Классификация и условия применения

Водовыпускное сооружение насосной станции сопрягает конце­вую часть напорных трубопроводов с водоприемником (водопотре-бителем) —каналом, водохранилищем, резервуаром, рекой. Это сооружение должно:
обеспечивать плавный выпуск воды из напорных трубопроводов под уровень воды в водоприемнике с наименьшими потерями на­пора;
предотвращать обратное течение воды из водоприемника (кана­ла, резервуара и др.) в напорные трубопроводы при отключении на­сосов на станции или разрыве трубопровода;
обеспечивать распределение воды между водопотребителями, если воду подают в несколько каналов;
обеспечивать впуск воздуха в напорный трубопровод при его опорожнении и выпуск воздуха из трубопровода при его заполне­нии.
Сооружение должно быть прочным, устойчивым и надежным в эксплуатации. Конструкция сооружения также не должна затруд­нять пуск насоса.
Водовыпускное сооружение состоит:
из водовыпускного (чаще всего железобетонного) оголовка, в котором располагают выходные диффузоры напорных трубопрово­дов;
запорных устройств, препятствующих обратному течению воды из водоприемника в напорные трубопроводы;
бассейна водовыпуска (успокоительного колодца);
элементов, сопрягающих бассейн с отводящим каналом.1
В состав сооружений могут также входить: шлюзы-регуляторы, если воду подают в несколько каналов; аварийный сброс, если есть опасность перелива воды через стенки сооружения или бермы кана­ла.
На мелиоративных насосных станциях применяют следующие
водовыпускные сооружения:сифонного типа, в котором запорным устройством является си­фон, разряжающийся при остановке насосов с помощью специ­ального клапана срыва вакуума и тем самым предотвращающий обратное течение воды из водоприемника в напорные трубопрово­ды;
с запорными устройствами механического действия — обратны­ми клапанами, плоскими или другими гидротехническими затвора­ми;
с переливными стенками, в которых запорными устройствами являются стенки-водосливы с верхней гранью (порогом), устраива­емой выше уровня воды в водоприемнике.
Тип и конструкция водовыпускного сооружения зависит:
от числа насосов, работающих на одну нитку напорных трубо­проводов; амплитуды колебаний уровней воды в водоприемнике; условий пуска насоса; диаметра напорного трубопровода.
Водовыпускные сооружения с механическими запорными устрой­ствами применяют при любых диаметрах напорных трубопроводов, любых типах, размерах и числе насосов, работающих на один трубо­провод, а также при любых амплитудах колебаний уровней воды в водоприемнике. Для предотвращения обратного течения воды в ка­честве запорных устройств рекомендуют использовать:
однодисковые обратные клапаны-захлопки с верхней горизон­тальной осью вращения диска, устанавливаемые на выходных от­верстиях напорных трубопроводов при диаметрах выходных отвер­стий до 0,6 м без противовеса (рис. 8.1) и от 0,6 м до 1,2 м включи­тельно с противовесом (рис. 8.2), изготавливают как нестандартное оборудование;
многодисковые обратные клапаны-захлопки, в которых не­сколько однодисковых клапанов-захлопок монтируют на одной обратные клапаны однодисковые стандартного изготовления с эксцентричной горизонтальной осью вращения диска диаметром 0,6…2,2 м;

Рис. 8.1. Водовыпускное сооружение, оборудованное клапанами-захлопками:
1 — напорный трубопровод; 2— воздушная труба; 3— клапан-захлопка; 4— паз для установки ремонтного затвора; 5 — служебный мостик; 6— успокоительный колодец; 7— отводящий канал

Рис. 8.2. Клапан-захлопка:
1 — диффузор; 2 —диск; 3— шарнир; 4— противовес; 5 — воздушная труба
раме, устанавливают на выходных отверстиях трубопроводов (рис. 8.3);

обычно клапаны устанавливают на напорном трубопроводе пе­ред выходным диффузором в специальном колодце (рис. 8.4); при­менение клапанов в качестве запорных устройств должно иметь технико-экономические обоснования;
клапанные затворы с верхней горизонтальной осью вращения, оборудованные гидроприводом, устанавливают на выходных отвер­стиях напорного трубопровода при площади выходного отверстия до 20 м2; обычно применяют для крупных насосных станций ([9], с. 253);
плоские (скользящие и колесные) и реже сегментные затворы, снабженные стационарными подъемными механизмами (обычно электролебедками), устанавливают в бассейне водовыпуска на не­котором расстоянии от выходных отверстий трубопроводов; при­меняют для крупных насосных станций в тех случаях, когда нельзя использовать обратные клапаны ([9], с. 253, 366).
Основные недостатки водовыпускных сооружений с механичес­кими запорными устройствами: необходимость применения рабо­чих и ремонтных затворов, подъемно-транспортного оборудова­ния, что осложняет и удорожает эксплуатацию сооружения.

Рис. 8.3. Водовыпускное сооружение, оборудованное обратными многодисковыми клапанами-захлопками:
1 — воздушная труба; 2 — обратные многодисковые клапаны-захлопки, смонтированные на общей раме; 3 — монорельс для тали; 4 — ремонтный затвор

Рис. 8.4. Водовыпускное сооружение, оборудованное стандартными обратными клапанами:
1 — напорный трубопровод; 2 — воздушная труба; 3 — обратный клапан; 4 — выходной диффу­зор трубопровода; 5 — монорельс для тали; 6— паз для ремонтного затвора; 7— успокоительный колодец; 8— переходный участок; 9— отводящий канал;

1К — длина колодца; Допр — длина сопрягающей части колодца; Lmp— длина переходного участ­ка; 1кр — длина крепления канала; в — ширина канала; Вшп— ширина водовыпускного фронта;
р — высота порога

Рис. 8.5. Схемы сифонного водовыпуска:

а —при Д.с< 1,2 м; 6— DTC= 1,2…2,2 м; в — Д.с >2,2м; У —восходящая ветвь сифона; 2 — люк для установки клапана срыва вакуума; 3 — горло сифона; 4— нисходящая ветвь сифона; 5 — аэрационная труба; 6 — выходной диффузор; 7 — диаметр трубопровода; 8 — диаметр горла сифона; ввых — ширина выходного отверстия сифона; АН— амплитуда колебаний уровня воды; а — превышение порога сифона над максимальным уровнем воды; а, и а2 — углы наклона к гори­зонту восходящей и нисходящей ветвей сифона; R, га, г,, г2— радиусы поворота

Рис. 8.6. Схема водовыпускного сооружения с переливными стенками:
1 — напорный трубопровод; 2 — выходной диффузор трубопровода; 3 — резервуары; 4 — бассейн водовыпуска; 5— успокоители; 6— отводящий канал; 7 — длина резервуара; Нт-напор воды на гребне; а — центральный угол конусности

Сифонные водовыпускные сооружения (рис. 8.5) применяют:
при обеспечении самозарядки сифона, которая происходит при Озарад. Озарад — зарядный расход сифона;
максимальном статическом напоре до 5 м (вычисляют как пре­вышение верхней точки сифона над минимальным уровнем воды в водоприемнике — отводящем канале, водохранилище);
полной герметичности сифона;
пуске насос не должен попадать в неустойчивую зону, что воз­можно, так как работать насос на незаряженный сифон начинает при повышенном напоре (вначале сифон работает как водослив);
соотношении расходов напорного трубопровода Qmm: Qminобычно не более 2 : 1 (редко 3 : 1), в противном случае сифон либо не заряжается при минимальном расходе, либо отмечают излишние потери напора при максимальном расходе; наличии надежного клапана срыва вакуума, обеспечивающего разрядку сифона, когда начинается обратное течение воды в трубо­проводе.
Основной недостаток сифонного водовыпуска — его способ­ность работать с разряженным сифоном. В этом случае сифон пре­вращается в водослив (часто имеет место на практике), что недопус­тимо, так как увеличивает высоту подъема воды и, как следствие, расход энергии.
Водовыпускные сооружения^ с переливными стенками (рис. 8.6) применяют при малых амплитудах колебаний У В в водоприемнике, обычно до 0,5 м, других ограничений нет; это самое надежное со­оружение; основной недостаток этих сооружений — излишние вы­сота подъема воды и расход энергии.