РЕГУЛИРОВАНИЕ БУСТЕРНОГО НАСОСА ПРИ ИЗНОСЕ РАБОЧЕГО КОЛЕСА Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

[20] Коровчинский Н.М. Изменчивость, систематика, распространение Diaphanosoma orghidani (Cladocera, Sididae) и описание D. orientaliss p.n. // Зоологический журнал. 1986. Вып. 2. С. 208220.

[21] Лазарева В.И. Распространение новых и редких видов зоопланктона в водоемах бассейна Верхней Волги в начале XXI века // Российский Журнал Биологических Инвазий. 2008. №1. С. 26-31.

SPECIAL FEATURES OF THE SPECIES STRUCTURE AND SPATIAL DISTRIBUTION OF ZOOPLANKTON COMMUNITIES OF UPSTREAM OF THE NIZHNY NOVGOROD

HYDROELECTRIC POWER STATION, ZONE OF THE RIVER HYDRAULICS OF THE CHEBOKSAR WATER RESERVOIR AND THE ESTUARY AREA OF THE OKA RIVER

G.V. Shurganova, V.S. Zhikharev, D.E. Gavrilko, D.O. Golubeva, Т. V. Zolotareva, D.S. Ruchkin

Key words: zooplankton, species structure, spatial distribution, plankton community, invasive species, Cheboksary reservoir, Gorky reservoir

The present state of the species structure and spatial distribution of zooplanktonocenoses of the upstream of the Nizhny Novgorod hydropower station, the zone of river hydraulics of the Cheboksary reservoir and the estuary area of the Oka River according to 2017 data is presented in the article. On the basis of the method of multivariate vector analysis, zooplankton communities were identified. The character of the change in the species structure of zooplankton after its passage through the Nizhny Novgorod hydropower station aggregates is analyzed. Based on the saprobiological analysis, the water quality of the investigated water areas has been estimated.

Статья поступила в редакцию 23.10.2017 г.

УДК 621.67.035.001.63

С.Г. Яковлев, к.т.н., доцент, ФГБОУВО «ВГУВТ» 603951, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5

РЕГУЛИРОВАНИЕ БУСТЕРНОГО НАСОСА ПРИ ИЗНОСЕ РАБОЧЕГО КОЛЕСА

Ключевые слова: бустерный насос, бескавитационный режим, трюмный насос

Использование бустерного грунтового насоса позволяет обеспечить бескавитационный режим работы трюмного насоса. Неизбежный износ рабочего колеса бустерного насоса приведёт к снижению его напора. В допустимых пределах снижения к.п.д. насоса целесообразно увеличивать частоту вращения бустерного насоса, восстанавливая требуемый напор.

В работе [1] исследован метод проектирования рабочего колеса осевого грунтового насоса, представляющего шнек переменного шага. Целью исследования является возможность обеспечения требуемых для бескавитационной работы основного насоса параметров при меньшей частоте вращения по сравнению с насосом, имеющим рабо-

чее колесо в виде шнека постоянного шага. Важным обстоятельством является и то, что расчётное значение к.п.д. бустерного насоса существенно увеличивается.

В процессе эксплуатации грунтового насоса его рабочие органы - рабочее колесо и выправляющий аппарат - подвергаются гидроабразивному изнашиванию. При этом меняется вид напорной характеристики насоса. Снижение напора бустерного осевого грунтового насоса приведёт к тому, что при расчётной частоте вращения он не обеспечит требуемый для бескавитационной работы трюмного насоса напор. Следовательно, следует в различных условиях эксплуатации до определённых значений увеличивать частоту вращения бустерного насоса в зависимости от величины уменьшения его напора, не допуская резкого снижения к.п.д.

Поставленная задача решается в следующей последовательности - определяется

относительная подача Q" по условиям гидротранспорта.

Характеристика напорного грунтопровода для режима с заилением [2]

Нс = (1 - ан )Н ВQH [1 + 1,6ан (^ -1)] +

Р

Р

Р в

, „ ТГГ к 8°Н УЛ . гп (Р Л Р + К Пн Р •

+ анН в -~2-[1 + Фр (--1)] + Н сб - + — Q1 - ;

К Рв Рв 2 £ Рв

- для режима без заиления

(1)

Н нб =(1 -а, )н ^ + 1,6а

^ - 1 + 3,33 Рв

-Р-1

Л (

О-

Q1 кр

-1

х~ + ав Н & Рв

1 + ф

-1

чРв

+Н

+

V.'

Рв 2£

Ql2

Рв

(2)

Напорная характеристика совместно работающих основного и бустерного грунтовых насосов имеет вид

н=[ад -1)+Нв][г+(1 - г) ^]Р.

р Рв

(3)

Решение уравнений (1) , (2) и (3) устанавливает зависимость относительной подачи в напорном грунтопроводе Qн от плотности гидросмеси ^ = /(р) .

При ограниченной всасывающей способности основного грунтового насоса (что наиболее характерно для добывающих и дноуглубительных землесосов) необходимо определить напор бустерного насоса, обеспечивающий бескавитационный режим работы.

Уравнение характеристики всасывающего грунтопровода для различных режимов работы землесоса:

- для режимов с заилением

Нсз = (1 -а )Н' Q;

вс V вс ' вс. в 1

1 + 1,6а. (^ -1) Р

-Р + а_Н' х

;в V2

вс . в

1 + Фкр (-- 1) Р в

+н р.н -Р+Н р (Р-1)+н0,

(4)

- для режимов без заиления

х

х

н

Р

Р

Р

VI в

Р

Р

Р

Р

в

х

в

в

Hбз = (1 -a )H ' QH 2 +а Of H '

вс V вс ' вс .в^ 1 вс 1 вс.

+ Hрм + Hр1) + h0.

1 + Ф(—-1) Рв

+

(5)

Рв

Рв

Рабочий участок зависимости допускаемой вакуумметрической высоты всасывания от подачи И'доп = / (й ) имеет вид

__р p — p р

ht:=(—ko+hz ) -Р—p—^ (Р — 1).

рв

рв я р е

(6)

Напор бустерного насоса, необходимый для бескавитационной работы основного насоса с минимально допустимым запасом R, м определится разностью уравнений (4) и (6)

h z=(1—авс )h вс.вО;

1 + 1,6а вс ( ^ — 1) Р

—+ а „ H ' —Цт-^ х

рв

вс вс . в 2

вс . в

1 + Фкр — 1)

+ H -Р + H — 1) + h — (—к "Q,H + Hдоп ) х

р.н р V s U V -S-'i вак.в s

Рв Рв

хР + Ра Pn (Р — 1) + R, Р РвЯ Р в

или (5) и (6)

(7)

Нбз = (1 — а )H" QH + а QH. H"

б.н v вс ' вс.в^ 1 1 вс.в

1+Ф(——1) Рв

+ H ^ +

рн Рв

Р

U доп ч Р , Ра Pn /Р

+н р (^—1)+h0 — (—к "QH + н dz ) -+^—^ F — 1)+R.

Рв

р рв& рf

(8)

Затем строится парабола подобия, по уравнению

H

н =

QH

-Qi .

(9)

C учётом выражений (7) и (8) уравнение (9) можно записать так: - для режимов с заилением

(1 — авс )Н "с.вО;

Hсз =

1 + 1,6авс ( ^ — 1)

Р

— + а H " K-D х

Рв вс "св nL

1+ Ф

т К

— 1

+ H

+ H

QH

+ h — (—к"Qн + Ндоп ) Р +

0 V вак.в-'

(10)

2

х

Р

в

2

2

Р

Р

х

Р

Р

Р

Р

VI- в 1

в /

в

Р - Р р + р—(р -1) + Я

—в,2;

- для режимов без заиления

Нбз =

2 2 (1 -а )Н' вн + а вн Н' 1 + ф(--1) + Н Р +

1 р в ] р рв

вн

+ Нр (-Р - -1) + И0 - (-Кв + Н д:1)р + Ра-Р^ (р -1) + Я рв р рв& р в

в12

(11)

Характеристика бустерного грунтового насоса на гидросмеси имеет вид [1]

н=[к2(а -1)+нв ]>

г + (1 - г)Рв р

р_ Рв

(12)

Обозначения величин в выражениях (1-12) приведены в [2].

Совместное решение уравнений (10) и (12) или (11) и (12) определяет значение относительной подачи в[, соответствующей точке пересечения характеристики бус-терного насоса и параболы подобия.

Новая частота вращения п'бн бустерного насоса, обеспечивающая требуемый напор Нбн на подаче в", находится по теории подобия [3]

вх. в;

(13)

Через точки с координатами Нбя ив", рассчитанные для заданных Н и р

можно провести прямую линию, которая в рабочем диапазоне подач будет представлять напорную характеристику бустерного насоса при работе с переменной частотой вращения. Её уравнение можно представить выражением

н ' = [к; (в1 -1)+нв]

г + (1 - г) Р р

р_ рв

(14)

где К; - коэффициент, характеризующий крутизну рабочего участка характеристики.

Вид характеристики бустерного насоса Н = /(вг ),и1бя, р, построенной по уравнению (12) для постоянной частоты вращения и плотности водогрунтовой смеси р, имеет вид, показанный на рис.1.

н

П; =

б.н

X

<3'1 Р1

Рис. 1. Характеристики бустерного грунтового насоса

Характеристика Н' = / (Ц ) бустерного насоса с переменной частотой вращения («1б , п2б , п36н ) для заданной глубины извлечения грунта Нр и различных р, построенная по уравнению (14) также представлена на рис. 1.

При износе рабочего колеса снижение напора на величину АН на расчётной

подаче е приведёт к тому, что характеристика насоса при частоте вращения пбн будет иметь вид пунктирной линии (Н = /(^),пб „, Р, изношенное рабочее колесо). При этом характеристика изношенного колеса в рабочем диапазоне подач проходит практически параллельно прямой Н = /(^ ),п1б я, р.

Для обеспечения бустерным насосом требуемых параметров (Н '6н, ф") следует через точку с указанными координатами провести параболу подобия, уравнение которой представлено уравнением

н=а2.

е;2

(15)

Совместное решение уравнения (15) и уравнения характеристики насоса с изношенным колесом

Н =

К2 (й -1) + Н;-АНб

г + (1 - г)

Рв. р

р_ Рв

(16)

определит их точку пересечения, абсцисса которой О" (рис.1).

г

Затем, используя теорию подобия, находится новая частота вращения п 1

п1 б.н. =

е1 п1б

(17)

Разность между п б.н. и определяет величину изменения частоты вращения

бустерного насоса при износе рабочего колеса в заданных условиях эксплуатации.

х

н

н

Список литературы:

[1] Яковлев С.Г. Бустерный осевой грунтовый насос. - Труды международной конференции «Проблемы прочности и эксплуатационной надежности судов», г. Владивосток, 1999г. - с. 459462.

[2] Лукин Н.В. Характеристики землесосов и оптимальные режимы их работы. - Горький, ГИИВТ, 1969. - с.43

[3] Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов/. Башта Т.М и др. - М.: Машиностроение, 1982. - 423 с.

BOOSTER THE PUMP REGULATION AT THE IMPELLER RUN-OUT

S.G. Yakovlev

Keywords: booster pump, cavitation-free operation, bilge pump

The use of a booster pump enables to provide cavitation-free operation of the bilge pump. The inevitable run-out of the booster pump impeller will lead to a decrease in its pressure. Within acceptable limits of the pump efficiency reduction it is advisable to increase the frequency of the booster pump rotation, restoring the desired pressure.

Статья поступила в редакцию 31.08.2017 г.