Методика обоснования параметров подводящих устройств мелиоративных насосных станций

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таразский государственный университет им. М.Х. Дулати, г. Тараз

Методика обоснования параметров подводящих устройств мелиоративных насосных станций

Утепбергенова Ж.Т.

Ходанков Н.А.

Определение размеров подводящих устройств насосной станции является одним из актуальных вопросов современного гидромелиоративного строительства. Известно, что подводящие устройства, с одной стороны, оказывают значительное влияние на энергетические характеристики насоса, а с другой стороны, увеличение их габаритов требует для насосных станций большой производительности и больших капиталовложений [1]. Все это заставляет специалистов-гидротехников уделять серьезное внимание правильному обоснованию экономически наивыгоднейших размеров подводящих устройств. Однако, в проектной практике многие весьма существенные факторы не учитываются.

В настоящее время отсутствует методика технико-экономического обоснования размеров подводящих устройств мелиоративных насосных станций вследствие большого разнообразия их конструктивных форм и компоновочных решений [2].

Особенностью проектирования насосных станций, как и многих промышленных объектов, является тесная взаимосвязь инженерных решений по различным частям проектируемого узла технической, строительной, производства работ и т.д. Уровень технико-экономической эффективности проектных решений в целом зависит от комплексности подхода к разработке проектно-технической документации. Все технико-экономические расчеты ведутся методом сопоставления вариантов. Составление возможных и технически целесообразных вариантов, их оценка и определение перспективности для дальнейшей более детализированной разработки проекта насосной станции носит до сих пор сугубо индивидуальный характер.

Вариантный подход рекомендуется применять при любом ответственном решении в процессе проектирования узла машинного водоподъема - при обосновании места расположения водозабора, здания насосной станции, водовыпуска, выбора числа ниток и диаметра напорных водоводов насосной станции и т.д. [2].

Среди параметров подводящих устройств насосных станций, к которым относятся величины, характеризующие основные габаритные размеры и конфигурацию, целесообразно выделить такие, которые в наибольшей степени влияют на потери напора и к.п.д. насосной станции. К ним относятся, в первую очередь, высота и очертание осесимметричного конфузора, ширина и высота спиральной камеры.

Так например, на рисунке 1 показан график изменения к.п.д. насосной станции от высоты подводящего устройства [3].

Рис. 1. Зависимость приведенного относительного приращения к.п.д. насосной станции от высоты подводящего устройства при K_Q=0,5

При выборе критерия оптимальности для обоснования параметров подводящих устройств насосных станций могут быть использованы рекомендации, применяемые при проектировании водопроводящих сооружений ГЭС. При обосновании основных параметров гидроэнергетических установок в качестве основного критерия оптимальности рекомендуется минимум приведенных затрат [4]:

(1)

где: Е_н - нормативная величина коэффициента сравнительной эффективности; К - капиталовложения на строительство; U - эксплуатационные расходы.

При этом должны быть обеспечены условия сопоставимости вариантов.

Для определения оптимальной высоты подводящего устройства, очень сильно влияющего на подземную часть здания насосной станции, можно составить математическую модель с целевой функцией минимума расчетных суммарных затрат, З_сум, подсчитываемых по зависимости:

(2)

где: З_зд - расчетные затраты на здание насосной станции; З_с - расчетные затраты на сопредельные сооружения, т.е. водоприемник, аванкамера и т.д.; П - ежегодные затраты, связанные с потреблением электроэнергии.

Изменение какого-либо параметра подводящего устройства в общем случае приводит к изменению к.п.д. и величины потерь напора насосной станции, что, в свою очередь ведет к изменению потребляемой мощности и энергии. Кроме того, изменяются затраты по зданию насосной станции и сопредельным сооружениям.

Точность расчетов при изменении параметров подводящих устройств повышается, если рассматривать приращение дополнительных капиталовложений потребляемой мощности и энергии, а не их абсолютные значения. Эти приращения определяются сравнением рассматриваемых вариантов с базисным, в качестве которого может быть выбран любой из рассматриваемых вариантов.

Будем также считать, что изменение параметров подводящих устройств зданий насосных станций не влияет на параметры напорного трубопровода и водовыпускного сооружения.

В технико-экономических расчетах при определении габаритов подводящих устройств необходимо учитывать, что наибольшие затраты, связаны с углублением подводящих устройств, требующим увеличения глубины котлована, а следовательно, увеличения высоты подземной части здания насосной станции. Удлинение сопрягающего конфузора подводящего устройства в меньшей степени влияет на величину затрат, так как увеличение объема работ только по рассматриваемому элементу не касается всего здания насосной станции в целом.

Необходимо помнить, что дополнительный объем строительно-монтажных работ, который появляется при увеличении размеров подводящих устройств зданий насосных станций, в принципе можно выполнить:

Не увеличивая сроки строительства, за счет усиления механизации работ и увеличения мощности подсобных предприятий;

При изменении уровня механизации за счет удлинения срока строительства и более позднего пуска насосной станции.

На выбор габаритных размеров подводящих устройств зданий насосных станций оказывает влияние характер грунтов. От характера грунтов зависит не только трудоемкость работ, но и их объем.

При сопоставлении вариантов разноразмерных подводящих устройств, по нашему мнению, надо исходить из оптимального срока строительства насосной станции, считая его заданным и неизменным. В этом случае дополнительный объем работ необходимо выполнить за счет усиления механизации работ. Связь параметров подводящих устройств зданий насосных станций с составляющими расчетных затрат, входящих в формулу (1), проявляется по разному. Дополнительные расчетные затраты по зданию насосной станции - З_зд, связанные с увеличением размеров подводящих устройств, складываются, главным образом, из затрат на выполнение объема работ по подземной части здания насосной станции, а также затрат, на увеличение земельно-скальных работ с учетом водоотлива.

Связь параметров подводящих устройств зданий насосных станций с расчетными затратами по сопредельным сооружениям З_с проявляется косвенным образом. Изменение параметров подводящих устройств может повлечь за собой изменение параметров сопредельных сооружений (аванкамеры, водоприемника), а это, в свою очередь, вызывает изменение З_с.

Например, в результате увеличения высоты подводящего устройства может увеличиться его входное сечение, а это вызывает удорожание гидромеханического оборудования, лебедок, кранового оборудования и прочее. Увеличение высоты подводящего устройства приводит к возрастанию к.п.д. блока насосной станции и величины энергетического эффекта, что в свою очередь ведет к изменению ежегодных затрат - П, связанных с потреблением электроэнергии.

Из сказанного видно, что дополнительные расчетные затраты по зданию насосной станции, вызванные изменением размеров подводящего устройства здания насосной станции, будут равны:

(3)

где: ?З₁ - дополнительные расчетные затраты, связанные со строительной частью здания насосной станции;

?З₂ - расчетные дополнительные затраты, связанные соответственно с изменением мощности насоса.

Дополнительные затраты по строительной части здания насосной станции и сопредельным сооружениям по установленной в проектной практике методике, определяются в долях от капиталовложений:

(4)

где: ?К_j - дополнительные капиталовложения на строительство насосной станции; p - процент постоянных издержек.

Поскольку увеличение высоты подводящего устройства здания насосной станции приводит к изменению к.п.д. насоса, установленного в здании, связь составляющей дополнительных расчетных затрат ?З₂ с характеристикой энергетического эффекта выражается следующим образом:

 (5)

где: а_н, U_н - удельные капиталовложения и издержки на дополнительный киловатт установленной мощности; ?N_j - приращение потребляемой мощности.

Дополнительная составляющая затрат ?П, связанная с потребляемой энергией за год, определяется как

(6)

где: S - замыкающие затраты на электроэнергию; ?Э_j - количество дополнительно потребляемой энергии за год при Н_j высоте подводящего устройства.

Литература

насосный станция гидромелиоративный строительство

1. Захаров В.С., Эрдрайх В.С., Деснер О.Г. Подводы крупных осевых насосов. В кн.: «Проектирование и конструирование гидромашин». - М., 1980. - С. 77-89.

2. Чебаевский Н.А. и др. проектирование насосных станций и испытание насосных установок. - М.: колос, 2000. - 376 с.

3. Ходанков Н.А. Энергогидравлические исследования подводящих устройств блоков крупных насосных станций. Диссерт. к.т.н. - Л., 1980. - 180 с.

4. Использование водной энергии: учебник для вузов. Под ред. Ю.С. Васильева - 4-ое изд. М.: Энергоиздат, 1995. - 608 с.

Размещено на Allbest.ru