針對北方地區(qū)，農(nóng)業(yè)缺水更加嚴(yán)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(nóng)田水利建設(shè)，初步發(fā)揮了其作用，緩解農(nóng)業(yè)用水矛盾。但其中也出現(xiàn)不少問題，其中猶為突出是：缺少必要的保護(hù)裝置、管理不善。僅缺少保護(hù)裝置這一項(xiàng)，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(shè)備，使其不能發(fā)揮其應(yīng)有的節(jié)水優(yōu)勢。

　　為了確定灌溉系統(tǒng)正常運(yùn)行，系統(tǒng)中必須安裝必要的控制、測量、保護(hù)裝置。如閥門、壓力調(diào)節(jié)器、壓力表、安全閥、逆止閥、進(jìn)排氣閥等，下面闡述保護(hù)裝置的工作原理及選用標(biāo)準(zhǔn)一一述之。

　　電動機(jī)啟動時電流很大，有時超過額定電流5-7倍，這樣大的電流長時間通過電機(jī)繞組會將其燒壞，而且還會使電網(wǎng)降壓很大而影響其他電器設(shè)備運(yùn)行。因此采用啟動設(shè)備以降低電動機(jī)電流，從而保護(hù)泵的電動機(jī)和保證其他電器設(shè)備正常進(jìn)行，有三種方式。

　　a.直接啟動：當(dāng)電機(jī)功率小于7.5KW或電動機(jī)容量與變壓器容量之比小于35%時。

　　b.降壓啟動：當(dāng)電動機(jī)功率大于7.5KW或電動機(jī)容量與變壓器容量之比大于35%時，采用星型、三角型啟動器，或自耦變壓啟動器。

　　c.電器控制箱：包括電動機(jī)降壓啟動設(shè)備、短路、單項(xiàng)運(yùn)轉(zhuǎn)、三項(xiàng)過流、反轉(zhuǎn)保護(hù)裝置與儀器等。其動作靈敏可靠，容易調(diào)整，其操作安裝安全方便，是潛水泵理想電器配套設(shè)備。

　　用以控制管道的啟閉與調(diào)節(jié)流量，進(jìn)而控制管道壓力。灌溉系統(tǒng)基本采用低壓閥門，常用有閘閥、蝶閥、截止閥等，目前首部采用法蘭聯(lián)結(jié)方式為多。

　　逆止閥又叫止回閥，是一種根據(jù)前后的壓差而自動啟閉的閥門，

　　它使水沿單方向流動，反方向流動時則自動關(guān)閉。通常在水泵出水口安裝逆止閥，以避免停機(jī)時水倒流沖擊水泵葉輪長時間反轉(zhuǎn)，造成潛水泵非正常磨損，減少壽命。在懷來縣二堡子村大田噴灌工程中由于缺少逆止閥，導(dǎo)致管道形成負(fù)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

　　管道長度：L=500m為例說明其危害

　　·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，可見高速反沖水泵葉輪。

　　最高逆轉(zhuǎn)速：Nmax=K3*K5*P5*N₀=1.7N₀

　　·水錘

　　由于管道內(nèi)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(xiàn)象叫做水錘現(xiàn)象。

　　按產(chǎn)生原因分關(guān)閉水錘，空管啟動水泵排氣不暢啟動水錘，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(shù)P3、P4、P5、Z、Z¹、K2、K3、K4、K5見參考文獻(xiàn)。

　　·選取標(biāo)準(zhǔn)

　�、� 當(dāng)系統(tǒng)中未設(shè)單項(xiàng)閥時，應(yīng)驗(yàn)算其最高反轉(zhuǎn)速作為檢驗(yàn)水錘依據(jù)，以確定管道設(shè)計壓力（額定工作壓力的1.25倍）

　�、� 管道中點(diǎn)出現(xiàn)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(xiàn)水柱分離現(xiàn)象。

　　能夠自動進(jìn)氣和排氣，有一定壓力能自動關(guān)閉。管道輸水時在最高位置和隆起地方會積累一部分空氣。一方面影響過水面積；另一方面水流速度大，又會帶動一部分空氣在管內(nèi)流動，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)閥時又能迅速補(bǔ)充空氣，減少造成對設(shè)備和管道的危害。

　　噴灌常用型號為KQ42X-10（12）

　�、侔踩�閥

上開式安全閥作用是當(dāng)管道的水壓力生高時自動開放，以防止水錘事故，一般通過瀉水完成。

上開式安全閥主要有彈簧式和杠桿式，常見為彈簧式。

　�、� 流量調(diào)節(jié)閥

　　通過自動改變過水?dāng)嗝娴拇笮�來調(diào)節(jié)流量。

　�、蹨p壓閥

　　類似于流量調(diào)節(jié)閥，用于保證管道內(nèi)工作壓力在設(shè)計范圍內(nèi)。

　　微灌中灌水器出水口在運(yùn)行一段時間后容易被污物、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(yán)格凈化處理，是微灌系統(tǒng)正常運(yùn)行，延長灌水器壽命的保證。

　　常用幾種形式：

　�、傩�流式水砂分離器（離心式）

　　適用于：含砂量高的水初級過濾。

　　特點(diǎn)：不能除去與水比重相近和比水輕的有機(jī)質(zhì)等雜質(zhì)，水泵啟動和停機(jī)時效率下降；水頭損失大。

　�、� 砂石過濾器

   適合于：有機(jī)物。

   特點(diǎn)：成本高，清洗不方便。

　�、� 篩網(wǎng)式過濾器

   適用于：過濾粉粒、沙和水垢等污物。

   特點(diǎn)：比較常見且種類繁多，有機(jī)含量高時，有機(jī)物堵塞“擠出”網(wǎng)進(jìn)入管道造成堵塞。

　�、� 疊片式過濾器：帶溝槽塑料圓片過濾器。

    壓力表是灌溉系統(tǒng)中不可缺少的量冊儀器，可反映系統(tǒng)是否按設(shè)計正常運(yùn)行。特別是過濾器前后的壓力表，反映過濾器堵塞程度及何時需要清洗的指示器。

參考文獻(xiàn)：

1.《水力學(xué)》高等教育出版社.1983.6吳持恭主編

2.《噴灌與微灌設(shè)備》中國水力水電出版社1999.3.鄭耀全、李光永等

3.《潛水電泵的使用與維修》機(jī)械工業(yè)出版社1995.李世輝等

4.《節(jié)水灌溉—噴灌系統(tǒng)水錘及其預(yù)防》2001.2慕在華

作者：鄭  成  海    助理研究員

      劉  伊  明    助理研究員

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