Wieże ciśnień można znaleźć wszędzie: w podmiejskich wioskach, wioskach, na farmach, w szklarniach, na terytoriach małych przedsiębiorstw. Czym są te struktury, dlaczego są potrzebne i jak działają?
Co to jest wieża ciśnień?
Wieża ciśnień to konstrukcja hydrauliczna, której głównym celem jest magazynowanie i dostarczanie wody. Strukturalnie jest to zbiornik (zwykle cylindryczny), który jest zainstalowany na pewnej wysokości od powierzchni ziemi; wyposażenie pomp; rurociągi. Objętość zbiornika oblicza się na podstawie wartości mocy zaopatrzenia w wodę i przepływu wody.
Pierwsze wieże ciśnień zostały zbudowane kilka wieków temu. W Rosji być może jedynym odbiorcą konstrukcji wież ciśnień od dawna była kolej, która potrzebowała zbiorników objętościowych, w których można by gromadzić zapasy wody do „tankowania” lokomotyw parowych. Do tej pory na wielu stacjach można dziś zobaczyć stare ceglane wieże, zachowane z XIX wieku.
Obraz zmienił się od 1951 r., Kiedy rozpoczęła się masowa budowa wież ciśnień na wsi, gdzie w rzeczywistości do dziś znajduje się większość tych budowli. Mówimy o tak zwanych wieżach Rozhnovsky, których projekt opracował inżynier A.A. Rożnovsky w 1936 roku.
To było rewolucyjne rozwiązanie techniczne. Zunifikowane ekonomiczne metalowe wieże, które są montowane w ciągu zaledwie 2 do 4 dni, wykonują swoje funkcje bez potrzeby podgrzewania zimowej wody. W oparciu o konstruktywne rozwiązania Rożnovskiego zbudowano większość wież ciśnień w naszym kraju. Należy dodać, że inżynier P.I. również znacząco przyczynił się do ich rozwoju. Zemskov.
Wieże ciśnień znajdują się na całym świecie. Różniąc się elementami konstrukcyjnymi, wymiarami i wydajnością, są jednak bardzo podobne w strukturze i pełnią te same funkcje. Więcej na ten temat później.
Urządzenie i cel
Główne funkcje wieży ciśnień
Wieża ciśnień jest zaprojektowana do regulowania przepływu i ciśnienia wody w sieci wodociągowej w trybie autonomicznym. Dość prosta fizyczna zasada działania determinowała rozwój i powszechne stosowanie tego rodzaju konstrukcji hydraulicznych.
Wieża ciśnień wykonuje następujące funkcje:
- zapewnienie przepływu wody do konsumentów;
- równomierny rozkład zaopatrzenia w wodę z jednoczesnym włączeniem dużej liczby odbiorców wody pełniących funkcję rezerwowego źródła zaopatrzenia w wodę.
Odmiany wież ciśnień
- Wieże murowane (metoda przestarzała).
- Wzmocniony beton.
- Zbiorniki na podporach hiperboloidalnych.
- Zbiornik na stalowych ramach.
- Zbiorniki stalowe o zmiennym przekroju (wieża Rożnowskiego).
- Pojedyncze zbiorniki.
Wszystkie wodociągi mają ten sam zestaw podstawowych elementów, które mogą się różnić w zależności od czasu budowy, wymaganej wydajności, poziomu wód gruntowych, wody i odciążenia otaczającego obszaru. Istnieje jednak wiele obowiązkowych elementów konstrukcyjnych, które łączą wszystkie rodzaje tych unikalnych konstrukcji inżynierskich:
- Zbiornik (zbiornik) o pojemności od dziesiątek do tysięcy metrów sześciennych. Wykonany jest ze stali, betonu, plastiku i innych materiałów antykorozyjnych. Jest on ustawiony na wysokości w oparciu o obliczenie nadmiaru dolnego poziomu zbiornika na wysokości najwyższego punktu zużycia.
- Podpora zbiornika, która stanowi główny „korpus” wieży, ma wysokość do 25-30 metrów.Jest to monolityczna lub szkieletowa konstrukcja wykonana ze stalowych belek, żelbetonu lub cegły.
- Rurociąg pionowy (linie wlotowe i wylotowe). Rura zasilająca zaopatrująca zbiornik w wodę jest montowana z pomp pod zewnętrzną górną pokrywą zbiornika. Linia odprowadzająca (rurociąg o średnicy 200 mm lub większej) jest podłączona do systemu poboru wody.
- Klapa wentylacyjna Znajduje się w górnej części zbiornika i jest przeznaczony do utrzymania ciśnienia podczas przerwy w dostawie wody.
- Wyposażenie pomp Znajduje się w oddzielnym budynku zbudowanym nad źródłem zaopatrzenia w wodę. Jest wyposażony w układ sterowania, który okresowo włącza pompy do pompowania wody w przypadku spadku jej poziomu.
- System filtracji
Zasada działania
Zasadą funkcjonowania wieży ciśnień jest prawo komunikujących się statków. Pod własnym ciężarem woda ze zbiornika jest przemieszczana do rury obejściowej, dopóki ciśnienie w zbiorniku i ciśnienie w rurociągach sieci wodociągowej odbiorców nie zostaną wyrównane. Wieża działa więc w następujący sposób:
- woda ze źródła zaopatrzenia w wodę jest pompowana rurociągiem do zbiornika magazynowego;
- woda ze zbiornika pod ciśnieniem wytworzona przez różnicę wysokości zbiornika i poziomu zaopatrzenia w wodę dostaje się do sieci wodociągowej;
- przy niewielkim natężeniu przepływu zbiornik jest napełniany przez pewien czas napływającą wodą, a po osiągnięciu określonego poziomu pompy są wyłączane sygnałem specjalnego czujnika. Ponadto, w miarę konsumowania, poziom wody spada z powodu ciśnienia hydrostatycznego, a po osiągnięciu określonej wartości czujnik jest uruchamiany, pompy włączają się i cykl się powtarza.
W przypadku awarii pompy lub nagłego zaniku zasilania, pozostała woda w zbiorniku nieprzerwanie przepływa do punktów zużycia w objętości zależnej od wielkości zasobnika i minimalnego poziomu napełnienia.
Szereg zastosowań
Wieże hydrauliczne są z reguły instalowane w lokalnych systemach zaopatrzenia w wodę, najczęściej w małych miastach i obiektach rolniczych. Urządzenia te są ekonomiczne, są specjalnie zaprojektowane do pracy w warunkach ograniczonych zasobów energetycznych i są niezbędne w zakresie ich zastosowania.
Wieża ciśnień, której powstanie przeszło do historii jako dość uderzający przykład eleganckich rozwiązań inżynieryjnych eleganckich w swojej prostocie, pozostaje dziś bardzo istotnym, a ponadto niezbędnym elementem infrastruktury wodociągowej.
