Автоматизация работы затворов гидротехнических сооружений на мелиоративных системах, вододействующие затворы-автоматы
Основная задача автоматизации затворов гидротехнических сооружений— поддержание заданного режима работы (уровня перед затвором или за ним, расхода и т.п.). Затворы, маневрирование которых осуществляется подъемниками с электродвигателем, оснащены автоматизированным электроприводом механизмов подъема. Возможно применение конструкций электрических или электрогидравличе- ских авторегуляторов [12].
Учитывая особенности сооружений мелиоративных систем—пространственную рассредоточенность на каналах; сравнительно редкое маневрирование затворами; отсутствие в большинстве случаев постоянного надзора, наиболее рациональна автоматизация затворов на базе гидравлической энергии. Гидравлическую энергию можно использовать непрерывно или прерывисто (с предварительной концентрацией ее и последующим использованием, например, в гидродействующих системах маневрирования затворами), непосредственно, то есть в чистом виде или путем использования производной от нее энергии, например пневмоэнергии. Выбор способа использования энергии определяется местными условиями, особенностями объекта и процессов, протекающих в нем. Желательно, чтобы изменение регулируемого параметра (уровня воды в бьефе, расхода, давления или напора в трубопроводе, призмы наносов перед промыванием и т. п.) воспринималось непосредственно (в затворах-автоматах прямого действия) или посредственно через датчики (в затворах-автоматах непрямого действия) в виде изменения действующих на него сил; затвор-автомат сам корректирует свое положение, обеспечивая стабилизацию регулируемого параметра.
Наиболее просто преобразовать в затворы-автоматы вододействующие затворы, так как в них достаточно в схему ввести гидравлический (например, поплавковый) датчик, управляющий вливом или сливом (в зависимости от уровня) интегрирующего звена (камеры затвора, камеры противовеса-поплавка) в зависимости от конструкции затвора. Пример таких решений — вододействующие секторные (прислонные), цилиндрические затворы-автоматы крышевидные и др.
Достоинства вододействующих затворов-автоматов (с камерами давления, с камерами с противовесом-поплавком и т. п.): высокая точность регулирования (до ±1 см); возможность дистанционного управления; нетребовательность к режиму истечения; устойчивость в работе и т. д. Но конструкции их по сравнению с затворами-автоматами прямого действия сложнее, они отличаются малой скоростью регулирования, для них характерны запаздывание, большая инерционность, требовательность к потоку (мутность, мусор). Поэтому их рекомендуется ставить там, где процессы протекают медленно— на каналах с уклонами намного меньше критических. Наиболее уязвимым для них является возможность заиления наполняемых (опорожняемых) камер. Поэтому стремятся создавать затворы-автоматы без проточности камер текущей водой сооружения.
Для сооружений с резко изменяющимися расходами, уровнями, особенно где поток несет обилие наносов, мусора (горные водозаборные узлы и сооружения на реках и каналах горной зоны), а также для автоматизации наиболее ответственных сооружений (водозаборные узлы, головные регуляторы, сооружения аварийной защиты, водосбросы) более предпочтительны прямодействующие затворы-автоматы, отличающиеся простотой конструкции, высокой чувствительностью и скоростью регулирования. Однако они не приспособлены к изменению установки уровня и требуют высокого качества изготовления и монтажа. Ввиду простоты конструкций, надежности и устойчивости в работе и хороших эксплуатационных качеств эти затворы нашли наибольшее применение. Запорно-регу- лирующим органом служит обычно клапан (плоский, цилиндрический или сегментный затвор). Движение этого органа, как правило, вращательное.
Перспективны клапанные вододействующие затворы-автоматы типа «кинематический трехзвенник», применяемые на сетевых и водозаборных узлах сооружений. Разработаны плоский и сегментный клапанные затворы-автоматы с корректирующими лекалами и с рычагами-корректорами, с гидроусилителем и без него. Имеются затворы для прямоугольных, параболических, трапецеидальных отверстий; с уплотнениями на полотнище затвора (движущиеся в закладных частях — боковых щеках) и с уплотнениями на закладных частях — прислонные и др. Затворы-автоматы с рычагами-корректорами, получившие наибольшее рас- простанение, приведены на рисунке 9.32, а, б.
Плоские (или сегментные) вододействующие затворы-автоматы имеют пролетное строение в виде плоского или сегментного полотнища 2, шарнирно-опирающиеся посредине на качающуюся раму — ноги 3 и на рычаги-корректоры 1 в верхней части (см. рис. 9,32, а). Принцип действия основан на уравновешивании моментов сил, действующих на затвор относительно осей О, 0\, Oi, Оз. Движение осуществляется под действием гидродинамического давления на обшивку затвора Рг.д, веса затвора G, и возникающих от действия реакций качающейся рамы (ног) и рычагов-корректоров. Вес затвора определяют по результатам статического расчета на гидравлическую нагрузку (недостающий до расчетного вес затвора обеспечивается пригруз- кой балластом).
