灌溉系統的保護裝置

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灌溉系統的保護裝置
摘要:我國是一個水資源嚴重短缺的國家,乾旱缺水成為制約我國農業的重要因素,河北省每年僅缺少保護裝置就要報廢1000臺(套)設施。為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,僅為世界平均水平1/4。隨著的發展,農業供水矛盾日益突出,乾旱缺水成為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,其中猶為突出是: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裝置,使其不能發揮其應有的節水優勢。
  為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、啟動裝置
  電動機啟動時電流很大,有時超過額定電流5-7倍,這樣大的電流長時間通過電機繞組會將其燒壞,而且還會使電網降壓很大而其他電器裝置執行。因此採用啟動裝置以降低電動機電流,從而保護泵的電動機和保證其他電器裝置正常進行,有三種方式。
  a.直接啟動: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.降壓啟動: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、三角型啟動器,或自耦變壓啟動器。
  c.電器控制箱:包括電動機降壓啟動裝置、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裝置。
2、閥門
  用以控制管道的啟閉與調節流量,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,首部採用法蘭聯結方式為多。
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啟閉的`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計管徑為(外徑):D=110mm
  流量:Q=40m3/h流速:v=1.33m/s
  管道長度:L=500m為例說明其危害
  ·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,空管啟動水泵排氣不暢啟動水錘,停泵水錘,經常造成管道破裂。
  按薄壁管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
  其中引數P3、P4、P5、Z、Z1、K2、K3、K4、K5見。
  ·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為檢驗水錘依據,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。