Введение к работе
Актуальность темы. Одним из мероприятий по рациональному использованию земли и воды является орошение доадеванием, при котором снижаются затраты воды и полив возмохен на участках со сложным рельефом и менее тщательной планировкой полей.
Наиболее аффективно при атом использование широкозахватных дождевальних машин (ДМ) : "Фрегат", "Днепр", "Волжанка". В этих случаях рациональны закрытые оросительные системы (ЗОС) площадью от 400 до 1200 га с групповой работой ДМ и автоматизацией водо-распределения.
На отих площадях протяженность трубопроводов ЗОС относитель но велика и при их проектировании необходимо учитывать происходящие в них гидравлические переходные процессы. Эти процессы возникают в результате изменения режима работы насосной станции или изменения степени открытия трубопроводной арматуры, которая может быть расположена как в пределах насосной станции так и на трубопроводах закрытой оросительной сети.
В последнем случае практически переходные гидравлические процессы вызываются отключением и включением ДМ.-
Поскольку время аварийного отключения отдельны? ДМ лимитировано, закрытие обЫ'Лгах шиберных задвижек на гидрантах ДМ приводит к существенному повышению давления в трубопроводах (к гидравлическим ударам).
Для исключения опасных повышений давления в трубопроводах ВНИК ВОДГЕО были разработаны специальные дисковые затворы с регулируемым закрытием, однако до настоящего времени производство их осуществлялось лишь в опытном порядке.
В связи с втим для уменьшения давления при отключении и
включении ДО задвижками на их гидрантах используются различные
предохранительные сбросные устройства (ПСУ), открывающиеся при
повышении давления сверх заданного значения.
Несмотря на относительную эффективность втих устройств для
них характерны одни и те se недостатки: возможность срабатывания лишь при давлении Р превышающем максимальное рабочее - Р и инерционность, причем, если значение Р известно, то время запаздывания открытия определено далеко не для всех типов предохранительных устройств.
Однако, наиболее неизученным является вопрос взаимного влияния нескольких ПСУ на сети.
Учитывая, что подавляющее большинство гидрантов ДМ всех существующих ЗОС СНГ оборудовано обычными шиберными задвижками,надежные средства защиты от гидравлических ударов крайне необходимы. Данной работой предусматривается детальное изучение действия ПСУ, в особенности их взаимного влияния.
Для проведения настоящей работы наиболее целесообразным является комплексный метод исследований: натург.ые експерименти на действующей ЗОС и расчетно-теоретические исследования с использованием существующей методики расчета переходных процессов в напорных системах водоподачи ( автор К.П.Вишневский ) с введением в нее необходимых дополнений и усовершенствований.
Целью работы являлось создание методики,позволяющей обоснованно применять сбросные предохранительные устройства с учетом их взаимного влияния для защиты от гидравлического удара трубопроводов сетей ЗОС.
Выполнение поставленной цели было связано с решением следующих задач:
- натурные исследования переходных процессов в ЗОС, возника
-.3-
ющих при отключении ДМ с учетом действия сбросных предохранитель них устройств;
выполнение серий расчетов, в том числе и сопоставительных с результатам! экспериментов для рыязления необходимых усоверщен ствований существующей методики расчета переходных процессов в напорных системах водоподачи;
усовершенствование методики расчета переходных процессов для случаев, учитывающих сброс воды через предохранительные устройства, с разработкой алгоритма расчета и реализацией его в программе для ЭЕМ;
расчетно-теоретические исследования случаев переходных процессов при сбросе воды через ПСУ с использованием усовершенствованной методики расчета;
разработка рекомендаций по применению сбросных предохранительных устройств для защиты трубопроводов ЗОС от гидравлических ударов.
Научная новизна работы заключается в следующей:
сформулирована математическая модель гидравлических переходных процессов в ЗОС,учитывающая сброс воды через ПСУ при увеличении давления сверх заданного вследствие отключения или включения ДМ;
впервые при расчете переходных процессов в ЗОС учитываются размеры ДМ и распространение волн изменения давления по их длине;
для возможности практического решения задачи, указанной в предыдущем пункте разработано дополнение к методу характеристик, позволяющее проводить расчеты переходных процессов для ДМ и части оросительного трубопровода с более мелкими шагами по координате АХ и времени At.
Практическая ценность работы. Проведенные исследования дали возможность составить рекомендации по применению ПСУ для защиты трубопроводов ЗОС от гидравлических ударов, возникающих при отключении в включении ДО.
Реализация предложенной математической модели в программном комплексе для ЗВМ, позволяет проводить расчеты переходных .процес сов в ЗОС с учетом сброса вода через ПСУ.
Реализация работы. Результаты диссертационной работы'внедрены на Рыбницкой оросительной системе.
На защиту выносятся: методика обоснования применения ПСУ для защиты ЗОС от гидравлических ударов с учетом их взаимного влияния.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на научно-технических конференциях IXDM < 1993.-1994 гг.).
Публикация. По теме диссертации опубликована статья "Исполь зование предохранительных сбросных устройств для защиты ЗОС ст гидравлического удара" в журнале "Мелиорация и. водное хозяйство"
Структура и объем работы, диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы ( 120 наименований ) и приложения. Работа содержит 115 страниц машинописного текста, 38 рисунков.