Сороудерживающие устройства
Защита насосной станции от плавающего сора проводится в несколько этапов. Крупные предметы и шуга, плавающие по водной поверхности, отводятся вниз по течению или к берегу плавучей запанью Более мелкие включения, движущиеся в глубине потока или поднырнувшие под запань, улавливаются на сороудерживающих решетках. При более жестких требованиях к качеству подаваемой воды мелкие загрязнения, прошедшие через решетки, улавливаются сетками или даже микросетками, устанавливаемыми непосредственно перед входом в насос.
При проектировании сороудерживающих устройств учитывают следующее: расположение решеток и сеток относительно уровня воды в водоисточнике, местоположение их в составе водозаборных сооружений, положение относительно направления движения потока при входе в водоприемные отверстия, скорость потока в створе решетки или сетки, ожидаемую степень засорения и возможность обмерзания, применение тех или иных эффективных средств очистки. Сороудерживающие устройства должны быть запроектированы таким образом, чтобы при целесообразных затратах на их изготовление они обеспечивали в процессе эксплуатации наряду с надежной защитой насосов и технологического оборудования от сора и плавающих тел наименьшие потери энергии.
Решетки. При незначительном заглублении напорных водоприемных отверстий под уровень воды в источнике или в поверхностных безнапорных водоприемниках обычно устанавливают плоские стержневые решетки, которые размещаются, как правило, в специальных пазах. В большинстве случаев решетки делают съемными; их обслуживание (перенос и установка в пазы) осуществляется подъемно-транспортными механизмами водозаборных сооружений. Поэтому при больших размерах перекрываемых отверстий для удобства переноса и установки решетки изготовляют из отдельных секций. Каждая секция состоит из опорной конструкции, в которой закреплены металлические стержни, расположенные на некотором расстоянии друг от друга. Просветы между стержнями решетки рекомендуется принимать такими, чтобы сор, прошедший через решетку, не застревал в элементах проточной части насоса. В зависимости от типа и размеров насосов величина просветов между стержнями решетки обычно принимается для осевых насосов от 5 до 15 см, а для центробежных от 3 до 10 см.
Расположение сороудерживающих решеток на большой глубине затрудняет их осмотр, очистку и ремонт. В связи с этим в глубинных водозаборах насосных станций применяют несъемные плоские и полигональные сороудерживающие решетки, которые опираются на стационарные подрешеточные конструкции. Эти конструкции обычно представляют собой систему соединенных друг с другом железобетонных или металлических стоек и ригелей обтекаемой формы, устанавливаемых по направлению движения потока.
В зависимости от схемы водоприемника насосной станции и условий эксплуатации сороудерживающие решетки можно устанавливать вертикально или наклонно.
На рис. 8.4 приведена типовая конструкция плоской стержневой решетки, применяемой для входных окон размером до 1250X2500 мм. Каркас опорной конструкции решетки состоит из стоек и ригелей, изготовляемых из угловой стали или из швеллера. Стержни решетки — прямоугольного сечения, размером 50X6 мм, из полосовой стали. Необходимое расстояние между стержнями фиксируется стальным стержневым полотном, имеющим поперечные шлицы для установки стержней. Опорная поверхность нижнего ригеля обшита деревянным брусом, обеспечивающим необходимую амортизацию при опускании решетки на порог водоприемника.
При больших размерах водоприемных отверстий применяются сороудерживающие решетки индивидуального изготовления, представляющие собой также прямоугольные рамы из швеллера с системой раскосов для жесткости, заполненные вертикальными стальными полосами толщиной 4—10 мм. Поскольку полосы оказывают струенаправляющее воздействие на поток, то их ширина I выбирается исходя из соотношения /2(14-1,3) а (где а—просвет между полосами). При расчете решеток на прочность, если нет каких-либо специальных ограничений, потери напора на них принимаются 1—2 .м.
Потери напора в решетках определяются по формуле
Эффективная очистка решеток от сора имеет большое значение для безаварийной их эксплуатации и для обеспечения минимально возможных потерь напора. В зависимости от характера засорения решетки (попадания на нее бревен и топляков или же торфа, сучьев, водорослей и т. д.) применяют различные очистные механизмы и устройства: грейферы; ковши; механические, свободные и направляемые грабли; тралы, которыми можно перемещать сор вдоль забральной стенки водоприемника насосной станции н т. д
Оборудование для очистных решеток обычно прикрепляется к тросам кранов, обслуживающих водоприемник станции, или устанавливается на решеткоочистительных машинах, передвигающихся вдоль фронта решеток.
Во избежание обмерзания внут-риводным льдом стержни решеток выполняют из гидрофобных материалов (каучук, эбонит, дерево) или покрывают ими металлические стержни решеток. Для борьбы с оледенением решеток и их закупоркой шугой во время шугохода применяют электрообогрев, подвод теплой воды или сжатого воздуха, обратную промывку и т. п. Электрический ток при электрообогреве пропускается непосредственно по стержням или по проложенным в полых стержнях проводникам. Напряжение подаваемого тока 50—150 В.
Мощность, кВт, необходимая на обогрев I мг площади поверхности стержней решетки, может быть определена по формуле:
Сетки. Для более глубокой механической очистки воды в водоприемниках насосных станций систем промышленного и хозяйственнопитьевого водоснабжения устанавливают сетки. Материал проволоки для полотна сетки должен быть антикоррозионным (нержавеющая сталь, оцинкованная сталь, бронза, капрон и т. п.). Сетки, выполненные из углеродистой стали, обычно в течение одного года эксплуатации приходят в полную негодность. Размер ячеек сеток должен назначаться в каждом отдельном случае в зависимости от степени загрязнения воды в источнике и от требований производства, обслуживаемого данной насосной станцией. Эти же условия принимаются в расчет при выборе типа сетки — съемной или вращающейся.
Плоские съемные сетки чрезвычайно просты по устройству и в очень незначительной степени увеличивают размер сооружения. Каждая секция представляет собой металлическую раму из угловой стали, на которой крепятся проволочные полотнища. Полотно сеток делается двойным: мелкое рабочее с ячейками размером от 2×2 до 5X5 мм из тонкой проволоки и крупное — 20X20 мм и более для придания рабочему полотну необходимой прочности. Основным недостатком съемных сеток является то, что в процессе работы насосной станции их приходится сравнительно часто вынимать для очистки. Помимо усложнения условий эксплуатации это обстоятельство уменьшает необходимую надежность работы всей системы.
Следует отметить, что общий расход электроэнергии на обогревание решеток достаточно велик и составляет 2—4.5 кВт на каждый 1м площади перекрываемого отвер стии или до 4—7 кВт на 1 мэ воды.
При использовании пара для подогрева воды расход его, кг/ч, может быть определен по формуле:
Ленточные вращающиеся сетки имеют значительные преимущества перед съемными, так как ряд операций — подъем сеток, промывка их и удаление извлеченных загрязнений — осуществляется непрерывно с помощью механизмов. Вращающиеся сетки представляют собой непрерывное проволочное полотно, перекинутое через один или два расположенных друг над другом горизонтальных барабана. Полотно состоит из отдельных секций (металлических рамок), шарнирно соединенных между собой. Каждая рамка затянута сеткой из тонкой проволоки. Ширина полотна сетки до 2—2,5 м. Сетки вращаются с помощью электродвигателя. Скорость поступательного движения сеток принимается тем больше, чем больше загрязнение забираемой воды. Обычно скорость движения сетки 3,5—10 с м/с. Рабочую площадь сеток определяют по расчетной скорости движения воды через их отверстия, которая, согласно указаниям СНиП, принимается не более 0,4 м/с, если возможно попадание рыбы в сеточную камеру, и 0,8—1,2 м/с при установке рыбозаградительных устройств вне водоприемника. Отечественная промышленность выпускает вращающиеся сетки разнообразных конструкций.