灌溉系統的保護裝置論文
灌溉系統的保護裝置論文
摘要：我國是一個(gè)水資源嚴重短缺的國家，干旱缺水成為制約我國農業(yè)發(fā)展的重要因素，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運行，系統必需安裝必要的保護裝置。
關(guān)鍵詞：水資源保護裝置
我國是一個(gè)水資源嚴重短缺的國家，人均水資源占有量排在世界109位，僅為世界平均水平1/4。隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，農業(yè)供水矛盾日益突出，干旱缺水成為制約我國農業(yè)發(fā)展的重要因素。因此，國家領(lǐng)導和全民根據國情提出多種節水灌溉模式，以解決農業(yè)發(fā)展的危機。
針對北方地區，農業(yè)缺水更加嚴重，人均水資源略占南方的1/4，從1998-2000年，國家共投資2000多億搞農田水利建設，初步發(fā)揮了其作用，緩解農業(yè)用水矛盾。但其中也出現不少問(wèn)題，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設備，使其不能發(fā)揮其應有的節水優(yōu)勢。
為了確定灌溉系統正常運行，系統中必須安裝必要的控制、測量、保護裝置。如閥門(mén)、壓力調節器、壓力表、安全閥、逆止閥、進(jìn)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(dòng)設備
電動(dòng)機啟動(dòng)時(shí)電流很大，有時(shí)超過(guò)額定電流5-7倍，這樣大的電流長(cháng)時(shí)間通過(guò)電機繞組會(huì )將其燒壞，而且還會(huì )使電網(wǎng)降壓很大而影響其他電器設備運行。因此采用啟動(dòng)設備以降低電動(dòng)機電流，從而保護泵的電動(dòng)機和保證其他電器設備正常進(jìn)行，有三種方式。
a.直接啟動(dòng)：當電機功率小于7.5KW或電動(dòng)機容量與變壓器容量之比小于35%時(shí)。
b.降壓?jiǎn)?dòng)：當電動(dòng)機功率大于7.5KW或電動(dòng)機容量與變壓器容量之比大于35%時(shí)，采用星型、三角型啟動(dòng)器，或自耦變壓?jiǎn)?dòng)器。
c.電器控制箱：包括電動(dòng)機降壓?jiǎn)?dòng)設備、短路、單項運轉、三項過(guò)流、反轉保護裝置與儀器等。其動(dòng)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設備。
2、閥門(mén)
用以控制管道的啟閉與調節流量，進(jìn)而控制管道壓力。灌溉系統基本采用低壓閥門(mén)，常用有閘閥、蝶閥、截止閥等，目前首部采用法蘭聯(lián)結方式為多。
3、逆止閥（拍門(mén)）
逆止閥又叫止回閥，是一種根據前后的壓差而自動(dòng)啟閉的閥門(mén)，
它使水沿單方向流動(dòng)，反方向流動(dòng)時(shí)則自動(dòng)關(guān)閉。通常在水泵出水口安裝逆止閥，以避免停機時(shí)水倒流沖擊水泵葉輪長(cháng)時(shí)間反轉，造成潛水泵非正常磨損，減少壽命。在懷來(lái)縣二堡子村大田噴灌工程中由于缺少逆止閥，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(cháng)度：L=500m為例說(shuō)明其危害
·沖擊方面影響
沖擊波傳播速度：a=a0/（1+K*D/（E*D/2））1/2=304.1m/s
關(guān)閉時(shí)間：Ts=2*L/a=3.3s一般情況下大于5s不予考慮
任意流速斷面的過(guò)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(jiàn)高速反沖水泵葉輪。
最高逆轉速：Nmax=K3*K5*P5*N0=1.7N0
·水錘
由于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(chǎn)生原因分關(guān)閉水錘，空管啟動(dòng)水泵排氣不暢啟動(dòng)水錘，停泵水錘，經(jīng)常造成管道破裂。
按薄壁管計算ρ0=101000N/m2
閥門(mén)口最大水錘壓力：Hmax=H0-Z+K2*K4*P3=440m
管道中點(diǎn)處最大水錘壓力：H1max=Hc+Z1+K2*K4*P1*H0=180m
其中參數P3、P4、P5、Z、Z1、K2、K3、K4、K5見(jiàn)參考文獻。
·選取標準
�、佼斚到y中未設單項閥時(shí)，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）
�、诠艿乐悬c(diǎn)出現的最低壓力Hmin值是否低于該處的汽化壓力，如果低于，則出現水柱分離現象。
4、進(jìn)排氣閥
能夠自動(dòng)進(jìn)氣和排氣，有一定壓力能自動(dòng)關(guān)閉。管道輸水時(shí)在最高位置和隆起地方會(huì )積累一部分空氣。一方面影響過(guò)水面積；另一方面水流速度大，又會(huì )帶動(dòng)一部分空氣在管內流動(dòng)，發(fā)生水力沖擊。
安裝在最高處進(jìn)排氣閥可迅速排除空氣，停泵或關(guān)閥時(shí)又能迅速補充空氣，減少造成對設備和管道的.危害。
噴灌常用型號為KQ42X-10（12）
5、安全部件
�、侔踩y
上開(kāi)式安全閥作用是當管道的水壓力生高時(shí)自動(dòng)開(kāi)放，以防止水錘事故，一般通過(guò)瀉水完成。
上開(kāi)式安全閥主要有彈簧式和杠桿式，常見(jiàn)為彈簧式。
�、哿髁空{節閥
通過(guò)自動(dòng)改變過(guò)水斷面的大小來(lái)調節流量。
�、蹨p壓閥
類(lèi)似于流量調節閥，用于保證管道內工作壓力在設計范圍內。
6、過(guò)濾器
微灌中灌水器出水口在運行一段時(shí)間后容易被污物、雜質(zhì)、沉淀物堵塞，影響工程總體效益發(fā)揮。因此對灌溉水源進(jìn)行嚴格凈化處理，是微灌系統正常運行，延長(cháng)灌水器壽命的保證。
常用幾種形式：
�、傩魇剿胺蛛x器（離心式）
適用于：含砂量高的水初級過(guò)濾。
特點(diǎn)：不能除去與水比重相近和比水輕的有機質(zhì)等雜質(zhì)，水泵啟動(dòng)和停機時(shí)效率下降；水頭損失大。
�、谏笆^(guò)濾器
適合于：有機物。
特點(diǎn)：成本高，清洗不方便。
�、酆Y網(wǎng)式過(guò)濾器
適用于：過(guò)濾粉粒、沙和水垢等污物。
特點(diǎn)：比較常見(jiàn)且種類(lèi)繁多，有機含量高時(shí)，有機物堵塞“擠出”網(wǎng)進(jìn)入管道造成堵塞。
�、墀B片式過(guò)濾器：帶溝槽塑料圓片過(guò)濾器。
7、量測設備
壓力表是灌溉系統中不可缺少的量?jì)詢(xún)x器，可反映系統是否按設計正常運行。特別是過(guò)濾器前后的壓力表，反映過(guò)濾器堵塞程度及何時(shí)需要清洗的指示器。
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