Арматура и сооружения на сети

Арматура  и сооружения на сети. 

     На наружных водопроводных сетях применяют основные типы арматуры:

1. Запорная и регулирующая – задвижки, вентили и другие затворы;
2. Водоразборная – уличные водоразборные колонки и краны, пожарные гидранты;
3. Предохранительная – предохранительные и обратные клапаны, вантузы, выпуски.

Задвижки.

     С помощью задвижек, установленных  на водопроводных линиях, при изменении степени их открытия можно регулировать расход подаваемой воды в линиях и перекрывать отдельные линии в случае ремонта участков трубопроводов.

     Задвижки  подразделяют на параллельные и клиновые. Параллельные – с параллельно расположенным запорным замком; клиновые – с запорным диском клинообразной формы.

     В параллельных задвижках проход корпуса  перекрывается двумя подвижно соединяемыми между собой шиберами, которые раздвигаются одним или двумя расположенными между ними клиньями. Уплотняющие кольца корпуса и шиберов расположены перпендикулярно к оси задвижек. При опускании шпинделя он давит на клин, расположенный между дисками и прижимает их к уплотнительным кольцам, обеспечивая герметичность задвижки. Когда шпиндель поднимается, клин тоже поднимается, перестает давить на диски и захватывает их и открывает сечение труб. Пи открытии задвижки ее диски расположены в ее верхней части и не препятствуют движению воды.

     В клиновых задвижках проход корпуса  перекрывается одним клинообразным  круглым диском, который помещается в гнезде между наклонными уплотняющими кольцами корпуса.

     Основные  размеры и параметры задвижек, выпускаемых промышленностью ГОСТ 5762-74; ГОСТ 20336-74; ГОСТ 12015-75 и другие.

     Задвижки  разных конструкций изготавливаются  внутренним диаметром от 50 до 2000мм. Устанавливаются задвижки, как правило, в помещениях, доступных для управления, осмотра и ремонта (насосные станции, камеры и колодцы).

     Задвижки  могут быть с ручным приводом, гидравлическим приводом и электроприводом. Задвижки с ручным приводом изготавливаются параллельные и клиновые с выдвижным и не выдвижным шпинделем. В задвижках параллельных с выдвижным шпинделем он имеет поступательное движение (вверх или вниз). В задвижках параллельных с не выдвижным шпинделем он имеет только вращательное движение от маховика и при подъеме шиберов остается на месте, а вся запорная часть задвижки поднимается внутри корпуса.

     В задвижках клиновых с выдвижным  шпинделем запорное устройство, т.е. сплошной клин, поднимается и опускается вместе со шпинделем, который имеет  поступательное движение от вращаемой  маховиком гайки, установленной  над корпусом задвижки. В задвижках  клиновых с не выдвижным шпинделем он имеет только вращательное движение и при подъеме клина остается на месте, а вся запорная часть поднимается внутри корпуса.

     Задвижки  с гидравлическим приводом изготовляются промышленностью параллельные и клиновые, как те, так и другие с выдвижным шпинделем. Управление гидравлической задвижкой производится с помощью распределительного четырехходового крана. Гидравлические приводы используются в тех случаях, когда по каким-либо причинам невозможно использовать электрифицированные задвижки (взрывоопасная среда, большая влажность и др.)

     Задвижки  с электроприводом параллельные с выдвижным шпинделем изготавливаются диаметрами 100-400 мм, а с не выдвижным шпинделем – диаметрами 500-1200 мм.

     Клиновые  стальные задвижки с электроприводом  с выдвижным шпинделем изготавливаются  диаметрами 150-1000 мм на давление 2,5 МПа, а диаметрами 200 и 250 мм на давление до 6,4 МПа. С выдвижным шпинделем  – диаметрами 400-1600 мм на давление 1 МПа, а диаметрами 800-2000 мм на давление 0,25 МПа с укороченным корпусом. 

     Водоразборные колонки.

     Служат  для индивидуального разбора  воды из сети городских и поселковых водопроводов населением, проживающим в домах без внутренних вводов. К водоразборным колонкам предъявляются следующие основные требования: колонка должна быть незамерзающей, в колонку недопустимо попадание загрязнений из почвы и при открытии колонки не должно возникать гидравлических ударов в сети. Вода подается потребителю через отверстие в клапане, который опускается вниз и попадает в более широкую полость путем нажатия на рукоятку до упора и при опускании подающей трубы. После окончания водоразбора рычаг под действием пружины поднимается в первоначальное положение, подающая труба, клапан поднимается вверх и поступление воды из сети перекрывается.

     Водоразборные колонки устанавливают обычно на перекрестках или вдоль улицы  на расстоянии около 200 м одну от другой.

     Из  водоразборных приспособлений специального назначения на водопроводной сети устанавливают:

1. Питьевые фонтанчики и колонки, устанавливаемые для общественного пользования в летнее время в садах, парках, на бульварах и площадях;
2. Краны для поливки зеленых насаждений. Это простые стояки из стальных труб с запорными вентилями. Зимой всю поливочную сеть отключают и воду из нее спускают.

Пожарные  гидранты.

      Предназначены для наружного пожаротушения. Пожарные гидранты бывают подземные и наземные. Наиболее распространенными являются подземный гидрант с  ГОСТ 8220-62.

      Пожарный гидрант состоит из чугунного корпуса, затвора с клапаном обтекаемой форм, шпинделем, соединительной муфты, штанги и ниппеля, закрывающегося крышкой. Важной характеристикой гидранта является величина гидравлического удара, который возникает при открывании и закрывании гидранта. Для предотвращения гидравлических ударов в запорном узле гидранта расположен клапан обтекаемой формы, который исключает возможность появления срывной кавитации.

      Подземные гидранты размещают в водопроводных  колодцах так, чтобы расстояние между  ними не превышало 150 м и чтобы  они были расположены не ближе 5 м  от стен зданий. Водопроводные линии  с пожарными гидрантами располагаются  вдоль проездов не далее 2,5 м от края проезжей части дороги. На водопроводных  линиях диаметром более 500 мм гидранты не устанавливаются из-за сложности  монтажа устройства колодцев. В этих случаях иногда прокладывают сопровождающие линии меньшего диаметра, на которых монтируют гидранты. Высота гидранта зависит от глубины заложения труб и колеблется в пределах от 500 до 2500 мм. Для отбора воды из подземных гидрантов применяют пожарную колонку ГОСТ 7499-71. Пожарная колонка рассчитана на расход воды 10; 20; 30; 40 л/с с потерями напора соответственно 0,35; 1,4; 3,15; 5,6 м.

      В сельской местности, поселках и пригородах отпадает надобность в подземных  гидрантах. Для них разработана  конструкция гидранта, совмещенного с водоразборной колонкой. Эта  конструкция рассчитана на расход 21, 29 и 36 л/с с потерями напора соответственно 10,20 и 30 м. 

      Предохранительная арматура.

      Воздух, скапливающийся в водоводах при  эксплуатации, уменьшает их пропускную способность, нарушает работу насосов и является одной из причин гидравлических ударов при аварийном отключении насосной станции при разрыве трубопровода. Вакуум, образующийся в водоводах, вследствие аварии или при их опорожнении, также может привести к гидравлическому удару и разрушению водовода (при больших диаметрах  тонкостенных трубах). Воздух, скапливающийся в повышенных точках водовода, может проникать через негерметичные уплотнения насосов и всасывающих трубопроводов, выделяться из воды при снижении давления или нагревании трубопровода солнцем или другим источникам тепла. Воздух также может быть не полностью удален из водовода  период его первоначального заполнения или возобновления работы после кратковременного отключения насосной станции.

      Для автоматического удаления воздуха их водовода, а также для впуска в водовод небольших объемов воздуха применяются вантузы.

      Вантуз  состоит из цилиндрического чугунного  корпуса с верхним и нижним фланцами. К верхнему фланцу прикрепляются чугунная крышка с центральным отверстием для выпуска воздуха и зонт-крышка. В отверстие вставляется резиновая втулка с отверстием диаметром 5 мм. Внутри корпуса помещен полый полиэтиленовый шар (Æ 125мм).

      При отсутствии воздуха в трубопроводе вода поднимает плавающий шар и прижимает его к отверстию втулки. Закрытие отверстия шаром обеспечивается вследствие разности между внутренним давлением в трубопроводе и атмосферным давлением. При скоплении воздуха в верхней части вантуза уровень воды понижается, шар вместе с водой опускается, отверстие втулки открывается и воздух выходит наружу. По мере выхода скопившегося воздуха уровень воды поднимается и шар, всплывая, перекрывает собой отверстие втулки.

      Вантуз  устанавливают в повышенных точках (перелома профиля) водоводов.

      Для осмотра и ремонта вантуз отключается  от водовода с помощью вентиля или задвижки.

      Исследованиями  во ВНИИ ВОДГЕО установлено, что вантузы, изготавливаемые промышленностью, способны выпускать воздух при давлении, не превышающем 0,23 МПа.

      Установка на водоводах предохранительной  арматуры способствует предотвращению или уменьшению силы гидравлического  удара. Если движущийся в трубопроводе поток жидкости мгновенно остановить (например, перекрыт краном, задвижкой или остановить насос), то в трубопроводе произойдет гидравлический удар. Задача о гидравлическом ударе впервые была решена русским ученым Н.Е. Жуковским.

      Масса жидкости, движущаяся по трубопроводу, при резком перекрытии его продолжает движение по инерции. Вначале остановится  та часть, которая придет в непосредственное соприкосновение с препятствием, затем начнут останавливаться последующие  слои жидкости, уплотняя слои, остановившиеся впереди. В результате этого уплотнения давление в остановившейся массе  жидкости будет возрастать. Когда  энергия движения жидкости будет  полностью использована в направлении  ее движения, сжатая масса жидкости станет расширяться, и возникнет обратная, отраженная, волна движения массы жидкости.

     Одной из самых серьезных причин возникновения  гидравлического удара на водоводах  является выключение из работы насосов  вследствие аварийного отключения электроэнергии.

     Существует  ряд способов уменьшения величины повышения давления при гидравлическом ударе: применение гидроколонн, установка на насосной станции гидропневматических баков, пропуск воды по обводу из обратного клапана и возвращение ее в водоисточник и др. Однако эти способы не всегда целесообразно использовать по технико-экономическим соображениям. В отечественной и зарубежной практике широко применяется так называемый гаситель  гидравлического удара. При нормальной его регулировке, систематичной (раз в 2-3 месяца) поверке и наладке гаситель достаточно эффективно и экономично снижает величину гидравлического удара.

     Существует  много различных конструкций  гасителей гидравлического удара, имеющих один и тот же принцип  работы: сброс части воды из водовода, способствующей снижению давления при его возрастании в начальной стадии гидравлического удара.

     Кроме гасителей гидравлических ударов для  ограничения давления в водоводе можно применять разрывные металлические  мембраны – предохранительные диафрагмы, которые широко используют на нефтепроводах.

     Для защиты водоводов от повышения давления при гидравлическом ударе и для  регулирования давления применяют  клапаны, регулирующие давление.

     Регулирование напоров в городских водопроводных  сетях весьма сложно и в целом  по городу не всегда возможно. Наиболее простым решением представляется стабилизация напоров в пределах одного объекта. Наилучшим способом является установка  на вводах в здание или группу зданий регуляторов давления. 

     Колодцы.

     Для удобства осмотра, ухода и ремонта  арматуру размещают в водопроводных  колодцах, размер которых определяется диаметром трубопроводов, а также  числом размещаемой арматуры. Колодцы  строят из кирпича, железобетона и другого  строительного материала. Колодец  оборудуют скобами для спуска в него и горловиной с чугунным люком. Колодцы, устанавливаемые в  мокрых“ грунтах, имеют гидроизоляцию. Водопроводные колодцы круглой в плане формы собирают из сборных железобетонных колец.