами заключается в повышении надежности его работы за счет обеспечения автоматически регулируемых режимов защиты ПК.

Использование: в области гидротехнического строительства, в частности предназначено для удаления наносов из промывных труб, используемых для транспортировки наносов в сбросной канал. Сущность изобретения: в способе защиты наносорегулирующего сооружения от завала наносами, включающем разрушение водой скопления наносов и освобождение от них донного промывного отверстия путем направления воды из кольцевого лотка в шахту из-под затвора и далее в промывное отверстие через промывной трубопровод в виде колена, соединенный со сбросным каналом, разрушение скопления наносов и освобождение от них донного промывного отверстия производят при снижении уровня воды в сбросном канале ниже минимально допустимой расчетной отметки порциями воздуха, подаваемыми кратковременно компрессором, по команде реле времени, по воздуховоду в колено промывного трубопровода, а при превышении глубины слоя перелива через борт кольцевого лотка максимально допустимой расчетной отметки - водой, подаваемой из-под затвора, манипулирование которым производят электродвигателем по команде с пульта управления. 5 ил., 1 табл.

Способ защиты наносорегулирующего сооружения от завала наносами, включающий разрушение водой скопления наносов и освобождение от них донного промывного отверстия, путем направления воды из кольцевого лотка в шахту из-под затвора и далее в промывное отверстие через промывной трубопровод в виде колена, соединенный со сбросным каналом, отличающийся тем, что разрушение скопления наносов и освобождение от них донного промывного отверстия производят при снижении уровня воды в сбросном канале ниже минимально допустимой расчетной отметки порциями воздуха, подаваемыми кратковременно компрессором по команде реле времени по воздуховоду в колено промывного трубопровода, а при превышении глубины слоя перелива через борт кольцевого лотка максимально допустимой расчетной отметки - водой, подаваемой из-под затвора, манипулирование которым производят электродвигателем по команде с пульта управления.