氣浮裝置的排水量與水位調(diào)節(jié)方法
前言
氣浮技術由于其效率高、裝置體積小、容易操作、管理簡單而被廣泛應用。但是氣浮技術也還有不完善待改進的地方，如釋放器堵塞問題。盡管現(xiàn)有的釋放器設計了許多防堵措施，但仍不理想，還不時會出現(xiàn)堵塞。又如刮渣機的設計還不能很好地解決浮渣上升堆積的問題。本文主要就氣浮池水位與排水量之間的調(diào)節(jié)進行一些探討。
1 水位與排水量調(diào)節(jié)方法
筆者在設計氣浮裝置時，也遇到了氣浮池水位與出水量調(diào)整的問題，經(jīng)過反復比較，最后確定如圖1所示的調(diào)節(jié)機構(gòu)。該機構(gòu)的原理是：由浮筒鉸點2處調(diào)節(jié)浮筒連桿的高度來確定調(diào)節(jié)閥桿4和調(diào)節(jié)閥5的高度，調(diào)節(jié)閥直接作用到橡膠管8上，改變橡膠管的過水面積，控制氣浮池的排水量。當池內(nèi)水位升高時，浮筒上升，杠桿上移，帶動連桿4和調(diào)節(jié)閥5上移，放大橡膠管通水面積，增加排水量；排水量增大后，氣浮池水位必然要下降。反之，若氣浮池水位下降，浮筒就下降，帶動連桿4和調(diào)節(jié)閥5下移，調(diào)節(jié)閥5下移必然縮小橡膠管過水斷面，減少排水量，排水量減水后，氣浮池水位隨之而上升。這樣自動調(diào)節(jié)平衡，只要根據(jù)撤除浮渣的要求，確定了水位高度，則水位與排水量之間自動平衡，省人省力。這種裝置結(jié)構(gòu)簡單，巧妙實用，是小型氣浮裝置中適宜的機構(gòu)。
2 水力學計算
孔口出流計算公式：
Q=μω(2gH)1/2 （1）
式中：Q-孔口出水量，m3/s；
μ-流速系數(shù)；
ω-孔口面積，m3，ω=πd2/4 （d為排水管徑）；
H-水位，m。
根據(jù)（1）孔口出流計算方法[1]，將上述調(diào)節(jié)機構(gòu)簡化為如圖2所示：
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若水位往上調(diào)高為△H，要保證排水量Q不變，必然要縮小排水管面積，設縮小面積為△ω，孔口變形后，μ值不變，則有如下公式成立。
ω(2gH)1/2=(ω-Δω)[2g(H+ΔH)]1/2 （2）
變換等式：[ω/(ω-Δω]2=(H+ΔH)/H
設變換后的孔口面積為ω1則為：
[(ω1+Δω)/ω1]2=(H+ΔH)/H (3)
1+2(Δω/ω1)+(Δω/ω1)2=1+ΔH/H (4)
合并同類項：(Δω/ω1]2值太小，忽略不計，則有
2(Δω/ω1)=ΔH/H (5)
上式可以寫成：
ΔH/H=2(ω/ω1-1) (6)
從（6）式中可以看出，H、ω為定值，ΔH的變化只與ω1有關，此公式推導可為調(diào)節(jié)方法的可行性從理論上作進一步證明。
3 計算舉例
某一氣浮裝置參數(shù)如下：處理水量Q=20m3/h，水位高H=1.6m，排水管d=40mm，欲提高水位0.04m，求排水管面積改變多少？
將參數(shù)代入公式（6）中，有
0.04/1.6=2(ω/ω1-1)
得：
ω/ω1=1.0125
則：
ω1/ω=1/1.0125≈98.8%
結(jié)果是排水管面積變化為原來的98.8%，這么小的改變量用橡膠管來做變形部分的排水管，是完全能夠滿足水位調(diào)節(jié)要求的。
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