.(7)
При этом в работах [7-9] приняты следующие допущения: не учитывается изменение параметров перекачиваемой среды (плотность, температура и т.п.), выделение воздуха (разрыв сплошности потока), потери напора (по длине и местные), колебания тарелей клапанов и стенок трубопровода; инерционность и темп закрытия запорно-регулирующих устройств (задвижек, заслонок, гидроклапанов и т.д.) и др.
Анализ динамических нагрузок в НС показал (табл. 2), что повышенные вибрации стенок проточного тракта НА и запорной арматуры, вызваны значительными колебаниями гидравлического момента на валу (до 30-40% установившегося значения), бросками давления (до 50-70% допустимого значения). При более медленном управлении затвором динамические нагрузки в трубопроводной сети снижаются в 2-4 раза.
Рисунок 1 - Классификация гидроклапанов как средств защиты ГТС в аварийных режимах
Рисунок 2 - Основные недостатки и последствия гидрозащиты НУ с использованием гидроклапанов
Таблица 2 -Динамические нагрузки в НС канала Днепр-Ингулец при внезапной остановке насоса
|
Аварийный режим НУ |
Колебания момента |
Броски давления |
|
|
Исчезновение напряжения без закрытия затвора |
30-40% Мгн |
50-60% Hн |
|
|
Исчезновение напряжения с неравномерным закрытием затвора за 30с |
8-15% Мгн |
30-45% Hн |
|
|
Исчезновение напряжения с неравномерным закрытием затвора за 26с |
5-8% Мгн |
30-40% Hн |
Выводы
1. Выполненный анализ динамических нагрузок в гидротранспортных системах показал, что в аварийные режимы насосных установок характеризуются повышенными вибрациям стенок и проточного тракта насосного агрегата, трубопроводной арматуры, значительными колебаниями гидравлического момента на валу насоса (до 30-40% установившегося значения), резким снижением подачи до нуля на выходе агрегата, бросками давления в трубопроводной магистрали, в десятки раз превышающими допустимые значения, что обусловлено низкой управляемостью и надежностью технологического оборудования. Особенно тяжелым является режим внезапного отключения электроэнергии насосной установки. Неуправляемые аварийные режимы работы характеризуются низкими значениями КПД насосных агрегатов, большими потерями энергии, приводят к сокращению в 5-6 раз ресурса работы трубопроводной арматуры, насосного оборудования и значительным денежным затратам на ликвидацию их последствий. Анализ существующих подходов в решении проблемы управления гидротранспортными системами в аварийных режимах показал, что этому вопросу не уделяют достаточного внимания - решаются, в той или степени, местные задачи, которые не рассматривают насосные комплексы как сложные технические системы с изменяющимися во времени режимами работы. В связи с этим является целесообразным и перспективным разработка и исследование эффективных и надежных систем гидрозащиты и средств управления аварийными режимами работы насосных комплексов, позволяющих снижать динамические нагрузки технологического оборудования гидротранспортных систем.
2. С целью исключения аварийных ситуаций, вызванных резким закрытием задвижки со стороны потребителя или внезапной остановкой гидромашины, возникает необходимость управления темпом гидрозащитных устройств. Для этого могут быть использованы регулируемые клапаны с электроприводом, гидрозамки (управляемые обратные клапаны), позволяющие формировать требуемый темп и траекторию закрытия гидроклапана, исключающие опасные пульсации давления в системе.
3. Альтернативными техническими решениями, позволяющими снизить динамические нагрузки в гидравлической сети и осуществлять защиту электромеханического оборудования могут выступать:
- технические устройства с емкостными накопителями электрической энергии (например, на базе ионисторов) и/или активными регулирующими устройствами, которые позволяют в аварийных режимах работы при внезапном исчезновении напряжения за счет эффективного управления энергией гидропотока плавно управлять закрытием (открытием) запорно-регулирующих устройств, обеспечивая безопасную остановку или отключение насосного оборудования от гидросистемы [11];
-дополнительные источники электроэнергии, обеспечивающие при внезапном исчезновении энергоснабжения возможность продолжения работы на время, необходимое для управления регулируемыми задвижками, управляемыми гидроклапанами и пр., что может быть реализовано, например, на базе бесперебойных источников питания серийно выпускаемых промышленностью в широком диапазоне мощностей (от 100 Вт до 1 МВт) и характеризующихся высокими КПД (93-95%), широким интервалом времени поддержания номинальной мощности (от 2.5 мин до 3 ч) при удельной стоимости 200-250 у.е./кВт и автономной работе в течение 7-10 мин.
Литература
1. СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения/ Гостстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1975. -136с.
2. СНиП 11-32-74 Канализация. Наружные сети и сооружения/ ГостстройСССР. - М.: Стройиздат, 1975.
3. Гуревич Д.Ф., Косых С.И. Трубопроводная арматура с автоматическим управлением. Справочник -Л.: Машиностроение, 1982. -320с.
4. Гуревич Д.Ф. Трубопроводная арматура. Справочное пособие. - Л.: Машиностроение, 1975. -312с.
5. Карелин В.Я., Новодережкин Р.А. Насосные станции с центробежными насосами. - М.: Стройиздат, 1983. -221с.
6. Попов В.М. Рудничные водоотливные установки. -М.: Недра, 1972. - 304с.
7. Лямаев Б.Ф. Стационарные и переходные процессы в сложных гидросистемах. Методы расчета на ЭВМ. - Л.: Машиностроение, 1978. - 192 с.
8. Фокс Д.А. Гидравлический анализ неустановившегося течения в трубопроводах. - М: Энергоиздат, 1981. - 248с.
9. Вишневский К.П. Переходные процессы в напорных системах водоподачи. -М. : Агропромиздат, 1986. - 135с.
10. Чарный И.А. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубах. - М.: Недра, 1975. - 296с.
11. Коренькова Т.В., Алексеева Ю.А., Михайличенко Д.А. Система защиты насосной установки от гидроудара с емкостным накопителем в силовом контуре /Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету: Зб. наук. пр. КДПУ. - Вип. 6(36). - Кременчук: КДПУ, 2005, - C.68-72.