Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Повышение эксплуатационных показателей мелиоративных насосных станций с длинными трубопроводами

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Повышение эксплуатационных показателей мелиоративных насосных станций с длинными трубопроводами"

iлу111ю-произво дстве ш[ое объединение "с а н и и р и"

среднеазиатский ордена трудового красного знамени

научно-исследовательский институт ирригации имени в.д. журина

На правах рукописи

xалпатов виктор аликулович

повышение эксплуатационных показателей мелиоративных насосных станций с длинными трубопроводами

Специальность - 06.01.02 - Мелирация и орошаемое

земледелие

автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ташкент 1992

Работа выполнена в научно-производственном объединении "САНИИРИ" и малом государственном научно-производственном предприятии "Водоподъем".

Научный руководитель -

Научный консультант -Официальные оппоненты -

доктор технических наук,

профессор

РАХИМОВ Ш.Х.

кандидат технических наук ХОХЛОВ А.В.

доктор технических наук, старший научный сотрудник РОЖНОВ В.А.

кандидат технических наук, доцент

ХУСАНОВ М.А.

Ведущая организация - институт "Узгипроводхоз".

Зашита состоится апреля 1992 г. в часов

на заседании специализированного совета Д.099.02.01 ь Среднеазиатском научно-исслеДо(заФельском институте ирригации имени . В.Д. Журила (НПО САНИИРИ) по адресу: 700187, Ташкент

Карасу-4, дом 11

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НПО САНИИРИ Автореферат разослан " £ " МСУртС! 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических наук

Махмудов Э. Ж

' ОБИТАЯ ХАРАКГЬЖГША РАБОГЫ

Актуальность работы. В последние годы резко возрасла роль машинного орошения в Узбекистане. В республике построены и эксплуатируются около двух тысяч насосных станций и установок, ежегодно перекачивающих более 60 млрд. м3 оросительной воды. Все возрастает количество электроэнергии, потребляемое насосными станциями, например, из II млрд. кВг.ч электроэнергии, выделенной в 1991 году на нувды сельского хозяйства Узбекистана, около 8,5 млрд. кБг.ч затрачено на машинное орошение.

Основными потребителями электроэнергии являются крупные мелиоративные насосные станции с длинными напорными трубопроводами. Появление и все большее распространение таких насосных стащий связано е тем, что освоение новых массивов орошаемых земель сопряжено не только с подъемом воды на командные отметки, но и их перемещением на значительные расстояния. Анализ проектных решений показал, что за последние 25 лет величина средней длины одной нитки напорного трубопровода возросла почти в 2,5 раза, составив до 2Ь00 метров.

Возрастание длины напорных трубопроводов приводит к увеличению потерь энергии в них на преодоление сил гвдравличее-кого трения. Анализ всех потерь энергии в основном оборудовании насосных станций показал, что доля, приходящаяся на потери в напорном трубопроводе ( 44,7 % ), превышает долю потерь энергии в насосе ( 38,8 % ) и электродвигателе ( 16,5 % ). Поэтоцу в настоящее время в условиях острого дефицита энергетических ресурсов, возникает необходимость разработки мероприятий по снижению потерь энергии в напорных трубопроводах, проведение исследований режимов работы мелиоративных насосных станций, оборудованных длинными напорными трубопроводами, выбор, управление и поддержание таких режимов работы при которых обеспечиваются минимальные энергозатраты на водоподъем.

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является разработка научно-обоснованных методов повышения эксплуатационных показателей мелиоративных насосных стащий с длинными напорными трубопроводами.

Для выполнения поставленной цели не обходило решить следующие задачи:

- определение влияния основных параметров индивидуальных

и общих ниток напорного трубопровода на энергетические характеристики насосной станции;

- разработка методики расчета норм расхода электроэнергии насосными станциями, оборудованных центробежными насосами;

- определение способов снижения потребления электроэнергии на насосных станциях с длинными трубопроводами;

- проведение натурных; экспериментальных исследований на насосной станции для проверки результатов теоретических данных.

Мет оды исследований. Использовались методы расчета знер-гогидравлических показателей работы насосных: станций и напорных систем, полученные на основе теорий гвдромашин, вычислительной математики и электротехники. На основе математических моделей разработаны методы расчетов, которые проверены экспериментальными исследованиями на действующих насосных станциях.

Научная новизна. На основе обобщения исследований и разработок по повышению эксплуатационных показателей насосньп: станций, а также разработок и исследований автора научная новизна работы заключается в следующем:

- определено влияние основных параметров индивидуальных у. общих ниток напорного.трубопровода на энергетические характеристики насосной станции;

- выявлены технологические особенности эксплуатации насосных станций с длинными трубопроводами и -их влияние на энергетические показатели;

.- разработана методика расчета норм расхода электроэнергии насосными станциями, оборудованных длинными трубопроводами;

- разработан способ по обеспечению энергетически выгоднейших режимов эксплуатации мелиоративных насосных станций, оборудованных длинными напорными трубопроводами, новизна которого защищенна авторским свидетельством ( Положительное решение

(П.Р.) № 4917527 (120201)).

Достоверность результатов исследований. Результаты исследований обоснованы проведеншми теоретическими и эксперимен-

тальными исследованиями. Их достоверность подтверждена различными расчетами и результатами натурных исследований, а также внедрением результатов работы в насосной станции "Сыр-Дарья" Наманганского Управления эксплуатации насосных станций, энергетики и связи ( УЭНСЭ и С ) и проект института федазгиироводхлопок'1.

Практическая ценность и реализация работы. Практическая ценность результатов исследований заключается в том, что использование методических указаний по нормированию расхода электроэнергии даст возможность планировать потребление электроэнергии, производить оценку качества эксплуатации энергетического оборудования, оценивать источники потери энергии и способы их снижения на действующих насосных станциях. Результаты диссертации в виде устройства и способа по обеспечению энергетически выгоднейших режимов эксплуатации используются на насосной станции "Сыр-Дарья" Наманганского УЭНСЭ и С. Результаты исследований в веде перепускного устройства внедрены в проект института "Средазгипроводхлопок" ( 89143-Г-П3 ) на Джи.эакской головной насосной станции.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсувдены на научно-производственных конференциях профессорско-преподавательского состава ТИИИМСХ ( Ташкент, 1987, 1990, 1991 гг.), Всесоюзных совещаниях ( Москва, ВНЙИГим, 1967 г., Г^узНИИГиМ, Тбилиси, 1967 г.), Всесоюзной конференции молодых ученых ( Ташкент, НГО"САНЙИРИ", 1988 г.), секциях "Эксплуатация гидромелиоративных систем" и "водное хозяйство и системы управления" Ученого Совета НПО "САНЙИРИ"( Ташкент, 1987 - 1990 гг.)

Публикации. Основные результаты и положения диссертационной работы изложены в 9 опубликованных работах, в том числе одно изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы. В приложении к диссертации представлены протокол натурных испытаний на насосной станции "Сыр-Дарья" Наманганского УЭНСЭиС, акты внедрения и расчет экономической эффективности.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОГЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, цель и задачи исследований. Показана научная новизна диссертационной работы и приведены основные научные положения, которые вносятся на защиту.

В первой главе изучено современное состояние эксплуатации основного гидромеханического оборудования на насосных станциях Узбекистана. Приведены особенности эксплуатации мелиоративных насосных станций, оборудованных длинными напорными трубопроводами. Проанализированы проектные решения по компановке насосных станций, показана тенденция увеличения длины напорных трубопроводов. Это объясняется тем, что освоение все новых массивов сопряжено не только с подъемом оросительной воды на высотные отметки, но и перемещением насосных станций на значительные расстояния от водоисточника,

С увеличением длины напорных трубопроводов возрастают и потери энергии в них на гидравлическое трение. Так, в целом, по Узбекистану ежегодные затраты электроэнергии на преодоление потерь в трубопроводе за последние десять лет увеличились с 515,6 до 830,5 млн. кВт.ч.

Как правило, на мелиоративных насосных станциях, оборудованных длинными напорными трубопроводами, несколько центробежных насосов подключаются параллельно в один общий напорный трубопровод. Режимы работы таких насосных станций, в основном, зависят от горизонтов воды в нижнем и верхнем бьефах, от количества работающих насосных агрегатов и toc схемы включения в напорный трубопровод. Регулирование подачи осуществляется ступенчато, путем включения или отключения насосного агрегата. Такое регулирование позволяет менять подачу в пределах производительности. одного насоса. График водоподачи насосной станции составляется для покрытия графика водопотребления, но отсутствие возможности подавать воду в строго заданном количестве приводит к её перерасходу. Чаще всего эта вода попадает в сброс и утрачивается для орошения, при этом терять приходится не только воду, но и электроэнергию на её подъем.

Вопросами, посвященных исследованиям н задачам оптимизации -режимов работы систем машинного водопод-ьема, заншались Коваленко II.И., Виссарионов В.И., Рахимов Ш.Х,, Карелин В.Я., Рожнов В.'А., Вишневский К.П,, Яезнов B.C., Валахшш В.Я., Машков В.Н., Хусанов 1/1. А., Камалов 'Г. С. , Хохлов А. в., Бегимов ¡1., Гшзбург Я.Н., Чебанов В.В., Долгов П. П., Климов В. ¿. и др.

Обзор работ, посвященных оптимизации режимов работы насосных станций, показал, что в настоящее время работы по снижению потерь электроэнергии, связанной с преодолением сил гидравлического сопротивления в данных напорных трубопроводах, практически не проводились.

В данной главе дается литературный обзор по нормированию расхода электроэнергии насосными станциями. Разработанные методические указания по определению норм расхода электроэнергии насосными станциями СИТИ "Псковоргмехводстрой" л В/О "Союзвод-проект" не учитывают старение основного оборудования, после ввода в действие методических указаний, от организаций, осуществляющих эксплуатацию насосных станций, стали поступать замечания на то, что установленные нормы не в полной мере отражают потребность в электроэнергии, не стимулируют разработку технических мероприятий по экономии потребления электроэнергии.

Из обзора литературы сделан вывод о том, что разработанные методы расчета норм потребления электроэнергии при машинном водоподъеме не учитывают режимы эксплуатации насосно-силового оборудования совместно с напорными трубопроводами.

Приведено описание объектов исследования - Джизакская головная насосная станция ( ДШС ) и насосная станция "Сыр-Дарья" Наманганского УЭНСЭ и С.

В результате выполненных исследований определены цель и задачи исследований данной работы, которые обеспечат повышение эксплуатационных показателей.мелиоративных насосных станций с длинными напорными трубопроводами.

Во второй главе рассмотрены особенности нормирования потребления электроэнергии на насосных станциях, оборудованных длинными напорными трубопроводами. Сформулированы задачи, организация и фор Mil! нормирования. В основные задачи нормирования расхода электроэнергии входят:

в

- осуществление режима экономии электроэнергии;

- рациональное распределение и эффективное использование электроэнергии на насосных станциях;

- оценка качества эксплуатации насосных станций и установок по энергетической составляющей;

- планирование потребления электроэнергии;

- разработка мероприятий, направленных на соблюдение режима экономии энергетических ресурсов.

Норма расхода электроэнергии является удельным показателем оценки энергоемкости насосной станции. Ниже приведена методика расчета норм расхода электроэнергии насосными станциями.

Индивидуальная технологическая норма расхода электроэнергии перекачивающих насосных станций определяется по зависимости:

//. = Ю5 ■ '&е'Нг . А-Зг.у

'¿и-?3-?тр?п-?« ' ( 1 >

где: Нг - геометрическая высота подъема воды насосной станцией; - средневзвешенное значение КОД насосов;

& - средневзвешенное значение КОД электродвигателей;

?тр - коэффициент полезного действия трубопровода; - коэффициент полезного действия подстанции; - коэффициент полезного действия линии электропередач.

Коэффициенты полезного действия подстанции и линии электропередач учитываются в случае если они находятся на балансе водохозяйственной организации.

Средневзвешенные значения КПД насосов и электродвигателей определяются в зависимости от режимов эксплуатации насосных агрегатов.

Коэффициент полезного действия трубопровода 2гр , учитывает потери энергии на преодоление сил трения в напорном трубопроводе и на местные сопротивления, определяется по зависимости: ц

где: (¡н - величина потерь энергии в напорном трубопроводе, которая состоит из потерь на трение и на местные сопротивления:

hw e * > С , а/ ( з )

I e

где: bw - величина потерь энергии в напорном трубопроводе, для его первого года эксплуатации; - потери энергии в местных сопротивлениях напорного трубопровода; Л* - коэффициент, учитывающий изменения потерь на трение от изменения абсолютной шероховатости в процессе эксплуатации напорного трубопровода.

В результате длительной эксплуатации на внутренней поверхности напорных трубопроводов образуются отложения, что представляет собой комплексный процесс, зависящий от физико-химических свойств перекачиваемой воды, материала трубопровода и характеристик его покрытия, а также от ряда гидравлических параметров потока.

К одному из основных факторов, влияющих на интенсивность процесса отложения, отнесен физико-химический состав перекачиваемой воды. По характеру агрессивности принята система, разработанная Комерштейном А.Г. и Альтшулем А.Д., разделяющая воду на пять групп.

Используя разработанную методику, определены нормы потребления электроэнергии насосной станцией "Сыр-Дарья", индивидуальная технологическая норма расхода электроэнергии на перекачку воды насосной станцией "Сыр-Дарья" составила

Ип = 319 , а индивидуальная общепроизводственная

тыс.м

норма расхода электроэнергии, учитывающая нормы на вспомогательные нувды производства, неизбежные потери в электрических

преобразователях и сетях, составила На - 322,2 .

тыс.м

В третьей главе определены пути повышения эксплуатационных показателей мелиоративных насосных станций, оборудованных длинными напорными трубопроводами.

Исследованиями Хохлова A.B. было установлено, что на насосных станциях, оборудованных двумя и более параллельно расположенными длинными нитками напорного трубопровода наиболее энергетически выгодными являются режимы с равномерной загрузкой напорных трубопроводов, т.е. при одинаковых подачах в них.

Анализ фактических режимов на раде насосных "станций показал, что равномерную загрузку напорных трубопроводов не всегда

удается осуществить. Это чаще всего связано с неподготовкой оборудования к эксплуатации, производством на нем ремонтных работ, выводом в резерв и рядом других объективных и субъективных причин. Поэтому на насосных станциях нередко возникают ситуации, когда напорныё трубопроводы загружены неравномерно.

Для осуществления равномерной загрузки напорных трубопроводов1 насосных станций .был разработан и защищен авторским свидетельством способ регулирования подачи насосной станции с жейколопастными насосами ( П. Р. .№ 4917527 (120201)).

Сущность изобретения поясняется чертежом, •' где представлена схема основного оборудования насосной станции ( рис. I )

Предлагаемый способ предназначен для регулирования подачи насосной станции, состоящей из центробежных насосных агрегатов I с жестколопастными'рабочими колесами,. .работающих параллельно. Индивидуальные нитки напорных трубопроводов 2 насосных агрегатов I соединены в два (или более) общих напорных тру. бопровода 3 и За, причем каядай из работающих насосов оснащен дисковым затвором 4.

Способ регулирования подачи осуществляется следующим образом.

Общие напорные трубопроводы 3 и За соединяют меззду собой перепускной трубой 5,-которую снабжают дроссельным устройством Разница давлений .при входе и выходе воды из. дроссельного устройства 6 измеряется дифманометром 7.

Определяют количество насосных агрегатов I, необходимых для обеспечения заданной подачи. Подача этих насосных агрегатов I при их совместной работе и открытом дроссельном устройстве 6 на перепускной трубе 5 должна быть больше заданной подачи, но меньше величины заданной подачи при работе этих насосов только на свой индивидуальный напорный трубопровод 2 (при закрытом дроссельном устройстве 6 ). Регулирование подачи осуществляют путем изменения гидравлического сопротивления дроссельного устройства, т.е. изменением степени его открытия.

Запускают в работу насосные агрегаты I, которые должны обеспечить заданную подачу при открытом дроссельном устройстве на перепускной трубе 5. Подача насосной станции будет больше заданной. Для уменьшения подачи прикрывают дроссельное уст-

Рис. I Схема основного оборудования насосной станции с перепускным сооружением

ройство 6. Подача уменьшается. О величине изменения подачи судят по показаниям дифманометра 7 путем измерения разности давления в общих напорных трубопроводах 3 и За в месте их соединения перепускной трубой 5.

Величину перепада давления на дроссельном устройстве устанавливают в соответствии с зависимостью:

I'M (4)

**max

где: Hi - перепад давлений на дроссельном устройстве при его полном закрытии; - перепад давлений на дросеельном

устройстве при его полном открытии; д£? - заданная величина изменения подачи насосной станции; изменение подачи

насосной станции при переводе дроссельного устройства из положения полного открытия в положение полного закрытия.

Установка перепускного устройства позволит выравнить подачу воды в трубопроводах практически при всех режимах эксплуатации насосной станции.

Для обеспечения равномерной загрузки напорных трубопроводов и плавного регулирования подачи насосной станции"Сыр-Дарья Наманганского УЭНСЭ и С разработано и внедрено перепускное со.о ружение.

Разработанная математическая модель для совершенствования режимов работы насосной станции с длинными трубопроводами, работающей с перепускным устройством в соответствии с графиком водоподачи, расчетами по которой обеспечивается минимизация мощности потребляемой насосной станции. 'Алгоритм расчета имеет следующий вид:

0. Формирование массивов исходной информации на внешних носителях.

1. Генерация состава работающих агрегатов и открытия задвижки перепускного устройства для организации очередного цикла расчета.

2. Расчет режимов работы насосных агрегатов на первом и втором трубопроводах с учетом фиксированного (полученного в п. 3 или нулевого) значения расхода воды через перепускное сооружение Qnn при расчете потерь напоров в напорных трубопро-

водах. Производится методом половинного деления до получения необходимой точности расчета по манометрическому напору

Нн .

3. Расчет потерь напора в соединительных трубопроводах перепускного сооружения при фиксированных по подаче режимах насосных агрегатов методом половинного деления для аргумента

(Эдн до выполнения условия -лНпа с заданной точность».

4. Проверка достижения точности расчета расхода через перепускное сооружение. Точность оценивается по результатам двух последних последовательно полученных значений Опл-Если точность не достигнута, то происходит переход к очередному выполнению расчетов по пп. 2, 3. Если точность достигнута, то происходит переход к п. 5.

5. Расчет поагрегатно и по всей насосной станции основных показателей, характеризующих рассматриваемый режим включения насосных агрегатов и открытия задвижки перепуском. Запись результатов расчета на внешний носитель. Ьавершение очередного цикла расчета.

6. Счотывание с внешнего носителя полного объема информации с результатами расчета и печать результ[фующей таблицы.

По.результатам расчета режимов работы агрегатов на насосной станции "Сыр-Дарья" можно сделать вывод о том, что наибольшие возможности в регулировании подачи и снижении потребления электроэнергии возникают при средней загрузке насосных агрегатов, т.е. когда на две нитки напорного трубопровода работают 3*5 насосных агрегата. Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о том, что при открытии задвижки на перепускном сооружении всегда происходит снижение потребления электроэнергии, причем чем больше величина открытия задвижки, тем эффективнее работа насосной станции. Чем неравномернее распределены работающие агрегаты на нитки трубопровода, тем экономичней будет работать насосная станция при открытом перепускном сооружении. Эксплуатация перепускного сооружения позволяет экономить электроэнергию от 5 до 21 % в зависимости от режима работы насосной станции. Ьависимости изменения относительных величин снижения электроэнергии и возможности регулирования подачи от величины открытия задвижки на перепускном сооружении

при различных величинах диаметра перепуска приведены на рис. 2.

Так выбраны были диаметры, равные 0,6 м, 1,0 м, 1,4 м. ; Анализ полученных зависимостей показывает, что при диаметре перепуска 0,6 м (фактически установленный на насосной станции "Сыр-Дарья") экономия электроэнергии может достигнуть 15 %, а диапазон регулирования подачи - 23 %. При сооружении перепус- • ка диаметром 1,0 эти величины бы составили соответственно 15,8 % и 25 %, а при сооружении перепуска диаметром 1,4 'м ( т.е. равный самим напорным трубопроводам насосной станции) эти величины составили бы значения 16,0 % и 25,3 %.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что сооруженный перепуск на насосной станции диаметром 0,6 м позволил получить экономический эффект около 95 % от возможного. Установку более громоздких перепускных сооружений, с учетом их трудоемкости, монтажа и сложности обслуживания, можно считать нецелесообраз-' ным.

Приведены расчеты режимов работы насосной станции, оборудованной разнотипными центробежными насосными агрегатами, работающими параллельно на общий напорный трубопровод, с учетом зависимости геометрической высоты подъема от режима перелива через щит водовыпускного сооружения и индивидуальных потерь напора при слиянии потока на крестовине.

В качестве базового объекта методика составлена для Джи-закской головной насосной станции ( ДГНС ), где установлено разнотипное насосное оборудование. ДГНС оборудована семью насосными агрегатами (пять насосов - 2400В-25/40 и два насоса -1600В-10/40), подающие воду по двум ниткам напорного трубопровода - диаметром 4200 мм и длиной 2258 м кавдая. На первую нитку трубопровода работают два насосных агрегата типа ' , 1600В-Ю/40 и два типа 2400В-25/40, а на вторую нитку трубопровода работают три насосных агрегата 2400В-25/40. Схема подключения насосных агрегатов к напорным трубопроводам ДГНС представлена на рис. 3. На этом рисунке показана геометрия соединения на крестовине индивидуальных напорных трубопроводов в общий.

Установка разнотипного оборудования на насосной станции

Рис. 2 График' изменения относительных величин снижения э/энергии-(д/7) и возможности регулирования подачи (аО ) от величины открытия задвижки на перепуске при различных диаметрах перепускного сооружения Схема работы .-3 + 0

1.4 - 0 0,6 м /"" , 7'

2.5 - 0 1,'0 м ( - -1---

3.6 - 0 1,4 м - -----'

Насосные агрегаты

Рис. 3

Схема подключения насосных агрегатов ДГНС к магистральным напорным трубопроводам.

обусловила 126 вариантов совместной работы насосов и напорных трубопроводов. Анализ всех режимов позволил установить, что близкую к заданной подаче насосной станции можно обеспечить различными комбинациями работающих агрегатов и ниток напорного трубопровода. Причем каждая из них: будет иметь свою суммарную затрачиваемую мощность, а следовательно, различные варианты будут иметь и различные эксплуатационные затраты.■ ■

Установившийся режим группы насосных агрегатов,'' работающих параллельно на общий напорный трубопровод, с учетом зависимости геометрической высоты подъема от режима перелива.через щит водовыпускного сооружения и индивидуальных потерь напора при слиянии потоков на крестовине описывается системой уравнений следующего веда (приводится для трех агрегатов) :

Нш = На , ¿?,) + *Нп Ш;

* Н„ ^Яеж , * а Нт (С/с);. = Иг (¿г, (]г> Щ*й//Г[с?с);

$ *(?//<(#„<)•, . ( 5 )

42 = № (//„* ) ; «

с*/

Здесь - манометрический напор С -го насосного агрегата; Иг- геометрическая высота подъема воды; , &Нм>ьНгс$-

- потери напора, определяемые составом работающих агрегатов

и соответствующем режимом слияния потоков в начале общего напорного трубопровода; йНг($е) - функциональная зависимость потерь напора в общем напорном трубопроводе от расхода воды;

- подача " с-го насосного агрегата; йНк - потери напора в конфузоре на агрегате,' работающем на прямой проход; ' ' - суммарная подача группы насосных агрегатов;¿ЭД-^сУ -

- функциональная зависимостьопределяющая подачу с -го агрегата при - напоре -.И^с ' в .соответствии с рабочей характеристикой насоса. •"' /;Ч -. - -

Решением системы'уравнений•( 5 )•определены.значения подач насосных агрегатов ' 'ф , суммарные подачи группы рабо-т^щих агрегатбв "¿¡1?. •и манометрический напор //^ каждого м,,(1|д^регата' для" любого во&можноМ 'сочетания работающих агрегатов 1/!;г^^ерметрической высоты подъема. . ■ - ,

По вычисленным .значенкям (}с рассчитывают основ-

,...ные показатели,'кфактериз'ующие режимы работы агрегатов и группы в'целом: " " ' • ;-•■ ., . ,.„. -мощность, Потребляемая ■ '/;-ым'насосным агрегатом

"' : "(в)' '

- суммарная мощность, потребляемая группой параллельно работающих насосов ■

М? 2 л/г • ■ ' ,, ч

¿*4 \ ' I

- среднее значение КВД насосных агрегатов,' работающих' на один трубопровод

'Им

(.81

V

В этих зависимостях:

п - количество работающих насо.сов; 2н1 ~ КЦЦ ¿-го насоса; - КЩ г-го электродвигателя.

Система уравнений ( 5 ) рассмотрена как система нелинейных алгебраических уравнений. В зависимости от количества аг-..регатов'Ч'один - четыре) количество уравнений в системе изме-' няетоя от трех-до девяти. Для решения этой системы применен " обобщенный метод Стеффенсена,. реализованный подпрограммой пакета научных" подпрограмм ЕС, ЭШ.

. , , : В четвертой глаёе приведены результаты натурных исследо-■ ваний по определению эффективности" энергосберегающих мероприятий на,насосной станции "Сыр-Дарья" Наманганского УЭНСЭ и С.

; .Натурные испытания" проводились в целях выявления эффективности работы перепускного сооружения, установленного мевду первой и второй нитках напорного трубопровода насосной станции, "Сыр-Дарья", находящейся в' эксплуатации с 1982 г. В процессе

испытаний снимались показания регистрирующих приборов, определяющих характеристики работы насосной станции при различных вариантах подключения насосных агрегатов на I и П нитки напорного трубопровода, .

Расход первой и второй нитки, напорного трубопровода определялся расходомерным стационарным устройством по разработанной системе учета и контроля подачи воды на насосной станции "Сыр-Дарья". Метод определения расхода: системы учета и контроля подачи воды основан на измерении скорости движения вода в одной точке сечения трубопровода, в которой локальная скорость равна средней скорости в данном сечении. Прпизведение этой скорости на площадь живого сечения равна объемному.расходу потока (метод "скорость - площадь"). Этот способ измерения действует на основании ГОСТ 8.361-79 по определению объемного расхода жидкости методом измерения скорости в одной точке сечения цилиндрической трубы круглого сечения. "

Разность измерений расхода не превысила 2,5 % от расчетного расхода, пропускаемого трубопроводом. Результаты натурных испытаний представлены в таблице № I. .

В процессе натурного эксперимента- определялись потери напора в общей нитке напорного трубопровода при различных режимах работы насосных агрегатов. ,

Анализ результатов испытаний позволил определить, что потери напора на преодоление сопротивления гидравлического трения в напорном трубопроводе насосной станции "Сыр-Дарья" за время эксплуатации с 1982 года, т.е. за'Ю лет возросли в 2,54 раза по сравнению с проектными значениями и .3-,36-раза по сравнению с новым трубопроводом, при этом-коэффициент; гидравлического трения составил ■ Я = 0,03532.' : ;

В процессе испытаний при одном и том. же режиме работы насосной станции снимались показания регистрирующих приборов для различных положений перепускного устройства. При роботе насосной станции с перепускным устройством увеличивалась подача, наблюдалось снилаэние напора и затрат мощности.

Перепускное устройство при проведении натурных испытании показало себя работоспособным и эффективным.

Из 10 проведенных опытов работы насосной станции пере-

Таблица № I

Результаты натурных испытаний перепускного устройства

№ •Количество ра-! Показатели работы насосной станции Величина увеличения подачи Величина снижения затрачив. мощностк ЛУ^, %

| насосов 1 без перепуска с перепуском

пп ! I ! П ! ! нитка ' нитка | 20, М3/с 1 ! | ! и, ХЪт. гъ/с.м3 Ев, ! ТАГ > ! К Вт ! гыс.ыЗ м}/с К

I - I 1,30 1312 280 1,35 1299 267 0,05 3,8 4,9

2 - 2 2,32 2450 223 2,50 2393' 274 7,6 10,3

3 - 3 3,06 3357 304 3,65 ЗьбЗ 278 0,59 19,3 го 9,4 °

4 I 3 4,36 4669 292 4,78 4922 285 0,42 9,6 3,9

5 I 2 3,62 3762 284 3,72 3769 281 0,10 2,7 2,7

пускным устройством увеличение производительности насосной станции составило 8,50 %, снижение энергозатрат - на 6,24 % по сравнению с работой насосной станции без перепускного устройства.

Основные результаты расчетов натурных экспериментов представлены в таблице № 2 и на рис. 4.

Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о достаточной сходимости результатов исследований.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОдД

1. Разработана методика расчета норм расхода электроэнергии мелиоративными насосными станциями с длинными напорными трубопроводами, где осуществляется учет потерь энергии на преодоление дополнительного сопротивления из-за старения напорного трубопровода.

2. Разработана методика расчета режимов работы насосной станции, оснащенной разнотипными центробежными насосными агрегатами с учетом потерь напора при слиянии потоков в общий напорный трубопровод. По результатам исследований установлено, что наиболее экономичная работа насосной станции осуществляется при равномерной загрузке напорных трубопроводов.

3. Разработан и защищен авторским свидетельством способ регулирования подачи насосной станции с жестколопастными насосами, который обеспечивает на мелиоративных насосных станциях с длинными напорными трубопроводами снижение удельного потребления электроэнергии в среднем на 6,2 % и повышение производительности насосной станции на 8,5 %.

4. Разработаны математическая модель, алгоритм и программа расчета режимов работы насосной станции с перепускным сооружением, которые дают возможность рассчитать режимы, повышающие эксплуатационные показатели мелиоративных насосных станций с длинными напорными трубопроводами.

5. Сравнение результатов математического моделирования и натурных экспериментальных исследований дало близкое их совпадение, что подтверждает адекватность разработанных математических моделей исследуемым процессам и достоверность'Методик мо-

Таблица 2

Сопоставительная таблица результатов расчета и натурного эксперимента на насосной станции "Сыр-Дарья"

Поло- Количество работающих насосов Результаты расчета ! ? результаты эксперимента

жение задвижки Щ ! ^ • г:*вг 'Увеличен.'Сниже- ! ! ¿У г | г, л£г 'Увеличен. Снижение

I ! П нитка ! нитка г ! подачи ! % !ние ^дб' !льнои ! ¡мощностА ! подачи • ! ^ !удельног [мощности Л

0 3 0 0 I I 1,35 1,31 1,201 1,200 2,6 2,4 1,35 1,30 1,299 1,312 3,8

0 3 0 0 ' 2 2 2,61 2,35 2,393 2,343 11,3 8,1 2,50 2,32 2,393 2,450 7,6 го

0 3 0 о' 3 3. 3,69 . 2,99 3,548 2,386 23,2 15,0 3,65 .3,06 3,663 • 3,357 19,3 9,4

0 3 I ■ т. 1 3 3 4,67 4,31 4,682 4,586 8,4 5,8 4,78 4,36 4,922 4,669 ■ . У'6 3,9

0 3 I I 2 2 3,76 3,66 3,565 3,542 2,5 1,9 3,72 3,62 3,769 3,762 2,7 2,7

" 0 " - задвижка на перепуске закрыта " 3 " - задвижка на перепуске открыта

Рис. '4. Сопоставление расчетных и натурных зависимостей

—- расвет

----эксперимент

делирования и натурных исследований.

6. Экономическая эффективность от внедрения результатов работы на насосной станции "Сыр-Дарья" Наманганского УЭНСЭ и С составила 21,10 тыс. руб., а в проект "Перепускное устройство меэду напорными трубопроводами Джизакской головной насосной станции", выполненный институтом"Средазгипроводхлопок" -- 176,4 тыс.руб.

На основе вышеизложенного, основными научными положениями диссертации, которые выносятся на защиту, являются:

1. Методика расчета норм расхода электроэнергии мелиоративных насосных станций с длинными напорными трубопроводами.

2. Методика расчета режимов работы мелиоративной насосной станции с длинными напорными трубопроводами, оснащенной разнотипными центробежными насосными агрегатами.

3. Математическая модель и алгоритм расчета режимов работы мелиоративной насосной станции с длинными трубопроводами и перепускным сооружением.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Хохлов A.B., Халматов В.А. Результаты испытаний устройства двухрежимного закрытия дискового затвора на ДГНС. Сб. науч.тр. СредаэНШирригации, 1986, вып. 174. с.82-87.

2. Халматов В.А., Хохлов A.B. Выбор экономичных режимов работы напорных трубопроводов при эксплуатации крупных насосных станций. Тезисы докладов Всесоюзного совещания во ВНИИГиМ, Москва, 1987 г., с.130-131

3. Халматов В.А., Хохлов A.B. Влияние коррозии напорных трубопроводов на энергетические показатели мелиоративных насосных станций. Тезисы докладов Всесоюзного совещания в ГрузНИИГиМ, Тбилиси, 1987 г., с.78-79.

4. Халматов В.А., Хохлов A.B., Машков В.Н. Новая водосбе-регающая технология регулирования.подачи мелиоративных насосных станций. Тезисы докладов Всесоюзной конференции молодых ученых в НПО "САНИИРИ", г.Ташкент, I9B8 г., с. 27-28.

5.Хохлов A.B., Халматов В.А., и др. Методика расчета норм, расхода электроэнергии насосными станциями, каскадами насосных станций и скважинами (проект). Ташкент,НПО САНШРИ, 1988г.,с.27

6. Усманов P.A., Хохлов A.B., Кузьменко A.A., Халматов ß.A. и др. Методика расчета норм расхода электроэнергии насосными станциями, каскадами насосных станций и скважинами. Ташкент -

- Киев, НПО САНИИРИ, 1У89 г., с. 157.

7. Рахимов Ш.Х., Андаев Х.Ш., Хохлов A.B., Халматов В.А. Способ снижения энергозатрат на насосных станциях с длинными трубопроводами. В кн: Управление водохозяйственными системами, регулирование стока и охрана водных ресурсов бассейнов рек Средней Азии. Изд-во НПО "САНИИРИ", Ташкент, 1991, с. 3-13

8. Бобров Ю. И., Давронов Ш.Р., Хохлов A.B., Халматов В. А. Расчет на ЭВМ режимов работы насосных станций с центробежными агрегатами. В кн: Управление водохозяйственными системами, ре' гулирование стока и охрана водных ресурсов бассейнов рек Средней Азии. Изд-во НЛО "САНИИРИ" ,Таакент, 1991г. с.27-36.

9. П.Р. № 4917527 (I2020I) Способ регулирования подачи насосной станции с жестколопастными насосами, НЛП "Водоподъем" авторы изобретения Колесников Ю.А., Машков B.I1. , Хохлов A.B., Рахимов Ш.Х., Халматов В.А., Тучин А.И.