Вопросы совершенствования элементов водозаборных устройств насосных установок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вопросы совершенствования элементов водозаборных устройств насосных установок

Абишева А.

В настоящее время повышение эффективности функционирования водохозяйственных систем связано, в том числе, с дальнейшим развитием ресурсосберегающих технологий и проектных решений, обеспечивающих надежность и безопасность работы объектов. В числе этих объектов необходимо отметить многочисленные насосные установки на мелиоративных системах и предприятиях промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения.

И очевидно, что чем менее устойчива работа водохозяйственной системы, т.е. чем больше вероятность отказа, тем больший ущерб может быть нанесен народному хозяйству и большая величина затрат может быть потребоваться для его компенсации. Устойчивость работы насосной станции можно увеличить повышением надежности узлов, их кавитационной и эрозийной стойкости; выбором оптимальных режимов; повышением конструктивной надежности на основе исследований конструктивных решений; применением материалов, соответствующих условиям работы с повышенной эксплуатационной устойчивостью [1].

Большинство насосных установок эксплуатируются более 25-30 лет, из-за физического износа работают с низкой эффективностью, увеличиваются случаи технического отказа.

В таблице 1 приведена статистическая обработка материалов эксплуатации насосов. водохозяйственный насосный ресурсосберегающий

Опыт эксплуатации насосных установок показывает, что на режим работы гидроагрегаты, их технико-экономические показатели влияют практически все сооружения и элементы проточной части. Особенно большой влияние имеют элементы водозаборных устройств (размеры и форма аванкамеры, всасывающих труб, направляющего аппарата).

Таблица 1.

Интенсивность отказа насосов [1]

Исследования водозаборных устройств насосных станций показали, что аванкамеры оказываются неспособными в отдельных случаях обеспечить нормальные условия работы насосов. Поток к отверстиям всасывающих труб подходит не прямолинейно, а под достаточно большими углами, что приводит к закрутке потока во всасывающей трубе. В водоприемнике появляются вихревые воронки с прорывом воздуха. Установлено, что в результате вибрации насосных установок увеличиваются в 1,5-1,7 раза и 2,5-3 раза увеличивается необходимость ремонта агрегатов [2,3].

Искривление струй потока на входе во всасывающую трубу вызывает закрутку потока перед рабочим колесами, и соответственно при совпадении направления вращения рабочих колес с направлением естественной закрутки потока наблюдается к интенсивное вихреобразование [4], Это, в свою очередь, может привести к попаданию воздуха во всасывающий трубопровод и уменьшению подачи насоса или срыва его работы.

На практике обычно рекомендуют, во избежание попадания воздуха во всасывающий трубопровод заглублять входное отверстие ниже минимального уровня или устанавливать на концах всасывающих труб экраны. Однако, в этих рекомендациях имеются довольно существенные разногласия, что указывает на необходимость тщательного обоснования размеров элементов водозаборных устройств, с обязательным проведением модельных гидравлических исследований. Особое внимание при проведении лабораторных исследований водоприемных камер насосных станций должно уделяться изучению условий образования в них вихревых течений, вызывающих возникновение воронок, способствующих, в свою очередь, попаданию воздуха во всасывающие трубопроводы. Результаты лабораторных исследований, показывают, что необходимое заглубление входного сечения всасывающего трубопровода под уровень воды в камере при заданном значении диаметра трубопровода не является постоянным, а зависит от скорости течения воды в трубопроводе или, говоря другими словами, от режима работы насоса. [5].

Вместе с тем, исследования показали, что отрицательная закрутка потока перед рабочим колесом насоса увеличивает подачу на 15%, напор на 13 и коэффициент полезного действия на 2% [2]. В центробежных насосах, с целью улучшения кавитационных характеристик, часто используются предварительное закручивание потока с помощью входных направляющих аппаратов, предвключенного колеса и других технических решений [6,7].

Из приведенного анализа можно сделать вывод, что существующие конструкции водозаборных устройств не обеспечивают одновременного решения задач по предотвращению образования воронок на входе и попадания воздуха во всасывающую трубу насосной установки, а также обеспечения необходимой закрутки потока во всасывающей трубе.

С целью увеличения надежности работы насосных установок путем предотвращения воронкообразования и обеспечения закрутки потока нами было разработано водозаборное устройство насосной установки, исключающее недостатки проанализированных выше устройств.

Водозаборное устройство включает всасывающую трубу насоса с установленным тором по окружности трубы на входе. С наружной стороны тора имеются отверстия для подачи воды под определенным углом. Изменяя подачу воды можно изменять закрутку потока на входе во всасывающую трубу насосной установки и одновременно предотвращать воронкоборазование. Эксперименты, проведенные на данном этапе, визуально показали, что данное устройство позволяет погасить образование воронок в аванкамере насосной установки.

Задачи дальнейших исследований:

- отработка оптимальных параметров предложенного водозаборного устройства;

- оценка влияния конструктивных элементов водозаборного устройства на гидравлические и энергетические характеристики насосной установки.

Литература

Гловацкий О.Я., Пак О.Ю., Талипов Ш.Г. Оптимальная устойчивость и надежность функционирования системы машинного водоподъема//Научное обеспечение как фактор устойчивого развития водного хозяйства: Доклады Международной научно-практической конференции 20-21 октября 2005г, - Тараз, 2005. - 584с.

Кеберле С.И., Гловацкий О.Я. Работа аванкамер насосных станций и рекомендации по совершенствованию их конструкций//Гидротехника и мелиорация,- 1977, - №7. - С.32-37.

Накладов Н.Н. работа водоприемных камер насосных станций с прямолинейным фронтом водозабора//Экспресс-информ. Сер.1 - М.:ЦБНТИ Минводхоза СССР, 1975. - Вып.4.- С.15-18.

Палишкин Н.А. Влияние условий подхода потока на работу насосных агрегатов мелиоративных насосных станций// Гидротехника и мелиорация, - 1987, - С.57-60.

Карелин В.Я., минаев А.В. Насосы и насосные станции: 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1986 - 320с.: ил.

Лопастные насосы: Справочник / под ред. А.В. Зимницкого, В.А. Умова - Л.: Машиностроение, 1986 - 334с.

Прибытов Б.П. Сравнительная оценка эффективности различных способов регулирования//Изв. вузов - Энергетика, 1983, №11, с.118-122

Размещено на Allbest.ru