Научная статья на тему 'Расчет эксплуатационных параметров насосного оборудования и трубопроводной сети водоснабженческих и мелиоративных насосных станций'

Расчет эксплуатационных параметров насосного оборудования и трубопроводной сети водоснабженческих и мелиоративных насосных станций Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
608
82
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НАСОСНАЯ СТАНЦИЯ / НАПОР / ДРОССЕЛИРОВАНИЕ / ФАКТИЧЕСКИЕ РАБОЧИЕ ПАРАМЕТРЫ / КРИВАЯ ПОТЕРЬ НАПОРА / ПОДАЧА / PUMPING STATION / PRESSURE / THROTTLING / ACTUAL OPERATING PARAMETERS / LOSS OF HEAD CURVE / FEEDING

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Рахнянская Ольга Ивановна, Бандюков Юрий Владимирович, Дегтярева Карина Александровна, Тарасьянц Сергей Андреевич, Уржумова Юлия Сергеевна

В работе приведен расчет параметров насосного оборудования и трубопроводной сети. Дан пример метода обрезки диаметра рабочего колеса и сети. Дан пример метода обрезки диаметра рабочего колеса насоса для получения оптимальных параметров работы насосного агрегата с трубопроводной сетью по величине КПД. Для примера принят случай эксплуатации разводящей сети и насосной станции с тремя насосными агрегатами Д 1250-25. Приводится порядок построения кривых потерь напора в трубопроводах, определения фактических рабочих параметров одного насосного агрегата, подбора диаметра рабочего колеса насоса под необходимые параметры. Приведены четыре пункта использованные для построения кривых потерь напора в трубопроводе. По первому вся сеть разбивается на участки с всасывающими, напорными магистральными трубопроводами и трубопроводами с изменившимся расходом по сравнению с предыдущим. Второй пункт предусматривает определение удельного сопротивления каждого участка. В третьем пункте определяется сопротивление расчетной сети и в четвертом пункте определяются потери напора всей сети. В работе приведены схема насосной станции с тремя насосными агрегатами соединенными параллельно и разводящей сетью (рисунок 1), рисунок 2, где показана кривая потерь напора в трубопроводе, независимо от количества включенных насосов, рисунок 3 с порядком построения 3-х кривых потерь напора в трубопроводе при работе одного, двух и трех насосов с нормальным и обрезанным диаметром рабочего колеса, рисунок 4 с порядком определения фактических параметров работы насоса по сложенным характеристикам нормального и обрезанного диаметра рабочего колеса. В заключении отмечено, что вопрос правильного определения фактических параметров насосных агрегатов и вопрос поддержания параметров в оптимальном режиме остается открытым из-за отсутствия методики правильного построения кривых потерь напора в трубопроводе. Каждый подобный расчет является предварительным и должен проводиться в натурных условиях

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Рахнянская Ольга Ивановна, Бандюков Юрий Владимирович, Дегтярева Карина Александровна, Тарасьянц Сергей Андреевич, Уржумова Юлия Сергеевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE CALCULATION OF THE PERFORMANCE PARAMETERS OF PUMPING EQUIPMENT AND PIPING NETWORK OF WATER SUPPLY AND RECLAMATION PUMPING STATIONS

The calculation of pumping equipment and piping network parameters is presented. The method of cutting impeller pump diameter for optimal performance of pump unit with piping system on efficiency value is shown. The case of operating the distribution network and pumping station with three pump units D1250-25 is considered. Procedure of construction of loss-of-head curves in pipes, determination of the actual operating parameters of a single pump unit, selection of pump impeller diameter for essentials is indicated. Four points for graphing such curves are presented. According to the first point the whole network is divided into sections with suction, pressure main pipelines and pipelines with changing water flow compared with the previous ones. The second point involves definition of the electrical resistivity of each site. The resistance of network analyzer is determined in the third point, the loss-of -head of the whole network is determined in the fourth point. The article presents the scheme of pumping station with three pump units connected in parallel and a distribution network (Figure1), loss-of-head curves in pipes regardless the number of working pumps (Figure 2), the order of constructing three loss-of-head curves with operating one, two and three pumps with normal and cut pump impeller diameter (Figure 3 ), the order of determination of the actual parameters of pump work characteristics according to combined characteristics of normal and cut pump impeller diameter ( Figure 4) In conclusion, it is stated that the question of proper definition of actual parameters of pumps and the support of these parameters in optimal mode remains open due to the lack of proper methods of constructing loss-of-head curves pipeline. Every similar calculation is preliminary and should be carried out in field conditions

Текст научной работы на тему «Расчет эксплуатационных параметров насосного оборудования и трубопроводной сети водоснабженческих и мелиоративных насосных станций»

Научный журнал КубГАУ, №110(06), 2015 года

1

УДК 626.823.4 UDC 626.823.4

05.00.00 Технические науки Technical sciences

РАСЧЕТ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ НАСОСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДНОЙ СЕТИ ВОДОСНАБЖЕНЧЕСКИХ И МЕЛИОРАТИВНЫХ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ THE CALCULATION OF THE PERFORMANCE PARAMETERS OF PUMPING EQUIPMENT AND PIPING NETWORK OF WATER SUPPLY AND RECLAMATION PUMPING STATIONS

Рахнянская Ольга Ивановна соискатель Rahnyanskaya Olga Ivanovna applicant for degree

Бандюков Юрий Владимирович старший преподаватель Bandyukov Yuri Vladimirovich senior lecturer

Дегтярева Карина Александровна к. т. н., ассистент Degtyareva Karina Aleksandrovna, Cand.Tech.Sci., assistant

Т арасьянц Сергей Андреевич д.т.н., профессор T arasyants Sergey Andreevich Dr.Sci.Tech., professor

Уржумова Юлия Сергеевна к. т. н. Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт (ДГА У), Новочеркасск, Россия Urzhumova Julia Sergeevna Cand. Tech. Sci. Novocherkassk Engineering reclamation Institute (DGA U), Novocherkassk, Russia

В работе приведен расчет параметров насосного оборудования и трубопроводной сети. Дан пример метода обрезки диаметра рабочего колеса и сети. Дан пример метода обрезки диаметра рабочего колеса насоса для получения оптимальных параметров работы насосного агрегата с трубопроводной сетью по величине КПД. Для примера принят случай эксплуатации разводящей сети и насосной станции с тремя насосными агрегатами Д 1250-25. Приводится порядок построения кривых потерь напора в трубопроводах, определения фактических рабочих параметров одного насосного агрегата, подбора диаметра рабочего колеса насоса под необходимые параметры. Приведены четыре пункта использованные для построения кривых потерь напора в трубопроводе. По первому вся сеть разбивается на участки с всасывающими, напорными магистральными трубопроводами и трубопроводами с изменившимся расходом по сравнению с предыдущим. Второй пункт предусматривает определение удельного сопротивления каждого участка. В третьем пункте определяется сопротивление расчетной сети и в четвертом пункте определяются потери напора всей сети. В работе приведены схема насосной станции с тремя насосными агрегатами соединенными параллельно и разводящей сетью (рисунок 1), рисунок 2, где показана кривая потерь напора в трубопроводе, независимо от количества включенных насосов, рисунок 3 с порядком построения 3-х кривых потерь напора в трубопроводе при работе одного, двух и трех насосов с нормальным и The calculation of pumping equipment and piping network parameters is presented. The method of cutting impeller pump diameter for optimal performance of pump unit with piping system on efficiency value is shown. The case of operating the distribution network and pumping station with three pump units D1250-25 is considered. Procedure of construction of loss-of-head curves in pipes, determination of the actual operating parameters of a single pump unit, selection of pump impeller diameter for essentials is indicated. Four points for graphing such curves are presented. According to the first point the whole network is divided into sections with suction, pressure main pipelines and pipelines with changing water flow compared with the previous ones. The second point involves definition of the electrical resistivity of each site. The resistance of network analyzer is determined in the third point, the loss-of -head of the whole network is determined in the fourth point. The article presents the scheme of pumping station with three pump units connected in parallel and a distribution network (Figure1), loss-of-head curves in pipes regardless the number of working pumps (Figure 2), the order of constructing three loss-of-head curves with operating one, two and three pumps with normal and cut pump impeller diameter (Figure 3 ), the order of determination of the actual parameters of pump work characteristics according to combined characteristics of normal and cut pump impeller diameter ( Figure 4) In conclusion, it is stated that the question of proper definition of actual parameters of pumps and the support of these parameters in optimal mode remains open due to the lack of proper methods of constructing loss-of-head curves pipeline. Every similar calculation is preliminary and should be carried out in

http://ej.kubagro.ru/2015/06/pdf/29.pdf

Научный журнал КубГАУ, №110(06), 2015 года

2

обрезанным диаметром рабочего колеса, рисунок 4 с порядком определения фактических параметров работы насоса по сложенным характеристикам нормального и обрезанного диаметра рабочего колеса. В заключении отмечено, что вопрос правильного определения фактических параметров насосных агрегатов и вопрос поддержания параметров в оптимальном режиме остается открытым из-за отсутствия методики правильного построения кривых потерь напора в трубопроводе. Каждый подобный расчет является предварительным и должен проводиться в натурных условиях

Ключевые слова: НАСОСНАЯ СТАНЦИЯ, НАПОР, ДРОССЕЛИРОВАНИЕ, ФАКТИЧЕСКИЕ РАБОЧИЕ ПАРАМЕТРЫ, КРИВАЯ ПОТЕРЬ НАПОРА, ПОДАЧА

field conditions

Keywords: PUMPING STATION, PRESSURE, THROTTLING, ACTUAL OPERATING PARAMETERS, LOSS OF HEAD CURVE, FEEDING

При работе насосных станций в оптимальном режиме, количество израсходованной энергии зависит от числа часов её эксплуатации и установленной мощности. Энергия тратится, как правило, на подъём воды и дросселирование, которое иногда используют для повышения напора, с целью ввода насоса в оптимальный режим [1].

Долю мощности затраченной как на подъём воды, так и дросселирование определить сложно из-за отсутствия точных данных по гидравлическим параметрам трубопроводной сети. По предварительным расчётам из-за повышения напора на насосных станциях израсходовано на дросселирование до 20 % установленной мощности.

В данной работе рассматривается возможность определения оптимальных величин расхода электроэнергии и фактических рабочих параметров насосов с данной трубопроводной сетью.

Для примера принимается случай эксплуатации разводящей сети и насосной станции с тремя насосными агрегатами D 1250-125 (рисунок 1), расход каждого 330 л/с с напором 125 м, приводится порядок построения кривых потерь напора в трубопроводах сети определение фактических рабочих параметров одного насосного агрегата, подбор диаметра рабочего колеса насоса под необходимые параметры.

http://ej.kubagro.ru/2015/06/pdf/29.pdf

Научный журнал КубГАУ, №110(06), 2015 года

3

D-1250-125 и соединёнными параллельно и разводящей сетью

1- всасывающие трубопроводы; 2 - напорные распределительные трубопроводы; 3 - напорный магистральный трубопровод; 4,5,6 - напорный сетевой трубопровод; 7 - дальний гидрант; 8 - основные насосные агрегаты.

Рассматриваемая насосная станция по графику подачи может работать одним, двумя и тремя насосными агрегатами (график подачи задаётся).

При построении кривых потерь напора в трубопроводе, необходимых для определения фактических рабочих параметров насосных агрегатов используются следующие приёмы:

1. Вся сеть до расчётного дальнего гидранта 7 разбивается на участки, 1-й - всасывающие трубопроводы, 2-й напорные распределительные трубопроводы, 3-й напорный магистральный трубопровод, 4-й, 5-й, 6-й -участки с изменившимся расходом по сравнению с предыдущим, независимо от количества включенных насосов (таблица 1).

http://ej.kubagro.ru/2015/06/pdf/29.pdf

Научный журнал КубГАУ, №110(06), 2015 года

4

Таблица 1 - Распределение расхода насосной станции по участкам

сети в зависимости от количества включённых насосов

№ участка ■2 Подача, м /с

Один насос Два насоса Три насоса

1 2 3 4

1 Qh=0.33 Qh=0.33 Qh=0.33

2 Qh=0.33 Qh=0.33 Qh=0.33

3 Qh=0.33 Q= 2Qh=0.66 Q= 3Qh=0.99

4 Q= Qh/2=0.165 Q/2=2Qh/2=0.33 3Q Q/2 = Vn = 0,45 2

1 2 3 4

5 Q= QH/3=0110 Q/3=2Qh/3=0.22 3Q Q/3 = Vn = 0,33 3

6 Q= Qh/4=0.082165 Q/4 = 2Qn = 0,165 4 3Q Q/4 = Vk = 0,24 4

Например, на 4-м участке расход изменился по сравнению с 3-м участком на какую-то величину в связи с работой тупиков. Подача одного насоса обозначена «QH», суммарный расход в напорных трубопроводах обозначен «Q» диаметры трубопроводов «Бу» рассчитаны по допустимым скоростям, всасывающего Увс=1,0-1,5 м/с и напорного Ун=2,5-3,0 м/с, длины трубопроводов L, с индексами соответствующими участкам (таблица 2). Скорость и диаметры трубопроводов рассчитаны для максимальной подачи тремя насосами.

Таблица 2 - Характеристика сети

Уч-ки Подача м3/ч при включенных трёх насосах Длина, м Скорость м/с Диаметр труб-да, мм (округл. до стандартного)

Обоз- на- чение величи- на Обозна- чение величи- на

1 2 3 4 5 6 7

1 Qh 0,33 L1 80 1.0 650

2 Qh 0,33 L2 50 2.7 400

3 Q 0,99 L3 800 2.6 700

4 Q/2 0,49 L4 1000 2.5 500

5 Q/3 0,33 L5 500 2.7 400

6 Q/4 0,24 L6 500 2.5 350

http://ej.kubagro.ru/2015/06/pdf/29.pdf

Научный журнал КубГАУ, №110(06), 2015 года

5

2. На каждом участке определяется удельное сопротивление S; (таблица 3). _____Таблица 3 - Удельные сопротивления участков с2/м5_____________

Участки Диаметр, м Площадь поперечного сечения, м2 Длина, м Удельное сопротивление S = 1 LV 2, с2/ м5 г D 2^2

1 2 3 4 5

1 0,65 0,33 80 1,15

2 0,40 0,125 50 8,15

3 0,70 0,38 800 8,06

Продолжение таблицы 3

1 2 3 4 5

4 0,50 0,19 1000 56,47

5 0,40 0,12 500 88,48

6 0,35 0,09 500 179,47

Величина гидравлического сопротивления трубопровода «1» принята равной 0,02, местные потери в расчёте не учитываются

3. Определяется сопротивление расчётной сети S^ при работающих одном, двух и трёх насосах (табл. 4.6) по зависимости:

Sсети = Z S • К ^ где

S; - удельное сопротивление участка (таблица 4);

К;- коэффициент, равный отношению квадрата расхода на участке к квадрату суммарного расхода насосной станции.

Величина К; на 1-м и на 2-м участках, как правило равна 1, т.к. расходы на данных участках равны расходу насоса.

Для одного насоса

S1 = S

и сети ° 1

f Qiз 2

V Q Н J

+ S

f Q 32

V Q Н J

+ + Sf

f Qз 2

V Q Н J

S1

° сети

1,15 + 8,15 + 8,06 + 56,47

f 0,165 32

V W j

f

+ 88,48

V

0,11

0,33

32 J

(

+179,78

V

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0,08232

"033 ,

52,3

Для двух насосов

http://ej.kubagro.ru/2015/06/pdf/29.pdf

Научный журнал КубГАУ, №110(06), 2015 года

6

nil и сети

= S

( Qiл 2

V Q Н J

+ S-

Q. V-Q j

+

+ Sf

Г Ql Л 2

V 2Q н J

Здесь Qi= Q2= Qh, Qs= 2Qh, Q4 = ^, Q5

2Q н

3 ’

Q6

2Q н

4

S

1

сети

1,15 + 8,15 + 8,06

+ 56,47

( 0,33 ^ V 066 ,

17,36

Для трёх насосов

+ 88,48

( 0,22 ^ V 066 ,

+179,78

( 0,165 ^ V 066,

52,3

S111 - S

сети 1

(Q ^2

V Q н J

+ S-

Q '2 Q j

+......+ Sf,

( ^2

V3Qн J

Здесь Q1= Q2= Qh, Qs=3Qh, Q4

3Q н Q = 3Qh q = 3Q н

5 Q5 „ 5 Q6

2

3

4

2

2

2

(III

сети

1,15 + 8,15 + 8,06 17,36

+ 56,47

( 049 ^2 V 0,99 J

+ 88,48

( 0,3^')2 V 0,99 ,

+179,78

(024']2

V 099 ,

- 52,3

Величины 5 сети приведены в таблице 4.

http://ej.kubagro.ru/-015/06/pdf/-9.pdf

Научный журнал КубГАУ, №110(06), 2015 года

7

Таблица 4 - Сопротивление расчётной сети при одном, двух и трёх _______ работающих насосах________________________________

Количество работающих насосов Участки Подача Qi, м3/с К* ^сети, с2/м5 Потери напора, при подаче 0,330; 0,660; 0,990 м hw Sсети'Q

Один насос 1 0,33 1 52,3 0,33 (5,69)

2 0,33 1

3 0,33 1

4 0,16 0,25

5 0,11 0,11

6 0,082 0,061

Два насоса 1 0,33 1 52,3 0,66 л/с (22,8)

2 0,33 1

3 0,66 1

4 0,33 0,25

5 0,22 0,11

6 0,16 0,062

Три насоса 1 0,33 1 52,3 0,99 л/с (51,29)

2 0,33 1

3 0,99 1

4 0,49 0,25

5 0,33 0,11

6 0,24 0,062

Из таблицы 4 видно, что в случае когда, в сети на участках расходы распределились, одинаково, независимо от количества включенных насосов, например при работе 1-го насоса на 4-м участке подаётся расход Qh/2, т.е. вся подача насосной станции делится пополам, а при работе 2-х насо-

сов на 4-м участке подаётся расход

2Q н 2 ’

т.е. так же вся подача насосной

станции делится пополам и т.д., то независимо от количества включенных насосов удельные сопротивления всей сети равны между собой, в приведенном примере

о I _ о11 — 0Ш

° сети ° сети ° сети

— 52,3с2/ м5

http://ej.kubagro.ru/2015/06/pdf/29.pdf

Научный журнал КубГАУ, №110(06), 2015 года

8

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2

4. Определяются потери напора по зависимости hw=SceTH-Q . В данном расчётном случае, кривая потерь напора независимо от количества включённых насосов выглядит так, как показано на рисунке 2 (напорнорасходные характеристики сложены по правилам сложения характеристик параллельно работающих насосов).

3

При включённом одном насосе и при его расходе QH=0.33 м /с, суммарные потери напора расчётной сети равны:

К = Sсети • QH = 52.34 • 0.332 = 5.69м

При работе двух насосов

К = SL • (2Qh )2 = 52.34 • 0.662 = 22.8м

При работе трёх насосов

hw = Sс^и ^(3Qh )2 = 52.34 • 0.992 = 51.29м

По полученным величинам потерь напора, построена зависимость hw-Q, (см. рисунок 2) и определены фактические параметры одного, двух и трёх насосов по рабочим точкам А1, А2 А3, кроме того для каждой рабочей точки определены потери напора сети, которые раны соответственно 10, 7, 29, 45 и 41, 38 м.

Для определения фактических параметров одного насоса при работе 2-х или 3-х насосов точки А2 и А3, сносятся параллельно оси «Q» на напорно-расходную характеристику одного насоса H-Q. Величины фактических расходов определены по точкам А\ Qфакт=0,38 м/с и А3 Qфакт=0,32

м3/с.

Фактические параметры 2-х и 3-х работающих насосов определённые по точкам А2 и А3 равны в точке А2, Qфакт=0,78 м/с, а в точке А3,

Qфакт=0,93 м3/с.

Фактические параметры работы одного насосного агрегата при параллельном включении можно определить иначе, не складывая характеристик. В этом случае необходимо построить три кривых зависимости потерь

http://ej.kubagro.ru/2015/06/pdf/29.pdf

Научный журнал КубГАУ, №110(06), 2015 года

9

напора от расхода. hw-Q - при работающем одном насосе, 4hw-Q - при двух работающих насосах и 9hw-Q - при трёх работающих насосах (рисунок 3).

Зависимость hw-Q- строится по раннее описанной методике, а в зависимостях 4hw-Q и 9hw-Q потери напора соответственно увеличиваются в 4 и 9 раз.

Полученные рабочие точки А1, А2 А3 также покажут фактические параметры работы одного насоса при работе 1-го, 2-х и 3-х насосов. (0,47; 0,38;0,32 м /с). Как видно величины данных параметров отличаются от величин, полученных на (рисунок 2) незначительно из-за неточности построения зависимостей. Построение кривых hw-Q, 4hw-Q и 9hw-Q проводят с помощью расчётной зависимости ^=К S^. В данном случае удельное сопротивление сети S^™, считается для 1-го, 2-х и 3-х работающих насосов несколько иначе.

В знаменателе коэффициента К оставляют постоянную величину равную подачи одного насоса.

1 насос S^ = 48,42 (см. таблицу 4)

2 насоса

nil и сети

S1 + S 2 + S 3

( Q Л2

V Q Н J

+ S,

f qл 2

VQH J

+ S

f Qл 2

V Q Н J

+ S,

f ОбЛ 2

V QH J

1.12 + 8.07 + 7.811

0.66

0.33

2

+

+ 52.611

0.33

0.33

2

+ 80.121

0.22

0.33

2

+156.21

0.16

0.33

2

1.12 + 8.0 + 7.81 • 4 + 52.61 + 35.60 + 39.07 =

= 167.7 м

http://ej.kubagro.ru/2015/06/pdf/29.pdf

Научный журнал КубГАУ, №110(06), 2015 года

10

http://ej .kubagro.ru/2015/06/pdf/29.pdf

80,0 м

Научный журнал КубГАУ, №110(06), 2015 года

11

3 насоса

<III

сети

1.12 + 8.07 + 7.81 • 9 + 52.6

0.45

0.33

2

+ 80.12|

0.33

0.33

2

+157.291

0.24

0.33

2

1.12 + 8.07 + 70.29 +

+ 97.8 + 80.12 + 87.55 = 344.95м

Имея значения S^, S^, S^, можно получить величину потерь напора и строить кривые hw-Q, 4hw-Q и 9hw-Q по которым определяются фактические рабочие параметры одного насоса по зависимостям: для одного насоса: hw = S^ • Q2;

двух насосов: 4hw = S^ • Q2 трёх насосов: 9hw = Sс1е1ти • Q2

В вышеприведённых формулах при определении S^, S^, S^ коэффициент К; увеличивает величину удельного сопротивления участка S;, при работе 2-х насосов в 4 раза, а при работе 3-х насосов в 9 раз; по сравнению с величиной удельного сопротивления участков при работе 1-го насоса, в вышеприведённых формулах можно подставлять значения Q в пределах характеристики одного насоса, в рассматриваемом случае от 0 до 0,45 м3/с и получить величины потерь напора сети для 2-х и 3-х работающих насосов.

3

Предположим, что необходимый расход 1-го насоса Q^^^ м /с, а

3

фактически полученный при работе 3-х насосов 0,32 м /с.

В этом случае при эксплуатации насосных станций необходимо провести обрезку диаметра рабочего колеса с целью подгонки фактиче-

3

ски полученного расхода точки А3 (см. рисунки 3 и 4). Qфакт=0,32 м/с к за-

3

данному, предположим Q^^^ м/с.

Правильный подбор диаметра рабочих колёс центробежных насосов с помощью обрезки оказывает существенное влияние на экономный расход электроэнергии на насосных станциях. Для подбора рабочих колёс под сеть используют два варианта [2]:

http://ej.kubagro.ru/2015/06/pdf/29.pdf

Научный журнал КубГАУ, №110(06), 2015 года

12

По первому варианту определяется степень обрезки диаметра колеса в зависимости от коэффициента быстроходности насоса ns. На основании проведённых несложных расчётов эта величина, для данного типа насоса, составляет от 10 до 15 % и принимается, в первом приближении 11 %. В том случае, когда при обрезанном колесе, по данному варианту наблюдается недостаток в подаче насоса, необходимость в максимальной обрезке колеса отпадает, и насос следует подгонять по второму варианту, суть которого заключается в определении местонахождения точки «D».

На поле H-Q наносится точка с заданными параметрами допустим Q.^^0,25 м/с и Нзад=110м. Определяется коэффициент «т» по зависимости:

Q2=mH, m= Q2/H, m = 025 = 0.000568.

110

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Имея величину «m» задаваясь величиной «Н» получают величину Q и через точку «С» строят кривую пропорциональности Q =m H (рисунок 4).

Полученная кривая пересечёт напорно-расходную характеристику Н-Q в точке «D». Имея параметры насоса в точке «D» и «C» по зависимости:

Qd

Qc

D.

обр

определяется диаметр обрезного рабочего колеса D^.

D

обр

0,25 • 625 0,275

= 568 мм.

Из вышеприведённого расчёта видно, что для обеспечения потребного расхода необходимо иметь рабочее колесо диаметром 568 мм.

Через точку «С» строится новая характеристика насосного агрегата с обрезанным диаметром рабочего колеса rf-Q, сложив новые характеристики насосов при их параллельной работе с обрезанным диаметром рабочего колеса получают кривые rf^Q и rf^Q (рисунок 4) или не складывая, оставляют одну, как показано на рисунке 3. Построив кривые потерь напора в трубопроводе при работе одного, двух и трёх работающих насосов.

http://ej.kubagro.ru/2015/06/pdf/29.pdf

Научный журнал КубГАУ, №110(06), 2015 года

13

Фактические параметры работы насосного агрегата с обрезанным колесом определяются аналогично вышеизложенному. Все полученные величины показаны на рисунке 3. Причём заданный расход одного насоса подгоняется аод фактический, полученный при работе 3-х насосов (самый худший случай эксплуатации). В случае, когда эксплуатируется один или пара насосов в 3-х агрегатной насосной станции, то их параметры далеки от оптимальных и вывод насоса в экономический режим осуществляется самым неэкономичным путём - дросселированием. Этот вопрос до настоящего времени остаётся открытым.

В практике эксплуатации насосных агрегатов иногда случается, когда геометрический напор меняется в большую или меньшую сторону. Вопрос определения фактических параметров работы насосных агрегатов может быть так же решён с одной напорно-расходной характеристикой, построением трёх кривых потерь напора, или с тремя сложенными характеристиками, так как это показано на рисунке 4.

Имея сложенные характеристики rf-Q, Rn-2Q и Rin-3Q строится кривая потерь напора hw-Q по вышеизложенной методике. В случае увеличения или уменьшения геометрического напора кривая hw-Q проводится параллельно построенной.

Предположим, что в сети, при включенном одном насосе расходы по участкам распределились так, как показано на рисунке 1 (таблица 4), а при включенных 2-х или 3-х насосах, расходы распределились иначе (таблица 5).

В этом случае расчёт удельного коэффициента сопротивления сети показывает, сто при работающем одном насосе S ^ = 48,42, при двух насосах Sсети = 37.49 , и при трёх насосах S^ = 48,49 .

http://ej.kubagro.ru/2015/06/pdf/29.pdf

Научный журнал КубГАУ, №110(06), 2015 года

14

V

з

Рисунок 3 - Определение фактических параметров работы каждого насоса построением 3-х кривых потерь напора в трубопроводе при работе одного, двух и трех насосов с нормальным и обрезанным диаметром рабочего колеса

http://ej.kubagro.ru/2015/06/pdf/29.pdf

Научный журнал КубГАУ, №110(06), 2015 года

15

Нм

Рисунок 4 - Определение фактических параметров работы насоса по сложенным характеристикам нормальным и

обрезанным диаметром рабочего колеса

http://ej.kubagro.ru/2015/06/pdf/29.pdf

Научный журнал КубГАУ, №110(06), 2015 года

16

Таблица 5 - Распределение расходов по участкам непропорциональ-

но включенному количеству насосов

№ участка 1 2 3 4 5 6

Расход, л/с 1 насос Q1=Qh= =330 Q2=Qh= =330 Q2=Qh= =330 Q4=Qh/2= =105 Q5=Qh/3= =110 Q6=Qh/4= =82.5

Расход, л/с 2 насоса Q1=Qh= =330 Q2=Qh= =330 Q3=2Qh= =660 Q4=2Qh/3= =220 Q5=2Qh/4= =165 Q6=2Qh/4= =165

Расход, л/с 3 насоса Q1=Qh= =330 Q1=Qh= =330 Q3=3Qh= =990 Q4=3Qh/3= =330 Q5=3Qh/4= =247.5 Q6=3Qh/6= =165

Таблица 6 - Удельное сопротивление расчётной сети при одном,

двух и трёх работающих насосов и при непропорциональном распределении расходов по участкам_______

Кол-во насосов Участки Q, л/с К1 ^сети Потери напора при расходе 330, 660 и 990 л/с hw Sсети'Q

1 2 3 4 5 6

Один насос 1 330 1 48,42 5,27

2 330 1

3 330 1

4 165 0,25

5 110 0,11

6 82,5 0,061

Два насоса 1 330 1 37,49 16,33

2 330 1

3 660 1

4 220 0,11

5 165 0,062

6 165 0,062

Три насоса 1 330 1 48,89 47,91

2 330 1

3 990 1

4 330 0,11

5 247,5 0,062

6 165 0,027

http://ej.kubagro.ru/2015/06/pdf/29.pdf

Научный журнал КубГАУ, №110(06), 2015 года

17

Анализ таблицы 6 показывает, что коэффициенты сопротивления сети отличны от коэффициентов сопротивления сети при пропорциональном распределении расходов отличны и между собой Sс:ети = 48,42, S сети = 37.49, и S сети = 48,49, из чего следует, что для определения фактических рабочих параметров одного, двух и трёх работающих насосов в этом случае необходимо построить не одну кривую h^S^-Q , а три кривые, каждая их которых будет соответствовать количеству включенных насосов hw1 = S (1ети - Q2, hw2 = Sfra - Q2 и hw3 = S^ - Q2 .

В таком случае, когда на одной характеристике строятся три кривых hw-Q, 4hw-Q и 9hw-Q (рисунок 3), для правильного определения фактических параметров насосных агрегатов в насосной станции необходимо построить семь кривых, одну hw-Q, три - 4hw-Q и три 9hw-Q.

В заключении необходимо отметить, что вопрос правильного определения фактических параметров работы насосных агрегатов и особенно вопрос поддержания параметров в оптимальном режиме остаётся открытым из-за отсутствия методики правильного построения кривых потерь напора в трубопроводе. Каждый подобный расчёт является предварительным и должен проверяться в натурных условиях.

Литература

1. Карелин В.Я. Насосы и насосные станции / В.Я. Карелин, А.В. Минаев - М.: Бастет, 2010, - 446 с.

2. Вишневский К.П. Проектирование насосных станций закрытых оросительных систем / К.П. Вишневский, А.В. Подласов - М.: ВО Агропромиздат, 1990, - 45 с.

References

1. Karelin V.Ja. Nasosy i nasosnye stancii / V.Ja. Karelin, A.V. Minaev - M.: Bastet, 2010, - 446 s.

2. Vishnevskij K.P. Proektirovanie nasosnyh stancij zakrytyh orositel'nyh sistem / K.P. Vishnevskij, A.V. Podlasov - M.: VO Agropromizdat, 1990, - 45 s.

http://ej.kubagro.ru/2015/06/pdf/29.pdf

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.