Регулирование режима работы насосов при каскадном расположении насосных станций

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Регулирование режима работы насосов при каскадном расположении насосных станций

Резанова Е.В.

Каскады насосных станций применяют в тех случаях, когда требуемый напор превышает выпускаемых промышленностью насосов, а так же на магистральных каналах, обслуживающих обширные территории. Например, в Казахстане «Канал им.Сатпаева». Обычно сооружают две и более последовательно работающие насосные станции (рис. 1).

1-водный источник (река,канал,озеро), 2- водоприемник, 3-здание насосной станции 1-го подъема, 4-напорный трубопровод насосной станции 1-го подъема, 5-водовыпуск, 6-напорная башня, 7-здание насосной станции 2-го подъема, 8-напорный трубопровод здания насосной станции 2 подъема, 9-водовыпускное сооружение, 10-магистральный канал.

Рис. 1. Каскад из двух насосных станций

Известно, что для нормальной работы каскада перед второй и последующими станциями проектируются либо открытые каналы, либо уравнительные напорные башни, которые обеспечивают необходимый напор воды перед насосами, установленными в здании станции второго подъема. Вторую и последующую станции каскада оборудуют аварийными сбросными трубопроводными линиями с задвижками или затворами для сброса воды из верхнего бьефа в нижний в случае переполнения верхнего бьефа.

При проектировании каскада насосных станций желательно применять насосы с регулируемой подачей или устанавливать разменные насосные агрегаты.

Подача воды каскадом насосных станций может быть экономически выгоднее, чем одной станцией, заменяющий каскад. Хотя капитальные вложения в строительство каскада насосных станций могут быть на много больше расходов на строительство одной насосной станции с большим напором перекачиваемой воды, чем каждая из каскада, сопоставление общих приведенных затрат по обоим вариантам может быть в пользу каскада станций. Все дело в том, что в каскаде часть воды может отбираться для потребителя перед каждым очередным подъемом, снижая таким образом подачи насосных станций последующих подъемов, т.е. применят зонное орошение земель. В конечном счете, это может привести к значительной экономии электроэнергии, стоимость которой заменит увеличение стоимости строительных работ при строительстве одного здания насосной станции. Иногда на таких насосных станциях выполняют прямое соединение, и насосы работают последовательно.

Рассмотрим как меняется режимная точка на характеристике центробежных насосов при последовательной работе.

Последовательная работа насосов применяется для резкого увеличения напора в трубопроводе при незначительном изменении подачи. При этом возможны случаи, когда насосы располагаются в непосредственной близости один от другого и когда насосы удалены на значительные расстояния. В первом случае корпус второго насоса должен воспринимать полное давление первого насоса.

Последовательное соединение насосов экономически оправдывается при крутых характеристиках с малым значением напора. К.п.д. насосных станций при каскадном расположении или последовательном включении насосов можно оценить выражением, приняв Q1? Q2:

(1)

Рис. 2. Характеристики, получаемые при последовательной работе насосов на общий трубопровод

Анализ работы насосов, при последовательном включении показал, что регулирование дросселированием экономически неоправданно. Целесообразно использовать регулированием закруткой потока перед рабочим колесом насоса [1-3].

Например, предложенный на кафедре «Водные ресурсы» Таразского государственного университета им. М.Х. Дулати способа регулирования центробежных насосов можно использовать регулирование насосов при последовательной работе насосов. Этот способ за счет закрутки потока перед рабочим колесом насоса позволяет изменять характеристику одного насоса и тем самым изменяется суммарная характеристика двух насосов.

Рис. 3. Разрез центробежного насоса с устройством обеспечивающим закрутку потока

Сущность данного предложения поясняется рисунком 3, на котором представлен разрез 1-1 центробежного насоса, а на рис.4 показан план насоса реализующий предлагаемый способ.

Рис.4 План центробежного насоса с устройством обеспечивающим закрутку потока

Центробежный насос содержит рабочее колесо 1, отводящий трубопровод 2 и всасывающий трубопровод 3, соединенный с водонапорной башней 4. Во всасывающем трубопроводе 3 установлен цилиндрический патрубок 5 сообщенный с внутренней полостью всасывающего трубопровода посредством винтовой прорези 6. На входе цилиндрического патрубка 5 установлено сопло 7 соединенное тангенциально с патрубками 8 и 9, которые подключены с помощью трубопровода 10 к отводящему трубопроводу 2 центробежного насоса.

Сопло 7 и патрубки 8 и 9 снабженные регулирующими задвижками 11,12 и 13, а на трубопроводе 10 установлен участок гофрированной трубки 14.

Центробежный насос работает следующим образом.

При вращении рабочего колеса 1 в отводящем трубопроводе 2 возникает высокое давление. Незначительная часть жидкости из отводящего трубопровода 2 подается по трубопроводу 10 и через патрубки 8 и 9 в сопло 7. Поскольку патрубки 8 и 9 соединены с соплом 7 тангенциально, направление закручивания и мощность струи из сопла 7 регулируется задвижками 11,12 и 13. При этом энергия струи передается потоку воды на входе в колесо 1 центробежного насоса, что приводит к увеличению давления перед колесом и насоса в целом.

Изменение положения режимной точки показано на характеристике рисунка 5.

-а - отрицательная закрутка (против вращения рабочего колеса); +а - положительная закрутка (в сторону вращения рабочего колеса).

Рис. 5. Характеристики насосов при последовательной работе

с закруткой потока на входе в насос

насос каскадный станция центробежный

Литература

Ходанков Н.А. Способ Ходанкова Н.А. создания циркуляции потока воды перед рабочим колесом гидромашин. Предварит. патент РК №9281, кл.F04Д 15100, 14.07.2000 бюл №7.

Ходанков Н.А. Способ Ходанкова Н.А. комбинированного регулирования режима работы лопастного насоса. Предварит.патент РК №9280, кл.F04Д 15100, 14.07.2000 бюл №7.

Киргизбеков А.С. Ходанков Н.А. Способ регулирования подачи центробежного насоса. Иновац. патент РК №27940, 25.12.2013 бюл №12.

Размещено на Allbest.ru