Совершенствование очистителей рабочих жидкостей насосов с использованием гидроэлектрических технологий (стр. 19 )

2.2.3. Экономическая эффективность применения очистителя со сложной конфигурацией магнитного поля

Экономическая эффективность применения очистителя с бегущим электромагнитным полем была рассчитана в условиях ремонтно-транспортного цеха АКП “Лугансквода”.

По результатам испытания очиститель с бегущим электромагнитным полем определялась экономическая эффективность его использования. Экономический эффект от внедрения этих фильтров может быть достигнут за счет качественной очистки как заправляемого, так и отработанного масла. Масло, очищенное с помощью центрифуги СМ1-3000 можно трижды использовать для приработки двигателей СМД-60, а применение очистителя с бегущим электромагнитным полем позволяет увеличить кратность применения одной и той же порции масла до пяти раз.

В этом случае экономический эффект будем определять по выражению

ΔЭм = ΔМ · Цм,

где ΔМ - количество масла сэкономленного при применении очиститель с бегущим полем, тонн;

Цм - цена масла, грн.

При нормальной работе ремонтно-транспортного цеха предприятия в среднем за месяц прирабатывается 60 двигателей СМД-60, емкость картера каждого двигателя составляет 20 л. Таким образом, количество масла (Мн) необходимого для приработки двигателей за год составит

Мн = 60 · 12 · 0,020 = 14,4 т/год.

Учитывая, что при использовании очистки масла при помощи центрифуги его можно использовать три раза перед регенерацией, годовой расход масла составит

М = 60 · 12 · 0,020 / 3 = 4,8 т/год,

а в случае применения для очистки очистителя с бегущим магнитным полем одно и тоже масло можно использовать пять раз до регенерации, тогда расход масла за год в этом случае будет

М ´= 60 · 12 · 0,020 / 5 = 2,88 т/год.

Таким образом, реальная экономия масла за один год составит

ΔМ = М - М´ = 4,8 – 2,88 = 1.92 т/год.

Учитывая, что цена масла М10Г2 на 1.02.2008 года составляет 2950 гривней за тонну, экономический эффект от применения очистителя с бегущим магнитным полем на участке обкатки двигателей СМД-60 составит

ΔЭм = 1.92 · 2950 = 5664 грн/год.

Для мероприятий научно-технического прогресса расчет годового экономического эффекта за срок службы оборудования будем выполнять с использованием выражения

22730.18 грн

Испытания и внедрение очистителя выполнялось на небольшом ремонтном предприятии (ремонтном транспортном цехе АКП “Луганск-вода” на участке обкатки двигателей СМД-60).

В условиях транспортного цеха АКП “Луганск-вода” на участке обкатки двигателей СМД-60 очистителя с бегущим электромагнитным полем окупается за 3.3 месяца.

Документы, подтверждающие проведение испытаний разработанного автором работы очистителя с бегущим электромагнитным полем приведены в приложении А.

В приложении Б приведен протокол совещания на котором рассматривались теоретические вопросы работы очистителя с бегущей электромагнитной волной и его применения в промышленности. Это техническое совещание проходило в г. Катовице в центре очистки промышленных жидкостей.

2.3. Выводы

1. Разработаны научно-методические основы для создания очистителей рабочих жидкостей насосв, использующих гидродинамические эффект очистки, в которых обоснована возможность замены источника движения частиц в гидродинамических очистителях в одном из направлений на пондемоторную силу, что позволило упростить конструкцию очистителей и значительно повысить тонкость очистки; теоретически обоснована возможность создания очистителей для жидкостей различной плотности, разработаны их математические модели, определены зависимости основных характеристик очистителей и очерчены области их применения.

2. Исследования предложенного и изготовленного очистителя со сложной конфигурацией магнитного поля (ОСМП) показали, что увеличесние расхода и вязкости жидкости незначительно уменьшают степень очистки, а увеличение радиуса улавливающего диска и расстояния между дисками снижают степень очистки. Увеличение величины тока повышает степень очистки до определенной величины, после чего степень очистки не изменяется, но увеличиваются тепловые потери.

3. Исследования предложенного и изготовленного очистителя с бегущим магнитным полем показали, что увеличение силы тока и диаметра частицы приводит к повышению быстродействия очистителя и степени очистки, но быстродействие линейно зависит от температуры жидкости (вязкости) и не зависит от расхода.

4. Очистители со сложной конфигурацией магнитного поля целесообразно использовать для очистки более вязких жидкостей, а фильтры с бегущим магнитным полем – для жидкостей с малой вязкостью.

Экспериментальная и промышленные расчеты испытания опытных образцов очистителей подтвердили теоретические расчеты и выводы, а также экономическую и техническую целесообразность использования разработанных очистителей в существующих гидросистемах.

5. Испытания в промышленных условиях опытных образцов разработанных очистителей подтвердили все ожидаемые технико-экономические характеристики и показали целесообразность дальнейшего распространения созданного класса очистителей на другие отрасли промышленности.

РАЗДЕЛ 3

РАЗРАБОТКА ОЧИСТИТЕЛЕЙ РАБОЧИХ ЖИДКОСТЕЙ ДИНАМИЧЕСКИХ НАСОСОВ

3.1. Разработка входных очистителей перекачиваемой среды при повышении всасывающей способности динамических насосов

3.1.1 Обоснование целесообразности комбинированного использования во входном очистителе гидродинамического очистителя и струйного насоса (рециркуляционная схема)

Выше (раздел 1) уже сделан вывод – разработка средств очистки рабочих жидкостей по отношению к объемным гидромашинам определила практику таких разработок применительно к динамическим насосам.

Соответственно, справедливо утверждение – в динамических насосах целесообразно использовать при создании и эксплуатации новые разработки из области объемных гидромашин. Прежде всего это касается нового класса очистителей, принцип действия которых основан на так называемом гидродинамическом эффекте, выявленном и обоснованном проф. Финкельштейном З. Л. [102]. Суть указанного эффекта, как это уже сказано выше (раздел 1), сводится к следующему – возможно создать условия, при которых через ячейки поверхностного фильтроэлемента будут проходить частицы, размер которых существенно меньше размеров ячеек «в свету».

Создавать указанные очистители с теми или иными производственно – технологическими показателями (массогабаритные характеристики и другие) или эксплуатационными показателями (соотношение величин основного и сбрасываемого потоков, срабатываемый перепад давления на фильтре и другие) можно изменяя состав и величины сил, действующих на частицу. В настоящее время создана большая группа разных конструкций очистителей, использующих описанный гидродинамический эффект, – специалистами Донбасского государственного технического университета, где ведутся длительное время систематические исследования в данном направлении, данная группа технических устройств названа очистителями рабочих гидросмесей, основанных на электрогидравлических технологиях. Среди них можно отметить работы: создание дополнительного воздействия на частицы введением подвижности (вращения) фильтроэлемента [6], введением закрутки потока с внешней стороны фильтроэлемента [27], введением электрического [118] или магнитного [23] полей. При разных комбинациях используемых сил воздействия на частицы мы получаем очистители с разными показателями их качества, что позволяет подобрать их для разных условий эксплуатации и использования в технических устройствах других конструктивных исполнений и назначений, например, в динамических насосах.

Прежде всего вернемся к проблеме создания входных очистителей динамических насосов. В разделе 1 приводятся результаты разработки типового гидродинамического очистителя применительно к насосам систем ППТ нефтяных месторождений типа ЦНС 180. Данная разработка решает рассматриваемую задачу, но не в полной мере – задача ставится о создании входного очистителя не ухудшающего всасывающую способность защищаемого динамического насоса, другими словами о создании очистителя с минимальным (желательно нулевым) перепадом давления на нем. Отдельной проблемой является случай использования подпорных (бустерных) насосов для повышения антикавитационных качеств основного динамического насоса [67].

Речь идет о защите высоконагруженного насоса путем установки перед ним подпорного насоса той же производительности, но со значительно меньшим напором, достаточным для преодоления сопротивления очистителя, установленного перед всасывающим патрубком основного насоса. Поскольку изнашивание абразивными частицами пропорционально второй – третьей степени перепада давления на насосе, надежность основного насоса будет много выше, чем надежность подпорного насоса в случае его работы на загрязненной жидкости. Однако такая схема требует значительное увеличение стоимости оборудования: двойная цена насосов, очистителей с малым сопротивлением, устройства синхронизации расходов, больших габаритов, усложнение конструкции комплекса насосного оборудования. Пусть медленно, но изнашивается подпитывающий насос и, кроме того, необходимы большие площади, много расходного материала и трудозатрат на обслуживание, требуются очистители, рассчитанные на очень большие производительности.

Как уже указывалось выше, основной причиной невозможности избавиться от дополнительного насоса в случае очистки жидкости на всасывании в основной насос является малая всасывающая способность основного насоса, приводящая и без очистки к опасности возникновения в нем кавитации.

Укажем еще на два обстоятельства, которые необходимо учитывать при создании систем очистки рабочей жидкости на входе в динамические насосы. Первое – осадительная колона. Можно ориентироваться на осадительную колону, успешно эксплуатируемую на Анастасьевском месторождении Ахтырского НГДУ на протяжении четырех лет [51] разработанную в Сумском государственном университете (автор – к. т.н. Соляник В. А.). Следует также учесть имеющиеся достаточные успешные наработки ДонГТУ (г. Алчевск) в этом направлении.

Второе – наличие срабатываемого перепада давления на очистители, что может существенно повлиять на антикавитационные качества защищаемого динамического насоса. Здесь мы имеем дополнительное преимущество гидродинамических очистителей.