Расчеты автоматического пуска основного насосного агрегата на насосной станции

Размещено на http://www.allbest.ru/

РАСЧЕТЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПУСКА ОСНОВНОГО НАСОСНОГО АГРЕГАТА НА НАСОСНОЙ СТАНЦИИ

Д.С. Бегляров - д-р техн. наук, проф.

ФГОУ ВПО «Московский государственный

университет природообустройства»,

Д.Ш. Апресян - инженер

ГНУ ВНИИГиМ

Цель расчета - разработать блок алгоритма и программу расчета автоматического пуска основного насоса на насосной станции закрытой оросительной сети при включении в работу на сети дождевальной машины.

Насосная станция осуществляет водозабор из подводящего канала. Технологическая схема насосной станции представлена на рис.1. Она работает на закрытую оросительную сеть, выполненную из стальных труб. Орошаемая площадь составляет 375 га, схема которой приведена на рис. 2. Поливная техника представлена оросительными установками с дождевателями ПУК-2 («Сигма»), расход воды каждой из которых составляет 13,25 л/с.

Рис.1. Технологическая схема насосной станции:

1 - основной насосный агрегат; 2 - вспомогательный насосный агрегат; 3 - ВВР; 4 - компрессор; 5 - обратный клапан; 6 - задвижка; 7 - труба Вентури; 8 - всасывающая линия насоса; 9 - напорная линия насоса; 10 - коллектор; 11 - водозаборное сооружение; 12 - место установки датчика давления № 1; 13 - место установки датчика давления № 2; 14 - место установки датчика оборотов частоты вращения ротора насосного агрегата №1

Максимальная подача насосной станции 216 л/с, напор 81 м. На станции установлены 4 центробежных горизонтальных насоса типа СИГМА 150-СVА-350-23/3-LU-F/2-Э (один резервный) подачей 72 л/с при Н=86 м и 2 вспомогательных насоса типа СИГМА L-VN-4/Ш-LV-Д-FЕ (один резервный)

Рис. 2. Схема оросительной сети насосной станции:

1 - оросительный канал; 2 - насосная станция; 3 - магистральный трубопровод; 4 - распределительный колодец; 5 - распределительный трубопровод; 6 - гидрант; 7 - дождевальная установка; 8 - место установки датчика давления № 3; 9 - граница поля; 10 - граница орошаемого участка подачей 14,2 л/с при напоре 39 м.

Привод основных насосов осуществляется асинхронными электродвигателями типа F-280-М-04, каждый мощностью 100 кВт, рабочее напряжение 380 вольт, частота вращения 1480 мин^-1.

Вспомогательные насосы приводятся в движение асинхронными электродвигателями типа F-160-М-04, каждый мощностью 11 кВт, рабочее напряжение 380 вольт, частота вращения 1450 мин^-1. Для заливки основных насосов применяется вакуум-насосная установка. Она состоит из двух водокольцевых вакуумных насосов типа СИГМА RV-248-FЕ подачей 7,5 л/с при напоре 9 м. Привод насосов осуществляется асинхронными электродвигателями типа АР-100L-4, каждый мощностью 3 кВт, рабочее напряжение 380 вольт, частота вращения 1420 мин^-1.

Около здания насосной станции установлен водовоздушный бак емкостью 10 м на давление 16 атм. Регулирующая емкость воды в баке поддерживается подкачкой воздуха компрессором типа 2ДSК 75-ЕКО производительность. 25 м/ч, рабочее давление 15 атм. Насосная станция может работать в ручном и автоматическом режимах. Каждый агрегат имеет собственный переключатель АВТО-РУЧ для установки ручного или автоматического управления.

Блок алгоритма предусматривает проведение расчетов для автоматического пуска основного насосного агрегата при включении на сети дождевальной машины.

Схема сети, предназначенная для расчета, представлена на рис. 3.

Рис.3. Схема закрытой оросительной системы

Необходимые значения для расчета автоматического пуска основного насоса: М_крz = 1000 кгм; S_кр = 0,23; = 0; Н_бо = 60,0 м; S_б = 10000,0; п_бо = 1450 мин^-1; GD²=5,0 кгм²; п_гр = 37,0 м (М_кр - величина критического (максимального) момента, кгм; S_кр - величина критического скольжения, соответствующая М_кр;

r₁ - активное сопротивление фазы

статора; r^/₂ - активное сопротивление фазы ротора, приведенное к статору; J_о - ток холостого хода; J_к - ток короткого замыкания; GD² - маховый момент насосного агрегата; S_б - сопротивление вспомогательного насоса, мин^-1; Н_бо - напор насоса при нулевой подаче, м; n_бо - частота вращения вспомогательного насоса, мин^-1; в - относительная частота вращения. Суммарный расход в сети, равный сумме утечек в узлах сети, равен 0,034 м³/с. Время открытия задвижки было принято равным 30 с.

Первый расчет проведен для случая включения дождевальной машины, расположенной в т.27 схемы сети (рис. 3). Напор бустерного насоса при стационарном решении работы в соответствии с подачей 0,034 м³/с составил 48 м, давление в т.27 при этом 37 м. Результаты расчета - значение напора и скорости в начале сети, давление в т.27 и частота вращения основного насоса показаны на рис. 4. Как видно из графика, снижение давления в начале сети практически начинается через 12 с после открытия основной задвижки. Так как расстояние от открываемой задвижки до насосной станции около 9000м волны пониженного давления начнут подходить к началу сети через ( - скорость распространения ударной волны, м/с, =1000 м/с), уменьшение давления ниже 37 м, то есть включение основного насоса и отключение вспомогательного происходит через 15,8 с после начала открытия задвижки.

К расчетному моменту времени 16,3 с, напор вспомогательного насоса станет ниже напора в сети и обратный клапан на напорной линии закроется и отключит его от сети. К этому же моменту времени напор основного насоса станет больше напора в начале сети и насос начнет подавать воду в сеть. Частота вращения основного насоса станет номинальной уже к 16,8 с расчетного времени.

Далее будет происходить постепенное увеличение напора насоса, снижение его подачи и некоторое увеличение частоты вращения, связанное с наибольшим уменьшением потребляемой мощности. К расчетному моменту времени 45 с процесс можно практически считать уже установившимся.

Второй расчет проведен для случая включения дождевальной машины, находящейся в т.12 схемы сети. Давление в т.12 при стационарном режиме, то есть до момента начала открытия задвижки составляет 28 м. Результаты расчета показаны на рис.5.

Рис.4. Автоматический пуск основного насоса при открытии задвижки в точке 27 схемы сети

Так как т.12 находится ближе к началу сети, снижение напора у насосной станции начинается раньше, практически через 5 с после начала открытия задвижки. насос задвижка дождевальный станция

Однако уменьшение давления ниже h_гр = 37,0 м происходит даже несколько позднее - через 16,8 с.

Закрытие обратного клапана на напорной линии вспомогательного насоса и подача воды в сеть основным насосом соответствует одному и тому же расчетному времени 17,3с. В этом случае можно принять, что процесс становиться установившемся к расчетному моменту времени 45 с.

Рис 5. Автоматический пуск основного насоса при открытии задвижки в точке 12 схемы сети

Вывод

Разработанный блок алгоритма и программа расчета автоматического пуска основного насоса при включении на сети дождевальной машины позволяет обоснованно назначить величины напоров вспомогательных насосов станции З.О.С. Для этого целесообразно предварительно выполнить серии расчетов по составленной программе с варьированием значений напоров вспомогательных насосов и расположения точки включаемой дождевальной машины на сети.

Библиографический список

1. Виссарионов В.И. Исследования переходных процессов в насосных станциях [Текст]/В.И. Виссарионов, В.В. Елистратов, Р.С. Исхан Ходжаев /Известия высших учебных заведений. 1980. №5. С.76-81.

2. Вишневский К.П. Переходные процессы в напорных системах водоподачи [Текст] /К.П. Вишневский. - М.: Агропромиздат, 1986. С. 135.

3. Никулин В.И. Натурные исследования гидравлического удара в водоводах насосных станций [Текст]/В.И. Никулин// Труды ВНИИ ВОДГЕО. - М.: ВНИИ ВОДГЕО, 1970. Вып. 25. С.104-106.

Размещено на Allbest.ru