Автореферат: Повышение эффективности мелиоративных насосных станций методом внедрения эжекции во всасывающие и напорные трубопроводы центробежных насосов

Перед пуском центробежных насосов на мелиоративной насосной станции с эжектором на всасывающей линии.

Рисунок 4 - Технологическая схема насосной станции с устройством струйного насоса во всасывающем трубопроводе центробежных насосов1-центробежный насос; 2-струйный насос; 3-приподнятое всасывающее колено; 4-задвижка с электроприводом; 5-мановокууметр; 6,8,10-задвижки; 7-всасывающий трубопровод; 9-напорный трубопровод; 11-бак

Рисунок 5 - Технологическая схема насосной станции с установкой струйного насоса на напорном трубопроводе центробежных насосов1-центробежный насос; 2- струйный насос; 3,9- всасывающий трубопровод центробежного насоса; 4- задвижка на напорном трубопроводе центробежного насоса; 5-вакууметр; 6,7,8- манометры; 10- напорный трубопровод струйного насоса; 11-трубопровод

Струйный и центробежный насосы работают последовательно, центробежный насос 1 работает не с вакуумом на всасывающей линии, а с подпором.

На рисунке 5 приведена технологическая схема, предусматривающая установку струйного аппарата на напорном трубопроводе центробежных насосов для использования избыточного напора с целью увеличения общей подачи насосной станции. В таком случае центробежный насос 1 (рис. 6) включается традиционным способом и расход Q₀ подается по напорному трубопроводу 11 к струйному насосу 2.

В пятой главе «Экономическое обоснование использования эжекторной насосной станции с высокими колебаниями уровня в источнике» проведено технико-экономическое сравнение заглубленных (рис. 6) и поверхностных насосных станций (рис. 7) с установкой струйных насосов на всасывающей линии центробежных насосов.

Рисунок 6 - Схема заглубленной насосной станции1-здание насосной станции; 2- нагнетательный трубопровод; 3 - всасывающий трубопровод; 4 - водоприемник; 5 - насос

Рисунок 7 - Схема поверхностной насосной станции с установкой струйного насоса на всасывающей линии1-всасывающий трубопровод эжектора; 2-эжектор; 3-напорный трубопровод насоса-нагнетателя (он же нагнетательный в эжектор); 4-насос-нагнетатель; 5-задвижки; 6-напорный трубопровод насосно-эжекторного агрегата

Для построения графика сравнительной эффективности выполнены расчеты для насосных станций с колебаниями уровня воды в водоисточнике 5, 7 и 9 м.

Расчет экономического эффекта выполнен в соответствии с инструкцией «Определение годового экономического эффекта от использования в водохозяйственном строительстве новой техники» (Попова Т. Е., Манухова Е. Н.). Годовой экономический эффект (Э) складывается из годового эффекта от создания и эксплуатации (ЭНС) Э_с и годового эффекта в сфере эксплуатации от функционирования объекта за период досрочного ввода Э_ф (табл. 8).

Таблица 8 - Результаты расчета годового экономического эффекта от внедрения эжекторной насосной станции

Сопоставление производится:

- при паспортных данных заглубленной НС;

- при максимальной расчетной подаче ЭНС.

Затраты на электроэнергию ЭНС превышают одноименные затраты к заглубленной НС на 12,5 % (на 288 тыс. руб.) при снижении подачи на 11 % (на 60 л/с) и повышении напора на 1,4 % (1,3 м).

Из таблицы 8 следует, что при водозаборе из естественных водоисточников использование ЭНС обеспечит годовой экономический эффект при колебании уровня до 9 м по сравнению со стационарной НС 11389 тыс. руб. Экономический расчет насосной станции с эжектором на напорной линии в данной работе не приводится.

Общие выводы

1. Выполненный анализ имеющихся научных материалов свидетельствует о том, что основные мелиоративные станции при колебаниях уровня воды в водоисточнике более 4 м строятся заглубленными. Рассматриваемые в литературе схемы с искусственным подпором на всасывающих трубопроводах центробежных насосов, практически не реализованы в действительности. Предлагаемые методы расчета основаны на традиционных методах определения напора и расхода центробежного насоса-нагнетателя, по которым определяются параметры выбранного типа эжектора.

2. По принципу работы в настоящее время выделяют три типа эжекторов: с центральным подводом, кольцевой одноповерхностный и кольцевой двухповерхностный с наиболее повышенными энергетическими характеристиками и минимальными величинами коэффициентов гидравлических сопротивлений сопла ж_о=0,10 и диффузора ж_д=0,12.

3. Предложенная в работе методика расчета насосно-эжекторных агрегатов на основе имеющихся литературных данных и собственных выводах автора по расчету относительных максимальных скоростей подсасываемого потока и определенных для исследуемого эжектора коэффициентов гидравлических сопротивлений его элементов позволяет провести расчет относительных геометрических и гидравлических параметров исследуемого струйного насоса: внешний и внутренний диаметры сопла «и », расстояние от обреза сопла до начала цилиндрической части камеры смешения «Z», длина смесителя «L_ц» и его диаметр «d_Ц».

4. По результатам лабораторных исследований кольцевого струйного насоса по а.с. 1620693 для геометрических характеристик m=4; 8 и 12, проведенных с помощью теории планирования эксперимента, выведены математические зависимости для определения оптимальных относительных факторов и рассчитаны при m=4, z=321,2 мм, L_ц=254,4 мм, =49,6 мм, б_к=1,10, m=8, z=16 мм, L_ц=200 мм, =151,7 мм, б_к=1,20, m=12, z=50 мм, L_ц=1200 мм, =16,7 мм, б_к=1,50

5. Рассмотренным в работе технологическим процессом пуска и эксплуатации насосных станций с эжектором на всасывающих и напорных трубопроводах показаны варианты пуска и безаварийной эксплуатации насосного оборудования эжекторных мелиоративных насосных станций.

6. Установлено, что при водозаборе из естественных водоисточников использование ЭНС обеспечит годовой экономический эффект при колебаниях уровня до 9 м по сравнению со стационарной заглубленной трехагрегатной насосной станцией с насосами 1Д 200-90 составит от 9 до 11 млн. руб.

Рекомендации производству

1. Исследованная система повышения всасывающей способности центробежных насосов может быть использована как на вновь проектируемых, так и на существующих заглубленных насосных станциях, при необходимости увеличивая всасывающую способность центробежных насосов.

2. На работающие в мелиорации насосные станции с центробежным насосами РФ при необходимых малых напорах рекомендуется с целью повышения КПД системы устанавливать на напорных трубопроводах струйные насосы, при помощи которых увеличивается подача, уменьшается напор, центробежные насосы вводятся в режим с максимальным КПД.

3. Проектным организациям при использовании разработанной методики расчета следует применять полученные опытным и теоретическим путем зависимости для геометрических характеристик 8-12, как наиболее оптимальных, рекомендуемых литературными данными и настоящими исследованиями.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

Статьи в периодических научных изданиях, рекомендуемых ВАК:

1. Тарасьянц, С. А. Сравнительные исследования энергетической эффективности кольцевого струйного насоса с двухповерхностной рабочей струей./ С. А.Тарасьянц, В. В. Александров //Журнал «Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова»: раздел «Технические науки» / СГАУ им. Н. И. Вавилова. - Саратов. - 2009 г. - Выпуск 7. - С. 39-41.

2. Александров, В. В. Экспериментальные исследования кольцевого струйного насоса./ В. В. Александров, Д. Н. Кольжанов // Политематический сетевой научный электронный НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ Кубанского государственного аграрного университета. - №73 (09). - 2011. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru.

Статьи, опубликованные в научных изданиях:

3. Тарасьянц, С .А.Технологическая схема очистки дна водозаборного ковша береговой насосной станции №1 Ставропольской ГРЭС/ С. А.Тарасьянц, Ю. С.Уржумова, В. В. Александров // Экологические проблемы природопользования в мелиоративном земледелии: материалы международной науч.-практ. конф. (2-3 февр. 2006 г., г. Новочеркасск) : Т.1. / ФГОУ ВПО «НГМА». - Новочеркасск, 2006. - с. 111-112.

4. Тарасьянц, С. А.Состояние водозаборных сооружений береговых насосных станций №1 и №2 Ставропольской ГРЭС/ С. А. Тарасьянц, Ю. С. Уржумова, В. В. Александров // Экологические проблемы природопользования в мелиоративном земледелии: материалы международной науч.-практ. конф. (2-3 февр. 2006 г., г. Новочеркасск) : Т.1. - Новочеркасск, 2006. - с. 371-140.

5. Апальков, А. Ф. Экономическое обоснование использования эжекторной насосной станции с высокими колебаниями уровней в водоисточнике / А. Ф. Апальков, В. А. Ряснов, В. В. Александров, С. А. Тарасьянц // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: сб. ст. ФГНУ «РосНИИПМ» / Под ред. В.Н.Щедрина. - Новочеркасск: ООО «Геликон», 2007 г. - Вып. 38. - стр. 171-175.

6. Александров, В. В. Определение максимальных скоростей подсасываемого потока на участке смешения в струйных насосах / В. В. Александров, А. С. Тарасьянц, Ю. С. Уржумова, С. А. Тарасьянц // Гидротехническое строительство: материалы регион. науч.-технич. конф. «Гидротехника, гидравлика и геоэкология» (15 мая 2009 г., г. Новочеркасск) / ФГОУ ВПО «НГМА». - Новочеркасск: «ЛИК», 2009 г. - Вып. 2. - С. 129-133.

7. Уржумова, Ю. С. Сопоставление опытных и расчетных максимальных относительных скоростей во внешней и внутренней областях подсасываемого потока. / Ю. С. Уржумова, В. В. Александров, А. С. Тарасьянц, С. А. Тарасьянц // Гидротехническое строительство: материалы регион. науч.-технич. конф. «Гидротехника, гидравлика и геоэкология»(15 мая 2009 г. г. Новочеркасск) / ФГОУ ВПО «НГМА». - Новочеркасск: «ЛИК», 2009 г. - Вып. 2. - С. 133-136.

8. Александров, В. В. Технологический процесс эксплуатации насосных с эжектором на всасывающей и напорной линии насоса-нагнетателя./ В. В. Александров, Д .Н. Кольжанов // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. - № 2(02). - 2011 г. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www/rosnipm-sm.ru.

Подписано в печать 18.05.2012 Формат 60х84 1/16

Объем уч. изд. 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ №

Отдел оперативной полиграфии ФГБОУ ВПО НГМА, 346428,

г. Новочеркасск, ул. Пушкинская, 111.