CC BY
22УДК 628.12(075.8) Янгиев А.А., Гловацкий О.Я., Насырова Н.Р., Газарян А.С., Рашидов Ж.И.
ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ №6 КАРШИНСКОГО КАСКАДА
Янгиев А.А. - д.т.н., профессор; Гловацкий О.Я. - д.т.н., профессор; Насырова Н.Р., Газарян А.С., Рашидов Ж.И. (Ташкентский институт ирригации и механизации сельского хозяйства)
Ушбу мацолада Карши магистрам каналининг 6-сонли насос станциясидаги насос агрегатларини %ар хил иш режимларида тула мицёсда синовдан утказиш натижалари келтирилган. Тадцицотнинг мацсади сув таъминоти мажмуаси ва насос агрегатларининг гидравлик иш шароитларининг узига хос хусусиятларини щсобга оладиган гидродинамик цонуниятларни аницлашдан иборат булиб, улар сув таъминотининг цуйи оцимида сувнинг рухсат этилган минимал даражаларига синов утказиш натижасида аницланди.
Таянч сузлар: насос станцияси, сув таъминоти комплекси, гидравлик шароитлари, магистрал канал.
This article presents the results of full-scale tests of pumping units at pumping station №6 of the Karshi main canal in various operating modes. The purpose of the research is to identify hydrodynamic regularities that take into account the peculiarities of the hydraulic operating conditions of the water supply complex and pumping units, which were determined as a result of testing the supply for permissible minimum water levels in the downstream of the station.
Key words: pumping station, water supply complex, hydraulic conditions, main canal.
Введение. Правительством Республики Узбекистан поставлена задача уменьшения затрат на функционирование объектов за счёт новых энергосберегающих технологий эксплуатации насосных станций (НС). Необходимо достигнуть сокращения потребления электроэнергии не менее, чем на 10% за счет широкого внедрения энергосберегающих технологий, методов регулирования режима работы НС [1,2]. Целью исследований является разработка новых энергосберегающих режимов эксплуатации Каршинского магистрального канала (КМК).
Каршинский каскад, являясь жизненно важным объектом, обслуживает население свыше 1,5 млн., снабжая водой оросительную систему, обеспечивающую водой 400000 га Кашкадарьинской области на юге Узбекистана, ряд районов в Туркменистане.
Насосная станция № 6 располагается на ПК 758+75 и в состав ее комплекса гидротехнических сооружений входят: подводящий канал, аванкамера, здание НС.
Материалы и методы.В процессе исследования при изучении состояния агрегатов и сооружений насосной станции №6 КМК использованы системный анализ, обработка результатов натурных исследований на основе законов гидромеханики для дальнейшего их использования и применения. Использованы результаты исследований института ирригации на крупнейших каскадах, общепринятые стандартные методы испытаний насосов, статистическая обработка результатов геодезических измерений в момент контрольных испытаний агрегатов.
Результаты и обсуждение.В практике эксплуатации НС контролируются 30-40% от общего числа параметров, подлежащих контролю, что ухудшает эффективность работы агрегатов.
Основным видом натурных испытаний насосных агрегатов в условиях эксплуатации являются контрольные параметрические испытания, при которых проверяются фактические показатели и характеристики, определяющие способность насосов гарантированно обеспечить номинальную эффективную водоподачу НС.
Целью контрольных испытаний является анализ изменения рабочих параметров насосов во времени в зависимости от срока службы и технического состояния, от внесенных в конструкцию усовершенствований и модернизаций [3,4].
В состав контрольных испытаний входит измерение и расчет следующих параметров: подача, напор насоса, мощность электродвигателя, кавитационный запас, КПД насоса и агрегата.
Рис.1. Машинный зал НС-6
До начала испытаний произведены ревизия гидрометрических реек, выбор и подготовка измерительного створа для установки манометра, выбор и подготовка измерительного створа на машинном канале для производства измерения скорости потока в канале; уточнение фактических геометрических параметров потока в створе измерения.
На Каршинской НС-6 контрольным испытаниям подлежат шесть однотипных агрегатов со следующими проектными параметрами насосов - ОПВ 10 - 260Г и ОВ 10 - 260: подача до 38- 40 м3/с, напор - 24 м, минимальное подтопление - 7,0 м, КПД - 86 %.
Электродвигатели ВДС 375/130 -24 мощностью - 12500 кВт, КПД - 97,0% (рис.1) При испытаниях производились измерение и регистрация следующих параметров: подача, напор насоса м3/с;Н,м, мощность М, кВт, потребляемая приводным электродвигателем, уровни воды на подводящем канале, всасывающих камерах и в напорном бассейне. По измеренным параметрам рассчитывались КПД агрегатов и насосов, а также удельные затраты электроэнергии.
По результатам геодезических измерений были определены фактические отметки уровней воды верхнего и нижнего бьефов, которые сведены в таблицу 1.
Таблица 1.
Фактические уровни воды НС-6 КМК
Абсолютная отметка уровня воды (м)
Количество работающих агрегатов Аванкамера Напорный бассейн
Один 347,2 375,08
Два 347,7 375,13
Три 348,2 375,42
Четыре 348,4 375,42
Развиваемый напор для насоса со всасывающей трубой определялся по формуле:
Н = Рт-104/Г + (Е^2/2£ + (1)
где: Н - полный напор насоса, м; Рт - давление по манометру ЭКМ -10 кг/см2(2,94кГ/см2);
у - удельный вес перекачиваемой воды, 1000 кГ/м3; V - скорость в напорном трубопроводе в сечении подсоединения манометра, м/с, площадь поперечного сечения на месте установки манометра составила 10,4 м2, значение фактического расхода насоса по данным инструментальных замеров составило 32,2 м3/с; ЕС = Свх+Сконфузор+Сколено - сумма коэффициентов гидравлических сопротивлений складывается из сумм коэффициентов местных гидравлических сопротивлений на вход, конфузорного перехода с D 7,0м до 3,0 м и колена. С учетом этого значения местных гидравлических сопротивлений составили: Свх = 0,5; Сколено = 1,19, Сконфузор= 0,1272. Коэффициент гидравлических сопротивлений конфузорного перехода определяется по формуле:
- ( М1
^конфузора ^к.вх 1 ул! ^ ^ тр' (2)
V М у
где: ^к.вх - коэффициент сопротивления конического входа. Среднее значение коэффициента гидравлических сопротивлений на конфузоре составит ^ср=0,0134. Подставив все значения величин в формулу (1) имеем
^ 2.94*104/1000 + 1.81718* 3,222/2*9.81 - 3,66 = 27,55 м.
Общая активная мощность, потребляемая электродвигателем из электросети переменного трехфазного тока определяется по данным измерительных приборов вольтметра и амперметра, расположенных в машзале и определяется по формуле:
N = Чл*^*^? = *620A * 10000V*0.98 = 10,511МВт (3)
КПД насосного агрегата рассчитывается по известной формуле:
Т = 9,81 * Q * H * 100 /N, %, Т = 82.8% (4)
КПД агрегата ] = 82,8 * 97,0 = 85,4%
В связи с отсутствием для приводного электродвигателя заводского графика зависимости ]эд=/Щ), последний принимается равным 97% (по типовому паспорту на электродвигатель). По полученным при испытаниях параметрам в рабочей точке исследуемых режимов находится удельный показатель фактических энергозатрат, обеспечивающий оценку технического качества эксплуатации и обслуживания насосных агрегатов и НС:
Ауд= N * 1000 / ^ * Нг * 3600), кВт*ч/м3*м (5)
где: Ауд - удельные затраты электроэнергии на подъём 1000 м3 воды на высоту 1м; Нг=УУВВБ - УУВНБ - геометрический напор (разность отметок уровней воды верхнего и нижнего бьефов) НС в рассматриваемом режиме, м. За отметку уровня воды в нижнем бьефе был принята отметка уровня воды в приемных камерах.
Средняя подача, вычисленная по четырем участвующим в испытаниях агрегатам составляет 32,2 м3/с, а общая подача НС в момент проведения испытаний составила 128,8 м3/с .
Таблица 2
Результаты контрольных испытаний агрегатов
Номер Сумма Напор, Подача, Мощность, КПД Режим
агрегата потерь м м3/с кВт НА, % (в работе
,м агрегаты:)
1 1,09 28,11 32,7 11240 82,7 1+2+3+5
2 1,06 28,08 32,2 11043 82,8 1+2+3+5
3 1,05 28,07 32,0 10984 82,7 1+2+3+5
5 1,04 28,06 31,9 10906 83,0 1+2+3+5
Долю энергозатрат, учитываемых на подстанции как вспомогательные нужды можно оценить, приняв к.п.д. агрегатов как среднее арифметическое ориентировочно 82,8%. В этом случае для четырех агрегатов:
N = 9,81*128,8*28,08/0,828*0,97 =44,175 МВт (6)
Удельные затраты в целом по НС по данным испытаний составляют:
Ауд=Е N * 1000 / ЕОвод * Нг * 3600= 44175 *1000/128,8*27,02*3600 = 3,52 кВт/м3*м Этот показатель следует сравнить с полезными энергозатратами, необходимыми для подъёма 1000 м3/с на высоту 1 м:
Апол =9,81*1*1*1000/3600 = 2,72 кВт/м3*м (7)
Из определения удельных затрат следует, что Апол представляет собой теоретические, единые для любых условий и НС затраты, аА^э содержат все реальные затраты, учитывающие энергетические издержки, включая КПД агрегатов, потери напора [5,6].
Рис.2. Лопасть рабочего колеса экспериментального насоса
Учитывая комплексность и универсальность, удельные энергозатраты следует использовать как сопоставимый показатель качества эксплуатации и энергоэффективности насосного оборудования на различных и разнотипных НС.
Основным эффективным фактором установки новых узлов и деталей насоса является экономия электроэнергии. По предварительным расчётам от эксплуатации нового модифицированного рабочего колеса и выправляющего аппарата экономический эффект составит 560 000 кВт/ч электроэнергии.
Испытания нового рабочего колеса были проведены на НС-6 (рис.2).
При работе лопасть рабочего колеса обтекается потоком жидкости, и на тыльной стороне пера 1 создается область пониженного давления, в которой может возникать кавитация. Вода с высоким давлением поступает в открытый конец трубки 4, расположенный у входной кромки пера 1, и по каналу подводится к отверстиям 2, выполненным в трубке 3 и вытекая из них в проточную часть рабочего колеса, сокращает возможность образования кавитационных пустот и снижает кавитационную эрозию поверхности пера и гидравлические потери [7].
Сборка рабочих колёс из новых лопастей была полностью освоена в ремонтном цехе специалистами УЭ КМК.
Наличие технического потенциала подтверждает целесообразность локализировать выпуск основных узлов и деталей насосов типа ОПВ - 260 для насосных станций каскада в Республике Узбекистан. Это, безусловно, обеспечит скорейшее завершение программы реабилитации каскада КМК, существенно повысит качество ремонта и ресурс работы насосного оборудования и, в свою очередь, сохранит гарантированное водообеспечение региона и независимость от зарубежных поставок запасных частей уникальных насосов. Мы считаем, что необходимо поддерживать отечественных производителей, дающих значительный экономический эффект и экономию валюты.
Выводы.
1. В результате контрольных испытаний агрегатов определены подачи НС-6 КМК для допустимых минимальных уровней воды в аванкамере станции. Для соответствующих подач определены режимы эксплуатации новых насосов, поставляемых для реабилитации каскада.
2.Решение задач эффективного управления крупных НС невозможно без оперативного контроля, основанного на применении информационно измерительной системы, организованной на современной компьютерной базе для разработки научных основ энергосберегающих режимов, их региональных особенностей (особенно в условиях реконструкции и реновации крупных НС).
3. продолжаются дальнейшие работы по расширению и идентификации расчетной схемы водоподводящих сооружений узла НС, разработке вариантов управления с введением в схему новых средств регулирования работы элементов НС.
4. Сравнительный анализ с существующими зарубежными и отечественными аналогами показал ликвидацию недостатков аналогов ведущих российских, китайских, французских и немецких фирм по обеспечению стабильности подвода потока, уникальность, эффективность и инновационность изложенных исследований.
ЛИТЕРАТУРА
1. Постановление Президента Республики Узбекистан № ПП-4486 от 9 октября 2019 года «О мерах по дальнейшему совершенствованию системы управления водными ресурсами», Ташкент, 2019.
2. Гловацкий О., Базаров Д., Эргашев Р., Хамдамов Б., Исмаилов Н., Насырова Н.Обеспечение энерго и водосбережения при эксплуатации водозаборов машинного водоподъема // "Узбекгидроэнергетика" илмий-техник журнали, 2020, №3(7). С.34-39.
3. Гловацкий О.Я., Мухаммадиев М.М., Тошматов Х.К., Маматкулов Д.А. О работе каскада насосных станций Каршинского магистрального канала в условиях дефицита воды. // Вестник ТашГТУ № 1-2, -Т. -2009, с.180-188.
4. Гловацкий О.Я., Шарипов Ш.М. Некоторые проблемы энергосбережения в системах машинного водоподъёма Республики Узбекистан // Проблемы энерго и ресурсосбережения. №1,2, - Т., 2011. - с.128-131.
5. Рустамов Ш.Р., Насырова Н.Р. Использование гидродинамического эффекта в водоподводящих сооружениях ирригационных насосных станций // Материалы международной научно-практической конференции «Пути повышения эффективности орошаемого земледелия» - Новочеркасск, №3(59), 2015. -27-31 с.
6. Oleg Glovatsky, Rustam Ergashev, Naira Nasirova, Boybek Kholbutaev and Khusnora КИшапЬауеуа Estimation of the forecast of pump ready rate for reclamation systems // (IPICSE 2020) IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering1030 (2021) 012115IOP Publishingdoi:10.1088/1757-899X/1030/1/0121151
7. Гловацкий О.Я., Баль Б.А. Лопасть рабочего колеса гидромашины, патент на изобретение РФ № 949223, кл. F 04 D 9/00.
