Установки, применяемые для очистки водоемов от осадков и песчано-илистых отложений

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 2(06), 2012 г., [126-132] УДК 617.78.621.879.45.001.1

Н. В. Реунов, А. С. Апальков, С. А. Тарасьянц

УСТАНОВКИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДОЕМОВ ОТ ОСАДКОВ И ПЕСЧАНО-ИЛИСТЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

В статье приведены способы очистки оросительных каналов, водосборников, отстойников, водоемов при различном использовании техники. Подробно описаны три основных способа: механический, гидравлический и гидродинамический. Приводится техническая характеристика машин, применяемых для механической и гидравлической очистки каналов. Приведено сравнение машин с гидравлическим рабочим органом с другими машинами. Дана краткая историческая справка о создании водоструйных насосов.

Ключевые слова: механический, гидравлический, гидродинамический, фрезерный, водоструйный, земснаряды, эжекторно-землесосный, землесос.

N. V. Reunov, A. S. Apalkov, S. A. Tarasyants

PLANTS FOR REFINING WATER BODIES FROM DEPOSITS AND SANDY SILT SEDIMENTATION

The paper presents methods for refining of irrigation canals, water collectors, settling basins and other water bodies at different use of technology. Three main methods were described in details: mechanical, hydraulic and hydrodynamic. Specification of machines applied for mechanical and hydraulic refining of canals is cited. The comparison of machines equipped by hydraulic work member with the others is offered. The brief historical background about the creation of water-jet pumps is given.

Keywords: mechanical, hydraulic, hydrodynamic, milling, water-jet, dredgers, jet dredger, suction head.

Разработка устройств для очистки оросительных каналов, водосборников, отстойников, водоемов, аванкамер насосных станций - одна из традиционных задач, не потерявших своей актуальности и в наше время. Об этом свидетельствует ряд изобретений инженеров России, США, Г ер-мании и других мировых стран [1-3]. Осевший ил, песок и твердые примеси уменьшают их полезный объем. Поэтому своевременная очистка вышеуказанных объектов «продлевает им жизнь». Все существующие и предлагаемые способы очистки систем оросительных каналов, водосборников, отстойников, водоемов, аванкамер насосных станций можно разделить на три основных способа:

- механический;

- гидравлический;

- гидродинамический.

Первый способ предполагает использование ручного труда и техники, к которой можно отнести следующий ряд машин:

- машины циклического действия (экскаваторы);

- механические машины непрерывного действия (каналоочистители с многоковшовыми, фрезерными, шнековыми рабочими органами, универсальные с набором сменного оборудования).

Ко второму способу относятся машины непрерывного действия, оборудованные гидравлическим рабочим органом (насосами грунтовыми, фекальными, водоструйными).

Третий способ предполагает создание незаиливающихся водосборников [3] (применительно для очистных сооружений).

В своих трудах А. П. Юфин, Г. В. Мускевич [5, 6] приводят пример недостаточности парка машин для комплекса операций по очистке и планировке дна каналов в зависимости от их глубины и объема наносов (таблица 1). Таблица 1 - Операции по очистке и планировке дна каналов

Операции Г лубина каналов

до 1,5 м до 2 м до 3 м

Очистка дна каналов при удельных объемах наносов более 0,1 м3/м МР-7А МР-12А МР-7А МР-12А МР-10

Очистка дна каналов при удельных объемах наносов менее 0,1 м3/м Машин нет

Очистка дна от наносов на каналах с укрепленными откосами при ширине наносов 0,2 + 0,6 м Машин нет

Планировка дна Машин нет

Из таблицы 1 следует, что очистка каналов возможна при удельных наносах более 0,1 м /м и их глубине более 1,5 метров.

Технические характеристики машин, применяемых для механической и гидравлической очистки водоемов, приведены в таблице 2.

3

Таблица 2 - Технические характеристики машин, применяемых для очистки водоемов

Страна Фирма Шифр Тип машины (рабочего органа) Производительность, м3/ч Г лубина разработки,м

Илососные машины

Россия «КОММАШ» КО-507-А2 Вакуумная 720 6

Россия «КОММАШ» КО-524 Вакуумная 720 6

Италия «MORO» ELEGANCE SV4 Вакуумная 780 6

Земснаряды

Украина «ВВВ Спецтех-ника» HCC-160/30 ГР Эжекторный 300 7

Г ермания «Aguamec» Watermaster Classic IV У ниверсальный 300 6

Россия ОАО «Промгидро- механизация» ЗЭК 400/20 Эжекторно- землесосный 400 10-12

Россия НПО «Земснаряд» Д-110/47-И Эжекторно- землесосный 470 До 10

Экскаваторы

Россия ООО «ЧЗКМ» ЭО2621 Ковш * 13,4 4,3

Китай «XCMG» XCG140W-8 Ковш * 12,5 4,7

Каналоочистители

Россия ООО «ЧТЗ» МР-16 Шнек-метатель, землесос 300 До 3

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 2(06), 2012 г., [126-132]

Анализ таблицы 2 показал, что известный парк машин обладает рядом недостатков, основными из которых являются:

- ограниченная глубина разработки (преимущественно для илосос-ных машин, экскаваторов и каналоочистительных машин);

- необходимость выключения каналов из работы (преимущественно для экскаваторов и каналоочистительных машин);

- сложность транспортировки (преимущественно для земснарядов).

Из проведенного анализа видно, что машины с гидравлическим рабочим органом обладают существенным преимуществом по сравнению с другими машинами. Данные испытаний [5] подтверждают, что эжекторные и эжекторно-землесосные снаряды наиболее эффективны по сравнению с центробежными землесосами и находят все более широкое применение.

История развития струйных аппаратов берет свое начало еще с древних времен. Прототипы вытеснителей согласно свидетельству Герона изготовлялись еще в Древней Греции (устройства для вытеснения из сосуда воды подогретым воздухом или водяным паром). Первым вытеснителем производственного назначения была предложенная в 1698 году английским инженером Т. Севери паровая водоотливная установка. Это устройство можно считать прототипом изобретенного в Германии в 1871 г. Хал-лем пульсометра, имевшего 2 камеры и действовавшего автоматически.

Идея использования сжатого воздуха для подачи высказывалась в 1707 г. Папеном и другими инженерами, но практически была применена значительно позже (в XX веке) в монжусе и в двухкамерном водоподъемнике вытеснения для водяных скважин (конструкция инженера В. П. Савоти-на, СССР). Подача воды под действием давления продуктов сгорания жидкого топлива была осуществлена в Великобритании в 1911 г. Н. Л. Гемфри.

Принципиально иной способ подачи воды или нефти из скважин с помощью сжатого воздуха или другого газа был применен в газовых лифтах, которые были предложены в середине XIX века, а позднее нашли

и практическое применение (с 1897 г. в России на нефтепромыслах в Баку, а с 1901 г. в США).

С изобретением Монгольфье в 1796 г. автоматически действующего гидравлического тарана наметился еще один путь развития устройств для напорной подачи жидкости, принцип действия которых был основан на использовании для подачи воды периодически создаваемых гидравлических ударов. В дальнейшем были предложены различные конструкции гидравлических таранов. В СССР нашли распространение установки инженера Д. И. Трембовельского (1927 г.) и др.

Одной из разновидностей насос-аппаратов явился водоструйный насос, который как лабораторный прибор был предложен английским ученым Д. Томпсоном в 1852 г. и служил для отсасывания воды и воздуха. Первый промышленный образец струйного аппарата применил инженер Нагель в 1866 г. (предположительно в Германии) для удаления воды из шахт. Позднее были созданы различные струйные насосы, эжекторы, пароводяные инжекторы и др. Основы теории струйных насосов были заложены в работах Г. Цейнера и У. Ранкина во 2-й половине XIX века и получили существенное развитие в 30-х гг. XX века благодаря исследованиям американских инженеров О' Брайнера и Г ослина и советских специалистов Л. Д. Бермана, К. К. Баулина, А. Н. Ложкина, Е. Я. Соколова, Н. М. Зингера и др. Позднее предложен гидропневматический водоподъемник для скважин (В. П. Сироткин, Я. С. Суреньянц), в конструкции которого объединены струйный насос и эрлифт. Одним из направлений развития насос-аппаратов является создание магнитогидродинамических насосов. Впервые такие насосы на постоянном токе были предложены Голденом (1907 г.) и Гартманом (1919 г.), насосы на переменном токе предложил Чабб (1915 г.). Однако широко их стали применять в СССР и за рубежом только в 50-60-е гг. XX века, главным образом, в связи с успехами атомной энергетики.

Таким образом, техника подъема и перемещения вначале воды, а затем нефти и других жидкостей в каждую эпоху, в основном, соответствовала уровню развития производительных сил и производственных отношений.

Современные конструкции струйных насосов имеют множество модификаций [4, 5], но по принципу взаимодействия рабочей и подсасываемой жидкости они разделяются на три группы:

- с центральным подводом рабочей струи;

- с кольцевой одноповерхностной рабочей струей;

- с кольцевой двухповерхностной рабочей струей.

Сравнивая современные конструкции струйных насосов, можно сделать вывод, что широкое применение струйных устройств для гидромеханизации объясняется их следующими положительными качествами:

- высокая удельная производительность по грунту;

- простота конструкции, малая металлоемкость и невысокая стоимость;

- отсутствие движущихся частей, подвергающихся в центробежных землесосах интенсивному абразивному износу;

- надежность и простота эксплуатации, не требующие высокой квалификации обслуживающего персонала и наличия специализированных ремонтных баз.

Список использованных источников

1 Всасывающее устройство: пат. 1095570 Великобритания: МКИ 04d 7/04/ H / Andersson G. V.; Improvements in or relating to Apparatus for Pumping Matter Suspended in Water (Швеция); опубл. 20.12.67.

2 Всасывающее устройство: пат. 0233859 ЕПВ: МКИ F 04 D 7/04; F 04 D 9/00; F 04 D 15/00; F 04 D 29/62 / Podesser F. D.; Selbstansaugende Kreiselpumpe zum Aufbereiten und Forderr von mit hohem Faseranteil durchsetzten Flussigkeiten; опубл. 26.08.87.

3 Всасывающее устройство: пат. WO 083/02806 РСТ Финляндия: Toivo Fiskanen; Centrafugal pump for lidvuids containing solid material; опубл. 18.08.83.

4 Царевский, А. М. Гидромеханизация мелиоративных работ / А. М. Царевский. - М.: Издательство сельскохозяйственной литературы, журналов и плакатов, 1963. - 170 с.

5 Юфин, А. П. Гидромеханизация / А. П. Юфин. - М.: Стройиздат, 1974. - 180 с.

6 Мускевич, Г. В. Определение КПД гидроэлеваторов и водоструйных установок / Г. В. Мускевич // Гидромеханика и мелиорация. - 1974. -№ 1. - 74 с.

Реунов Николай Владимирович - Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новочеркасская государственная мелиоративная академия», аспирант.

Контактный телефон: 8(8635)-27-96-00. E-mail: ngma_meh@mail.ru

Reunov Nikolay Vladimirovich - Federal State Budget Educational Establishment of Higher Professional Education “Novocherkassk State Meliorative Academy”, Postgraduate Student. Contact telephone number: 8(8635)-27-96-00. E-mail: ngma_meh@mail.ru

Апальков Александр Сергеевич - Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новочеркасская государственная мелиоративная академия», аспирант.

Контактный телефон: 8-908-500-62-62. E-mail: ngma_meh@mail.ru

Apalkov Aleksandr Sergeyevich - Federal State Budget Educational Establishment of Higher Professional Education “Novocherkassk State Meliorative Academy”, Postgraduate Student.

Contact telephone number: 8-908-500-62-62. E-mail: ngma_meh@mail.ru

Тарасьянц Сергей Андреевич - доктор технических наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новочеркасская государственная мелиоративная академия», профессор. Контактный телефон: 8-918-585-84-69. E-mail: ngma_meh@mail.ru

Tarasyants Sergey Andreyevich - Doctor of Technical Sciences, Professor, Federal State Budget Educational Establishment of Higher Professional Education “Novocherkassk State Meliorative Academy”, Professor.

Contact telephone number: 8-918-585-84-69. E-mail: ngma_meh@mail.ru