устройство для автоматизации очистки воды от мусора и водорослей на водозаборах насосных станций

Формула изобретения

Устройство для автоматизации очистки воды от мусора и водорослей на водозаборах, насосных станций, включающее источник сжатого воздуха, соединенный с основным и дополнительными перфорированными трубопроводами, уложенными по дну канала, отбойник, расположенный под углом к потоку и закрепленный одним концом на подводящем канале водозабора, а другим – на близлежащей к насосной станции берме отводного канала, отличающееся тем, что для повышения эффективности работы за счет обеспечения автоматизации процессом управления воздушным факелом устройства, перфорации трубопроводов снабжены воздуховыпусками золотникового типа, а трубопроводы выполнены в виде отдельных звеньев, размещенных по дну и откосам канала под углом 45-60 по отношению к потоку воды, закрепленных на опорных элементах и соединенных между собой гибким трубопроводом через штуцеры, при этом перфорированные трубопроводы подключены к компрессору через реверсивный бак, снабженный датчиком давления верхнего и нижнего пределов управления работой компрессора, кроме того, основной перфорированный трубопровод снабжен датчиком высокого давления, а дополнительный перфорированный трубопровод снабжен датчиком низкого давления, управляющие элементы которых подключены к перфорированным трубопроводам в их концах, причем датчики давления взаимосвязаны с гидроприводами, взаимодействующими с исполнительными элементами, размещенными в перфорированных трубопроводах в их начале, а отводной канал связан с мусоросборником.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области гидротехники и может быть применено на водозаборах ирригации и промышленных предприятий, в частности на тепловых электростанциях при заборе воды из водоемов и магистральных каналов, на перекачивающих и подкачивающих оросительных насосных станциях.

Известно устройство для очистки оросительной воды на водозаборных сооружениях, включающее ряд пластин, образующих между собой щелевые отверстия и имеющее систему отвода и сороудерживающую решетку, причем пластины расположены под углом к направлению потока воды и выполнены волнообразными, (а.с. 670672, кл. Е 02 В 9/04, аналог).

Недостатком данной конструкции является сложность конструктивного исполнения, низкая надежность в работе и отсутствие контроля и автоматизации процесса работы при очистке оросительной воды от мусора и водорослей.

Известно другое устройство для очистки оросительной воды на водозаборных сооружениях, включающее установленный на канале под углом к потоку отбойник предварительной задержки мусора, выполненный в виде лотка, а по дну канала расположены основной и дополнительный перфорированные трубопроводы, соединенные с источником сжатого воздуха. (а.с. 1461818, кл. Е 02 В 8/08, 9/04, прототип).

Недостатком данной конструкции является малая эффективность в работе из-за отсутствия автоматизации поддержания требуемого факела воздушно-пузырьковой завесы, равномерного распределения его по всему периметру водозаборного сооружения, попадания воды в перфорированные трубопроводы в период остановки устройства, что снижает его эффективность и приводит, как следствие, к нецелесообразным затратам электроэнергии на подачу сжатого воздуха.

Техническая задача изобретения - повышение эффективности работы за счет обеспечения автоматизации процесса управления воздушным факелом устройства.

Поставленная задача достигается тем, что в устройство для автоматизации очистки воды от мусора и водорослей на водозаборах насосных станций включается источник сжатого воздуха, соединенный с основным и дополнительным перфорированными трубопроводами, уложенными по дну канала, отбойник, расположенный под углом к потоку и закрепленный одним концом на подводящем канале водозабора, а другим на близлежащей к насосной станции берме отводного канала, где согласно изобретению перфорации трубопроводов снабжены воздуховыпусками золотникового типа, а трубопроводы выполнены в виде отдельных звеньев, размещенных по дну и откосам канала под углом 45-60^o к потоку воды, закрепленных на опорных элементах и соединенных между собой гибким трубопроводом через штуцеры, при этом перфорированные трубопроводы подключены к компрессору через реверсивный бак, снабженный датчиком давления верхнего и нижнего пределов управления работой компрессора, кроме того, основной перфорированный трубопровод снабжен датчиком высокого давления, а дополнительный перфорированный трубопровод снабжен датчиком низкого давления, управляющие элементы которых подключены к перфорированным трубопроводам в их концах, причем датчики давления взаимосвязаны с гидроприводами, взаимодействующими с исполнительными элементами, размещенными в перфорированных трубопроводах в их начале, а отводной канал связан с мусоросборником.

Благодаря снабжению перфораций трубопроводов воздуховыпусками золотникового типа создается факел необходимого давления воздушно-пузырьковой завесы, обеспечивающий подъем мусора и водорослей из низлежащих слоев потока воды на поверхность зеркала водозабора, что обеспечивает повышение эффективности работы по сравнению с прототипом и аналогом, кроме этого исключается попадание воды в перфорированные трубопроводы в моменты остановки устройства, что также способствует повышению эффективности его работы особенно в пусковые моменты после остановки.

Выполнение перфорированных трубопроводов в виде отдельных звеньев, размещенных по дну и откосам канала под углом 45-60^o к потоку воды, закрепленных на опорных элементах и соединенных между собой гибким трубопроводом через штуцеры, обеспечивает создание воздушно-пузырьковой завесы по всему периметру водозаборного сооружения и целенаправленного потока, перемещающего поднятый мусор и водоросли вдоль отбойника в отводной канал, что способствует увеличению эффективности и качеству очистки воды и исключает попадание мусора и водорослей во всасывающую линию насосных агрегатов, что является существенным отличием от аналога и прототипа.

Благодаря подключению перфорированных трубопроводов к компрессору через реверсивный бак, снабженный датчиком давления верхнего и нижнего предела управления работой компрессора, устройство не только приобретает совокупность отличительных признаков автоматизации работы, ранее не известных в прототипе и аналоге, но и осуществляет экономию электроэнергии, т.к. компрессор работает в стоп-стартовом режиме, кроме этого поддержание давления в реверсивном баке в заданных необходимых для работы устройства пределах улучшает стабильность и интенсивность воздушно-пузырьковой завесы, что способствует повышению эффективности работы в целом.

Снабжение дополнительного перфорированного трубопровода датчиком низкого давления, а основного перфорированного трубопровода датчиком высокого давления, управляющие элементы которых подключены к перфорированным трубопроводам в их концах, и взаимосвязь датчиков давления с гидроприводами, взаимодействующими с исполнительными элементами, размещенными в перфорированных трубопроводах в их начале, обеспечивает эффективную работу устройства по очистке от мусора и водорослей за счет стабильного поддержания низкого и высокого давления во всех звеньях и по всему фронту перфорированных трубопроводов в процессе работы устройства.

Использование низкого давления в дополнительном трубопроводе, а высокого в основном, позволяет производить очистку воды в два этапа:

- первый этап - при прохождении мусора и водорослей через дополнительный трубопровод воздушно-пузырьковая завеса низкого давления обеспечивает подъем сорных включений со дна в вышележащие слои воды за счет налипания (обволакивания) микропузырьков воздуха по поверхности поднимаемого тела (флотации);

- второй этап - интенсивная бомбардировка поднятых со дна сорных включений, перемещение их на поверхность зеркала водозабора и транспортирование по целенаправленному потоку воздушно-пузырьковой завесы в отводной канал.

Все это позволяет увеличить степень очистки воды, а также эффективность работы устройства в целом.

Устройство мусоросборника, связанного с отводным каналом, позволяет осуществить полный технологический процесс очистки забираемой воды из водоисточника от мусора и водорослей и исключить их дальнейшее попадание в участки ниже водозабора. Кроме того, собираемые сорные включения в мусоросборнике, по мере их накопления, удаляются существующими механическими средствами и складируются с последующей утилизацией, что является очень важным в экологическим аспекте.

На Фиг.1 схематично изображено устройство для автоматизации очистки воды от мусора и водорослей на водозаборах насосных станций, на Фиг.2 и Фиг.3 показано расположение перфорированных трубопроводов по дну и откосам канала; на Фиг.4 изображено звено перфорированного трубопровода.

Устройство для автоматизации очистки воды от мусора и водорослей на водозаборах насосных станций включает: источник сжатого воздуха (компрессор) 1, соединенный с основным 2 и дополнительным 3 перфорированными трубопроводами, уложенными по периметру канала 4, отбойник 5, расположенный под углом к потоку и закрепленный одним концом на подводящем канале 4 водозабора, а другим на близлежащей к насосной станции 6 берме 7 отводного канала 8, перфорации трубопроводов снабжены воздуховыпусками 9 золотникового типа, а трубопроводы 2 и 3 выполнены в виде отдельных звеньев 10, размещенных под углом 45-60^o по отношению к потоку воды, закрепленных на опорных элементах 11 и соединенных между собой гибким трубопроводом через штуцеры 12, при этом перфорированные трубопроводы 2 и 3 подключены к компрессору 1 через реверсивный бак 13, снабженный датчиком давления 14 верхнего и нижнего пределов управления работой компрессора 1, кроме этого основной перфорированный трубопровод 2 снабжен датчиком 15 высокого давления, а дополнительный перфорированный трубопровод 3 снабжен датчиком 16 низкого давления, управляющие элементы 17 и 18 которых подключены к перфорированным трубопроводам 2 и 3 в их концах, причем датчики давления 15 и 16 взаимосвязаны с гидроприводами 19 и 20, взаимодействующими с исполнительными элементами 21 и 22, размещенными в перфорированных трубопроводах 2 и 3 в их начале, а отводной канал 4 связан с мусоросборником 23.

Устройство для автоматизации очистки воды от мусора и водорослей на водозаборах насосных станций работает следующим образом. При работе водозабора (перекачивающей и подкачивающей оросительной станции) в реверсивном баке 13 всегда поддерживается давление в определенных установочных пределах. Компрессор 1 осуществляет подачу в реверсивный бак 13 до тех пор, пока давление в баке 13 не сравняется с верхним установочным пределом, в результате чего датчик давления 14, установленный в баке 13, выдает сигнал на остановку компрессора 1, что приводит к прекращению роста давления в баке 13. По мере расхода воздуха из реверсивного бака 13 осуществляется падение давления до нижнего предела, что является причиной выработки сигнала датчика давления 14 на запуск компрессора 1. Таким образом, стоп-стартовый режим работы компрессора 1 за счет датчика давления 14 обеспечивает при работе устройства поддержание давления в реверсивном баке 13 в установочных (заданных) пределах.

Воздух из реверсивного бака 13 через открытые исполнительные элементы 21 и 22, расположенные в начале перфорированных трубопроводов, поступает в звенья 10 перфорированных трубопроводов 2 и 3, вызывая их заполнение.

Подъем давления воздуха в основном 2 трубопроводе высокого давления и дополнительном 3 трубопроводе низкого давления выше установленных пределов в их конце вызывает перемещение элементов 17 и 18 датчиков 15 и 16, отрегулированных на соответствующее срабатывающее давление, что приводит к подаче давления воздуха в гидроприводы 19 и 20 и перемещению исполнительных элементов 21 и 22, к их прикрытию до того момента, пока давление в конце трубопровода 2 и 3 не сравняется заданной величине, соответствующей низкому в трубопроводе 3 и высокому давлению в трубопроводе 2. По мере работы устройства давление в реверсивном баке 13 снижается, что приводит к снижению давления в конце трубопроводов 2 и 3, в результате чего происходит перемещение управляющих элементов датчиков 15 и 16, в положение, обеспечивающее частичный выпуск воздуха и падение давления в гидроприводах 19 и 20, которое вызывает приоткрытие исполнительных элементов 21 и 22 до того момента пока давление в конце трубопровода 2 и 3 не сравняется заданной величине, соответствующей низкому в трубопроводе 3 и высокому в трубопроводе 2 давлению.

В результате этого обеспечивается стабильное автоматическое поддержание давления в перфорированных трубопроводах низкого и высокого давления, что позволяет соблюдать оптимальный режим работы и снизить энергозатраты.

При создании заданного низкого и высокого давления в трубопроводах 2 и 3 происходит открытие водовыпусков 9 золотникового типа, которые создают факел необходимого давления, равномерно распределенный по фронту перфорированных трубопроводов 2 и 3, а расположение звеньев 10 по дну и откосам канала под углом 45-60^o обеспечивает целостность факела воздушно-пузырьковой завесы по периметру водозабора и целенаправленность потока поднятого со дна мусора и водорослей по поверхности воды вдоль отбойника 5 в отводной канал 4, а затем в мусоросборник 23.

В результате этого предлагаемому техническому решению, в сравнение с ранее известными, присущи простота конструкции, эффективность и оптимальный режим работы, что позволяет снизить энергозатраты в процессе очистки воды от мусора и водорослей.