Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Совершенствование стабилизаторов расхода воды для водовыпускных сооружений предгорной зоны

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование стабилизаторов расхода воды для водовыпускных сооружений предгорной зоны"

Министерство образования и науки Кыргызской Республики

кыргызский

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

0 Д

»•■-*" На правах рукописи

1 о ".и'-й

удк 021.646.3:626.823.92

БЕКБОЕВА Роза Сардарбековна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СТАБИЛИЗАТОРОВ

РАСХОДА ВОДЫ ДЛЯ ВОДОВЫПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ ПРЕДГОРНОЙ ЗОНЫ

Специальность 06.01.02. — Мелиорация и орошаемое земледелие

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

БИШКЕК 1995

Работа,выполнена в Кыргызском ордена "Знак Почета" сельскохозяйственном институте им.К.И.Скрябина

Научный руководитель • академик PABX, член-корреспондент

РАСХН и НАНКР, Лауреат Государст-■ венной премии, доктор технических наук, профессор Я.В.БОЧКАРЕВ

академик НАНКР, Лауреат Государственно?! премии, доктор технических ■наук, профессор Э.Э.МАКОВСКИЙ

кандидат технических наук, старший научный сотпуднйк О.В.АТАМАНОВА

Кыргызский государственный институт по проектированию водохозяйственных объектов "Кцргазгипровод-хоз"

Защита состоится " 1 " июня 1995 р. в ¿2 часов на заседании Специализированного совета Д.06.93.10 по присуждению ученой степени доктора технических наук при Кыргызском ордена "Знак Почета" сельскохозяйственном институте имени К.И.Скрябина ( 720053, ГСП, г.Бишкек, ул.Медерова, 66).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кыргызского СХИ.

Автореферат разослан " 2& " АПРЕЛЯ 1995 г.

Ученый секретарь

Специализированного совета,

кандидат технических наук,______—^

Д0Чв1ГГ Б. И.МЕЛЬНИКОВ

Официальные оппоненты

Ведущая организация

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В Кыргызской Республике, где более 90% всей сельскохозяйственной продукции получают с орошаемых земель, особенно актуальна интенсификация орошаемого земледелия, одним из основных направления которого является комплексная автоматизация технологических процессов с применением энерго- и ресурсосберегающих технологий.

Учитывая такие особенности оросительных систем предгорной зоны как наличие на объектах автоматизации значительных запасов гидравлической энергии потока, рассредоточенность объектов на больших расстояниях, наиболее экономически оправдана гидравлическая автоматизация, основанная на использовании возобновляемой энергии потока воды.

Наиболее распространенными на оросительных системах являются водовыпускные сооружения, автоматизация которых сводится к оснащению их стабилизаторами расхода воды.

На сегодня разработано и предложено множество оригинальных конструкций стабилизаторов расхода, работавших на использовании свойств потока. Среди них самое широкое распространение на мелиоративных системах предгорной зоны Кыргызской Республики получили стабилизаторы расхода воды типа "коробчатый пит" как отлича:цпиеся простотой устройства, эксплуатации, многофункциональностью. Однако, наряду -с отмеченными достоинствами, они обладают рядом существенных недостатков. Это довольно высокая металлоемкость конструкции. Кроме того, изменение уставки расхода осуществляется маневрированием затвора, для чего используют в основном винтовые подъемники с ручным приводом или электрическими приводами значительной мощности, при этой коэффициент использования электропривода - менее одного процента времени эксплуатации.

В связи с вышеизложенным актуальна разработка и исследование более-совершенных систем стабилизации расходов воды из водозаборных узлов и каналов, позволяющих изменять уставки расхода гидродействующими системами управления, совместить функции водоподачи и водоучета, а также исключить недостатки существующих систем стабилизации расходов воды.

Цель работы заключается в разработке и исследовании принципиально новых конструкций систем стабилизации расходов воды как средств совершенствования эксплуатации на базе автоматизации водовыпускных сооружений из каналов и водозаборных узлов, позволяющих улучшить эксплуатационные характеристики, сократить металлоемкость, повысить надежность работы водовыпускных сооружений.

Научная новизна. На основании обзора и анализа существующих систем стабилизации расходов воды, их конструктивных особенностей и технологических характеристик доказана необходимость совершенствования конструкций стабилизаторов расхода воды.

По результатам анализа технологических характеристик сооружений водоподачи на каналах и водозаборных узлах выполнено технологическое обоснование и разработаны компоновочные схемы водо-выпусков, автоматизированных предложенными стабилизаторами расхода с гидродействуюзей системой изменения уставки расхода.

Разработаны конструкции.стабилизаторов расхода воды типа "коробчатый моноблок" с гидродействушей системой изменения уставки расхода.

Получены теоретические зависимости и экспериментально выявлены количественные сбязи между конструктивными и гидравлическими параметрами стабилизаторов расхода.

Получены водомерные характеристики предложенных стабилизаторов расхода.

Разработана методика инженерного расчета стабилизаторов расхода воды типа "коробчатый моноблок" с гидродействугошей системой изменения уставки расхода.

Практическая ценность. Предлагаемые системы стабилизации расходов вода позволяет снизить металлоемкость за счет того, что стабилизирующий затвор выполняется жестко заделанным в устои сооружения в виде железобетонного коробчатого моноблока, а измет нение уставки расхода осуществляется снизу гидродействующим затвором, что также повышает надежность и эксплутационные характеристики водовыпускного сооружения, позволяет совместить функции водоподачи и водоучета отводимых расходов.

Реализация работы. Результаты разработок и исследований внедрены в производство на водовыпускном сооружении из канала Д-! системы реки Кызыл-Суу ЧуЯского района Кыргызской Республики.

Годовой экономический эффект от внедрения стабилизатора расхода только за счет экономии затрат на установку электропривода большой мощности, возможности регулирования расходов воды во всем диапазоне колебаний уровня воды без постороннего источника энергии составил 1,54 тыс.руб./год ( в ценах 1985 г.).

Разработанная методика инженерного расчета стабилизаторов расхода применяется в учебном процессе на факультете природо-обустройства Кыргызского СХИ им.К.И.Скрябина.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации докладывались на научных конференциях Кыргызского СХИ им. К.И.Скрябина, на Республиканской научно-производственной конференции молодых ученых и специалистов, Республиканской научно-технической конференции, на расширенных заседаниях кафедр гидравлики и автоматики и гидротехнических сельскохозяйственных мелиорация Кыргызского СХИ, научно-технических советах отраслевой лаборатории автоматизированных систем управления в мелиорации Кыргызского СХИ.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 2 научные.статьи и получено 2 авторских свидетельства на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 161 страницах машинописного текста, содержит 4э рисунка и 13 таблиц. Работа состоит из введения, шести глав, заключения, основных выводов и приложений, списка литературы из 102 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

■ Во введении обоснована актуальность темы диссертации, раскрыто содержание предмета исследований. Показаны научная новизна и практические приложения выполненной работы. ' •

В первой главе диссертации даны характеристика и особенности водовыпускных сооружений из каналов и водозаборных узлов оросительных систем предгорной зоны как объектов автоматизации, откуда следует предпочтительность автоматизации водовыпусков мелиоративных систем средствами стабилизации расходов воды отвода.

Обзор и анализ характеристик и особенностей' водовыпускных сооружений на каналах и водозаборных узлах предгорной зоны Кыргызской Республики позволили сформулировать основные технические условкя и требования к способам и средствам стабилизации расходов воды, а также средствам управления ими.

, Исходя из основных технических условий и требований проведен обзор и анализ существующих и предложенных средств стабилизации расходов вода. В соответствии с классификацией, разработанной . профессором Й.В.Бочкаревим, рассмотрены основные группы систем стабилизации1расходов воды. На основании разработок и исследований Авдеева А.И., Бобохидзе Ш.С., Бочкарева Я.В., Бутьгрина M.B.-, Гартунг A.A.;, Зайцевой О.В., Лугового A.C., Маковского Э.Э., Мельникова Б.И.,;! Мухутдиновой Р^Н., РохмгЫ А.И., Хаыадова И.Б. и других выявлены конструктивные особенности, функциональные характеристики, основные достоинства и недостатки существующих на сегодняшний день'систем стабилизации расходов воды.

Проведенный обзор и анализ существующих,средств стабилизации расходов воды на каналах и водозаборных узлах и состояния их изученности показал, что они не в полной мере отвечают предъявляв!.™ к ним техническим условиям и требованиям. Конструкции металлоемки, изменение уставки расхода требует маневрирования затворами при помощи механических или электрических подъемников большой мощности, недостаточно надежны в работе из-за возникающих перекосов полотнищ щитов ввиду чрезмерных напряжений в устоях.

Исходя из изложенного, сделан вывод о необходимости разработки и исследования более совершенных систем стабилизации расходов воды из каналов и водозаборных узлов, позволяющих совместить функции стабилизации водоподачи и водоучета, а также исключить недостатки существующих систем стабилизации расходов.

Во второй главе' рассмотрены основные технологические принципы автоматизации .регулирования водоподачи на водовыпускных сооружениях из каналов и водозаборных узлов системами стабилизации расходов. ;

Отмечено, что в-основе (функционирования стабилизаторов расхода воды как устройств, не имеющих подвижных в работе частей,

б

лежит технологический принцип автоматизации регулирования водо-подачи за счет использования гидравлических свойств потока. Поэтому . стабилизаторы расхода реагируют только на один вид возмущения (отклонения), преимущественно на колебания уровня воды в верхнем бьефе.

Рассмотрены технологические основы автоматизации водопода-чи из каналов и водозаборных узлов системами стабилизации расходов воды. Описана технология эксплуатации водовыпускного сооружения, предусматривающая следующие технологические режимы:

- первичное поступление воды к регулирующему устройству,

- стационарный режим работы водовыпускного сооружения,

- аварийный режим работы водовыпуска,

- опорожнение водовыпускного сооружения.

Подробно рассмотрена работа водовыпуска в каждом из перечисленных технологических режимов.

Исходя из принятой технологии эксплуатации водовыпускных сооружений, рассмотрены технологические схемы автоматизации водо-подачи из каналов и водозаборных узлов, наиболее типичные для мелиоративных систем предгорной зоны Кыргызской Республики. На основании анализа конструктивных особенностей водовыпускных сооружений даны технические условия и требования к компоновкам водовыпускных сооружений.

Предусмотрены следующие режимы работы водовыпускных сооружений. (

Вода, предварительно очищенная от донных наносов и крупного плавника средства™ запиты на водозаборном узле или канале, поступает в водоприемную камеру водовыпуска. • По мере заполнения водоприемника водой, при достижении уровнем воды нижних кромок стабилизатора, коробчатый щит начинает создавать дополнительное сопротивление основному потоку вода.

С момента достижения напором в водоприемнике расчетного значения (до перелива в коробчатый шит), водовыпускное сооружение начинает работать в стационарном режиме. Требуемый расход отвода обеспечивается поднятием донного затвора на определенную величину и поддерживается в процессе работы сооружения в стационарном режиме при колебаниях напора перед стабилизатором от Имин Д° М/чаке • „

Окончание эксплуатационного периода:, водовыпускного сооружения соответствует завершению периода работы в стационарном режиме. Водовыпускная камера опорожняется, очищается от осевшего в ней мусора и наносов.

При прохождении по каналу или через водозаборное сооружение аварийных расходов воды водовыпуск работает в аварийном режиме. Конструкция стабилизатора расхода предусматривает непопадание паводковых расходов в отвод. Водовыпускное сооружение проектируется таким образом, что на-водозаборном узле аварийный расход уходит на сброс в нижний бьеф сооружения, а на канале уходит транзитом по каналу старшего порядка, не попадал в отводящее русло.

В третьей гласе на основании выводов, изложензадс в первой главе диссертации, дано конструктивное обоснование, принцип действия и схемы работы усовершенствованных конструкций стабилизаторов расхода воды с гидродействуюлей системой управления для изменения уставки расхода, защищенных рядам авторских свидетельств на изобретение ( № 943656 и I I198465).

Конструктивные особенности' предложенных стабилизаторов расхода типа "коробчатый моноблок" (КМ) изложены поочередно для двух модификаций стабилизаторов (рис. I и 2) - коробчатого моноблока с прямой водосливной гранью и гидроприводом управления (КМ-1), коробчатого моноблока с фигурной водосливной грань» и гидроприводом управления (КМ-2).

Каждый из перечисленных стабилизаторов расхода воды представляет собой коробчатый затвор (моноблок), установленный на водовыпуске на максимальное расчетное открытие. Верхняя кромка передней водосливной грани затвора находится на уровне расчетного напора Н„иц » с которого начинается стабилизация расхода, а нищие кромки наклонных возырьков - на кривой свободной поверхности потока, вытекающего из-под наклонного козырька передней стенки при минимальном наполнении перед стабилизатором расхода и максимальном открытии щита. • ►

В основу функционирования стабилизаторов расхода предложенного типа положен принцип стабилизации отводимого расхода за счет изменения коэффициента расхода в функции Щ ( Нд - дей-ствусшй капор).

Рис.1. Принципиальная схема стабилизатора расхода с донным гидроприводом управления 9

а)

б)

Рис.2. Схемы стабилизатора, расхода: а) с прямой водосливной гранью, б) с фигурной водосливной гранью

Изменение коэффициента расхода /I обратно пропорционально осуществляется устройством коробчатого затвора. Как известно:

где - коэффициент "скорости,

£ - коэффициент вертикального сжатия потока, ? - коэффициент сопротивления истечения.

Величина коэффициента скорости должна рассматриваться .до и после перелива в коробчатую секцию щита.

Функционирование стабилизаторов расхода предложенного типа заключается в следующем. Стабилизируезий затвор устанавливается на максимальное открытие. При напоре НПин истечение происходит из-под стенки 1-1, и кривая свободной поверхности потока проходит, едва касаясь кромки 2-2, которая при этом капоре не влияет на процесс истечения. В этом случае коэффициент скорости У определяется лишь сопротивлением истечения из-под переднего наклонного козырька (местное сопротивление).

При увеличении напора больше > слой воды перелива-

ется через переднюю водосливную грань коробчатого щита 1-1 и, протекая по коробчатому каналу, создает дополнительное сопротивление основному потоку кольцевой щели. В этом случае:

где ?„ - коэффициент местного сопротивления,

^к - коэффициент сопротивления коробчатой секции щита основному потоку.

Когда пространство между стенками 1-1 и 2-2 заполняется, стенка 1-1 исключается из работы, и истечение происходит уже из-под стенки 2-2. ■

Анализ конструктивных особенностей предложенных стабилизаторов расхода показал, что выполнение передней водосливной грани стабилизирующего затвора фигурной формы с отверстиями на уровне минимального расчетного напора Нпин и ступенчатой верховой . гранью позволяет значительно увеличить диапазон допустимых колебаний уровня вода перед стабилизатором по сравнению со стабилизатором с прямой водосливной гранью.

II

Отличительной особенностью предлагаемых стабилизаторов расхода является то, что изменение уставки расхода осуществляется гвдродеЯствуюшим донным затвором 2 (см.рис.1), содержащим щит 3 с горизонтальной, осью вращенйя, свободный конец которого имеет гибкую оболочку 5, соединенную с флютбетом сооружения, вследствие чего образуется замкнутая полость под донным затвором, ограниченная с боков устоями соорукения, клапан б, установленный на сливном отверстии щита и шарнирно соединенный с подъемником 7, консоль 8, жестко прикрепленную к плоскости шита и шарнирно соединенную с фиксирующим винтом 9, влявное отверстие 10, соединяющее полость донного затвора с верхним бьефом.

Устройство работает следующим образом. При поступлении воды в верхний бьеф соору;кения произойдет заполнение полости донного затвора, и под действием возникшего при этом давления воды на внутреннюю плоскость сита 3 донный затвор начнет подниматься, вращаясь при этом вокруг горизонтальной оси 4. Конец консоли 8 будет при этом опускаться, увлекая за собой фиксирующий винт 9. Перемещение донного затвора будет происходить до тех пор, пока маховик фиксирующего винта не коснется опорного столика. С касанием маховика положение донного затвора зафиксируется на некотором открытии, при котором будет истекать заданный расход воды в нижний бьеф сооружения. На данном этапе работы устройства клапан б закрыт, а фиксирующий винт воспринимает гидростатические и гидродинамические составляющие сил потока воды, воздействующего на донный затвор.

Для изменения уставки расхоа необходимо при помощи подъемника 7 открыть клапан б, вследствие чего давление в полости донного затвора уменьшится, и он под давлением вода со стороны верхнего бьефа начнет опускаться, при этом конец консоли 8, наоборот, будет подниматься, перемещая одновременно вверх фиксирующий винт 9, который на донном этапе работы устройства будет полностью разгружен от воздействия внешних нагрузок, а его маховик будет находиться вне контакта с опорным столиком. После этого необходимо маховик фиксирующего винта установить в новое положение, соответствующее требуемому расходу воды, и за-

крыть клапан 6, вследствие чего давление воды во внутренней полости донного затвора вновь возрастет, и под его воздействием затвор начнет перемешаться вверх до момента касания маховиком опорного столика, после чего затвор зафиксируется на заданном открытии (расходе).

Конструкция в качестве задатчика уставки расхода может иметь не только винт, а винт может быть изготовлен из легкого прочного материала. Поэтому изменение уставки расхода осуществляется усилиями, много меньшими, чем те усилия, которые необходимо затрачивать при маневрировании обычными затворами типа "коробчатый щит".

В результате гидравлического обоснования предложенных стабилизаторов расхода получены функциональные зависимости расхода истечения от конструктивных и гидравлических параметров стабилизаторов расхода в обием виде:

где И - напор перед стабилизатором расхода,

О. ' - открытке щита, б - ширина сооружения,

- угол наклона козырьков,

£ - коэффициент вертикального сжатия потока, ¥ - коэффициент скорости, £ - толщина коробчатой секции стабилизатора, С* - длина козырьков,

- длина донного затвора, .

/" - угол наклона донного затвора.

Приведенная зависимость легла в основу экспериментальных исследований конструктивных и функциональных особенностей стабилизаторов расхода предложенного типа.

Для определения наиболее рациональной длины донного затвора проведены теоретические исследования профиля свободной поверхности потока при истечении из-под коробчатых щитов при различных углах поворота донного затвора. В результате исследований получены расчетные и графические зависимости для определения

координат кривой свободной поверхности потока, вытекающего из-под коробчатого щита с донным.затвором (рис.3):

для угла поворота донного затвора % = 0° (j}'=ji = 150°)

л:=о,522а [ю fin fail - Ы(дг£ -it-

U ^if^rr (4)

+ б cos а' *

у=0,52га (бял в j t ssro)-

для угла поворота донного затвора / = 15° = 135°)

л =4342 a (§ с*3§- -¿cas§- -i^^Tf!)+ата

в (5)

у - цмга (гш§

для угла поворота донного затвора / = 30° {J}' = 120°):

Га J/Sin „ 7

+ COS в J1- а, 256 а

у=0,266a[soze- ,

(б)

¿fyr '¿Г'

I4

где в - угол между.касательной к кривой свободной по-

верхности потока и осью X в вертикальной плоскости,

Р - угол наклона козырька коробчатого затвора к горизонту,

]}' - угол наклона козырька коробчатого затвора к оси X.

Полученные зависимости (4),|(5) и (6) позволили сделать вывод, что наиболее рациональной длиной дата донного затвора является длина £3 -З^й^ах •

Выполненные теоретические разработки легли в основу экспериментальных исследований с целью определения количественных связей между гидравлическими и конструктивными параметрами стабилизаторов расхода с донным гидроде-лствувдим приводом уп- ' равления.

В четвертой главе с целью подтверждения результатов конструктивных разработок и теоретических исследований, всестороннего изучения взаимовлияния различных факторов на гидравлические параметры стабилизаторов, шбора рациональных конструктивных и гидравлических параметров предложенных систем стабилизации расхода, были обоснованы и проведены экспериментальные исследования, выполненные по разработанной методике на экспериментальной установке в масштабе 1:10, что больсе минимально допустимого, обеспечивающего автомодельность.

В процессе исследований изучались: продольный профиль свободной поверхности потока при истечении из-под коробчатых щитов при различных углах поворота донного затвора, пропускная способность стабилизаторов расхода с донным гидродействующим приводом управления, коэффициент вертикального сжатия потока при истечении из-под коробчатых щитов с донным затвором, конструктивные и гидравлические параметры стабилизаторов расхода с гидроприводом управления с целью определения наиболее рациональных.

В результате проведенных исследований установлено, что кривые свободной поверхности потока при истечении из-под коробчатых шитов с донным затвором, полученные экспериментально, располагаются несколько выше (0,9 ... 1,05)% теоретически по-

лученных по расчетным зависимостям (4), (5), (6). Это об"яс -няется влиянием на коэффициент вертикального сжатия потока сил вязкости, а также гидравлических потерь.

Экспериментальными исследованиями определна глубина потока в сжатом сечении Лсж и расстояние до него, что подтверждает правильность выбранной длины донного затвора, установлено, что коэффициент вертикального сжатия потока, равный отношения сжатой, глубина к открытию щита, несколько увеличивается с увеличением угла угла поворота донного затвора.

Исследованиями пропускной способности стабилизатора определялось влияние углов поворота донного затиора на коэффициент расхода . Исследованиями установлено, что пропускная способнссть конструкции несколько увеличивается с увеличением угла поворота"донного затвора, получены математические модели для определения коэффициентов расхода стабилизаторов расхода с донным гидродействующим приводом управления:

Для практических расчетов допускается использовать осред-ненньге значения коэффициентов расхода

Зависимость коэффициентов расхода стабилизатора расхода от относительного открытия, а следовательно, от углов поворота донного затвора отражена на рис.4,а.

Заиисимость коэффициентов вертикального сжатия потока от относительного открытия отражена на рис.4,б.

В результате экспериментальных исследований получены следующие наиболее рациональные параметры стабилизаторов расхода с донным гидродействующим приводом управления:

а) для стаблизаторов с прямой водосливной гранью короб-

Г7

Iй

0,7

Рис.4. Графики зависимости: a) WíMu)

чатого моноблока:

атах =0.35> аН*0,45У„ин,

б) для стабилизаторов с фигурной водосливной гранью коробчатого моноблока

О-пакс'-0^5¿--¿.Ма^ахс,

где <2~ максимальное открытие коробчатого моноблока, 4// - диапазон колебаний напоров в верхнем бьефе, £ - толщина коробчатого.затвора

- длина козырьков коробчатого затвора.

На основании конструкторских разработок, теоретических и экспериментальных исследований предложенных стабилизаторов расхода с донным гидроприводом управления разработана методика инженерного расчета конструкций.

3 пятой главе с целью подтверждения разработок и исследований, полоненных в основу методики инженерного расчета стабилизаторов расхода воды типа "коробчатый моноблок" с донным гид-родеЯствуюшим приводом управления, проведены исследования и оценены показатели качества работы предложенных конструкций.

Качество стабилизации расхода оценивалось процентом отклонения отводимого расхода от его расчетной величины.

На основе методики расчета предложенных стабилизаторов рассчитаны и изготовлены действующие модели -двух описанных модификаций - "коробчатый моноблок" с прямой водосливной гранью и донным затвором и "коробчатый моноблок" с фигурной водосливной гранью и донным затвором.

Исследования действующих моделей отразили характер изменения отводимых расходов в зависимости от колебаний напоров перед стабилизатором расхода ^г— -//¿^¡А рис.5).

Полученные экспериментальные данные подтвердили достоверность разработанной методики расчета и позволили установить- фактические соотношения максимального и минимального напоров перед стабилизатором:

для стабилизатора с прямой водосливной гранью и донным затвором - / Ъ„ин = 1,4;

1.0

0.75

14. / ? /

§ <5Г и У' 17 II / ^ 1 " с- г'/ --V. Ч п

N. ^ / 1 1 / 5 и\ |\

)

~ Г / -

а?5

с)

маге.

т

125

¿О

Сг> «а \ / Г 1 1/1 / V» / 0 / " / " / Г ■ ■-</.■■

* II / \ ■ Л/ / К |у1\ 4--Г7

т. / ' Г"" Г Г гггл-

0£$

а*

а75

5)

<чаес

Рис. 5.

Графики зависимости /¿¡„ме=// ///^ЯЛ* стабилизаторов расхода: а)с фигурной водослив-ной гранью,6)с прямой водосл;;вной гранью

■ для стабилизатора с фигурной водосливной гранью и донным затвором - \\„ахс I =1.9.

Исследованиями установлено, что в зоне колебаний напоров перед стабилизатором от до Нпредложенные конструк-

ции являются водомерными. Для подтверждения этого били исследованы водомерные свойства стабилизаторов и получены водомерные константы.

В шестой главе описан объект' и результаты реализации предложенных систем стабилизация расхода. •

Предлагаемая система стабилизации расхода применена при реконструкции водовыпускного сооружения из какала Д-1 системы реки Киз?и-Суу ЧуЯсного района Кыргызской Республики. Производственные испытания конструкции подтвердили результаты лабораторных исследований. Зависимость расходов от колебаний капоров в верхнем бьефе перед опытно-производственной конструкцией стабилизатора расхода приведена на рис.б.

В диссертации даны рекомендации по проектировании, монтажу и эксплуатации стабилизаторов расхода предложенного типа.

Выполнен расчет экономической эффективности предложенной систему стабилизации расхода. Годовой экономический эффект составил 1,54 тыс.руб/год.в ценах 1965 года.

ССН0ЕНЫ2 ВЫВОДЫ

I. Наиболее массовш/и объектами автоматизации на гидроме-шоративккх системах являются водовыпускные сооружения кз кана-юв и водозаборных узлов, автоматизация которух осуществляется :редстваки стабилизации расходов еоды. Существующие ка сегодняш-;ий день системы стабилизации расходов ка оросительных системах ¡редней Азии и Казахстана не в полной мере отвечаят предьязляе-ым к ним техническим условиям и требованиям. Стабилизаторы ме-•аллоемки, изменение уставки расхода осуществляется маневрирова-ием затворов, что снижает надежность их работы ввиду возникаю-их перекосов полотнищ актов, требует больших тяговых усилий на :одьем и опускание затворов, применения электроприводов большой ощности при том, что время работы электроприводов - не более % времени эксплуатации сооружения за вегетационный период. Вы-

21

& Нмил

1.5

/2

!

1

а• а-д, у. ■

/

_

— - 4

\

\

о.г

аб

ал

<2-

Рис. 6. График зависимости @макс

для опытно-производственной конструкции стабилизатора расхода с гидроприводом управления

шесказанное предполагает дальнейшее совершенствование средств стабилизации расхода с целью исключения перечисленных недостатков существующих конструкций стабилизаторов, а также повышения их качественных- характеристик.

2. В работе обоснована технология и схемы автоматизации ср.-. довьшускных сооружений из каналов и водозаборных узлов средствами стабилизации расходов воды, раскрыты технологические принципы автоматизации регулирования водовдачи. Отмечено, что в основе функционирования стабилизаторов расхода воды как устройств, не имеющих подвижных в работе частей, лежит принцип автоматизации реуглирования водоподаги за счет использования гидравлических свойств потока.

С ^елью совершенствования существующих конструкций стабилизаторов расхода воды предложены стабилизаторы расходов типа "коробчатый моноблок" с донным гидродействующим приводом управления, позволяющие выполнять стабилизирующий затвор из железобетона жестко заделанным в устои сооружения на максимальное открытие, а изменение уставки расхода осуществлять донным гидродействующим затвором. .

В работе обоснована целесообразность их применения, технология эксплуатации и компоновочные схемы водовыпускных сооружений, автоматизированных предложенными стабилизаторами расхода воды.

3. Разработанные конструкции стабилизаторов расхода воды -- "коробчатый моноблок" с прямой водосливной гранью и донным затвором и "коробчатый моноблок" с фигурной водосливной гранью

( А.С $ 943656 и 1198465} позволяют исключить недостатки существующих стабилизаторов, обеспечить экономию металла за счет

исполнения стабилизирующего затвора в виде коробчатого железобетонного моноблока, исключить затраты на электромеханические приводы управления, значительно снизить усилия, необходимые для изменения уставки расхода. Стабилизация отводимых расходов воды предложенными конструкциями осуществляется за счет изменения коэффициента расхода обратно пропорционально действующему напору.

4. На основании теоретических исследований профиля свободной поверхности потока при истечении из-под коробчатых щитов при различных углах поворота донного затвора установлена наиболее

рациональная длина напорного пита донного затвора =3-2Знахс

Расчетные координаты кривых свободной поверхности потока при истечении из-под наклонного шита для различных углов поворота донного затвора и расстояния от начала координат до сжатого сечения подтверждены экспериментально.

5. Экспериментальными исследованиями установлена расчетная зависимость для определения коэффициента расхода стабилизатора^'.

Для практических целей допустимо пользоваться осредненными значениями коэффициента расхода ^ = 0,6— 0,60 , находящемся в допустилкх пределах от среднего значения.

В процессе исследований оценено взаимовлияние конструктивных и гидравлических параметров предложенных- стабилизаторов на их пропускною способность и качество работы.

6. Свободный конец донного затвора, прикрепленного гибким элементом к флютбету сооружения, располагается на расстоянии

X = 2,2 (2макс от передней водосливной грани стабилизирующего затвора; открытие шта, на которое устанавливается стабилизирующий затвор, ¡2„аа= 0,35 Нт/х ; толщина коробчатого затвора Г = 0,29О^агс', диапазон допустимых колебаний напоров перед стабилизатором ¿/У = 0,45 И мин - для стабилизатора с прямой водосливной гранью к лИ = 0,60 Ипал:с - Для стабилизатора с фигурной водосливной гранью.

По результатам эксперименталыых и теоретических исследований разработана методика инженерного расчета предложенных стабилизаторов расхода воды.

7. Исследования процесса стабилизации и оценка показателей качества работы стабилизаторов расхода позволили установить фактические соотношения максимального и минимального напоров перед стабилизатором:

с прямой водосливной гранью - Няакс / Нпим = 1,4 ;

с фигурной водосливной гранью - Н/ = 1,8.

8.' Предложенные стабилизаторы расхода воды в зоне колебаний напоров в верхнем бьефе от Н ■ до Нма/ес яеляются водомерами, отводимый расход при этом функционально зависит только от открыв, тия стабилизатора. V

9. Результаты производственных испытаний и расчеты технико--экономиче^ких показателей доказали возможность и целесообраз-

ность широкого применения стабилизаторов расхода воды, типа "коробчатый моноблок" с донным гидродействукдам приводом управления на водовыпускных сооружениях из каналов и водозаборных узлов, диапазон колебаний напоров в верхнем бьефе которых соответствует рекомендуемым для стабилизаторов расхода предложенного типа.

По результатам производственных испытаний разработаны рекомендации по проектированию и зксплутзции стабилизаторов расхода воды типа "коробчатый моноблок" с тадродеР.ствугаим приводом .для изменения уставки расхода.

Годовой экономический эффект от внедрения одного стабилизатора расхода составил 1540 руб/год ггри "расходе 2,0 м3/с.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Бекбоеза P.C. Технологическое обоснование систем стабилизации расходов еоды с маломощным приводом управления // Материалы Республиканской научно-производственной конференция молодых ученых и специалистов, работающих в области сельского хозяйства.- Фрунзе, 1981.- С. 157 - I6U

2. Бочкарев Я.В.^ Еекбоева P.C., Бекбоев Э.Б. Стабилизаторы

расходас гидравлически изменяемой уставкой: Тез. докл. Республиканской научно-технической конференции // Разработка и Енедрение АСУ ТП на гидромелиоративных системах. Применение вычислительных систем в управлении и проектировании.- Фрунзе, ■ 1982.- С.Э7 - 93

3. A.c. 943556 СССР, МКИ С 05 D 9/02.

Стабилизатор расхода воды в бьефах гидротехнического сооружения / Я.В.Бочкарев, Э.Б.Бекбоев, Р.С.Бекбоева.- Г 29I3I34 Заявлено 15.04.80 ; Опубл. 15.07.82, Билл. №26.- 4с.: ил.

4. A.c. II98465 СССР, МНИ С 05 D 7/00.

Стабилизатор расхода воды / Я.В.Бочкарев, Р.С.Бекбоева, Э.Б.Еек-боев.- ?? 374I9I9 124-24 Заявлено 11.05.84, ипубл.: 15.12.85 Бюл. № 46 - 4 с.: ил.

ШОЩИЯ

" Техиикалык илимдердин кандидаты деген илимий даражаны изденуу учун кандкдаттык диссертаци-тнын теиасы: "Too зтегинде колдонулуучу суу чыгаруу курулмалар учун суу чыгымынын стабилизаторлорун ^ркувдэтуу."

Р.Бекбоеванын диссертациялык ишивде тоо этегиндеги канал-дардан кана суу алуучу курулмалардан суу берууну автоматталтыруу учун туптуу гидрокыймыдцаткычы бар привод менен жабдылган суу чыгымынын стабилизаторлорунун актуал.дуулугу негизделген жана алардын конструкциялары гаггетилип чыккан.

Теориялык жана эксперименталдык изилдеелердун негизивде сунут кылынган конетрухциялардын инженердик эсептевсунун методи-касы иштетилип чыккан.

Суу чыгымынын стабилизатору Кыргыз Республикасынын Чуй району аркылуу еткан Кызыл-Суу дарыясынын системасындагы Д-I кана-льгвда жайгаякан суу чыгаруу курулкасында орнотулган.

Re sum

R.S.Bekboyera'8-theala for a candidate's degree entitled "Impro Tenant of water flow stabilizers for water discharge constructions In the mountslnoua zone"

R.Belcfcoyeva 'a work is derotad to the urgent scientific

problem - development and research of stabilization water

supply ayatea of canala and water discharge constructions

In the mountainous zone, it

Method of engineer analysis for proposed construction was developed on the base of theoretical and experimental research. Discharge atabilazer has been mounted on the canal outlet D-I aysten Kysyl-So® river of Chuy district la Kyrghyz Republic.

27