Ūdenstornis: darbības princips, mērķis, īpašības

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Ūdenstornis ir vienkāršākais dizains, kas paredzēts ūdens plūsmas un spiediena autonomai regulēšanai santehnikas sistēmā. Vienkāršais ūdenstorņa darbības princips noteica tā plašo izmantošanu.

Ūdenstorņu veidi

Šādus dizainus cilvēce ir izmantojusi vairākus gadsimtus. Viņu popularitātes virsotne ir 19. gadsimta beigās - 20. gadsimta pirmajā pusē. Tolaik tos izmantoja depo un stacijās tvaika lokomotīvju apkalpošanai. Kopš tā laika tie ir zaudējuši savu nozīmi, bet joprojām tiek izmantoti, piemēram, autonomai ūdens apgādei piepilsētām vai rūpniecības uzņēmumiem.

Pirmie ūdenstorņi tika būvēti galvenokārt no sarkaniem ķieģeļiem, retāk no koka. Tad parādījās dzelzsbetona konstrukcijas. 20. gadsimta otrajā pusē zinātnieks Rožnovskis ierosināja savu dizainu no tērauda loksnēm.

Rožnovska tornis izskatās ļoti līdzīgs granātai ar rokturi. Ūdenstorņa pamatnes diametrs ir 1,5-2 reizes mazāks par tvertnes diametru. Šīs konstrukcijas priekšrocības ir liels montāžas ātrums (dobie cilindri ir metināti no tērauda loksnēm) un viegla uzstādīšana uz vietas, kā arī salīdzinoši mazs svars.

Tagad ūdens apgādei visbiežāk tiek uzstādītas atsevišķas tvertnes tilpuma metāla tvertņu veidā. Kā balsti tiek izmantotas tērauda vai dzelzsbetona kolonnas.

Ūdenstorņa princips

Ūdenstorņa darbība būtu neiespējama, ja nebūtu spiediena izlīdzināšanas fenomena savienojošos traukos vai hidrostatiskā līdzsvara. Smaguma spēka ietekmē ūdens tvertnē izspiež šķidrumu no caurulēm, līdz spiediens tvertnē kļūst vienāds ar spiedienu cauruļvadu sistēmā. Tas bija pamats ūdenstorņu darbībai pirms elektrisko sūkņu parādīšanās.

Līdz ar elektrisko sūkņu parādīšanos to darba shēma ir nedaudz mainījusies. Ja agrāk tie bija galvenie ūdens avoti sistēmā, tad tagad viņi sāka pildīt rezerves lomu. Sūkņu stacija darbojas kā ūdens "piegādātājs", kas caur cauruļu sistēmu piegādā spiedienu tieši patērētājam.

Tajā pašā laikā sūknis sūknē ūdeni torņa tvertnē, līdz tā ir pilnībā pilna vai darbojas automātika. Maksimālās slodzes brīdī, kad ūdens patēriņš ir maksimāls un sūkņu stacija nevar tikt galā ar darbu, atveras tvertnes vārsts, un ūdens no rezerves sāk ieplūst sistēmā. Tas notiek līdz brīdim, kad ūdens apgādes stacija atkal sāk pildīt savus pienākumus. Pēcviss cikls atkārtojas.

Ūdenstorņa elementi

Neatkarīgi no darbības veida un principa ūdenstornis sastāv no 5-6 vienībām. Elementu skaits var ievērojami atšķirties, un to nosaka objekta mērķis, atrašanās vieta, primārā avota attālums, ūdens kvalitāte un citi kritēriji.

Tā vai citādi katrā tornī ir:

1. Tvertne - tērauda, dzelzsbetona vai plastmasas tvertne ar ietilpību no vairākiem desmitiem līdz vairākiem tūkstošiem kubikmetru.
2. Balsts - rāmis vai monolīta konstrukcija no dzelzsbetona, tērauda sijām vai sarkaniem ķieģeļiem ar augstumu ne vairāk kā 25-30 metri. Tam ir jāuztur tvertne virs katra patērētāja līmeņa.
3. Vertikālā ūdens apgāde - padeves caurule, kas nāk no avota un izplūdes, ar diametru 200 m, kas tiek pievilkta līdz ūdens apgādes sistēmai.
4. Ventilācijas lūka - ūdenstorņa fotoattēlā tas parādīts ar bultiņu. Ir nepieciešams uzturēt gaisa daudzumu tvertnē un novērst ūdens stagnāciju.
5. Sūkņu stacija ar vadības sistēmām ir atsevišķa struktūra, kas parasti atrodas virs avota.

Ūdenstorņa projektēšanā var ieviest filtrēšanas sistēmu ar dažādu ūdens attīrīšanas pakāpi, kā arī automatizācijas bloku, lai kontrolētu šķidruma līmeni un novērstu tā nokrišanu līdz kritiskai vērtībai.

Ūdenstorņa galvenās funkcijas

No ūdenstorņa darbības principa izriet tā galvenā funkcija -sūkņu stacijas darba grafika saskaņošana. Iedomājieties situāciju, kad sūknis piegādā ūdeni tieši, bez starpsavienojuma ūdenstorņa veidā.

Pēc katra patērētāja pieprasījuma tas ieslēdzas un izslēdzas, tas ir, darbojas haotiski. Rezultātā palielinās tās mehānismu nodilums, enerģijas patēriņš kļūst nevienmērīgs, kas palielina spēkstacijas slodzi.

Tā rezultātā servisa uzņēmumi ir spiesti tērēt naudu dārgiem remontdarbiem. Lai tas viss nenotiktu, viņi uzstāda ūdenstorņus.

Otrā funkcija ir uzturēt spiedienu cauruļvadā. Ūdens, kas atrodas ievērojamā augstumā, gravitācijas ietekmē pats rada nepieciešamo spiedienu sistēmā. Rezultātā no sūkņu stacijas tiek noņemta slodze.

Papildu mērķis

Cits ūdenstorņa mērķis un darbības princips ir cieši saistīti. Ūdens avotā ļoti reti atbilst noteiktajiem sanitārajiem standartiem, tādēļ, ja to izmanto sadzīves vajadzībām vai dzeršanai, ūdenstornis tiek izmantots kā filtrēšanas iekārta.

Padeves cauruļvadu sistēmā ir iebūvēti rupji filtri, kas aiztur smagos metālus, dzelzi un svina oksīdus, smiltis un citus piesārņotājus. Tvertnē pavards nosēžas un kļūst vēl tīrāks. Uz padeves ūdens padeves uzstādītā tīrīšanas kasetņu sistēma var attīrīt ūdeni no patogēnām baktērijām, piegādājot uzpatērētājam pilnīgi tīrs produkts.

Avārijas ūdens padeves izveide, ko var izmantot ūdensvada bojājuma vai ugunsgrēka gadījumā, ir vēl viena ūdenstorņa papildu funkcija.

Torņa darbs ar automātisko sūkni

Ūdenstorņa ar automātisko sūkni darbības princips praktiski neatšķiras no mūsu iepriekš aprakstītās darba shēmas. Vienīgais izņēmums ir fakts, ka šādā sistēmā nav sūkņu stacijas kā tādas. Tās funkciju veic kompakts elektriskais sūknis.

Kad ūdens līmenis tvertnē nokrītas zem sliekšņa vērtības, automatizācijas sistēma nosūta signālu un sūknis sāk sūknēt ūdeni tvertnē. Kad tvertne ir pilna, pagaidiet, līdz šķidruma līmenis atkal pazeminās.

Šādas sistēmas visbiežāk izmanto privātajās un piepilsētas zonās. Kā šķidruma līmeņa indikators darbojas pludiņš, kas, nokrītot gandrīz līdz pašai apakšai, aizver kontaktus un dod signālu relejam, pretējā gadījumā jau vada sūkņa darbību.

Raksturu definīcija

Lai sistēma pareizi pildītu savus pienākumus, nepieciešams, lai ūdenstorņa augstums būtu lielāks par jebkuras citas apkalpojamās konstrukcijas augstumu. Tāpēc uz daudzstāvu ēku jumtiem bieži var redzēt ūdens tvertnes (īpaši amerikāņu filmās). Ja šis nosacījums nav izpildīts, ir iespējama ūdens stagnācija tvertnē.

Vēl viens svarīgs ūdenstorņa parametrs ir darba tvertnes tilpums. Šo rādītāju nosaka plūsmas diagrammaūdeni. Parasti trauka izmērs tiek izvēlēts tā, lai uzkrātā šķidruma pietiktu lietošanai visas dienas garumā. Šajā gadījumā sūknis ieslēgsies tikai naktī, kas samazinās elektrotīkla slodzi.

Pamatu dizaina iezīmes

Torņa augstums un tvertnes tilpums tieši ietekmē torņa izmaksas. Un mēs runājam ne tik daudz par nesošās konstrukcijas un rezervuāra izmaksām, bet gan par pamatu cenu. Pirms pamatu veida un dziļuma izvēles tiek veikts aprēķins ne tikai statiskajai slodzei, bet arī dinamiskajai - tvertnes uzpildes laikā var rasties vibrācijas, kas izbalansēs konstrukciju.

Stabilitāte tiek aprēķināta arī, ņemot vērā vēja slodzes ietekmi. Jo augstāks tornis, jo stiprā un brāzmainā vējā tas vairāk novirzīsies no vertikālās plaknes. Šūpojoties, tornis sāks “traucēt” ūdeni, parādīsies viļņi, kas vairākas reizes palielinās pieļaujamo ūdenstorņa spiedienu uz pamatni. Tā rezultātā struktūra sabruks.

Tāpēc, iekārtojot pat lauku māju, neatstājiet novārtā profesionāļu palīdzību. Tērējot naudu tagad, varat būt mierīgs par ūdenstorņa uzticamību un veiktspēju nākotnē.