5. Решетки (см. Рис. 5.3, 5.4, 5.5)

Решетки применяют для задержания крупных плавающих предметов при заборе воды из рек или других поверхностных источников.

При малой и средней производительности водозаборных сооружений, при II и III категории надежности водозаборов на водоприемных окнах обычно устанавливают съемные плоские решетки. Они состоят из металлической рамы, сваренной из стальных уголков или швеллера, с металлическими стержнями расположенными вертикально. Расстояния между стержнями обычно принимается равным 50 мм., а толщина стержня 10 мм. ( основные размеры решеток приведены в приложении 3 ). При больших размерах решеток по высоте применяют разъемные решетки (рис. 5.3).

На крупных водозаборах и на водозаборах I категории надежности обеспечения водоснабжения устанавливаются стационарные (неподвижные) решетки. Для их очистки используются специальные решеткоочистные машины (рис. 5.4).

При небольших глубинах водозабора с большим количеством водорослей, щепы и другого сора применяются плоские решетки с механической очисткой (рис. 5.5). Для облегчения очистки, а в некоторых случаях для самоочистки решеток, при относительно малых скоростях втекания в них, щетки устанавливаются под углом 120 - 135 к направлению движения воды.

Рис. 5.3 Решетка разъемна 1280х3000 мм

Рис. 5.4 Решеткоочистная машина

1 – направляющие движения; 2 – канаты для спуска и подъема; 3 – тельфер ( механизм для передвижения ковша по монорельсу); 4 – механизм подъема ковша; 5 – канат для закрытия и раскрытия ковша; 6 – ковш-грабли

При проектировании решеток с электрообогревом следует учитывать:

1. Чем больше опасность обмерзания решеток, тем меньше нужно принимать скорость течения воды через них.

2. Стержни решетки должны иметь минимальные размеры в поперечном сечении.

3. Расстояния между стержнями должны быть, возможно, большими.

Площадь решетки ( брутто ) рассчитывается по формуле согласно п. 5.95 СНиП [ 12 ]:

F_БР = 1,25q_Р k_СТ / V_ВТ , м² ( 22 )

где 1,25 – коэффициент, учитывающий засорение отверстий или сжатия струи;

q_Р – расчетный расход одной секции, рассчитываемый по формуле 14, м³/с;

V_ВТ – скорость втекания в водоприемные отверстия, м/с, отнесенная к их сечению в свету, принимается согласно п. 5.94 СНиП [ 12 ], эта скорость должна быть меньше минимальной скорости движения воды в реке;

k_СТ – коэффициент, учитывающий стеснение отверстий стержнями решеток, принимаемый по формуле:

k_СТ = ( а + с )/а,

где а – расстояние между стержнями в свету, находящееся в пределах 50 – 100 мм;

с– толщина стержня, равная 8 – 20 мм.

По полученной площади подбирается количество решеток и стандартные размеры для перекрытия одного водоприемного окна. Далее определяется скорость втекания воды в водоприемное окно с учетом фактической площади решетки. Она не должна быть больше минимальной скорости движения воды в реке и удовлетворять требованиям п. 5.94 СНиП [ 12 ].

Потери напора в решетках принимаются на основании опытных данных 0,05 – 0,1 метра или рассчитываются по формуле проф. А. Р. Березинского:

S ^1,6 L b V_P²

h = k –––––  ( 2,3 ––– + 2,4 ––– + 8 )  –––– sin, м, ( 23 )

S +b b L 2g

где k – коэффициент, учитывающий форму поперечного сечения стержня решетки и равный:

0,504 – прямоугольный стержень

0,318 – прямоугольных стержней с закругленными входными кромками

0,182 - клинообразный стержень с закругленными кромками;

L V_P

S b

S – толщина стержня решетки, мм;

L – ширина стержня решетки в направлении потока воды, мм;

b – расстояние между стержнями, мм;

V_Р – скорость движения воды через решетку, м/с, рассчитывается по формуле 32;

 - угол наклона решетки к горизонтальной плоскости.

Потери напора в решетках принимаются на основании опытных данных 0,05 – 0,1 метра или рассчитываются по формуле проф. А. Р. Березинского:

, м, (24)

где k – коэффициент, учитывающий форму поперечного сечения стержня решетки и равный:

S – толщина стержня решетки, мм;

L – ширина стержня решетки в направлении потока воды, мм;

b – расстояние между стержнями, мм;

V_Р – скорость движения воды через решетку, м/с, рассчитывается по формуле 32;

 - угол наклона решетки к горизонтальной плоскости.

Для предупреждения обмерзания льдом существует несколько способов защиты стержней решеток:

1. Покрытие стержней решеток гидрофобным материалом (каменноугольной смолой, каучуком, эбонитом, деревом, резиной и т. п.), либо выполняют целиком из этого материала.

2. Обогрев решетки паром. Мощность тока, подаваемая на решетки, определяется по формуле:

N = W/860 , кВт, ( 25 )

где W – количество тепла, требуемое на обогрев решетки, рассчитывается по формуле:

W = 1000  Q   t, ккал/С, ( 26 )

где Q – расчетный расход воды, м³/ч;

t – степень подогрева воды, С, t = 0,02 – 0,04 С;

860 – тепловой эквивалент.

Сила тока рассчитывается из условия:

J = V/R, А, ( 27 )

где V – напряжение, Вольт;

R – сопротивление решетки, Ом, рассчитываемое по формуле:

R = 0,8L/f, Ом ( 28 )

где L – общая длина стержней решеток секции (соединяемых последовательно), м;

f – поперечное сечение стержней, мм².

3. Подача тока на решетки (см. рис.5.6, 5.7)

Требуемая для обогрева стержней решетки мощность определяется по формуле:

N = 1,86  10 ^{– 3}    F_CT  t, кВт, ( 29 )

где F_CT – площадь обогреваемой поверхности стержней, м², рассчитывается:

F_CT = L  n  P_C , м², ( 30 )

L – длина стержня решетки, м;

Р_С – периметр сечения стержня, м;

n – число стержней в решетке;

t – степень подогрева воды, С, t = 0,07 – 0,13 С;

 – максимальный коэффициент теплоотдачи от стержней решетки к

воде, Вт/(м²  С), рассчитываемый по формуле:

, ( 31 )

где b – ширина стержня решетки, м;

d – диаметр лобовой части стержня решетки, м;

V_P – скорость движения воды в решетке, м/с, определяется:

V_P = Q / [H  ( A – nd )], м/с, (32 )

где Q – расход воды через решетку, м³/с;

Н – высота решетки, м.

А – ширина решетки, м.

Рис. 5.6 Решетка разъемная с электрообогревом (габаритные размеры 1480*4500. Вес 1245 кг)

1 – скоба для подъема; 2 – рама верхней части решетки из стальных уголков; 3 – деревянный брус; 4 – соединительный уголок; 5 – уголок для крепления ребер; 6, 7 и 9 – деревянные брусья, служащие для изоляции; 8 – рама нижней части решетки; 10 – удлиненные ребра для присоединения кабеля; 11 – ребра из полосовой стали

Рис. 5.7 Контактное устройство к решеткам (с электрообогревом)

а – контактное устройство: 1 – пара медных пластин с лужеными гнездами для кабелей; 2,3 – контактное устройство, соответственно для верхнего и нижнего ряда; 4 – подводящий кабель; 5, 6 – кабели от контактного устройства к верхнему и нижнему ряду; 7,8 – точки присоединения кабелей верхнего и нижнего ряда; 9 – промежуточное крепление; б – узел «А»: 7 – медная втулка; 8 – шпилька с гайками; 9 – гнезда для кабелей; 10 – деревянный брусок; 11 – шпильки

4. Подогрев воды в реке за счет сброса теплой воды ТЭЦ непосредственно выше водоприемных окон.

5. Применяют шугоотбойные запани в случаях, когда шуга идет только верхним слоем.

6. Устанавливают шугозадерживающие короба на береговых водоприемниках.

7. Осуществляют промывку решетки обратным потоком воды.

8. Устройство ковша в случае, когда шуга идет всем сечением реки.