Оборудования для подъема воды с использованием нетрадиционных источников энергии

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 631. 371: 621.649.4/5

К 36

ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПОДЪЕМА ВОДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕТРАДИЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

А.С. Керимбекова

Таразский Государственный университет им. М.Х.Дулати, Тараз

Д?СТ?РЛІ ЕМЕС ЭНЕРГИЯ К?ЗДЕРІМЕН СУ К?ТЕРУ ?ОНДЫР?ЫЛАРЫ

А.С.Керімбекова

Жел ж?не су энергиясын ?олданатын сук?теру ?онгдыр?ылары келтерілген.

EQUIPMENT FOR WATER LIFTING WITH THE USAGE OF NONCONVENTIONAL ENERGY SOURCES

A.S. Kerimbekova

Water lifting equipment, which use wind power and water flow energy, is given in this work.

В работе приведены водоподъемники, использующие энергию ветра и энергию потока воды.

Установлено, что применение ветровых водоподъемных установок в водообеспечении крестьянских хозяйств повышает технико-экономические показатели по сравнению с использованием других средств водоподъема, работающих на жидком топливе (в том числе тепловых).

К ветроагрегатам с механическим приводом можно отнести быстроходный агрегат «Ветерок» (ВНВ-4) с одновинтовым насосом, тихоходный ветроагрегат «Чайка» (ТВМ-3А) с поршневым насосом, быстроходный ветроагрегат ВБ-3Т с инерционным водоподъемником, ветроагрегат ВБЛ-3 с ленточным водоподъемником.

Ветроагрегат «Ветерок» (ВНВ-4) предназначен для механизации подъема воды с помощью одновинтового насоса 1В12 из шахтных и трубчатых колодцев. Применяют его в районах, где среднегодовые скорости выше 3,5 м/с, в сутки он подает в среднем 25м3 воды. На случай безветрия или нерабочих скоростей ветра предусмотрен ручной привод, для запаса воды установка может быть оборудована резервной емкостью объемом 15-25 м3, а также он позволяет быстро перейти от механической подачи воды насосом к ручной.

Производительность при высоте подъема воды 10м и при скорости ветра 3,5 м/с в объеме до 1 м3/ч. Затем по мере роста скорости ветра производительность возрастает и составляет при скорости 4м/с-1,6 м3/ч, 5м/с-2,2 м3/ч, 6м/с-2,5 м3/ч, 7м/с-2,8 м3/ч и 8м/с-3 м3/ч /1/.

Возможное количество рабочих часов ветроагрегата в течение года в зависимости от среднегодовой скорости ветра 3м/с-2640ч, 4 м/с-4500, 5 м/с-4640, 6 м/с-5490, 7м/с-6100 и 8 м/с-6500ч. Интенсивность использования агрегата в течение года при эксплуатации его на водоисточниках с меньшей глубиной будет выше.

Ветроагрегат «Чайка» (ТВМ-3А) предназначен для механизации подъема воды с помощью штангового насоса НП-95 из шахтных и трубчатых колодцев, начинает работать при невысоких скоростях ветра 3-3,3 м/с, но рекомендуется применять при скоростях ветра 3,5-5,5м/с. Верхний предел скорости - 17 м/с, а максимальные скорости ветра не должно превышать 30 м/с и отличаться большой порывистостью.

Производительность при высоте подъема воды 10м и при скорости ветра 3,0 м/с в объеме до 0,31 м3/ч. Затем по мере роста скорости ветра производительность возрастает и составляет при скорости 3,5м/с-0,54 м3/ч, 4м/с-0,75 м3/ч, 5м/с-0,88 м3/ч и 6м/с-1 м3/ч. Количество рабочих часов агрегата при среднегодовой скорости ветра 3 м/с составляет 3340ч, при 4 м/с-5300, 5 м/с-5315, 6м/с-5990, 7м/с-6280 и 8 м/с -6360ч. С увеличением напора продолжительность количество часов уменьшается на 15-20/% /2/.

Ветроводоподъемник ВБ-3Т инерционного типа предназначен для механизации подъема воды из глубины до 15м, с суточным потреблением воды до 10-12м3. При работе с напором воды до 12м и скорости ветра 3 м/с производительность составляет 2,5 м3/ч. При высоте 25м ветродвгигатель подает воду при скорости ветра 3,5 м/с, производительность составляет 1,8 м3/ч. Ветроподъемник может подавать воду в резервный бак, расположенный на высоте до 10м.

Ветроагрегат ВБЛ-3 применяется при скоростях ветра 3,5-4 м/с, а также надежно работают при переменных скоростях ветра от 4 м/с до 35 м/с, и выдерживает порывы до 40 м/с. Производительность при скорости ветра 3,5 м/с составляет 0,2 м3/ч, далее с увеличением скорости ветра от 4 до 8 м/с повышается с 0,5- 4,5 м3/ч /2/.

Ветроагрегат в районах со скоростью ветра 3 м/с может работать в течение года 2850ч. При скорости ветра 4 м/с -4150я. 5 м/с- 5900 и 6 м/с -6560ч. При увеличении напора продолжительность количество часов уменьшается на 10-27 % в зависимости от скорости ветра.

Ветроагрегат ВТЛ-3 предназначен для механизации водоподъема, бесперебойно работает при переменных скоростях ветра 2,5-18 м/с, более 18м/с прекращает работу, автоматически выводя колесо из-под ветра во флюгерное положение, и, благодаря относительно малому сопротивлению водоподъемного механизма, эффективно используются малые градации скорости ветра. Производительность при скорости ветра 3м/с составляет 0,2 м3/ч. Затем по мере роста интенсивности ветра увеличивается и составляет при скорости 4 м/с-0,9 5-1,4 6-2,4 и при 7 м/с -3 м3/ч. Количество рабочих часов в течение года в районах со скоростью ветра 6 м/с доходит до 7100ч, при увеличении напора этот показатель уменьшается до 7 /%.

Технические характеристики ветроагрегатов с механическим приводом водоподъемного оборудования даны в таблице 1.

Таблица 1 - Технические характеристики ветроагрегатов с механическим приводом водоподъемного оборудования

Достоинством этих конструкций является простота и возможность применения при малых скоростях ветра, а недостатком - большая металлоемкость и большое аэродинамическое сопротивление ветродвигателя, которое ограничивает область применения для районов со спокойными ветровыми условиями, т.е. максимальная скорость ветра не более 15-18м/с.

Одним из недостатком механических ВВУ является необходимость приблизить его к источнику воды. Это создает, в свою очередь, эксплуатационные неудобства и приводит в ряде случаев к неудачному размещению ветродвигателя.

Одним из следующих нетрадиционных источников энергии является энергия потока воды. Водоподъемная установка, осуществляющая подъем воды на заданную высоту, используя гидравлическую энергию потока и действие гидравлического удара, называется гидравлическим тараном.

Гидравлические тараны относятся к простым водоподъемным машинам и могут применяться в крестьянских хозяйствах при орошении малоконтурных полей и в приусадебном хозяйстве.

Они используются для водообеспечения земель крестьянских хозяйств сооружения для забора воды из источника, транспортировки и распределения. Водозаборные сооружения по способу забора, как нам известно, делятся на самотечные и с машинным водоподъемом. Имеются участки, к которым затруднена или вообще нет возможности подвода электроэнергии или финансовые затруднения и поставка и дефицит ГСМ, отсутствие технических средств для осуществления машинной водоподачи. Все вышеизложенные факторы и ряд других предпосылок предопределяют необходимость нахождения технических решений для устранения препятствий. Стали нужны такие технические средства, которые могли бы работать без электроэнергии или ГСМ, использующие энергию потока малых водотоков. Конструкции таких установок должны быть простыми, удобными в эксплуатации и иметь доступную цену и обеспечить водоподачу на вышерасположенные участки для местного водоснабжения и орошения земель. Материалы, используемые при разработке и изготовлении таких установок, не должны быть дефицитными. Решение этого вопроса позволит крестьянским хозяйствам ввести в орошение часть неудобных земель, обеспечить местное водоснабжение

В системе сельскохозяйственного водоснабжения используется 2 типа гидравлических таранов: ТГ-1, ТГ-2, разработанные Д.И. Трембовельским. Отличительной чертой является расположение ударного клапана. В ТГ-1 ударный клапан расположен до напорного колпака, по ходу воды в питательной трубе, а в ТГ-2 - после напорного клапана.

Гидравлические тараны типа ТГ сконструированы двух типов: ТГ-1 и ТГ-2. Гидравлические тараны ТГ-1 рассчитаны на питательную трубу диаметром 75мм и максимальную высоту нагнетания 80м. Производительность тарана колеблется от 0,08-0,8 л/с. Недостатком является то, что резиновые прокладки ударного и нагнетательного узлов не обеспечивают длительную работу машины при значительных напорах.

Д.И. Трембовельским предложена конструкция гидравлического тарана ТГ-2 двух размеров: для работы с питательным трубами диаметром 50мм и 100мм. В этом таране ударный узел расположен после нагнетательного. Нагнетательный клапан 1 снабжен направляющим штоком 2; воспринимающий удары резиновый амортизатор 5 прикреплен к ударному клапану 4, а взамен форсунки Чистопольского для снабжения воздухом установлена труба 3, соединяющая чашу ударного клапана с нагнетательным узлом. Преимуществом этого тарана по сравнению с тараном ТГ-1 является то, что, резиновое кольцо заменено прокладкой, закрепленной на ударном клапане, что должно, по мнению Д.И.Трембовельского, усилить гидравлический удар. Таран имеет специальное приспособление для пополнения воздуха, которое является более надежным, а нагнетательный клапан - направляющий шток, который делает работу тарана более долговечной.

Под руководством профессора М.А.Мосткова для питательных труб диаметром 50-100мм были разработаны конструкции таранов типа АНГ. В этом таране ударный клапан и нагнетательный клапаны расположены очень близко один от другого, что дает значительное преимущество. Нагнетательный клапан находится в воздушном колпаке как в таране ТГ-1 непосредственно на питательной трубе. Ударный клапан расположен после нагнетательного и он поворачивается вокруг оси во время работы. Такое конструктивное решение может обеспечить бесшумную работу и при благоприятных условиях имеет высокий к.п.д.

В Украинском институте животноводства А.Д. Кобылянским разработаны конструкции гидравлических таранов большой производительностью различных размеров, имеющихся питательные трубы диаметром до 500мм. Характерной особенностью тарана УИЖ-К является то, что ударный клапан плоский и при полном открытии плоскость клапана почти совпадает с направлением движения жидкости, а это уменьшает силу механического удара клапана и делает возможным работу тарана при очень малых питательных напорах. Конструктивной особенностью является то, что ударный клапан может обеспечить надежную длительную работу для нагнетательного напора до 30м.

Ереванским политехническим институтом были разработаны конструкции таранов для высоких напоров, доходящих до 250м.

Тараны типа ЕрПИ сконструированы для питательных труб диаметром 63-250мм. В условиях, когда чистой родниковой воды недостаточно для работы тарана, а требуется нагнетать большую часть его расхода чистой воды, для нагнетания можно использовать наряду с чистой водой непригодную для использования воду с достаточным для работы тарана перепадом. Тараны, работающие по такому принципу, называются двухжидкостными. Их можно использовать для нагнетательного напора до 20м и для нагнетательного расхода до 0,3 л/с. В целях увеличения водоподачи можно устанавливать несколько гидравлических таранов, работающих самостоятельно, но нагнетающих воду в один тот же запасный резервуар. Можно обеспечить параллельную работу путем установки общей питательной и нагнетательной трубы.

Гидравлические тараны могут поднимать воды до 250м, производительность может составить.

энергия ветроагрегат водоподъемный таран

Вывод

Оборудования, использующие энергию ветра, проводят забор из подземных источников, а для забора воды из поверхностного источника предназначен гидравлический таран, который использует энергию потока воды.

Литература

1. Шефтер Я.И. Ветроэнергетические агрегаты. М., «Машиностроение», 1972г.

2. Абжанов Р.С. Ветроагрегаты для водоподъема. Алма-Ата : Кайнар, 1986г.

3. Овсепян В.М. Гидравлический таран и таранные установки. М.,; изд. «Машиностроение», 1969

Размещено на Allbest.ru