灌漑ポンプの吸込スクリーン：給水を妨げずに異物侵入を防ぐ

灌漑ポンプの取水スクリーンは、有害な異物を止めながら、ポンプに必要な吸込余裕を失わせない場合にのみ成功します。 小さな・汚れたスクリーンは保護して見えても、入口真空度を上げ、流量を減らし、渦を促し、地上ポンプをキャビテーションに近づける場合があります。 水路底の大きなスクリーンは、泥に埋まる場合があります。 設計は機械だけでなく水理の課題です。水源を明確にし、水中面積を計算し、清浄・汚れ損失を確認し、最低運転水位でも清掃可能にしてください。

米国オレゴン州オンタリオの農業水路にある、実際の移動ブラシ式傾斜取水スクリーン。 ポンプ台、スクリーン面、ブラシ駆動、水が見えます。元の写真を保持し、横方向の画面と明瞭さだけを調整しています。

この圃場ワークシートは、開放水源のポンプ取水口における粗い異物の保護を対象としています。 製品、魚類保護の承認、構造設計、共通の洗浄間隔を指定するものではありません。 現地の環境許可、魚類保護スクリーンの基準、水路の規則、該当ポンプのマニュアルによって、より低い接近流速や深い水没が求められる場合があります。 機器を購入または製作する前に、それらの要件を記録してください。

1。 粗い取水スクリーン・灌漑ろ過を区別

ポンプ取水口のスクリーンは、枝、葉、雑草、プラスチック、動物、その他の大きな物体が吸込管や羽根車へ届く前に捕らえます。 地表水システムの水源側に設けます。 開口は通常、点滴エミッター、小さなスプリンクラーノズル、制御通路に必要な最終ろ過より粗くなります。 ポンプを守り、次の処理段階を管理可能にしますが、そのままエミッターに使える水を作るものではありません。

システム図でその境界を見えるようにします。 その 灌漑フィルター選定ガイド 下流の水質と吐出器の要求から始めます。 その 点滴灌漑のろ過ガイド 揚水後のスクリーン、ディスク、ろ材式ろ過を比較しています。 下流側のいずれの装置も、安易に吸込側へ移してはいけません。追加の損失が利用可能な入口水頭を直接減らすためです。

「粗い物質がポンプへ入れない」と「供給水が下流のろ過目標を満たす」という、二つの受入条件を別に記載します。前者に合格しても、後者の証明にはなりません。 この区別によって、スクリーンと呼ばれる取水バスケットを精密フィルターと誤認するのを防ぎ、精密フィルター差圧を吸込計算の誤った部分に入れずに済みます。

2。 水源で設計入力シートを作る

灌漑ポンプを予定する最大区画需要で運転しながら、取水口を調査します。 浮いた水草、懸濁する植物、木片、プラスチック、貝殻、魚、底の沈殿物を特定します。 異物が継続的に来るのか、風で集まった塊として来るのか、水路のゲート変更後に来るのか、収穫時だけなのかを記録します。 静かな朝の水位ではなく、最低運転水位を記録し、始動時と水源が安定した後の水位低下を測定します。

使用する資料： 灌漑水源の評価 を用いて、許可された、または確実な給水と、瞬時のポンプ能力を区別します。 最大ポンプ流量、最低水位、想定できる最悪の異物負荷を、設計票の同じ行に記載する必要があります。 高水位時の平均流量で選んだスクリーンは、運転の後半で一部が露出し、水理的に容量不足となる場合があります。

3。 流量と接近流速から、最小の水没した迎水面積を計算する

Q を許容面通過流速で割る

基本の確認式は次のとおりです： 一つの_wetted = Q / v_approach。 Q は最大取水流量、v はスクリーン面に垂直な方向の許容流速です。 統一した単位系を使用します。毎秒立方フィートを毎秒フィートで割ると平方フィート、毎秒立方メートルを毎秒メートルで割ると平方メートルになります。 毎分ガロンをそのまま式に入力してはいけません。

その USDA NRCSの灌漑ポンプ設備ハンドブック、付録B アクティブなポンプスクリーンには 0.4 ft/s（約 0.12 m/s）、パッシブなスクリーンには 0.2 ft/s（約 0.06 m/s）を示しています。 文書化された検討基準として使い、地域の魚類保護スクリーン規則やプロジェクト仕様の代わりにしてはいけません。 より厳しい値を適用します。 適用する規格で「アクティブ」が承認された自動清掃スクリーンを意味するかを明記します。ブラシにモーターがあっても、許可上の分類が自動的に変わるわけではありません。

部分的な水没、構造物による遮り、異物負荷、選択した保守間隔に対し、明示した設計係数で面積を追加します。 小さい製品を合わせるために、許容流速を黙って上げてはいけません。 結果は制約となる水位での最低運転面積であり、カタログの外殻総面積ではありません。

4。 総面積、有効開口面積、実際の水没面積を区別する

総前面積 は、スクリーンパネルまたは円筒面の幾何学的な外形です。 有効開口面積 は、ワイヤー、穴あき板、支持材、枠を差し引いた開口の合計です。 実際に水没した総面積 制限となる水面より下で、床、岸、設置構造で遮られた部分より上にある範囲です。 これらの値は異なる問いに答えるもので、説明のない一つの「面積」セルにまとめてはいけません。

適用する流速基準が浸水した総前面面積に対して定義される場合、Q/v を実際に水没している総前面面積と比較します。 開口率をもう一度掛けないでください。 開口部を通る流速を用いる方法では、有効開口面積を、スクリーンメーカーの清浄時損失相関式、または認められた穿孔損失の方法とともに使います。 各計算の横に基準を記載します。

設置した形状寸法を測定します。 2.0 m²のパネルが60%水没すると、埋まった下端や閉じた枠を考慮する前の濡れた総面積は、1.2 m²だけです。 開口率が45%なら、その濡れた面内の正味開口面積は0.54 m²です。 総面積基準の接近流速限界では、2.0も0.54 m²も、自動的に1.2 m²の代わりにできません。

5。 800 gpm の取水を米国慣用単位と SI 単位で計算する

清浄なスクリーンの設計流量における面積

最大流量として検討するのは 800 US gpm。 これは 1.782 ft³/s、約 0.0505 m³/s または 181.7 m³/h です。 0.4 ft/s では、有効なスクリーン面積に少なくとも 1.782 / 0.4 = 4.46 ft² の浸水前面面積、約 0.414 m² です。 0.2 ft/s では、受動式スクリーンに必要な面積は少なくとも 1.782 / 0.2 = 8.91 ft²、約 0.828 m²。

丸めた SI 流速を使うと、0.0505 / 0.12 = 0.421 m² および 0.0505 / 0.06 = 0.842 m² となります。 小さな差は丸めによるもので、追加の安全余裕ではありません。 採用した丸め前の限界を使って一つの単位系でプロジェクト計算を完了し、その後、現場用に他の単位も示してください。 丸めた換算を混在させて、小さい結果を選ばないでください。

予定する受動式装置の総面積を 12.0 ft² とし、最低水位で 75% だけが水没し、その湿った輪郭の 10% がフレームとアクセスできない床端で遮られると仮定します。 利用可能な総水没面は 12.0 × 0.75 × 0.90 = 8.10 ft²。 異物の余裕を含める前でも、8.91 ft² の最小値を下回っています。 対策は、手入れできる水中の有効面積を増やす、有効な能動洗浄を設計する、流量を下げる、取水口を再設計することです。洗浄頻度を増やすという約束だけではありません。

6。 清浄時と汚れた時のスクリーン損失を吸込余裕に照らして確認する

スクリーンを NPSHA 計算に含める

開放水源と地上ポンプでは、よく使う初期確認式は NPSHA = 絶対大気圧水頭 + ポンプ入口の静水頭 − 吸込管摩擦 − 取水スクリーン水頭損失 − 水の蒸気圧水頭 です。 吸い上げでは、静水頭項が負になります。 実際の基準面、水温、現場標高、最大運転流量を使います。 実際のポンプ曲線の NPSHR と、案件で必要な余裕に結果を比較します。

該当する水没面積と形状での清浄スクリーン損失を、計算または入手してください。 次に、測定可能な対応開始条件に結び付けた汚れ状態を評価してください。 NRCS は、スクリーン形状と異物による閉塞を伴う実際の水頭損失が、清浄時の理論値の五～十倍になる場合があると注意しています。 これは測定と余裕確保の理由であり、各メーカーの試験済み汚れ損失を再び乗じてよいという意味ではありません。

例として、スクリーン以外の項目を含め必要な NPSH 余裕より 1.8 m 上にあり、清浄スクリーン損失が 0.10 m なら、選択した汚れスクリーンの受入損失 0.60 m では 1.2 m が残ります。 水源がさらに 0.7 m 下がると、残りは 0.5 m だけです。 スクリーンは面速度を満たしていても、制限となる吸込条件を満たさない場合があります。 清浄・汚れのケースを、次の横に記録してください： 地表水と地下水の比較 代替水源や季節による水源変更を検討する場合に参照してください。

7。 水没深さ、離隔、滑らかな流入に合わせて取水口を配置する

最低運転水面より下にスクリーンを置き、空気吸引・渦を避ける必要な水没深さを確保してください。 底から離し、泥、葉、浮遊物が集まる岸のくぼみを避けてください。 正確な隙間は取水口形状、流速分布、水源挙動によります。設計確認なしに、一般的な径の規則や写真をまねないでください。

吸込配管は、可能な限り短く直線的にし、地上ポンプへ向かって連続的に上がるようにします。 空気がたまる高所、つぶれる可能性のある支持のないホース、急な異径接続、漏れる継手をなくします。 清掃荷重や水路の流れがポンプ接続に損傷力を伝えないよう、取水口を支持します。 整流板や渦制御装置には水力設計が必要で、必要な取水面を妨げてはいけません。

安全な回収経路、吊り上げ点、隔離手順、作業台を設けます。 作業者が、流れる水に入ったり、動作中のブラシに近づいたりせず、面の両側を点検して異物を除去できる必要があります。 ケーブルと洗浄水ホースを、摩耗、日光、農場内の車両から保護します。

8。 異物に応じて、受動、噴洗、ブラシ、固定ラックの清掃を選ぶ

同じ最大流量と最低水位で方法を比較してください。 ポンプ吐出側から取る洗浄水を、水収支と運転点に含めてください。 スクリーンが清浄になる前に圧力を必要とするスプレーバーは、始動上の問題を生む場合があります。呼び水と低圧時の動作を記録してください。 ブラシ駆動は、想定される最も厚い付着層の条件で、トルクとストロークを確認する必要があります。

開口寸法は、許容損失を保ちつつ、ポンプを脅かす物を遮る必要があります。 ドリッパーのろ過定格ではありません。 その 点滴テープの流量、圧力、区画分けのガイド は、水源スクリーンによる粗い除去の後に、下流区画の需要とろ過負荷を定めるのに役立ちます。

9。 洗浄トリガーと点検アクセスを定める

外観だけでなく、実測した吸込側の変化を使う

水源水位、ポンプ入口付近の吸込真空・圧力、吐出圧力、流量について、再現できる測点を設けるか指定します。 形状が許せば、水位や圧力の観測を追加し、スクリーン損失を水源の水位低下や管摩擦から分けます。 汚れたスクリーンの作動条件は、同じ流量と水位での清浄基準からの許容変化と、必須の吸込・NPSH限界で示せます。

最初の点検間隔を、予想する汚れの蓄積サイクルより短く設定します。 複数のサイクルを記録した後、風、水路、季節条件で観察した最も速い汚れの蓄積に基づいて調整します。 安全に隔離してから清掃します。 除去した物質と、メッシュ、孔、フレーム、シール、ノズル、ブラシ、軸受、締結部の損傷を記録します。

圃場圧力が下がるまで、取水口の詰まりの発見を待ってはいけません。 制御システムが回転数を上げたりバルブを開いたりして制限を隠す間に、吸込側の余裕が失われる場合があります。 逆に、真空度の上昇は水位低下やホースのつぶれによっても生じるため、トリガーは同期した水位と流量とともに解釈する必要があります。

10。 ポンプとスクリーンの同期記録で試運転する

起動前に設置スクリーンを撮影し、総面積、開口面積基準、制限する水没面、底部離隔、水位を測り、承認した最大流量を確認します。 ポンプ識別、速度、羽根車・段数情報、吸込管、計器の高さを記録します。 ガード、回収設備、清掃制御が現場手順で機能することを確認します。

起動時と安定運転時に、時刻、流量、吸込真空度または圧力、吐出圧力、水源水位、スクリーン差圧または計算した水頭変化、洗浄圧力・流量、ポンプ回転速度、振動、騒音を記録します。 渦がスクリーンに達するか、ごみが張り付いたままか、噴射やブラシが前面全体を清掃するかを観察します。 最大区画需要と、最低許容水位に近い条件で繰り返します。

水理運転条件、面速度、清浄損失、NPSH 余裕、洗浄動作、安全アクセスがすべて合格した場合だけ、基準を受け入れます。 同じ視点の写真と一緒に、データを保管してください。 後の作業者は、通常の季節水位変化と、ポンプへの給水を妨げるスクリーンを区別できます。

11。 一つの管理された試験で故障兆候に対応する

取水口が露出する、呼び水が失われる、空気がポンプに届く、振動が急変する、計算した入口余裕を外れる場合は、承認済みの手順で停止します。 動いているスクリーンに手を入れたり、運転中のポンプの吸込接続を緩めたりしてはいけません。 一つの原因を是正し、同じ管理された運転条件で繰り返して、結果をその対応に関連付けられるようにします。

12。 取水装置を灌漑システム全体の一部として承認する

最終ワークシートには、水源・異物の調査、最大流量、適用する接近流速の参考基準、面積の定義、最低水位、清浄時・汚れ時の損失、NPSHA/NPSHR の比較、水没深さ、底部隙間、清掃資源、引き上げ計画を含めてください。 試運転記録、写真、計器 ID、校正・確認日、対応限界値、確認責任者を添付してください。

下流のろ過段階を独立して検証します。 粗い取水スクリーンはポンプを守っても、藻類、細かいシルト、卵、エミッターを詰まらせる粒子を通す場合があります。 細かいスクリーン、ディスク、ろ材式ろ過は、水質分析と出口の要件から選び、差圧を測るべき吐出側で監視します。

妥当な取水口は、単に「大きい」「自洗式」というだけではありません。最低水位で十分な確認済み水中面積があり、汚れ時損失が許容され、ポンプ吸込余裕が保たれ、始動・全運転条件で洗浄が機能し、整備者が安全にアクセスできます。