Повышение эффективности мелиоративных насосных станций методом внедрения эжекции во всасывающие и напорные трубопроводы центробежных насосов (стр. 4 )

Наименование показателей, единица измерения	Расчетные формулы и ссылка на информацию
1	2
1.Коэффициент гидравлического трения в трубопроводах, л	0,02 (принимается)
2.Суммарный коэффициент местных потерь в трубопроводах УhW от фланца центробежного насоса до фланца эжектора	2,15 (принимается)
3.Длина напорного трубопровода центробежного насоса, LН. ТР. , м	46 (рассчитывается по схеме)
4.Длина напорного трубопровода эжектора, м	15,2 (рассчитывается по схеме)
Продолжение таблицы 7
1	2
5.Суммарные потери напора на участке от фланца центробежного насоса до фланца эжектора, м
6.Подсасывающий эжектором расход Q1 при б0=0 , м3/с
7.Суммарный расход после эжектора Q2, м3/с
8.Диаметр напорного трубопровода центробежного насоса DН. Ц. при VЦ=2,5 м/с
9.Приведенный напор нагнетания (эжектора) НГПР, м
10.Оптимальная геометрическая характеристика, mopt	(Принимается m=8,0)
11.Относительный напор нагнетания эжектора,
12.Скорость выхода потока из сопла V0, м/с
13.Относительный напор нагнетателя,
14.Приведенный напор нагнетателя НГПР, м
15.Напор центробежного насоса НЦ, м

       По расчетным величинам и б0 подбирается центробежный насос, по гидравлическим параметрам и скорости в сопле – расход и напор струйного насоса.

В четвертой главе «Технологический процесс эксплуатации насосных станций с эжектором на всасывающей и напорной  линиях насоса-нагнетателя» приведены конструктивно-компоновочные схемы и описан технологический процесс пуска и эксплуатации поверхностных мелиоративных насосных станций со встроенным во всасывающий патрубок центробежных насосов струйным аппаратом (рис. 4). Рассмотрена также схема установки струйных насосов на напорных трубопроводах для использования избыточного напора центробежных насосов для увеличения общей подачи (рис. 5).

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

1-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	1-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
Рисунок 4 – Технологическая схема насосной станции с устройством струйного насоса во всасывающем трубопроводе центробежных насосов	Рисунок 5 - Технологическая схема насосной станции с установкой струйного насоса на напорном трубопроводе центробежных насосов

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.

1-здание насосной станции; 2- нагнетательный трубопровод; 3 - всасывающий трубопровод; 4 – водоприемник; 5 – насос	1-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
Рисунок 6 – Схема заглубленной насосной станции	Рисунок 7 – Схема поверхностной насосной станции с установкой струйного насоса на всасывающей линии

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» (, Манухова  Е. Н.). Годовой экономический эффект (Э) складывается из годового эффекта от создания и эксплуатации (ЭНС) Эс и годового эффекта в сфере эксплуатации от функционирования объекта за период досрочного ввода Эф (табл. 8).

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

Н, м						т. р.	т. р.	т. р.	т. р.	т. р.	т. р.	т. р.
5	0,163	0,179	0,907	1,2	1,0	8374	3050	674	518	5268	1248	6516
7	-	-	-	-	-	10948	3266	799	529	7687	1296	8983
9	-	-	-	-	-	13436	3502	920	540	10040	1349	11389

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

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. 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 жо=0,10 и диффузора жд=0,12. 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 «Lц» и его диаметр «dЦ». 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, Lц=254,4 мм, =49,6 мм, бк=1,10, m=8, z=16 мм, Lц=200 мм, =151,7 мм, бк=1,20, m=12, z=50 мм, Lц=1200 мм, =16,7 мм, бк=1,50 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. 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

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. 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. 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:

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

Тарасьянц, схема очистки дна водозаборного ковша береговой насосной станции №1 Ставропольской ГРЭС/ , , // 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. Тарасьянц, водозаборных сооружений береговых насосных станций №1 и №2 Ставропольской ГРЭС/ , , // 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. Апальков, обоснование использования эжекторной насосной станции с высокими колебаниями уровней в водоисточнике / , , // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: сб. ст. ФГНУ «РосНИИПМ» / Под ред. . – Новочеркасск: , 2007 г. – Вып. 38. – стр. 171-175. Александров, максимальных скоростей подсасываемого потока на участке смешения в струйных насосах / , , // 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. Уржумова, опытных и расчетных максимальных относительных скоростей во внешней и внутренней областях подсасываемого потока. / , , // 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. Александров, процесс эксплуатации насосных с эжектором на всасывающей и напорной линии насоса-нагнетателя./ , // 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,  .