Содержание к диссертации
Введение 7
1« Состояние изученности исследуемых вопросов и задачи исследования 1 1. Особенности насосных станций закрытых
оросительных систем (300) 13
1.2. Переходные процессы в закрытых оросительных системах и причины их возникновения 23
1.3. Мероприятия по предотвращению недопустимого повышения давления в ЗОС при переходных процессах 29
1 4 Уравнения описывавшие переходные процессы 42
1.5. Задачи исследования 45
2» Методика проведения исследований. Измерительные приборы и оборудование 46
2 1« Методика проведения исследований 46
2.2. Описание измерительных приборов и оборудования 49
2.3. Оценка ошибок измерений 55
3« Экспериментальные исследования переходных ,процессов в насосных станциях закрытых
оросительных систем
3.1 Описание объектов натурных исследований 6 4
3.1.1. Насосная станция "Молдавия-5" 64
3.1.2. Насосная станция НСЇЇ-І 66
3.1.3. Насосная станция опытного участка Ерасхаунской базы института почвоведения
и агрохимии Армянской ССР
3.2 Натурные исследования переходных процессов 75
3.2.1, Переходные процессы, возникавшие при отклонениях основных насосных агрегатов 77
3.2.2, Влияние водо-воздушного резервуара (ВЕР) на протекание переходных процессов при отклшениях основных насосных агрегатов 88
3.2.3, Определение возможности сброса воды из напорных линий через насосы для предотвращения недопустимого повышения давления в напорных коммуникациях при отключения основных насосных агрегатов 99
3.2.4, Определение эффективности ограниченного сброса воды из напорных линий
через насосы по обводным линиям к обратным клапанам для снижения давления в напорных коммуникациях. Определение гидравлического сопротивления обводной линии 112
3.2.5, Определение скорости распространения
волн изменения давления 135
4. Расчетно-теоретические исследования переходных процессов в насосных станциях закрытых ороси ,тельных систем 141
4.1. Влияние момента от трения в опорах обратного клапана на время его закрытия 151
4.2. Влияние гидравлического сопротивления сбросного устройства на изменение давления при
переходных процессах 158
4.3 Влияние режима закрытия обратного клапана с регулируемым закрытием переходных процессов 169
4,4. Влияние места присоединения водо-воздушного резервуара к напорному трубопроводу
и параметров соединительной линии на протекание переходных процессов 179
5. Рекомендации по совершенствованию напорных коммуникаций насосных станций ЗОС 188
Заключение 192
Список использованных источников 195
Приложения 2
Введение к работе
Одной из наиболее актуальных проблем хозяйственного строительства является продовольственная проблема, важное место в решении которой занимает развитие агропромышленного комплекса. В одиннадцатой пятилетке предусмотрен широкий комплекс мероприятий по обеспечению высоких темпов развития сельскохозяйственного производства, в том числе намечено расширение мелиорации земель» Площадь орошаемых сельхозугодий в 1985 г, достигнет 20,8 млн.га.
В связи с тем, что на мелиоративных системах все шире применяют один из наиболее эффективных способов орошения - полив дождеванием с использованием самоходных широкозахватных дождевальных машин, в мелиоративном строительстве большое распространение получают закрытые оросительные системы, основными элементами которых являются: стационарная или передвижная насосная станция, закрытая оросительная сеть, выполненная из металлических, железобетонных, асбестоцементннх или пластмассовых труб, и дождевальная техника. Такое направление развития орошения связано с тем, что закрытые оросительные системы обеспечивают большой коэффициент земельного использования, более высокий уровень автоматизации и телеуправления, а следовательно, меньшую потребность в людских ресурсах, значительную экономию оросительной воды.
Эффективность и долговечность закрытых оросительных систем зависит как от их правильного проектирования (выбор машин, труб, трубопроводной арматуры, разветвленности и протяженности сети и т.д.), так и от организации технологических процессов эксплуатации (определение параметров и режимов работы, создание систем автоматического регулирования).
Исследования данных вопросов ведутся во ВНИИ ВОДГЕО, УкрВОДТЕО, УкрНИИГиМе, ЛИИЖГе, МШИ, ВНИИМиШ ВНПО "Радуга", Укргипроводхозе, Союзгипроводхозе, В/О Союзводпроекте и т.д. Особенно большое значение имеют исследования нестационарных процессов, возникновение которых связано с частыми включениями и выключениями дождевальной техники и насосов, закрытием запорной арматуры на сети, заполнением трубопроводов водой и т.п.
Резкие колебания давления (гидравлический удар), которые, как показал опыт эксплуатации закрытых оросительных систем, приводят к разрушению сети, поломкам трубопроводной арматуры, насосов и даже к полному выходу из строя насосных станций.
Так, например, сотрудниками ЛИИЖТа на оросительной сети совхоза " Бердский" Новосибирской области при отключении электроэнергии на насосной станции при отсутствии мероприятий но борьбе с гидравлическим ударом было зарегистрировано резкое повышение давления, которое привело к разрушению магистрального асбестоце-ментного трубопровода и к затоплению насосной станции / 41 /.
Аварии, возникающие при гидравлических ударах, наносят су» щественный экономический ущерб вследствие затрат на их ликвидацию и снижение урожайности орошаемых сельскохозяйственных культур из-за перерывов в поливах, связанных с ремонтом. По данным ВНШШиТП ВНПО "Радуга" стоимость ремонта только полевых трубопроводов составляет 704-200 рублей за один ремонт / 109 /• В связи со значительными убытками, которые могут вызвать аварии на системах, важным становится вопрос защиты насосных станций и оросительных сетей от гидравлических ударов.
Экспериментальные и теоретические исследования, проведенные рядом организаций, дали возможность разработать целый комплекс мероприятий и рекомендаций по обеспечению безаварийной работы закрытых оросительных систем, которые, в основном, изложены в работах / I, 2, 23, 26, 41, 62, 68, 69, 73, 75, 78, 81, 84, 85, 86, 87, 88, 90, 91, 92, 93, 94, 96, 107, 108, 117 /.
Однако в настоящее время пока еще нет данных по обоснован ному применению средств, обеспечивавших надежную защиту от гидравлического удара как трубопроводов закрытых оросительных сетей, так и питающих их насосных станций, т.е. полностью ликвидирующих опасность возникновения серьезных аварий и простоев систем.
Связано это с тем, что при работе закрытых оросительных систем возникают сложные случаи гидравлического удара, что и создает трудности при выборе мероприятий, предназначенных для уменьшения давления как в сетях, так и в коммуникациях насосных станций при переходных процессах.
Задача эта еще более усложняется тем, что в связи с дефицитом металла и металлических труб в настоящее время при строительстве оросительных систем укладывается лишь 20 % напорных стальных труб нефтяного сортамента, прочностные качества которых значительно превосходят качества неметаллических (асбестоцемент-ные, железобетонные) и тонкостенных стальных труб, доля которых сегодня составляет более 75 % /95 /.
Таким образом, важнейшим и непременным условием дальнейшего развития орошения с применением дождевальных машин, а также повышения эффективности и надежности работы закрытых оросительных систем наряду с созданием наиболее эффективных средств борьбы с гидравлическими ударами необходимо считать также правильный подбор этих средств и их расстановку на системе.
Целью работы являлась разработка рекомендаций по защите оборудования и напорных коммуникаций насосных станций от недопустимого повышения давления при переходных процессах в закрытых оросительных системах.
Научная новизна состоит в том, что на основании проведенных исследований переходных процессов, возникающих в насосных станциях 30С при отключениях насосных агрегатов:
- экспериментально подтверждена необходимость учета запаздывания закрытия тарели обратного клапана для определения максимального повышения давления в напорных линиях насосов на насосных станциях закрытых оросительных систем;
- установлено, что специальные предохранительные устройства, осуществляющие сброс воды из напорной линии помимо насоса, во многих случаях не смогут обеспечить защиту напорных коммуникаций насосных станций от повышения давления;
- установлено, что путем ограниченного сброса воды из напорных линий через насосы может быть достигнуто необходимое снижение давления в напорных коммуникациях насосных станций без возникновения реверсивного вращения ротора насосных агрегатов;
- экспериментально установлено, что скорость распространения волн изменения давления в напорных коммуникациях насосных станций закрытых оросительных систем, вследствие скопления в них воздуха значительно меньше, чем в напорных трубопроводах сетей вблизи станций, несмотря на высокое давление в коммуникациях;
- установлена возможность определения расчетным способом режима закрытия обратного клапана с регулируемым закрытием тарели, обеспечивающего необходимое снижение давления в напорных коммуникациях при переходных процессах без возникновения недопустимого реверсивного вращения ротора насосного агрегата;
- получена схема для расчетов переходных процессов, возникающих при отключениях насосных агрегатов, в насосных станциях закрытых оросительных систем, подающих воду в плоские сети.
Практическое значение работы. Проведенные исследования позволили выбрать схему для расчетов переходных процессов в насосных станциях закрытых оросительных систем. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании насосных станций для выбора мероприятий по защите их напорных коммуникаций от не II
допустимого повышения давления при переходных процессах в закрытых оросительных системах.
Практическая реализация работы. Результаты исследований внедрены на насосных станциях НСП-І и НСП-10 на Рыбницкой оросительной системе в Молдавской ССР и на насосной станции опытного участка Ерасхаунской базы института почвоведения и агрохимии Армянской ССР.
Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, приложения.
В первой главе рассматриваются особенности насосных станций, работающих на закрытые оросительные сети, причины возникновения переходных процессов в закрытых оросительных системах, анализируются мероприятия по предупреждению недопустимого повышения давления при переходных процессах, сформулированы цель и основные задачи исследования.
Во ВТОРОЙ главе изложена методика проведения экспериментальных исследований, дано описание измерительных приборов и оборудования. Проведена оценка точности выполнения измерений.
В третьей главе дано описание объектов экспериментальных исследований. Приведены результаты натурных исследований переходных процессов на насосных станциях ЗОС, имеющих различные схемы внутристанционных напорных коммуникаций, оборудованных различными типами насосов и обратных клапанов. Проводится анализ и дается оценка полученным результатам.
Четвертая глава посвящена расчетно-теоретическим исследованиям переходных процессов в закрытых оросительных системах. Приведены результаты расчетов для возможных случаев переходных процессов как без учета, так и с учетом установки на насосных станциях различных средств защиты от недопустимого повышения давления. В пятой главе даны рекомендации по совершенствованию напорных коммуникаций насосных станций ЗОС с учетом переходных процессов в закрытых оросительных системах.
