Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Совершенствование секторных прислонных затворов-автоматов стабилизации уровня воды верхнего бьефа

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование секторных прислонных затворов-автоматов стабилизации уровня воды верхнего бьефа"

од

Министерство образования и науки Кыргызской Республики

КЫРГЫЗСКИЙ ОРДЕНА «ЗНАК ПОЧЕТА» СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ им. К. И. СКРЯБИНА

На правах рукописи

УДК 626. 821 . 32

СУЛТАН АЛИЕВА Турсунбубу

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СЕКТОРНЫХ ПРИСЛОННЫХ ЗАТВОРОВ-АВТОМАТОВ СТАБИЛИЗАЦИИ УРОВНЯ ВОДЫ ВЕРХНЕГО БЬЕФА

Специальность 06.01. 02 — мелиорация и орошаемое земледелие

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

БИШКЕК 1994

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ КЫРГЫЗСКИЙ ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА" СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ К.И.СКРЯБИНА

На правах' рукописи УДК 626. 821. 32

СУЛТАНАЛИЕВА ТУРСУНБУБУ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СЕКТОРНЫХ ПРИСЛОНШХ ЗАТВОРОВ-АВТОМАТОВ СТАБИЛИЗАЦИИ УРОВНЯ ВОДО ВЕРХНЕГО БЬЕФА

Специальность 06.01.02 - мелиорация и орошаемое земледелие

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Бишкек 1994

Работа выполнена в Кыргызском ордена "Знак Почета"сельско-•хозяйственном институте им. К.И.Скрябина.

Научный руководитель- член-корреспондент РАСХН и НАНК%

доктор технических наук, . профессор Я.В. БОЧКАРЕВ

Официальные оппоненты доктор технических'наук,

. академик НАНКР ,

профессор Э.Э.МАКОВСКИЙ

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Г.В. РОГОЗИН

Ведущ&ч организация Кыргызский государственный инсти-

тут по проектированию водохозяй-• ственных об"ектов "Кыргызгипро -водхоз"

Защита состоится "23 " НОЯ&ЗЯ 1994 г. в Ю часов на заседании специализированного совета Д.Об.93.10 по присуждению ученой степени доктора технических наук в Кыргызском ордена "Знак Почета" сельскохозяйственном институте имени К.И.Скрябина ( 720453. ГСП, г.Бишкек , ул.Медеройа , 68 ) .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кыргызского

СХИ.

Автореферат разослан

•'2/ " ОЛ/ПЯ$(>Я 1994 г.

Ученый секретарь

специализированного совета,

кандидат технических наук , /?

доцент ¿^ЙГ^ Н.П.ЛАВРОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Важнейшим фактором под"ема сельского хозяйства и устойчивого нарглдавания продовольственного фонда о Кыргызстана является широкомасштабное развертырание мелиорации земель в республике. При этом одним из главных направлений научно-технического прогресса в мелиорации стали разработка и внедрение ресурсосберегающих технологий и автоматизированных систем управления процессами водозабора, водораспределения на. гад--ромелиоративных3 системах.

Наиболее доступна в.настоящее-врем автоматизация затворов, которая основана на использовании электрической или гидравлической энергии.Применительно к мелиоративным об"ектам предпочтитель^ ными чвляотся средства автоматизации,работящие на базе гидравлической энергии потока - гидравлические вододействующие затворл-автоматы.

На сегодняшний день наибольшее распространение на гидромелиоративных системах Кыргызстана получили перегораживающие и сбросные сооружения, автоматизация которых сводится к оснащению их затворами-автоматами уровня воды верхнего бьефа.

Многообразие конструктивных особенностей, режимов работы и условий эксплуатации рассматриваемых сооружений обуславливают необходимость иметь различные типы и конструкции гидравлических затворов-автоматов. Особое внимание при этом уделяется вопросам автоматизации перегораживающих и сбросных сооружений на каналах с малыми уклонами, где имеет место преимущественно подпорнр-пе-ременный режим истечения, сравнительно малые перепады местности и др..Для этих сооружений предпочтительны знтворы-автоматы;непрямого действия.

На сегодня наибольшее распространение на мелиоративных системах Кыргызстана получили секторные прислонные затворы-автоматы уровня воды верхнего бьефа конструкций Маковского Э.Э., Коваленко П.И., Александрова А'.И. и-др. .

Опыт эксплуатации существующих затворов-агтоматов показал , что они обеспечивают высокую точность регулирования, технологичны в изготовлении, не требуют реконструкции сооружения,долговечны и экономичны.Но вместе с этим имеют большую инерционность|низкую надежность работы за счет заиления камер противодавления, малый

диапазон открытий затворов,приводящий к завышению параметров .сооружения.. '

Вышесказанное выдвигает в число актуальных и первое!опзнных вопросы дальнейшего совершенствования конструкций затворов-автоматов непрямого действия , как средств автоматизации перегораживающих и сбросных сооружений на каналах с малыми уклонами,что и предопределило"; направление диссертационной работы.

Целью работы .являлось обоснование, разработка и исследование усовершенствованных конструкций затворов-автоматов стабилизации уровня воды верхнего 'бьефа, как средств совершенствования эксплуатации на базе автоматизации перегораживающих и сбросных сооружений на каналах равнинной"зоны,позволяющих улучшить эксплуатационные характеристики незначительно сократить металлоемкость, повысить быстродействие и надежность работы данного типа сооружений.

Научная новизна. На основании обзора и анализа существующих средств автоматизации перегораживающих и сбросных сооружений,кх конструктивных особенностей и технологических характеристик установлена необходимость совершенствования конструкций затворов-ав- ■ томатов уровня воды верхнего бьефа непрямого действия.

На основе анализа технологических характеристик перегораживающих и сбросных сооружений на каналах с малыми уклонами выпол- • нено технологическое обоснование и разработаны компоновочные схемы перегораживающих . сбросных сооружений гидромелиоративных систем.

Разработаны конструкции секторных прислонных затворов-автоматов стабилизации уровня воды верхнего бьефа повышенного быстродействия. ;

Теоретически обоснованы форма и размеры ряда элементов затворов-автоматов.

Экспериментально выявлены количественные связи между конструктивными и гидравлическими параметрами затворов-автоматов предложенного типа.

Экспериментально установлены закономерности взаимодействия' затворов с потоком в зоне влияния сооружения и получена качественная оценка функционирования секторных прислонных затворов -автоматов.

Разработана методика инженерного расчета предложенных средств автоматизации.

Практическая ценность» Предлагаемые средства автоматизации, доведенные до конкретных инженерных расчетов, позволяют автоматизировать перегораживающие и сбросные сооружения на каналах с малыми уклонами, не нарушая структуру потока в зоне установки о сооружения, гарантировать безаварийную работу последних,сократив удельную металлоемкость затворов, повысив их быстродействие и надежность функционирования сооружений указанного типа.

Реализация работы.Результаты разработок и исследований реализованы в техническом проекте сбросного сооружения на межхо- • зяйственном канале 50-летия Киргизии Чуйского района Республики Кыргызстан. Расчетный экономический эффект от внедрения затвора-автомата 6,1 тыс.'руб/год ( в ценах 1991 г.). -

Методика инженерного расчета затворов-автоматов принята в практику проектирования проектным институтом "Кыргызгшроводхоз", используется в учебном процессе на факультете природообустройст-ва Кыргыэс&ого СХИ им.К.И;Скрябина, вошла в учебную литературу межреспубликанского масштаба.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научных конференциях Кыргызского СХИ им. К.И.Скрябина . ( I9S9 - 1994 гг.) , на III межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов (Бишкек, 1992 ), на расширенных заседаниях кафедры гидравлики и автоматики Кыргызского СХИ , научно-технических советах отраслевой лаборатории автоматик ' зированных систем управления в мелиорации Кыргызского СХИ.,

Публикации. По теме диссертации опубликованы 7 научных; сга-- тей. -I

Структура и об"ем работы.Диссертационная работа изложена на 141 • страницах машинописного текста,содержит 62 рисунков ; и;.

19 таблиц. Работа состоит из введения ,пяти глав, основных.выводов, списка литературы из109 наименований и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ .

Во введении обоснована актуальность темы диссертации,раскрыто содержание предмета исследований» Вскрыты научная новизна и практические приложения'вылолнентай работы.

В первой главе диссертации дана характеристика и, особенности перегораживающих и сбросных сооружений на каналах равнинной зоны

Кыргызстана как об"ектов автоматизации, откуда следует предпочтительность автоматизации этих сооружений средствами гицроавто-матихи;- гидравлическими затворами-автоматами уровня , зды верхнего'бьефа непрямого действия.

Обзор и анализ характеристик и особенностей перегораживающих к сбросных -сооружений оросительных скатей Кыргызской Рес-. публики дали возможность сформулировать основные технические условия и требования к средствам автоматизации.

Исходя из основных технических условий к требований проведен обзор у. анализ сущей'твущях и предложенных гидравлических водо-дейетвующих затворов-автоматов уровня воды верхнего бьефа для автоматизации перегораживающих и сбросных-сооружений. На основе разработок и исследований Александрова А.И. ,Бочкарева. Я.В. .Коваленко П.И., Маковского Э.Э., Мельникова Б.И. и мн.др. выявлены конструктивные особенности,функциональные характеристики,основные достоинства и недостатки существующих на сегодняшний день гидравлических затворов-автоматов уровня воды верхнего бьефа.

Выполненный обзор и анализ существующих затворов-автоматов уровня вода верхнего бьефа непрямого действия показал, что они не в полной мере отвечают пред"являемым к шил техническим условиям к требованиям.Затворы металлоемки,громоздки,обладают инерционным -запаздыванием, ненадежны, в работе и др.

Вышесказанное позволило сделать вывод о необходимости разработки и исследования более совершенных гидравлических затЕО-ров-автоматоЕ уровня воды верхнего бьефа непрямого действия для целей автоматизации перегораживающих и сбросных сооружений гидромелиоративных систем, позволяющих исключить недостатки су- -цествутощкх конструкций.

Во второй главе рассмотрены вопросы технологии автоматизации перегораживающих и сбросных сооружений.Выполнено технологическое обоснование, позволившее разработать схемы автоматизации указанного типа сооружений секторными прислонными затворами-автоматами уровня води верхнего бьефа на каналах равнинной зоны.Приведены технология эксплуатации как перегораживающего, так и сбросного сооружения, предусматривающая несколько технологических режимов:

- первичное поступление воды к регулирующему устройству;

- стационарный'режим работы перегораживающего или сбросного сооружения;

- аварийный режим работы сооружения;

- опорожнение канала на месте расположения перегораживающего или сбросного сооружения.

На основании анализа конструктивных особенностей перегораживающих и сбросных сооружений разработаны основные технические условия и.требования к компоновкам этих сооружений.

Исходя из принятых условий и требований разработаны компоновочные схеш перегораживающих и сбросных сооружений на каналах равнинной зоны, автоматизированных секторными прислонными затворами-автоматами стабилизации уровня воды верхнего бьефа повышенного быстродействия. ;

Дано описание конструкций предлагаемых затворов-автоматов, изложенных поочередно для трёх модификаций затворов: Секторного ' прислонного затвора-автомата уровня воды верхнего бьефа повышенного быстродействия с одной камерой-корректором, секторного прислонного затвора-автомата уровне воды верхнего бьефа повышенного быстродействие с двум-} камерами-корректорами и секторного прислонного затвора-автомата уровня воды верхнего бьефа повышенного быстродействия с наклонной стенкой (рис.1).

Принцип действия"затворов-автоматов предложенного типа основан на уравновешивание моментов сил,действующих на их подвижные части : силы тяжести затвора, сил давления воды со стороны верхнего бьефа и со стороны полости затвора.

Работают секторные прислонные затворы-автоматы уровня воды верхнего бьефа повышенного быстродействия следующим образом: при уровне воды в верхнем бьефе сооружения меньше расчетного затвор находится в закрытом положении и на его напорные грани действуют силы гидростатического давления воды : сила гидростатического давления на внутреннюю криволинейную полость затвора , сила давления воды на стенки камер-корректоров Р^ , сила давления на стенку камеры-корректора со стороны воды, находящейся в камере -корректоре Р^' , сила давления воды на криволинейную часть камеры-корретора Р^ ( рис. I.').

По достижении расчетного уровня воды, последняя начинает поступать через специальную трубку, соединяющую верхнее колено сифона с верхним бьефом сооружения, в сифон, заряжая его. Сифон начинает опорожнять камеру-корректор, уменьшая тем самым яйлу давления со стороны затЕора.

/ • 1

* > л — _ —¿1 - Ми1 УХ Л\ ¡ПОИТ \

.у// ТМУ ,1 /у

Иг^а

ч

у/;у/// ///////у/г// / / ///

Рис.1. Принципиальные схемы секторных прислонных затворов-автоматов уровня воды верхнего бьефа повышенного быстродействия:

а} с одной камерой-корректором;

б) с двумя камерами-корректорами;

в) с наклонной стенкой

Затвор-автомат начинает открываться,сбрасывая воду в нижний бьеф сооруяениягПо мере открытия затвора,падает уровень воды в верхнем бьефе сооружения,сифон выключается из работы.Уровень вода в камэре-корректоре повышается,прикрывая затвор и способству " увеличению уровня вода верхнего бьефа до расчетной величины.

Динамика рассматриваемых затворов-автоматов,как имеющих одну степень свобода,описывается уравнением:

ч^/н^сс) - МС{НЛ*), (I).

где {7 - момент инерции движущихся частей затвора-автомата приведенный к оси вращения затвора;-Л - коэффициент,учитывающий силы сопротивления среды

и трения; оС ~ угол поворота затвора;

'ь~ время; Мб - момент движущих сил;

- момент силы сопротивления.' .. Анализ уравнения ( I ).применительно к рассматриваемым затворам-автоматам показал,что для них:

/дМ6 ЗМР I

>0 > (2)

т.е. затворы-автоматы устойчивы в работе.

Подробный анализ режимов работы затворов-автоматов позволил составить уравнения моментов сил,действующих на каждый из затворов: • |

для затвора-автомата повышенного.быстродействия с одной камерой-корректором:

- 0,6 {3)

.для затвора-автомата повижзнного быстродействия с двумя

9

для затвора-автомата повышенного быстродействия с наклонной стенкой:

где - момент от веса затвора;

- момент от силы давления вода на наклонную станку снизу;

Мрл - момент от силы давления вода .на накдоннус стенку сверху;

Мрь - момент от силы давления вода на лицевую грань камеры-корректора;

- момент от силы давления со стороны вода в камзре-корректоре.

Теоретические зависимости ( 3...5) позволили рассчитать ширину камеры-корректора,которая составила:для затвора-автомата с одной камерой-корректором (ОЖ.0.2)В ( В-ширина затвора ); для затвора-автомата''с двумя камерами-корректорами и с наклонной

стенкой ¿г(0.0Я5...Ц1)б .

Гидравличэское обоснование предложенных затворов-автоматов заключалось в установлении функциональных связей между гидравлическими и конструктивными параметрами и установлении общих расчетных зависимостей по определению этих параметров.

Основным уравнением,устанавливающим связь между конструктивными и гидравлическими, параметрами,является уравнение для определения расхода истечения,которое применительно к рассматриваемым затворам-автоматам имеет вид:

где $ - общий расход истечения; ' о

- расход истечения из-под затвора в зоне камеры-корректора;

~ расход истечения из-под затвора в зоне обратного сегмента;

- расход истечения из боковых пазух;

^- коэффициент расхода истечения из данного отверстия щита;

р/р- коэффициент расхода истечения из боковой пазухи;

£ - ширина камеры-корректора;

£ - ширина затвора;

¿7 - открытие затвора;,

0д\- площадь боковой пазухи;

Н - действующий напор, для затвора-автомата с двумя камерами-корректорами:

• а о.) /с?£>//', (?)

для затвора-автомата с наклонной стенкой:

( 8)

где расход истечения через наклонную стенку;

/7) - коэффициент расхода водосливной стенки; ширина наклонной стенки; •

^ - напор над водосливной стенкой..

0

Анализ уравнений для определения расходов истечения позволил сделать вывод о необходимости'дальнейших экспериментальных исслвт-дований: а) взаимодействия затворов-автоматов с потоком; б)про-цессов истечения из-под затворов для установления коэффициентов расхода; в) скоростной структуры потока перед сооружением , что позволит выбрать наиболее рациональные конструктивные и гидравлические параметры затворов.

П

В третьей главе приведены результаты лабораторных гидравлических исследований секторных прислонных затворов-автоматов уровня воды верхнего бьефа повышенного быстродействия , которые были выполнен по разработанной методике на экспериментальной установке в масштабах I : 5 и I : 10 , что больше минимально допустимого , обеспечивающего автомодельность.

В процессе исследований изучались: гидродинамическое взаимодействие затворов-автоматов с потоком, пропускная способность затворов-автоматов,структура потока в зоне влияния затвора-автомата в камере-корректоре.

1 В результате проведенных исследований характера изменения эпюры давления на лицевую грань затцора-автомата с одной камерой-корректором "установлено , что наиболее рациональной является длина козырька в нижней части затвора, равная £-0.09Нр (Нр -расчетный напор). При данной длине козырька имеет место гидростатический закон распределения давления воды на лицевую грань затвора-автомата (рис.2).

Экспериментальные исследования гидродинамического взаимодействия затвора-автомата с наклонной стенкой с потоком проводились для выявления возникающего дефицита моментов сил давления на-затворки тем самым#определения габаритных размеров камер-корректоров. ' ■

Расчет силы гидродинамического давления на наклонную стенку проводился в соответствии с формулой:

, (9)

где Р - сила давления , кг с ;

^- об"емный вес жидкости, кг с/м; 5 - площадь эпюры давления м^ ;

ВруГ ширина наклонной стенки. По расчитанным величинам сил давлений были построены уравнения моментов этих сил на затвор-автомат показавшие, что данная ' модификация затвора в случае принятой ширины.камер-корректоров не работоспособна ввиду отсутствия дефицита моментов сил давления при угле поворота затвора СС =30°.Проведение повторных исследований позволило установить наиболее рациональную ширины камеры-корректора для затвора - автомата с наклонной стенкой , рав-

У

Рис. 2. Эпюры гидродинамических давлений на лицевую грань затвооа - -автомата длина козырька в" нижней части затвора:

а) б) £в/Э*>М

ную - 0,03 (В - ширина затвора-автомата ).

Экспериментальными исследованиями длины и места положения наклонной стенки затворов-автоматов были подтверждены расчетные значения длины переднего выступа и расстояния от оси вращения затвора до точки пересечения лицевой грани с наклонной стенкой /] *0,&6///> • Угол между вертикальной лицевой гранью затвора и плоскостью наклонной стенки составил

Исследования пропускной способности секторных прислонных затворов-автоматов в зависимости от степени воздействия на них • ряда факторов проводились в соответствии с методикой однофактор-ного активного эксперимента. По результата;,I исследований пропускной способности были получены математические.модели для определения коэффициентов расхода затворов-автоматов ( рис. 3 ).

а) с одной камерой-корректором:

где - коэффициент расхода истечения из-под затвора;

^ - коэффициент расхода истечения из боковой пазухи;-

б) с двумя камерами-корректорами:

в)- с наклонной стенкой:

Для практических расчетов допускается использовать осред-ненные значения коэффициентов расхода:

для затвора-автомата с одной камерой-корректором /М = ¿?.67-, %-ОМ ; для затвора-автомата с двумя камерами-корректорами

а.) о,б

0,5

ОЛ

0,5

НФ

0,6

0,1 0,6 0,5

о* о.}

ог

• Л т/но)

А ^ л / » _

9 /

о> 0,3

0,6

а/Ир

\

\ Л -¿Ш)

м

М(т)/

Об а/Нр

0,7 6) 0.6 аз

1

х х к-мш т

с • v

'Ш в

0.1

о,ь 0,6 да а/Ир

Рис. 3. Графики коэффициентов расхода секторных поислонных затвооов - автоматов:

а) с одной камерой - корректором;

б) с двумя камасами - коррекгооами;

в) с наклонной стенкой

для затвора-автомата с наклонной сгенкой: ; ^ г£>67\

Величина максимального открытия затворов установлена равной

Изучение структуры потока в верхнем бьефе на основе экспериментального исследования поля скоростей позволило установить оптимальное положение входного отверстия в камеру-корректор. Исследования скоростной структуры потока проводились для затворов-автоматов с одной камерой-корректором и с наклонной стенкой ввиду идентичности форм эпюр скоростей ( рис. 4 ). Входное отверстие в камеру-корректор предложенных затворов-автоматов рекомендуется на расстоянии * 0,3 Нр от нижней точки затвора ( точки примыкания к порогу ).

Исследование скоростной структуры потока в вернем бьефе сооружения так же показало, что скорости потока в придонном слое максимальны на растоянии А от дна канала и

достигают и = м/с, что значительно больше ми-

нимальной транспортирующей скорости наносов ( (/^¿/4. ~ м/?").

Скоростная структура,потока в камере-корректоре исследовалась для ц?лей установления наиболее рационального местоположения входного отверстия сифона. Масштаб модели затвора-автомата принимался равным С> , что больше минимально допустимого. Скоростная структура потока в камере-корректоре рассматривалась на примере затвора-автомата стабилизации уровня воды верхнего бьефа повышенного быстродействия с одной камерой-корректором. По результатам замеров скоростей в камере были построены эпюры скоростей, позволившие оценить закон распределения последних в камере-кор-' ректоре. Установленная экспериментально наиболее'рациональная высота входного натрубка сифона

позволит обеспечить самопромыв камеры-корректора при минимальном наполнении в камере-корректоре.

На основании конструкторских разработок, теоретических и экспериментальных исследований предложенных секторных прислонных затворов-автоматов стаблизации уровня воды верхнего бьефа повышенного быстродействия разработана методика инженерного расчета затворов-автоматов.

В четвертой главе с целью подтвержения разработок и исследований, положенных в основу методики инженерного расчета затво-

LI

,иоянею ионнов-зген о (о tHodoissddoa-uodewba jjohiTo о {в

. raoamuBB-aodoaiee

siopBd ион SHBirn s {jeioodoao isdouje эпаопих к01Ч

'te

О? & О//y / ; s / a? ff/ О//// 0£ Û5- ff/ û// У//

&

г'

J=f

jV

77777777777777Z

s// r, /,, ffj ? ff//,/////

ff

f-гг-

/? 2

ï-г-

i

öt I

>//7 //y////jУ У у J///У/уууу/УУУУУ////у?/;/;/;;/

*////////4t ^ f

яЬюt*or & 0,,/sm û? & о,œfo,,,

j êf* 7°

S 0/////////& f / / / //// & f <?//////

fi

о

Ш

1 ч

ЛГ~

[/ s

2 1

ров-автоматов повышенного.быстродействия проведены исследования и оценены показатели качества работы предложенных затворов - автоматов.

Анализ показателей качества работы затворов-автоматов позволил сделать вывод о целесообразности оценки качества регулирования процентом отклонения напора воды в верхнем бьефе от его расчетной величины Нр.

Пользуясь разработанной методикой расчета предложенных затворов - автоматов , рассчитаны и изготовлены действующие модели трех описанных модификаций затворов.

Исследования действующих моделей отразили характер изменения напоров воды в верхнем бьефе в зависимости от угла открытия затвора (рис.5 ) .

Полученные экспериментальные данные подтвердили достоверность разработанной методики расчета и показали, что максимальная ошибка регулирования затворов - автоматов не превышает 5,05% что знаиительно меньше допустимой ( +10 %) применительно к перегораживающим и сбросным, сооружениям. Так же было установлено, что переходной процесс носит затухающий характер, т.е. затворы устойчивы в работе; авторегуляторы обладают высоким быстродействием, соизмеримым со скоростью изменения уровня воды в верхнем бьефе; максимальная амплитуда колебания уровня не превышает 10% от расчетного напора; нечувствительность затворов-автоматов на превышает ±2 ... 3 мм или ± 0,02 мм . V

Б пятой главе описан об"ект и результаты реализации предложенного секторного прислонного затвора-автомата стабилизации уровня воды верхнего бьефа повышенного быстродействия с наклонной стенкой, примененного при реконструкции сбросного сооружения в концевой части межхозяйственного канала им. 50-летия Киргизии Чуйского района Кыргызской Республики.

; В диссертации даны рекомендации по проектированию,монтажу и эксплуатации предложенных затворов-автоматов. •

Бцчолнен расчет экономической эффективности принятого к внедрению затвора-автомата с наклонной стенкой. Годовой экономический эффект составил 6,1 тыс. руб/год в расчете на один затвор - автомат с учетом окупаемости капитальных затрат в первый год эксплуатации.

я

0,93 0,66

-

10 га ■ 25 5о А град

а)

-О-;

0,95

0,66

5 ¿с> /5 га ¿9 _ за ^град

/

0,95

Ц£6!_—-1_----и-

6 /¿7 V5 ¿а ¿5 Зо <Хг град $

Рис. 5. Экспериментальные зависимости.

при работе затвора - автомата:

а) с одной камзоой - корректором;

б) с двумя камерами - корректорами;

в) с наклонной зтенхой

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1.Наиболее распространенными обпектами автоматизации на каналах оросительных систем являются перегораживающие и сбросные сооружения,автоматизация которых' сводится к оснащению их затворами-автокатами уровня воды.верхенго бьефа.Существующие на се -годняшний день затворы-автоматы на оросительных системах равнинной зоны Средней Азии и Казакстана не в полной мере отвечают пред"являемым к ним-техническим условиям и требованиям.Затворы-автоматы металлоемки, недостаточно быстродействующи, ненадежны

в работе,сложны по конструкции ихт .п. -Вышесказанное предполагает дальнейшее совершенствование зьтвороЕ-автоматов с целью исключения перечисленных недостатков существующих конструкций,а так же повышения их качественных характеристик.

2.С целью совершенствования существующих конструкций затворов-автоматов предложены секторные прислонные з&твор-автоматы стабилизации воды верхнего бьефа повышенного быстродействия, позволяодие несколько снизить, металлоемкость по сравнению с существующим»/конструщиями, существенно повысить их быстродействие и надежность в работе.

. В работе обоснована целесообразность их применения,технологии эксплуатации и приведены компоновочные схемы перегораживающих и сбросных сооружений,автоматизированных предложенными затвораки-автоматами.

3.Разработано 3 конструкции секторных прнслонньгх затворов -автоматов - секторный затвор - автомат уровня воды верхнего бьефа повышенного.'быстродействия с одной камерой-корректором (а.с. №150 4643 ) , секторный прислонный затвор-агтомат уровня воды верхнего бьефа повышенного быстродействия с двумя камерами-корректорами и с'ехторный прислонный затвор-автомат уровня воды верхнего бьефа повышенного быстродействия с наклонной стенкой (п^л.реа. по заяв. № 505527/24 .), которые позволяют исключить недостатки существующих конструкций, повысить показатели качества, надежность работы, обеспечить экономию металла , улучшить эксплуатационные показатели сооружения. "

4.Для рассматриваемых затворов-автоматов выполнено гидравлическое обоснование и сделан анализ длнашки регуляторов.В результате получены функциональные зависимости,связывающие гидравлические и конструктивные параметры,зависимости по определенно параметров движения затворов-автоматов и др.. Установлено,

' ' 20

что рассматриваемые затворы-автоматы устойчивы в работе во всем диапазоне регулирования.

5.Экспериментальными исследованиями гидродинамического взаимодействия затворов-автоматов с потоком установлен характер изменения эпюры давления на лицевую грань затвора-автомата и выявлена наиболее рациональная длина козырька в передней части затвора,составляющая 0,09 Нр ( где Нр- расчетный напор).

6.Экспериментальными исследованиями гидродинамического взаимодействия затвора-автомата с наклонной .стенкой" с потоком выявлен возникающий дефицит моментов и установлена наиболее рацио-анальная ширина камеры-корректора 0,095 В ( В-ширина зат-

вора-автомата ).

7. Длину переднего выступа затвора-автомата с наклонной стенкой рекомендуется принимать из условия пропуска плавника и мусора равной :

о а2*0,т#/>

' С03 ". с 5'2 }

Расстояние от оси затвора-автомата до точки пересечения лицевой грани с наклонной стенкой /i = 0,5 + 0,106 Нр (м ) , а угол между вертикальной лицевой гранью затвора-автомата и пло£-костью.наклонной стенки равным ~55°.

8. Экспериментальными иссЙедованиями пропускной способности установлены расчетные зависимости для определения коэффициента расхода затворов-автоматов. Для.практических целёй допустимо пользоваться осредненными. значениями коэффициента расхода :для. затвора-автомата с одной, камерой-корректором /f/ = 0,64...0,67,

flfj - 0,49 ... 0,64; для затвора-автомата с двумя-камерами-кор-ректорами fí/ = 0,63...Я,70; = 0,48...0,64 для затвора-автомата с наклонной стенкой .= 0,62 ...0,70 ;^ =0,Е0...0,67

9. Лабораторными исследованиями поля скоростей в верхнем бьефе сооружения установлено наиболее рациональное, местоположение водовпускного отверстия в камеру-корректор,составляющее'

от нижней точки затвора. Установлено,что максимальные скорости потока в придонном, слое имеют место на расстоянии /} = ( 0,07... 0,015) Нр от дна канала и достигают ¿Í = ( 0,53...1,0 ) м/с , что значительно больше минимальной транспортирующей скорости наносов.

10.Экспериментально установлено наиболее рациональное местоположение входного отверстия сифона = от нижней точки камеры-корректора.Высота входного патрубка сифона назначается из условия (*

По результатам экспериментальных и теоретических исследований разработана методика гидравлического расчета предложен -ных затворов-автоматов.

11.Исследования показателей качества регулирования показали, что ошибка регулирования при пропуске расходов от ^/^¿л

а) затвора-автомата с одной камерой-корректором от 0,07% до 5,85 % ;

б) затвора-автомата с двумя камерами-корректорами -0,36... 4,07 % ;

в) затвора-автомата с наклонной стенкой -1,22 ,...3,93% Вышеуказанные ошибки регулирования не превышают допустимую ошибку (+ 10 % ) .

Максимальная амплитуда колебаний уровня не превышает + ■ 5' врэмя воостановления равновесия не превышает 32 сек. Переходной процесс носит затухший характер. Все это дает основание сделать вывод о полном соответствии предлагаемых затворов-автоматов техническим условиям и требованиям, предъявляемым к ним при автоматизации перегораживающих и сбросных.сооружений.

12. Результаты проектных разработок и расчеты технико-экономических^ показателей доказали возможность и целесообразность широкого применения секторных прислонных затворов-автоматов стабилизации уровня воды верхнего бьефа повышенного быстродействия на сбросных и перегораживающих сооружениях каналов равнинной зоны, на основе чего разработаны рекомендации загво-ров-автоматов предложенного типа.

Годовой экономический эффект одного затвора-автомата составляет 6,1 тыс. руб/год при расходе 3 ^ / с ( расчет выпол^ йен в ценах 1991 года).

Основное содержание диссертации изложено в следующих рабо-?

тах:

1.Султаналиева Т. Компоновочные схемы автоматизации сброс-22 £

ных и перегораживающих сооружений: Тез.докл. юбилейной научной конференции, посвященной 60-летию образования Кыргызского GXII им.К.И.Скрябина / Кырг. с.-х. ин-т им.К.И.Скрябина - Бишкек, 1992 - с.25 - 26.

2.Султаналиева Г. Технические условия и требования к средствам автоматизации перегораживающих и сбросных сооружений: Тез. докл. III межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 60-лзтию образования Кыргызского СХИ км.К.И.Скрябина / Кырг. с.-х. ин-т им.К.И. Скрябина - Бишкек , 1992 - с.8-10.

3.Султаналиева Т. Технологическое обоснование и схемы автоматизации перегораживающих и сбросных сооружений с подпорно-

переменным режимом истечения // Совершенствование методов и спздстз автоматизации гидромелиоративных систем. - Еигкех , 1992, с.37-39 (Сб. науч.тр. / Кырг. с.-х. ин-т им.К.К. Скрябина ).

4.Султаналиева Т. Гидравлическоа обоснование и сыбор рациональных параметров секторных прислонных затворов-азтоматов уровня води верхнего бьефа / Сб. науч.тр./ Карг.с-х ин-т

им.К.И.Скрябина - Биакек, 1993.

5.Султанализва Т. Обоснование необходимости и пут:: еозер». сйнствоБания средств автоматизация сбросгас-с « перггорадяЕзгцг'Х сооружений с подпорно-перемен£кч реяимсм истечения // Совор-еенсгаованяе методов к'средств авгошгчаацин гкцроматеорзтхшкэт: систем - Бишкек, 1994 - с.92-97 (Сб.науч-.тр. / Карг. с-:с ин-т км.К.И.Скрябина).

6. Султаналиева Т. Исследование пропускной способности секторных прислоните гидравлических затзороз-автоматов'уровня воды верхнего бьефа повшешого быстродействия // Совершенствование методов и средств автоматясации гидропэлиерат.чянцх систе.': - Ботхех , 1994. - с.98-104 ( Сб.науч.тр. / Кург.с-х ин-т im. K.II.Скрябина ).

7.Султаналиева Т., Атаиакова О.В. Теоретическое обоснование секторных прислонкых затворов-автоматов уровня воду ьзргвз-го бьефа 'с сифонными - датчикам:!// Созерхексзвование катодсз п средств автоматизации гидромелиоративных систем. - Б.глхегсДОЭ* -с.67-91 (Сб.науч.тр./Кырг.с.-х. ин-т ни.К.И.Скрябина ).

Диссертациями темасы:

• СУУНУН ЮГОРКУ ЕЬЕШ ТГГУКШ ДЕКГЭЭЛГЕ КЕПИРНЧТ СЕКТОРДУК ТШГАН ЗАТВОР -

автомаин ерктадетуу "

АННОТАЦИЯ

Султаналиева ТУрсунбубунун диссертациялык ишинде гидроыелио-ративдик систеыасынын тосыо жана. суу таштапга курулуштаркндагы автоматташтыруу каражагтары катары клодоцулуучу сектордук таян-ган затвор-автоыаттарды еркундетуунун зарыл экендиги негиздел-ген. Жогорку бьефти туруктуу дечгэзлге келтируучу жана етв ин-даы кыймьшга келген сектордук таянган затвор-автоиагтарды ер-кундетуусу, аларды иштетуунун технологиясы жана жогоруда керсе-тулген затЕор-автоыаттар пенен жабдылган тосыо жана суу талггагыч курулуштаршын кошановкаланган схекалары сунуш кылкнат.

Теорияяык жана эксперииен'галдык иэилдеелердун жыйьштыгы болгон сектордук таянган затвор-автоиаттардда инженердик эсеп-теесунун методикасы бералген.

Инженердик эсштеенун методихасынш анкктыгы суцуш кылынган затвор-автоматгардын колдонулуп жаткан моделперинкн туруктуу деягзэлгв келуу сапаттарьгн изилдевсу ыенен далилденет.

Phezia far'a candidate'a deqree entille " Unprovenent for Zector .Zeant aqainst Autojiatio Vfater qate Stabilisation of Upstreaa Zeuel".

Abstract ( Hesu^e 3

Un her thesis T, Salanalievu stresses an. the necessity iaprorenent for sector leant aqain3t autoniatic water - qate Stabilization of upstrean lerel aa the meanz of autooatization cross—

— roqulator and outfall reqalator reclamation system.

tfaprovent constructions for sector leant aqainst automatic water-qate Stabilization of rapid current headwater Level 'i3 offe-rel and thereisis operation tecimaloqy-ar;d collectiny szlieme of cross-requlators and water-removol pro sect with, automatic water -

— qate.

Bnqineerinq-calcalalio.-L method of sector leort aqainst auto— natic water-qate was presenled which, is heinq the result a£ theo-reticol and experimental rszcarch.

Trustworthiness of enqineerinq calculation method hod been coa-firmed by the result guality requlator investiqqition functianinq suqqested autonatic water-date project.