Защита напорных трубопроводов водоотведения от гидравлических ударов

Содержание

174

Описанные подходы реализованы в проекте системы управления подачей воды на основе автоматизированных регуляторов напора с дистанционным контролем, разработанным для одного из районов Санкт -Петербурга. Ожидаемое снижение энергозатрат по данному проекту составляет 5 %, уровень экономии воды за счет сокращения потерь оценивается в 12 %.

6. Литература

Меренков А.П., Хасилев В.Я. Теория гидравлических цепей. - М.: Наука. 1985. - 278с. Сумароков С.В. Математическое моделирование систем водоснабжения. -Новосибирск: Наука. 1983. - 167с.

Евдокимов А.Г., Тевяшев А.Д., Дубровский В.В. Моделирование и оптимизация потокораспределения в инженерных сетях. - М.: Стройиздат. 1990. - 365с. Эгильский И.С. Автоматизированные системы управления технологическими процессами подачи и распределения воды. - Л.: Стройиздат. 1988. - 216с.

УДК 621.644

ЗАЩИТА НАПОРНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ВОДООТВЕДЕНИЯ ОТ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ УДАРОВ

Н.В. Твардовская

Аннотация

В настоящее время в нормативных документах отсутствуют конкретные рекомендации по организации защиты напорных трубопроводов водоотведения от гидравлических ударов, учитывающие особенности рассматриваемых систем. В данной работе рассматриваются основные средства защиты, которые рекомендуется использовать с целью предотвращения возникновения резких колебаний давления в напорных системах, транспортирующих сточные воды различных категорий. Более подробно в статье описана конструкция предлагаемого к использованию гасителя гидравлических ударов, адаптированная к условиям работы на загрязненных жидкостях.

Ключевые слова: гидравлический удар; сточные воды; противоударная защита; воздушно-гидравлический колпак; разрывные мембраны; впуск воздуха; гаситель гидравлических ударов; демпфирующий элемент; сбросной клапан; разделитель сред

Введение

Известия Петербургского университета путей сообщения

2005/1

Содержание

175

Важным этапом по обеспечению надежной работы напорных трубопроводов водоотведения является подбор и установка средств защиты от гидравлических ударов. Обзор литературных источников показал, что в настоящее время исследования по защите от резких повышений давления в трубопроводах, перекачивающих сточные воды, практически отсутствуют, как отсутствуют и конкретные рекомендации по защите трубопроводов водоотведения от гидравлических ударов, учитывающие особенности рассматриваемых систем.

Выбор средств защиты от гидравлических ударов для напорных трубопроводов водоотводящих систем представляет особую сложность. Стоки являются многокомпонентной и гетерогенной системой, поэтому многие противоударные устройства, хорошо срабатывающие на чистой воде, в условиях сточных вод достаточно быстро засоряются и не выполняют своих функций. Таким образом, вопросы защиты напорных трубопроводов водоотведения при возможности возникновения в них нестационарных режимов течения, ведущих к нарушению их работы, являются весьма актуальными.

1. Общие рекомендации

Проведенный обзор работ, посвященный нестационарным режимам течения в трубопроводных системах различного назначения, показал, что при выборе мер по предотвращению резких колебаний давления в напорных системах водоотведения необходимо ориентироваться только на те способы, которые не требуют установки специальных устройств, имеющих сложную конструкцию и быстро засоряемые элементы, а также при срабатывании которых не происходит выпуск сточных вод за пределы трубопроводной системы.

На основании проведенных исследований, для защиты напорных трубопроводных систем водоотведения от резких колебаний давления рекомендуется использовать: сброс части жидкости из напорного

трубопровода в воздушно-гидравлические колпаки и гасители с демпфирующими элементами, применять гасители гидравлических ударов с разделителем сред и аварийную защиту трубопроводов с помощью разрывных мембран с отводом сбрасываемой при их срабатывании загрязненной воды в изолированную емкость или резервуар, организовывать впуск воздуха в трубопровод, увеличивать инерционность или общий модуль упругости напорной системы (Твардовская Н.В. Защита..., 2004).

2. Некоторые способы уменьшения резких повышений давления в напорных системах водоотведения

Известия Петербургского университета путей сообщения

2005/1

Содержание

176

2.1. Гашение гидравлических ударов с помощью демпфирующих элементов

Одним из рекомендуемых средств защиты от гидравлических ударов для напорных систем водоотведения является использование демпфирующих элементов. Суть данного способа противоударной защиты состоит в гашении волн повышенного давления за счет их отражения и преломления амортизирующими элементами, расположенными в отдельных наиболее опасных точках трубопровода либо равномерно распределенными по длине магистрали. В качестве демпфирующих элементов в гасителях гидравлических ударов для систем водоотведения рекомендуется использовать рабочие органы в виде торов, сфер шаров, шлангов, герметических металлических сильфонов, заполненных воздухом под избыточным давлением, а также эластичные материалы, такие как вспененные полимеры типа пенополиуретана или губчатой резины.

Рис.1. Усовершенствованный гаситель гидравлических ударов для загрязненных жидкостей с разделителем сред:

1 - корпус гасителя; 2 - сливная линия;

3 - отводящий патрубок; 4 - защищаемый трубопровод; 5 - задвижка; 6 - сбросной клапан; 7 - седло сбросного клапана;

8 - подпружиненный поршень; 9 - полость в верхней части гасителя; 10 - импульсная трубка; 11 - разделитель сред; 12 - полость для крепления разделителя сред.

2.2. Впуск воздуха как способ

противоударной защиты напорных водоотводящих трубопроводов

Впуск воздуха в трубопровод для напорных систем водоотведения также рассматривается как эффективный способ защиты от резких повышений давления (Твардовская Н.В. Впуск воздуха..., 2004). В зависимости от конкретных условий он может

применяться либо как метод

уменьшения приведенного модуля упругости напорной системы (путем постоянного аэрирования потока в объеме 1-2% от общего объема), либо обеспечивать снижение повышений давления при гидравлическом ударе за счет ликвидации мест образования вакуума.

2.3. Использование гасителей

гидравлических ударов

дифференциального действия

В тех случаях, когда рассмотренные выше средства не дают желаемого результата, для гашения гидравлических

а путей сообщения

2005/1

Содержание

177

ударов, начинающихся как с волны повышения, так и понижения давления, для систем водоотведения рекомендует-ся использовать усовершенствованный гаситель гидравлических ударов для загрязненных жидкостей с разделителем сред (рис.1). На данное устройство получен патент Российской Федерации на полезную модель (Пат. 41831. Россия, 2004).

За прототип предлагаемого устрой-ства был принят гаситель, разработан-ный В.С. Дикаревским, А.И. Алексее-вым, М.Ю. Юдиным (Ах. N1583695. СССР, 1990) для напорных водоводов, работающих в условиях вечной мерзлоты, конструктивные особенности которого осложняют его использование в системах водоотведения.

Предлагаемый усовершенствован-ный гаситель относится к приборам дифференциального действия с гидравлической нагрузкой, которые автоматически настраиваются на любое давление в рабочем режиме и срабатывают только при значительной разности давлений, возникающих в системе. Главное их достоинство заключается в эффективном гашении гидравлических ударов по сравнению со многими другими противоударными средствами.

Усовершенствованный гаситель для загрязненных жидкостей (рис.1) состоит из корпуса 1 со сливной линией 2, который установлен на отводном патрубке 3 защищаемого трубопровода 4 через задвижку 5. В стационарном режиме клапан 6 плотно прижимается по конической поверхности тарелки к седлу 7 за счет давления, передаваемого из трубопровода 4 через разделитель сред 11 в полость 9 и действующего на поршень 8. Гидравлическая нагрузка, прижимающая клапан 6 к седлу 7, обуславливается тем, что его площадь меньше площади поршня 8.

При гидравлическом ударе давление в трубопроводе под клапаном возрастает. Одновременно происходит сжатие разделителя сред 11, укрепленного в полости 12 и выполненного в виде сильфонной оболочки. Давление передается в полость 9 с некоторым запаздыванием, обусловленным упругими свойствами сильфона 11. Вследствие этого давление на клапан 6 со стороны напорного трубопровода 4 на короткое время превысит давление, действующее на поршень 8 со стороны полости 9. Поэтому клапан 6 приподнимается, и часть жидкости из трубопровода 4 по отводному трубопроводу 3 через гаситель сбрасывается по сливной линии 2. В дальнейшем давление в полостях 9 и 12 выравнивается, клапан 6 опускается и сброс жидкости прекращается.

Повышение надежности гасителя в работе при перекачке неоднородных жидкостей достигается тем, что в его устройстве имеется разделитель сред 11 в виде сильфонной оболочки, который обеспечивает отсутствие возможности засорения импульсной трубки 10 загрязнениями,

Известия Петербургского университета путей сообщения

2005/1

Содержание

178

содержащимися в перекачиваемой жидкости, и одновременно является дросселирующим элементом. Систему разделитель сред 11 - полость 9 рекомендуется заполнять однородной жидкостью, вязкость которой должна быть возможно меньшей и не изменяться при значительных колебаниях температуры окружающего воздуха. Таким требованиям, например, отвечают масла: АМГ, веретенное, трансформаторное.

При организации защиты от гидравлического удара насосного оборудования с помощью предлагаемого гасителя, отвод жидкости при его срабатывании осуществляется по сливной линии прямо в приемный резервуар насосной станции и выброса стоков за пределы системы водоотведения не происходит. В случае необходимости установки такого гасителя в промежуточной точке по длине магистрали, он присоединяется к трубопроводу в колодце, а отвод жидкости при его срабатывании производится в специальный изолированный колодец.

3. Экономическая эффективность использования противоударных устройств в системах водоотведения

Проведенные экономические расчеты показали, что затраты, связанные с использованием отмеченных в работе средств для защиты от резких повышений давления напорных водоотводящих систем, несоизмеримо меньше, чем средства необходимые на восстановление работы трубопроводной магистрали и возмещение ущерба от загрязнения окружающей среды при авариях.

4. Заключение

Использование отмеченных в работе средств для защиты от резких колебаний давления напорных водоотводящих систем способствует предупреждению случаев возникновения гидравлических ударов в трубопроводах и тем самым снижает вероятность возникновения аварий, которые для рассматриваемых систем усугубляются возможностью загрязнения окружающей среды сточными водами. Выбор наиболее эффективных средств защиты в каждом конкретном случае определяется на основе технико-экономического сравнения вариантов, а для организации более надежной защиты напорных трубопроводов, перекачивающих сточные воды, рационально применять комбинации указанных способов.

5. Литература

Твардовская Н.В. Защита напорных систем водоотведения от резких повышений

давления // Материалы научно-технической конференции ПГУПС “Шаг в

будущее” (Неделя науки-2004). - СПб., 2004. - С. 113-114.

Известия Петербургского университета путей сообщения

2005/1

Содержание

179

Твардовская Н.В. Впуск воздуха как способ противоударной защиты напорных трубопроводов водоотведения // Актуальные проблемы современного строительства: Сборник докладов 57-й Международной научно-технической конференции молодых ученых СПбГАСУ. 4.II. - Спб., 2004. - С. 44-48.

п

Пат.41831. Россия, МКИ F16L55/045. Гаситель гидравлических ударов. / В.С.Дикаревский, Н.В.Твардовская; Петербургский государственный университет путей сообщения. - №2004120966/22, Заявл.14.07.2004; Опубл.10.11.2004,

Бюл. № 31.

А.с. N 1583695. СССР, МКИ5 F16 К47/02, F16 L55/02 Гаситель гидравлических ударов / В.С. Дикаревский, А.И. Алексеев, М.Ю. Юдин. Заявл.04.12.88; Опубл.07.08.90. Б.И.№29.

Экология

УДК 999.666

СОЗДАНИЕ ЗОЛОПЕНОБЕТОНА АВТОКЛАВНОГО ТВЕРДЕНИЯ НА ОСНОВЕ ЗОЛЫ ОТ СЖИГАНИЯ ОСАДКА СТОЧНЫХ ВОД И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЕГО В КАЧЕСТВЕ ШУМОЗАЩИТНЫХ

ЭКРАНОВ

Е.В. Русанова

Аннотация.

Зола, получаемая при сжигании осадка сточных вод, отличается мелкодисперсностью и повышенным содержанием радионуклидов. Создан бетон ячеистый (пенобетон) автоклавного твердения с использованием золы взамен песка. Исследованы свойства полученного автоклавного золопенобетона на теплопроводность и шумозащитные свойства.

Ключевые слова: зола; бетон ячеистый; пенобетон; автоклавная обработка; стеновые камни; шумозащита

Введение

Проблема утилизации осадка сточных вод очистных сооружений является на сегодняшний день одной из основных экологических проблем крупных городов во всем мире. Одним из решений данной проблемы на очистных сооружениях о. Белый в г. Санкт-Петербург стала технология сжигания осадка. Продукцией завода сжигания осадка является зола, которая в настоящее время практически полностью вывозится на полигон

Известия Петербургского университета путей сообщения

2005/1