Повышение эффективности мелиоративных насосных станций методом внедрения эжекции во всасывающие и напорные трубопроводы центробежных насосов (стр. 1 )

На правах рукописи

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕЛИОРАТИВНЫХ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ МЕТОДОМ ВНЕДРЕНИЯ ЭЖЕКЦИИ

ВО ВСАСЫВАЮЩИЕ И НАПОРНЫЕ ТРУБОПРОВОДЫ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

Специальность 06.01.02 – Мелиорация, рекультивация и охрана земель

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Волгоград – 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Новочеркасская государственная мелиоративная академия»

Научный руководитель:        доктор технических наук, профессор

       

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор,

зав. кафедрой «Мелиорация земель и природообустройство» ФГБОУ ВПО «Волгоградский ГАУ»,

доктор технических наук, профессор,

зав. кафедрой «Комплексные системы водоснабжения» ФГБОУ ВПО «Кубанский ГАУ»

Ведущая организация –  ГНУ «Поволжский научно-исследовательский

институт эколого-мелиоративных  технологий» РАСХН

Защита состоится «02» июля 2012 г. в 12 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д 220.008.02 на базе ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный аграрный университет» г. Волгоград, Университетский проспект 26, ауд. 214.

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный аграрный университет».

Автореферат разослан «  » мая 2012 г.  и размещен на официальном Интернет-сайте ВАК

Ученый секретарь

диссертационного совета,

профессор                

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время подъем сельского хозяйства в Российской Федерации рассматривается Правительством в качестве национального проекта. Для получения гарантированного урожая необходимо восстановить регулярное орошение сельскохозяйственных культур.

Известно, что забор воды на существующих мелиоративных  насосных станциях с колебаниями уровня более 4 м затруднен из-за ограниченности высоты всасывания центробежных насосов. Многие мелиоративные насосные станции построены заглубленными, что экономически нецелесообразно.

Кроме того, на существующих мелиоративных насосных станциях при необходимых малых напорах устанавливается насосное оборудование с избыточной величиной напора, который из-за необходимости ввода агрегатов в оптимальный режим гасят задвижками на напорных трубопроводах.

Изменить существующее положение можно с помощью установки на всасывающих линиях насосных станций струйных насосов (эжекторов) или установкой дополнительных эжекторов на напорных трубопроводах для использования избыточных напоров насосных агрегатов и получения дополнительной подачи воды на поля орошения.

Настоящей проблемой занимались многие ученые: , , и др.

Внедрение данных схем в производство ограничено из-за низких энергетических возможностей струйных насосов (КПД ниже 25 %).

Отсутствие рекомендаций и оптимальных компоновочно-конструктивных и технологических решений водоподъема мелиоративными насосными станциями из водоисточников с колебаниями уровней более 4 м и создание комплекса насосного оборудования комплектуемого центробежными и струйными насосами с высоким КПД является актуальной проблемой, не разрешенной в достаточной степени до настоящего времени.

       Цель работы – разработка эффективных конструктивных и технологических схем и методов расчета совместной работы центробежных и струйных насосов при колебаниях уровней в водоисточнике более 4 м и малой геометрической высоте подачи.

       Задачи исследований:

       - изучить состояние известных систем водоподъема, используемых при орошении;

       - экспериментальным путем определить оптимальные геометрические и гидравлические параметры кольцевого 2-хповерхностного эжектора новой конструкции;

- разработать теоретические основы расчета кольцевых струйных насосов с повышенным коэффициентом полезного действия;

- разработать технологический процесс водоподъема оросительных насосных станций с колебаниями уровня воды в водоисточниках более 4 м и повышенной водоподачей с помощью эжекторных установок;

- разработать компоновочно-конструктивные схемы и процесс использования избыточного напора центробежных насосов, установленных на насосной станции с малой геометрической высотой подачи;

       - экономически обосновать использование струйных насосов на оросительных насосных станциях.

       Основные положения, выносимые на защиту:

- методика расчета насосных агрегатов с всасывающими трубопроводами, оборудованными струйными насосами;

- технические решения и технологический процесс водоподъема насосными станциями, оборудованными центробежными насосами с колебаниями уровней воды в водоисточнике более 4 м;

- технические решения и технологический процесс использования эжекторов, установленных на напорных трубопроводах центробежных насосов;

- экспериментальные зависимости для расчета струйной системы водоподачи.

Объекты исследования. В качестве основных объектов исследовались:

- струйные насосы различных конструкций с целью определения оптимальных  гидравлических и геометрических параметров при максимальном коэффициенте полезного действия;

- насосные станции, комплектуемые центробежными и струйными насосами.

Методика исследования. Экспериментальные исследования проведены в лабораторных и натурных условиях с применением теории планирования эксперимента. При проведении исследований использовались стандартные общепринятые методики. Для измерения различных кинематических характеристик применялись специально сконструированные устройства и дифференциальные манометры. В основу теоретических исследований положены уравнения Д. Бернулли.

Научная новизна работы. В работе научно обоснованы:

- методика расчета совместной работы центробежных и струйных насосов при колебаниях уровней в водоисточнике более 4 м и малой геометрической высоте водоподачи;

- математические зависимости для определения оптимальных параметров  геометрических и гидравлических параметров струйных насосов с высоким КПД;

- технологический процесс совместной работы центробежных и струйных насосов.

Практическая значимость работы. Изложенные в диссертационной работе результаты исследований по методике расчета геометрических и гидравлических параметров и определению коэффициентов гидравлических сопротивлений элементов струйного насоса с высокими энергетическими характеристиками для мелиоративных насосных станций дают возможность проверить практические расчеты в условиях водохозяйственных проектных организаций.

Результаты исследований внедрены на орошаемых участках «Ростовмелиоводхоза» и Республики Дагестан, приняты в качестве методических пособий институтом Южводпроект г. Ростов-на-Дону для проектирования орошаемых участков.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертационная работа соответствует паспорту научной специальности 06.01.02 «Мелиорация, рекультивация и охрана земель», п. 9 – «Разработка методов расчета элементов инженерно-мелиоративных систем, разработка их более совершенных конструкций».

Реализация результатов исследований. Диссертационная работа рассмотрена и рекомендована к внедрению на научно-техническом совете института Южводпроект. Отдельные разделы рассматривались на научно-техническом совете Министерства мелиорации Республики Дагестан.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и одобрены на научно-практических конференциях и семинарах ФГБОУ ВПО «НГМА» «Экологические проблемы природопользования в мелиоративном земледелии» (2-3 февраля 2006 г.), «Гидротехническое строительство» (15 мая 2009 г.), а также на конференциях молодых ученых и сотрудников ФГНУ «РосНИИПМ» «Пути повышения эффективности орошаемого земледелия» (2008 г.), на международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие экологически устойчивые технологии в сельском хозяйстве» (Шумаковские чтения совместно с заседанием секции РАСХН, 2010 г.)

Личный вклад автора в получении результатов, изложенных в диссертации, заключается в обосновании направления и разработке методики проведения исследований, обработке и анализе полученных данных, подготовке диссертации, выводов и предложений производству, внедрении полученных результатов на орошаемых участках.

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 8 печатных работах, в том числе в двух статьях в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и общих выводов. Работа изложена на 136 страницах машинописного текста и включает в себя 21 рисунок, 21 таблицу, 2 приложения, список использованной литературы из 143 наименований, включая 22 иностранных источника.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследований и сформулированы цель и задачи, научная новизна, практическая значимость и  основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Существующие схемы водоподъема в мелиорации, их достоинства и недостатки» дан обзор традиционных схем водоподъема.

Водоподъем в мелиорации осуществляется насосными установками, укомплектованными центробежными или осевыми насосами. Основным недостатком данной схемы является ограниченная (до 3-4 м) высота всасывания центробежных насосов.

В практике проектирования встречаются схемы насосных станций, на всасывающих трубопроводах которых установлены струйные насосы. Наиболее часто встречающиеся компоновочно-конструктивные схемы приведены на рисунке 1.

Из всех выше приведенных схем водоподъемных установок наиболее удобна в эксплуатации насосная станция с эжектором на всасывающей линии (рис. 1в), повышающим высоту всасывания центробежного насоса и