Введение к работе
Актуальность. В последнее время во многих случаях бывает необходима подача воды на большую геодезическую высоту или ее транспортировка на значительные расстояния. Поэтому требуется создание больших напоров насосными станциями.
Далеко не всегда бывает возможно при этом осуществлять подачу воды одной насосной станцией с использованием высоконапорных насосов, поскольку это существенно усложняет ее эксплуатацию, снижает надежность работы системы и приводит к необходимости применять высоконапорные трубы и арматуру. В этих случаях более выгодной может быть подача воды несколькими последовательно соединенными насосными станциями.
Если перед каждой последовательно соединенной насосной станцией предусматривается емкость с относительно большим объемом, то работа такого комплекса особой сложности не представляет. В этом случае задачей при проектировании комплекса последовательно работающих насосных станций" является определение минимально возможных по условиям эксплуатации объемов этих промежуточных емкостей.
Само собой разумеется, что чем больше будут приняты объемы этих емкостей, тем более надежной и простой будет эксплуатация комплекса последовательно соединенных насосных станций.
Однако, во-первых, сооружение промежуточных емкостей приводит к дополнительным затратам на строительство, а во-вторых, в некоторых случаях устройство емкостей вообще невозможно, например, из-за рельефа трассы водоподачн.
В этих случаях принимают последовательную работу насосов на станциях по схеме «насос в насос». По такой схеме конец напорного трубопровода" предыдущей насосной станции является началом всасывающего трубопровода последующей насосной станции. Такая схема существенно уменьшает затраты на строительство.
В тоже время опыт проектирования и эксплуатации подобных объектов выявил ряд особенностей, связанных с защитой комплекса последовательно работающих насосных станций по схеме «насос в насос» от гидравлических ударов, связанных с переходными процессами.
Выбор средств защиты систем водоподачи от гидравлического удара необходимо производить на основании расчетов переходных процессов. В настоящее время, для этих целей, как правило, применяется методика расчета, разработанная на кафедре «Насосы и насосные станции» МГ'УП (автор д.т.н. К.П.Вишневский). Реализующая эту методику программа для ЭВМ позволяет проводить расчеты переходных процессов с необходимой степенью точности и при затрате на них относительно небольшого машинного времени.
Однако данной методикой не предусмотрены случаи последовательной работы трех и более насосных станций, а также применение в качестве
срсдств защиты водонапорных колонн и ооратных клапанов, устанавливаемых на напорных линиях насосных агрегатов промежуточных насосных станций.
В связи с этим возникла необходимость в дальнейшем усовершенствовании существующей методики путем разработки и включения в алгоритм и программы для ПЭВМ блоков, позволяющих проводить расчеты переходных процессов последовательно работающих насосных станций по схеме «насос в насос», а также с учетом установки на водоводах водонапорных колони и обратных клапанов. Целью работы являлось:
создание методики расчета переходных процессов последовательно работающих насосных станций по схеме «насос в насос»;
- создание методики, позволяющей обоснованно применять водонапорные колонны для защиты насосных станций, как от повышения, так и от понижения давления;
создание методики, позволяющей учитывать обратные клапаны, установленные на напорных линиях насосных агрегатов промежуточных насосных станций.
Выполнение поставленной цели было связано с решением следующих задач:
усовершенствование существующей методики расчета переходных процессов в напорных системах водоподачи для случаев, связанных с работой комплексов последовательно работающих насосных станций по схеме «насос в насос»;
расчетно-теоретичсские исследования различных случаев переходных процессов с использованием усовершенствованной методики расчета;
экспериментальные исследования переходных процессов в каскадах последовательно работающих насосных станций без промежуточных емкостей, возникающих при аварийных отключениях насосных агрегатов;
разработка рекомендаций по защите напорных водоводов каскадов последовательно работающих насосных станций по семе «насос в насос» от гидравлических ударов.
Научная новизна заключается в следующем:
сформулирована математическая модель гидравлических переходных процессов в напорных системах водоподачи с несколькими последовательно работающими насосными станциями по схеме «насос в насос»;
разработана методика расчета переходных процессов, возникающих при аварийных отключениях насосных станций, работающих последовательно по семе «насос в насос», учитывающая действия водонапорных колонн, присоединенных к трубопроводам на входе в последовательно работающую насосную станцию;
разработана методика расчета переходных процессов, возникающих при аварийных отключениях насосных станций, работающих последовательно по семе «насос в насос», учитывающая установку на напорных линиях насосных агрегатов промежуточных насосных станций обратных клапанов.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
реализация предложенной математической модели в программном комплексе для ПЭВМ, позволяет проводить расчеты переходных процессов, возникающих при аварийных отключениях насосных станций в напорных системах при подаче воды последовательно работающими насосными станциями по схеме «насос в насос», число которых может быть до пяти;
расчеты переходных процессов можно выполнять при любых сочетаниях аварийно отключаемых и остающихся в работе последовательно работающих насосных станций;
при расчетах переходных процессов предусмотрена возможность учета действия водонапорных колонн и обратных клапанов, установленных соответственно на входе и выходе последовательно работающих насосных станций.
Реализация работы. Результаты исследований позволили разработать предложения по защите напорных водоводов Егвардского каскада насосных станций в Армении от гидравлического удара.
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации докладывались на научно-технических конференциях МГУП в 1997...2000 г.г.
Публикации. По теме диссертации имеются 4 публикации.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа содержит 84 страницы машинописного текста и 23 рисунка. Список литературных источников насчитывает 93 наименования.