Vanntårn: prinsipp for drift, formål, egenskaper

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Vanntårn er det enkleste designet for autonom regulering av vannstrøm og trykk i rørsystemet. Det enkle driftsprinsippet for vanntårnet avgjorde dets utbredte bruk.

Typer vanntårn

Slike design har blitt brukt av menneskeheten i flere århundrer. Toppen av deres popularitet faller på slutten av det 19. - første halvdel av det 20. århundre. På den tiden ble de brukt i depoter og stasjoner for service av damplokomotiver. Siden den gang har de mistet sin betydning, men brukes fortsatt for eksempel til autonom vannforsyning til forstadsområder eller industribedrifter.

De første vanntårnene ble bygget hovedsakelig av rød murstein, sjeldnere av tre. Da dukket det opp armerte betongkonstruksjoner. I andre halvdel av 1900-tallet foreslo vitenskapsmannen Rozhnovsky sitt design fra stålplater.

Rozhnovskys tårn ligner veldig på en granat med håndtak. Diameteren på bunnen av vanntårnet er 1,5-2 ganger mindre enn diameteren på tanken. Fordelene med dette designet er høy monteringshastighet (hule sylindre er sveiset av stålplater) og enkel installasjon på stedet, samt relativt lav vekt.

Nå for vannforsyning er det oftest installert individuelle tanker i form av volumetriske metalltanker. Stål eller armert betongsøyler brukes som støtter.

Prinsippet til vanntårnet

Driften av vanntårnet ville vært umulig hvis det ikke var for fenomenet trykkutjevning i kommuniserende fartøy, eller hydrostatisk likevekt. Under påvirkning av tyngdekraften fortrenger vannet i tanken væsken fra rørene inntil trykket i tanken blir lik trykket i rørsystemet. Dette var grunnlaget for driften av vanntårn før de elektriske pumpene kom.

Med introduksjonen av elektriske pumper har opplegget for arbeidet deres endret seg noe. Hvis de tidligere var hovedkildene til vann i systemet, begynte de nå å spille rollen som en reserve. En pumpestasjon fungerer som en "leverandør" av vann, som leverer trykk gjennom et rørsystem direkte til forbrukeren.

Samtidig pumper pumpen vann inn i tanken til tårnet til den er helt full eller automatikken fungerer. I øyeblikket med toppbelastning, når vannforbruket er maksim alt, og pumpestasjonen ikke kan takle arbeidet, åpner tankventilen, og vann begynner å strømme inn i systemet fra reserven. Dette skjer inntil vannforsyningsstasjonen igjen begynner å klare sine plikter. Etterhele syklusen gjentas.

Vanntårnelementer

Uavhengig av type og driftsprinsipp består vanntårnet av 5-6 enheter. Antall elementer kan variere betydelig og bestemmes av formålet med anlegget, dets beliggenhet, avstand til primærkilden, vannkvalitet og andre kriterier.

På en eller annen måte inneholder hvert tårn:

1. Tank - en tank i stål, armert betong eller plast med en kapasitet på flere titalls til flere tusen kubikkmeter.
2. Støtte - en ramme eller monolittisk struktur laget av armert betong, stålbjelker eller rød murstein med en høyde på ikke mer enn 25-30 meter. Den må holde tanken over nivået til hver enkelt forbruker.
3. Vertikal vannforsyning - et tilførselsrør som kommer fra kilden og utløpet, med en diameter på 200 m, som legges til vannforsyningssystemet.
4. Ventilasjonsluke - på bildet av vanntårnet er det vist med en pil. Det er nødvendig å opprettholde luftvolumet i tanken og for å hindre vannstagnasjon.
5. Pumpestasjon med kontrollsystemer er en egen struktur, vanligvis plassert over kilden.

Et filtreringssystem med ulike grader av vannrensing kan introduseres i utformingen av vanntårnet, samt en automatiseringsenhet for å kontrollere væskenivået og forhindre at det faller til en kritisk verdi.

Vantårnets hovedfunksjoner

Fra prinsippet om drift av vanntårnet følger dets hovedfunksjon -justering av arbeidsplanen til pumpestasjonen. Tenk deg en situasjon der pumpen leverer vann direkte, uten et mellomledd i form av et vanntårn.

På forespørsel fra hver enkelt forbruker slår den seg av og på, det vil si at den fungerer kaotisk. Som et resultat øker slitasjen på mekanismene, energiforbruket blir ujevnt, noe som øker belastningen på kraftverket.

Som et resultat blir serviceselskaper tvunget til å bruke penger på dyre reparasjoner. For å forhindre at alt dette skjer, installerer de vanntårn.

Den andre funksjonen er å opprettholde trykk i rørledningen. Vann plassert i en betydelig høyde, under påvirkning av tyngdekraften selv, skaper det nødvendige trykket i systemet. Som et resultat fjernes lasten fra pumpestasjonen.

Ytterligere formål

Annet formål og driftsprinsipp for vanntårnet er nært beslektet. Vannet i kilden oppfyller svært sjelden de etablerte sanitærstandardene, så hvis det brukes til husholdningsbehov eller til drikke, brukes vanntårnet som et filtreringsanlegg.

Grove filtre er innebygd i tilførselsrørsystemet, som fanger opp tungmetaller, jern- og blyoksider, sand og andre forurensninger. I tanken legger ildstedet seg og blir enda renere. Systemet med rensekassetter installert på vannforsyningen kan rense vann fra patogene bakterier, og levere tilfor forbrukeren et helt rent produkt.

Opprettelsen av en nødforsyning med vann, som kan brukes i tilfelle vannledningssvikt eller brann, er en annen tilleggsfunksjon til vanntårnet.

Tårnets arbeid med en autopumpe

Prinsippet for drift av et vanntårn med en automatisk pumpe er praktisk t alt ikke forskjellig fra arbeidsskjemaet beskrevet av oss tidligere. Det eneste unntaket er det faktum at i et slikt system er det ingen pumpestasjon som sådan. Dens funksjon utføres av en kompakt elektrisk pumpe.

Når vannstanden i tanken faller under terskelverdien, sender automasjonssystemet et signal, og pumpen begynner å pumpe vann inn i tanken. Når tanken er full, vent til væskenivået synker igjen.

Slike systemer brukes oftest i private og forstadsområder. En flottør fungerer som en indikator på væskenivået, som faller nesten helt til bunnen, lukker kontaktene og gir et signal til reléet, ellers styrer den allerede driften av pumpen.

Definisjon av kjennetegn

For at systemet skal kunne utføre sine oppgaver på riktig måte, er det nødvendig at høyden på vanntårnet er større enn høyden til enhver annen betjent struktur. Derfor kan vanntanker ofte sees på takene til bygninger med flere etasjer (spesielt i amerikanske filmer). Hvis denne betingelsen ikke er oppfylt, er stagnasjon av vann i tanken mulig.

En annen viktig parameter for et vanntårn er volumet til arbeidstanken. Denne indikatoren bestemmes av flytskjemaetvann av forbrukere. Vanligvis velges størrelsen på beholderen slik at den akkumulerte væsken er nok til bruk hele dagen. I dette tilfellet vil pumpen bare slå seg på om natten, noe som vil redusere belastningen på strømnettet.

Foundation designfunksjoner

Høyden på tårnet og volumet på tanken påvirker direkte kostnadene for tårnet. Og vi snakker ikke så mye om kostnadene for støttestrukturen og reservoaret, men om prisen på fundamentet. Før man velger type og dybde på fundamentet, gjøres det en beregning ikke bare for den statiske lasten, men også for den dynamiske - under fylling av tanken kan det oppstå vibrasjoner som vil ubalansere strukturen.

Stabiliteten er også beregnet under hensyntagen til påvirkning av vindbelastning. Jo høyere tårnet er, jo mer vil det avvike fra vertikalplanet i sterk og vindkast. Svingende vil tårnet begynne å "forstyrre" vannet, bølger vil dukke opp som vil øke det tillatte trykket til vanntårnet på basen flere ganger. Som et resultat vil strukturen kollapse.

Derfor, når du installerer til og med et landsted, ikke forsøm hjelpen fra fagfolk. Ved å bruke penger nå, kan du ha trygghet om påliteligheten og ytelsen til vanntårnet ditt i fremtiden.