Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Состояние изученности вопроса и обоснование необходимости исследовании 10
1.1. Определение объемов утечек воды из трубопроводов 10
1.2. Стабильность выдачи заданных поливных норм дождевальными машинами "Днепр" 15
1.3. Режим загрузки насосных станций закрытых оросительных систем (ЗОС) 16
1.4. Решение по поливу дополнительных площадей сельскохозяйственных культур 20
ГЛАВА 2. Методика проведения экспериментальных исследований 25
2.1. Характеристика исследуемых объектов 25
2.2. Методика определения объемов утечек воды из трубопроводов закрытых оросительных систем 37
2.3. Методика определения вероятностных характеристик процесса полива машинами "Днепр" 44
2.4. Методика исследования характеристик за грузки насосных станций ЗОС 46
2.5. Анализ ошибок, обусловленных выполнением измерений 62
ГЛАВА 3. Результаты исследований 69
3.1. Определение утечек воды из напорных тру« бопроводов закрытых оросительных систем известным способом 69
3.2. Разработка усовершенствованного способа измерения утечек воды из ЗОС и результаты его проверки 82
3.3. Результаты определения вероятностных характеристик процесса полива машинам 95
3.4. Результаты исследований характеристик загрузки насосных станций закрытых оросительных систем 104
3.5. Обоснование размеров площади участка до полнительного орошения и разработка пер* елективних схем оросительных систем 132
ГЛАВА 4. Экономическая эффективность разработанных решений 153
4.1. Экономическая эффективность управления подачей насосной станции по силе тока 153
4.2. Экономическая эффективность способа измерения утечек воды из напорных трубопроводов закрытых оросительных систем 156
4.3. Экономическая эффективность закрытых оросительных систем с дополнительными участками гарантированного орошения 160
Выводы и предложения производству 168
Литература 171
Приложения 180
- Стабильность выдачи заданных поливных норм дождевальными машинами "Днепр"
- Методика определения объемов утечек воды из трубопроводов закрытых оросительных систем
- Результаты исследований характеристик загрузки насосных станций закрытых оросительных систем
- Экономическая эффективность способа измерения утечек воды из напорных трубопроводов закрытых оросительных систем
Введение к работе
Основными направлениями развития народного хозяйства СССР, одобренными ХХУІ съездом КПСС предусматривается дальнейшее повы-шение роли мелиорации в увеличении производства сельскохозяйст венной продукции. Всемерное развитие мелиорации в нашей стране определено как одно из главных направлений интенсификации сельскохозяйственного производства, требующее больших капитальных вложений I I.
Коммунистическая партия и Советское правительство постоянно уделяют большое внимание мелиорации земель. Характерной чертой развития мелиорации земель после майского (196бг) Пленума ЦК КПСС явилась концентрация мелиоративных работ и капитальных вложений на крупных оросительных и осушительных системах в противовес практике орошения отдельных небольших участков с ненадеж» ными источниками орошения 2 I. В настоящее время более 7.1 млн, га орошаемых земель поливается дождеванием, позволяющим максимально механизировать и автоматизировать процесс полива 9 I. Массовое внедрение многоопорной дождевальной техники ("Фрегат", "Днепр", "Волжанка") за прошедшее десятилетие способствовало пе-реходу от открытой оросительной сети к закрытой, созданию круп» ных технически совершенных систем на площади более 2 млн.га 8 •
Количество широкозахватной дождевальной техники на поливе ежегодно увеличивается и в соответствии с Продовольственной прог раммой СССР на период до 1990 года сельскому хозяйству страны предусматривается поставка 32 тыс. дождевальных машин типа "Фрегат" и "Кубань" 3, 511.
В УССР, где в настоящее время орошается 2.1 млн.га, закрытая оросительная сеть расположена на 1.4 млн.га, парк дождеваль ных машин и установок насчитывает 33.8 тысяч единиц, включая 10 тыс, высокопроизводительных машин типа "Фрегат", "Днепр", "Волжанка" На 630 тыс,га полив ведется высокопроизводительными машинами ДМ "Фрегат", "Днепр", "Волжанка" работа которых организована, в основном, по групповой схеме 31 .
Ежегодно в республике закрытые оросительные системы строят ся на 70.,,75 тысга, что составляет 75,,,80% от всей площади вводимой в эксплуатацию. Площадь орошаемых земель в республике к 1990 году будет доведена до 3,1 млн,га и в условиях раетуще » го дефицита воды будет увеличиваться удельный вес систем с за» крытой оросительной сетью, обеспечивающих экономное и рациональное использование водных и земельных ресурсов II I.
Из приведенных данных видно, что строительство закрытых оросительных систем и внедрение многоопорной дождевальной тех ники в республике идет высокими темпами.
Увеличение производительности труда на п#ливе таких систем, однако, требует значительных затрат электроэнергии и не всегда приводит к сокращению расхода оросительной воды,
В СССР, за период с 1965,.,1981 годы объем подачи воды на орошение возрос с 76 до 143 млрд,м3. Одним из непременных уело -вий правильной эксплуатации мелиоративных систем является эко» номное использование оросительной воды, В настоящее время ее забирается из всех источников 180 км3 в год. Из этого количества 40 км3 воды теряется при транспортировке от места забора до поля, 19 км3 соответственно на сброс из оросительных систем
91, При этом замена открытой внутрихозяйственной сети трубча » той сетью не исключает технологические сбросы воды из межхо» зяйственного и внутрихозяйственного звеньев. Так, при поливах машинами ДЦА-І00М из временных оросителей, сбросы воды из внутрихозяйственной сети на орошаемых полях составляет 26%, а сбросы из межхозяйственной сети 7% головного водозабора системы, а при поливах машинами "Фрегат" сбросы воды из соответствующих звеньев системы составляют 22 и 5% Г351•
По данным Горюнова H.G., Миленина Б.О. I 47J коэффициент использования воды в зоне орошения GKK с многоопорными дожде-вальными машинами при 16-чаеовой работе составляет 0,54,,,0,63, а при 24-часовой работе 0,81,.,0,98.
В настоящее время суммарная мощность государственных насос» ных станций возросла до 5.5 млн.квт. В целом по стране на нужды мелиорации затрачивается 10% всей электроэнергии потребляв -мой сельским хозяйством. Из этого количества 79.2% расходуется на перекачку воды насосными станциями 61 I. При этом энергоемкость водоподачи значительно превышает оптимальную и изменя » ется в зависимости от степени загрузки насосных станций от I.I5 до 4.3 Щж/и3 57 . По данным некоторых авторов уже в настоящее время доказана возможность снижения затрат электроэнергии до 55% существующего уровня за счет повышения КЦЦ станций в це-лом [91 •
Современные закрытые оросительные системы (30G) с многоопорными дождевальными машинами (ОДЩ) проектируются с автоматическим управлением подачей воды в сеть "по потребности". При этом в периоды отсутствия поливов в сети трубопроводов поддерживается давление буетерным насосом [49, 50, 53]. Номинальная подача бустерного насоса должна быть больше суммы потерь воды из трубопроводной сети и утечек воды через неплотности обратных клапанов основных насосных агрегатов.
Из-за неучета режима работы ЗОС с МДМ при разработке системы автоматического управления подачей насосных станций, низ» кой надежности первичных устройств автоматики, отсутствия ре» монтной базы и недостаточной квалификации обслуживающего пер сонала, станции при наличии смонтированных средств автоматиза» ции эксплуатируются в подавляющем большинстве случаев, в ручном режиме. Так, в УССР в 1981 году из имеющихся свыше тысячи насосных станций со смонтированными средствами автоматики в автоматическом режиме работало лишь 55 31 ,
Совершенствование закрытых оросительных систем с много» опорными дождевальными машинами, в том числе и путем ликвида» ции отмеченных выше недостатков, затрудняется из-за недостач точной степени исследования таких систем. Наиболее полно иссле дованы лишь переходные процессы в сети трубопроводов ЗОС и технико« эксплуатационные характеристики дождевальных машин, т.е. те вопросы, методические основы которых были разработаны ранее в других отраслях народного хозяйства. Это свидетельствует о том, что недостаточная изученность ЗОС обусловлена отсутствием методов и средств исследования. Так, в частности, сокращение потерь воды из сети через неплотности ее элементов невозможно без методики оперативного диагностирования герметичности тру » бопроводов. В свою очередь, отсутствие фактических данных о ве» личине утечек не позволяет на этапе проектирования систем обо» снованно выбирать подачу бустерных насосов. Отсутствие надежных средств измерения подачи воды насосными станциями в закрытую оросительную сеть не позволяет своевременно отключить лишние насосные агрегаты и тем самым сокращать расход электроэнергии насосной станцией. По этой же причине невозможно изучение динамики забора воды насосными станциями из межхозяйственных кана» лов. Без этих результатов невозможна разработка технических решений, позволяющих увеличить равномерность забора воды насосны» ми станциями ЗОС, сократить сбросы воды из межхозяйственного звена оросительных систем и снизить удельную энергоемкость.
Цель работы. Уменьшение непроизводительных потерь ороси» тельной воды и снижение удельной энергоемкости полива закрыты» ми оросительными системами с многоопорными дождевальными маши» нами "Днепр" и "Фрегат"•
Научная новизна работы заключается в следующем:
» разработан усовершенствованный способ измерения утечек воды из напорных трубопроводов ЗОС;
» установлены вероятностные характеристики процесса поли» ва дождевальными машинами "Днепр";
» получены зависимости подачи насосных агрегатов от силы тока потребляемого их приводными электродвигателями и доказана возможность использования электроизмерительных приборов на силовых щитах насосных агрегатов для управления их подачей;
» обоснованы размеры площади дополнительных участков орошения и разработаны перспективные схемы оросительных систем с машинами "Днепр" и "Фрегат",
Практическая ценность работы:
» предложенный усовершенствованный способ измерения утечек воды из напорных трубопроводов позволяет оперативно диагностировать герметичность трубопроводов ЗОС и своевременно принимать меры по устранению потерь воды в процессе эксплуатации систем;
» полученные в результате исследований значения КЦЦ трубопроводов позволяют принимать на стадии проектирования ЗОС подаючу бустерных насосов в размере 3% от расчетной подачи в голове систем вместо 7.,,10 , предусмотренных нормативами; - полученные зависимости между показаниями электроизмери-тельных приборов на силовых щитах насосных агрегатов и их по дачей позволяют на 8..,10% сократить расход электроэнергии на » сосными станциями, управляемыми в ручном режиме за счет исклю-чения работы излишних агрегатов;
- предложенная конструкция ЗОС позволяет на 20...25% уве личить площадь орошения при неизменной расчетной подаче насосной станции и тех же размерах распределительного трубопровода.
Реализация результатов работы. Предложенный способ измерения утечек воды из напорных трубопроводов внедрен на 30G Ка-менско Днепровского УОС Запорожской области на площади 9757 га с подтвержденным годовым экономическим эффектом 12.9 тыс.руб. Управление подачей насосных станций в ручном режиме с использованием полученных зависимостей между силой потребляемого тока и подачей насосных агрегатов на площади 4500 га включено в план внедрений новой техники по Запорожской области на 1984 год с ожидаемым экономическим эффектом 6.1 тыс.руб. Широкое внедрение способа измерения утечек воды из напорных трубопроводов обеспечено включением его в проект "Правил эксплуатации закрытых оро-сительных сетей", разработанный по заданию Минводхоза СССР в порядке выполнения задания 05.01 отраслевой проблемы 0.07.
Апробация работы. Основное содержание диссертационной работы и полученные результаты докладывались на республиканской научно-технической конференции молодых ученых в 1982 году (г.Ашхабад), на областной конференции ученых в 1983 году (г.Михайло вка) Запорожской области, на районных совещаниях работников орошаемого земледелия в 1982...1984 гг, на областном семинаре специалистов управлений эксплуатации Запорожского облводхоза в 1984 году. Диссертационная работа рассматривалась и получила одобрение на мелиоративной секции учено Совета УкрНИИГиМ.
Дубликапии. Материалы диссертации опубликованы в пяти статьях и двух нормативно-технических документах.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 222 страницах машинописного текста, в том числе включает 22 таблицы, иллюстрирована 40 рисунками, страниц приложений 43, Список литературы включает 92 наименования, в том числе 7 зарубежных.
Стабильность выдачи заданных поливных норм дождевальными машинами "Днепр"
Дождевальные машины "Днепр", позволяющие поливать все сельскохозяйственные культуры и благодаря высокой надежности процесса полива на позиции, позволяют организовывать обслуживание одним оператором-трактористом группы из 3...5 машин, что значительно повышает производительность труда на поливе.
Дождевальным машинам "Днепр" присущ ряд недостатков. Так, при обслуживании одним оператором нескольких дождевальных машин позиционного действия возможны отклонения продолжительности их стоянки на позиции от заданной по причине технологической недисциплинированности операторов и из-за увеличения затрат времени на перегон какой-то из машин на смежную позицию, сильно отличающегося от нормативного времени на эту операцию. Учитывая относительно большую неравномерность распределения дождя, создаваемого машиной "Днепр" по площади захвата, а также зависимость от скорости и направления ветра, указанный технологический недостаток может приводить к нерациональному использованию оросительной воды в одних случаях и недостаточному водоснабжению орошаемых культур - в других случаях. Непостоянство давления в закрытой оросительной сети, обусловленное изменением количества подключенных к сети машин, также влияет на величину поливных норм, выдаваемых машинами позиционного действия. По данным, приведенным в работе I 39 , суммарный перерасход воды дождеваль ными машинами "Днепр" по причине изменения напора на их входе и отклонения продолжительности стоянки на позиции от заданной составляет 32$ всей воды, расходуемой на орошении.
Исследованиями, проведенными УкрНИИГиМ в колхозе им.Киро-ва Вознесенского района Николаевской области установлено, что в условиях высокой технологической дисциплинированности операто . ров«»трактористов и предельной их загрузке среднее отклонение объемов воды, не поданной на поле в результате уменьшения продолжительности стоянки машин "Днепр" на позициях, составляет 4,01%, а излишне поданной из«-за увеличения продолжительности стоянки . 28,84$ т.е., при технологически выдержанном поливе сумма объемов воды недополива и переполива составляет около 33$ от заданного 671. Приведенные данные свидетельствуют о нали чий весьма нерационального использования воды при поливе дожде-вальными машинами "Днепр". Учитывая, что изложенные выше факты получены в сложных рельефных условиях в период освоения дожде » вальных машин "Днепр" представляется целесообразным провести исследования в других условиях с целью определения вероятност-ных характеристик процесса полива машинами "Днепр" для после-дующей выработки организационных мер и технических средств, поз-воляющих уменьшить непроизводительное использование оросительной воды.
В нашей стране в 1980 году находилось в эксплуатации около трех тысяч насосных станций ЗОС с многоопорными дождевальными машинами 57 Так как ЗОС являются преобладающим типом строящихся систем в зоне неустойчивого естественного увлажнения, то к настоящему времени их должно быть около четырех тысяч» Эти насосные станции потребляют значительную часть электроэнергии, В 1980 году предприятиями системы Минводхоза СССР израсходовано 14.2 млрд.квтч. и 80.3% из этого количества приходится на насосные станции. Именно значительным расходом электроэнергии насосными станциями ЗОС было привлечено внимание к изучению загрузки таких насосных станций.
Экспериментальными исследованиями по изучению работы за » крытой оросительной системы с ДМ "Фрегат" и "Волжанка" в совхозе И.Кудри Чаплинского района Херсонской области в 1974-1975 гг 64 ] было установлено, что удельный расход электроэнергии на подачу воды в ЗОС с конкретным типом насосно-силового оборудования зависит только от коэффициента загрузки включенных насосных агрегатов, представляющего отношение фактической подачи агрегата С к ее номинальному значению 0- . На основании проведенных исследований авторами данной работы рекомендована следующая формула для определения удельного расхода электроэнергии на полив:
где ьн - удельная энергоемкость подачи воды агрегатом при полной его загрузке. Вычислениями, основанными на зарегистрированных графиках загрузки станции с насосами 200Д60 за 22-суточный период наблюдений было установлено, что за счет неоперативного управления подачей станции перерасходуется 8...10% электроэнергии. За счет же неполной загрузки включенных насосных агрегатов электроэнергии расходуется на 50...60 больше, чем требовалось бы при полной загрузке насосных агрегатов.
Следует отметить, что в работе _64І не определены коли » чественные факторы, влияющие на загрузку насосных станций.
Диссертационная работа А.Т.Манушина [45J посвящена оценке влияния разменных насосных агрегатов в составе оборудования насосных станций 30G на удельную энергоемкость подачи воды. Однако, при расчетах энергоемкости автор основывается на абстрактных графиках подачи воды насосной станцией.
В приведенной выше работе [57J указывается диапазон изменения удельной энергоемкости подачи воды на полив ЗОС с ЬЩМ (I.I5...4.3 ЦЦж/м3), но не приведены количественные характеристики, определяющие загрузку насосных станций.
Работы 32, 38 , посвященные описанию принципа действия расходомеров новой конструкции и результатов их производствен ных испытаний содержат сообщение о том, что с помощью расходомера был установлен факт расхождения отчетных данных по величине забора воды из канала насосной станцией против зарегистрированного прибором. Эти данные позволяют судить о том, что средний за сезон коэффициент загрузки насосных агрегатов станции был равным 0.49.
Методика определения объемов утечек воды из трубопроводов закрытых оросительных систем
Внутренние полости ВЕК снизу сообщены короткими трубопроводами с напорными трубопроводами станций, непосредственно у самих зданий и верхними - воздухопроводами малого сечения с компрессорными установками, смонтированными в зданиях станций. Вместимость котлов - 10 м3, наружный диаметр 1.965 м, рабочее давление 1.6 МПа, год выпуска 1979.
Автоматическое поддержание заданного объема воздуха в ВЕК насосных станций № 63 и № 65 не осуществлялось как по причине неисправности компрессоров, так и из-за отсутствия водомерных стекол на самих ВЕК. Система автоматического регулирования подачи этих насосных станций находится в нерабочем состоянии из-за незавершенности монтажа. Ввиду этого станции эксплуатировались дежурным персоналом. Расходомеры в головах обеих систем отсутствуют и места для их установки не предусмотрено. Все три насосные станции в соответствии с проектами оборудованы контрольно-измерительными приборами, технические характеристики которых представлены в таблице П-І.
На напорных линиях насосных агрегатов всех трех станций в соответствии с принятой в стране концепцией автоматизации подачи насосных станций установлены обратные клапаны. Для возможности отключения агрегатов от коллектора станции при выходе из строя насоса или обратного клапана на напорных трубопроводах установлены ремонтные задвижки с ручным приводом.
Состояние основного оборудования насосных станций № 48, №63 и № 65, неработоспособность средств автоматического управления подачей станций, тип дождевальных машин, состояние машин и квалификация дежурного персонала станций и операторов дождевальных машин позволяют отнести выбранные системы к типичным для юга УССР 30G с многоопорными дождевальными машинами.
Для определения утечек воды из трубопроводов ЗОС нами использован принцип положенный в основу устройства для обнаружения утечки из нефтепровода 86 с применением водовоздушных котлов, установленных возле зданий навэс-ных станций.
Последовательность выполнения онераций по измерению утечек из трубопроводов была следующей (рис.2.5). При отключенных от сети дождевальных машинах ВБК приблизительно на 2/3 его вместимости насосом закачивалась вода и ВЕК посредством задвижки отключался от напорного водовода. Основные и один из вспомогательных насосов отключались от сети путем закрытия ремонтных задвижек на их напорных линиях. Вторым вспомогательным насосом подавалась вода в напорные трубопроводы закрытой оросительной сети и в это время путем открытия задвижек в головах распределительных (РТ) и оросительных (ОТ) трубопроводов из которых должны были определяться утечки, они дозаполнялись водой и находящийся в них воздух через вантузы и приоткрытые гидранты вы теснялся в атмосферу. Одновременно со вспомогательным насосом включался компрессор и нагнетался воздух в ВЕК. Давление воздуха в ВЕК доводилось до максимального рабочего в напорном трубопроводе насосной станции при ее работе в нормальном режиме. После того, как защемленный воздух был выпущен из трубопроводов и давление воздуха в котле и напорной линии доведено до требуемого, отключался компрессор, открывалась задвижка на подводящем трубопроводе ВВК и одновременно включался вспомогательный насос.
После соединения ВШ с напорным трубопроводом фиксировалась глубина заполнения ВЕК. Через интервал времени 30...60с определялись отметки уровня воды в котле по линейке, прикрепленной к водомерному стеклу, в качестве которого использовались трубки из полупрозрачного нестабилизированного полиэтилена. Синхронно с отсчетом уровня воды в ВВК по манометру фиксировалось давление воздуха в нем. В таком порядке проводились измерения потерь воды из распределительного и оросительных трубопроводов, совместно или раздельно и через обратные клапаны насосных агрегатов. Измерения прекращались при снижении давления в напорном трубопроводе до 40-50% от рабочего [_85_.
Аналогичным образом определялись утечки в водоисточник через обратные клапаны. При этом измерения проводились дважды: один раз с закрытыми ремонтными задвижками на напорных линиях основных насосов и при закрытой задвижке в голове напорного водовода и второй раз - с открытыми ремонтными задвижками в горлове напорного водовода. В первом случае определялись утечки через заднижки, которые относились к задвижкам в голове напорного водовода, а второй раз через обратные клапаны. Разница величин утечек во втором и первом случаях при одном и том же напоре характеризовала величину утечек воды через обратные кла« паны; неработающих насосных агрегатов.
Поскольку применяемым методом с использованием одного ВВК, установленного в голове ЗОС, нельзя определить утечки из отдельно взятого оросительного трубопровода (ОТ), а только совместные утечки из распределительного трубопровода (РТ) и оросительного, то величина утечек только из ОТ определялась как разница между суммой общих утечек и утечками из РТ при одном и том же напоре.
Результаты исследований характеристик загрузки насосных станций закрытых оросительных систем
Исходя из этого нами сделан вывод о том, что использование принципа, положенного в основу устройства для обнаружения утечек из нефтепровода 86 , возможно для определения утечек воды из напорных трубопроводов ЗОС с дождевальными машинами "Фрегат" [73, 85J, При этом непременным условием точности измерения является полное удаление воздуха из трубопроводов.
Полученные результаты позволяют сделать заключение, что утечки воды из стальных напорных трубопроводов систем с ДМ "Фрегат", находящихся в средних условиях эксплуатации 3...4 года, не превышают значений 0.21x100:854=0.03% от расчетной подачи воды насосной станции. Эти же потери, отнесенные к одному километру напорных трубопроводов равны 0.21:19,27=0,01 дм3/с.
Анализ графиков зависимостей »/ ( Нф для отдельных трубопроводов и их групп оросительной системы с машинами "Днепр", представленных на рис.3.4 свидетельствуют о том, что несмотря на работоспособность вантузов и выпуск воздуха из стояка каждого гидранта испытуемых трубопроводов, в них все же был защемлен воздух. Только этим можно объяснить абсурдный факт получения отрицательных значений утечек из оросительных трубопроводов ПГ-9, ПГ-І7 и суммарных утечек из трубопроводов ПТ-І5, ПГ-І6, ПГ-І7 во всем исследованном диапазоне напоров. Очевидно, что во внутренних полостях всех испытуемых трубопроводов имелись какие-то объемы нерастворенного воздуха. Однако, в этих трубопроводах его имелось значительно больше, поэтому при определении утечек из этих трубопроводов совместно с группой, которая испытывалась в предшествующем опыте, этот большой объем воздуха, расширяясь, занимал объем вытесненной из трубопроводов воды, что и приводило к уменьшению расхода воды из ВВК.
Наличием различного количества нерастворенного воздуха можно объяснить и различие в размерах утечек из одних и тех же трубопроводов, определенных в разное время (ХТ-3 совместно с XT-3-I и ПГ-8). Особенно показательны в этом отношении данные по распределительным трубопроводам ХТ-3 и XT-3-I, которые не содержат гидрантов, величина утечек через которые зависит от степени затяжки крышки. По этой причине утечки из этих трубопроводов, по крайней мере, на протяжении оросительного сезона должны оставаться стабильными. Размеры же утечек из этих трубопроводов, измеренных 24 июня и 3 сентября сильно отличаются: 1.55 и 2.05 дм3/с - при напоре 30 м; 2.0 и 2.85 дм3/с - при напоре 70 м, т.е. размеры утечек отличаются соответственно на 24.4 и 29.8%.
Крутой наклон графика зависимости =/( f/cp) к оси абцисс для трубопровода может быть объяснен наличием на этом трубопроводе неплотности, размер которой увеличивается при увеличении напора в сети. Очевидно, утечки были обусловлены выдавливанием уплотнительного кольца стыкового соединения труб.
Трижды в течение ІУ8І года проведены измерения видимых утечек из элементов всей закрытой оросительной сети системы НС-бЬ (таблица П.5). Данные представленные в приложении 11.5 свидетельствуют о том, что в преобладающем большинстве случаев видимые утечки происходят через неплотно затянутые крышки гидрантов. При этом размер этих утечек по всей системе изменяется от 0.89 дм3/с до 3.2 дм3/с. Факт соизмеримости размеров видимых и общих утечек из напорных трубопроводов системы НО-65, которые выполнены из труб, герметизированных с помощью уплот-нительных элементов, также вызывает сомнение в достоверности полученных данных по утечкам определенных известным способом. Размер этих утечек, отнесенных к одному километру трубопроводов разных порядков, может быть ориентировочно оценен по данным двухкратных испытаний трубопроводов ХТ-3, XT-3-I и оросителя ПГ-8: - для распределительных при напоре 60м - 2,43:6,07 = 0.40 дм3/(С км); - для оросительных при том же напоре - 0,85:3,09 = 0.28 дм3/(с км).
Коэффициенты полезного действия этих же трубопроводов при таких же напорах будут соответственно равны (1-2,43:1100)«100 = 99.78% и (1-0,85:240)«100 = 99.85.
Измерения утечек воды через неплотности обратных клапанов неработающих насосных агрегатов станций НС-63 и НС-65 производились в 1982 году. При этом регистрация уровней воды в ВЕК и напора во внутристанционных трубопроводах, создаваемого сжатым воздухом осуществлялось синхронно самопишущими приборами. Результаты этих измерений представлены в виде графиков на рисунках 3.5 и 3.6.
Из представленных данных по размеру измеренных утечек воды через обратные клапаны неработающих насосных агрегатов стан ции НО«65 при закрытой задвижке в голове напорного трубопровода системы видно, что эти утечки на порядок выше размера утечек из напорных трубопроводов. Это вызвало необходимость проверки степени герметичности задвижки в голове системы, через которую вода могла уходить. Выполненные теми же приборами и по той же методике измерения утечек воды через неплотности ремонтных задвижек на напорных линиях всех насосных агрегатов и задвижки в голове системы представлены в нижней части рис.3.5.
Экономическая эффективность способа измерения утечек воды из напорных трубопроводов закрытых оросительных систем
Как свидетельствуют данные таблицы 3.6 измеряемая разность уровней воды в трубках дифманометров при выполнении тарировки была достаточной для получения точных результатов. Значительное превышение подачи отдельными агрегатами над номинальным следует рассматривать как нормальное явление, ибо для насосов с круто-падающими напорными характеристиками, к которым относятся насосы типа CVA, значение номинальной подаии примерно на 25% меньше подачи на правой границе рабочего диапазона подачи.
Результаты тарировки свидетельствуют о наличии для агрегатов с насосами 250GVA четкой связи между подачей насосных агрегатов & и силой токаJ . На рис. 3.17 представлен, в качестве примера, график связи между силой тока, потребляемого приводными электродвигателем насоса и подачей насоса. Из этого графика видно, что связь имеет характер, близкий к линейному. Обработ-ка результатов измерений методом наименьших квадратов _83j позволила получить уравнение связи между подачей й насосных агрегатов и силой тока потребляемого электродвигателем J Г7б1. Уравнение может быть записано в таком виде: где К -размерный коэффициент, дм3/(А»С); С - свободный член, имеющий размерность силы тока, А.
Численные значения членов уравнения К, С , размеры среднеквадратичной погрешности "S " аппроксимации опытных точек уравнением (3.24) и пределов применимости этого уравнения приведены в таблице 3.6. Из зависимости 3.24 следует, что размер "С" должен быть равен току холостого хода каждого из агрегатов. Измеренные значения силы тока холостого хода также представлены в таблице З.б.
Из данных таблицы З.б видно, что среднеквадратичные отклонения измеренных подач от значений получаемых по зависимости (3.12) изменяются от 3.80 до 5.01% от значений номинальных подач насосов 250CVA 460.38.4, что удовлетворяет требованиям практики и точности измерения подачи воды. Разные размеры членов С и К свидетельствуют о том, что многоступенчатые насосные агрегаты типа GVA в реальных условиях эксплуатации имеют напорные и токовые характеристики, весьма существшнно отличающиеся друг от друга.
Так, ток холостого хода агрегатов может отличаться на 13% друг от друга, а коэффициенты, характеризующие угол наклона прямых линий графика .7- 0- , изменяться от 0.54 до 1.3. Как разные размеры холостого хода, так и размеры коэффициентов К свидетельствуют о том, что рабочие колеса насосных агрегатов засорены и степень засоренности колес разная. При этом отчетливо видны три степени засорения насосов. Засорение насосов № 5, №6, № 7 незначительное. Более существенно засорены насосы № I и № 4, насос же № 3 засорен до такой степени, что его параллельная работа с незасоренными насосным агрегатом № 2 невозможна из-за перегрузки электродвигателя последнего и срабатывания автомата тепловой защиты. В процессе исследований не представлялось возможным выяснить характер и причины засорения насосов, так как насосы три года с момента введения в эксплуатацию не подвергались ревизии из-за сложности конструкции насосов и нахождении их на гарантийном обслуживании фирмы " SigmOL". Возможными причинами засорения являются строительный мусор в водозаборном узле насосной станции, плавающие тела и водоросли, которые имеются в большом количестве в подводящем канале Х-4. Плавающие тела и водоросли могут проникать во всасывающие трубопрводы насосов в периоды поднятия насосных фильтров для их очистки.
Полученные данные по сявзи подачи насосов с силой тока, потребляемой их приводными электродвигателями и наличие засорения насосов позволяют рекомендовать следующую методику определения подачи воды многоступенчатыми насосами. При загрузке насосного агрегата, близкой к номинальной ( J=JH ) по стандартной методике \_Щ с помощью нап#рной трубки и дифманометра определяется подача насосного агрегата и сила потребляемого тока, а также измеряется сила тока холостого хода агрегата при заполненном водой насосе и закрытой задвижке на его напорном трубопроводе. По этим двум точкам строится прямая связи Q.-J . Такие графики строятся для всех насосных агрегатов регистрация режима работы системы с машинами "Днепр" была выполнена в течение 1980...1982 годов. Исследования проводились на НС-65. Сроки и продолжительность периодов регистрации работы станции выбирались такими, чтобы был охвачен весь оросительный период и чтобы можно было проанализировать изменение коэффициентов загрузки за длительный промежуток времени.
Регистрация работы НС-48, подающей воду к дождевальным машинам "Фрегат" выполнялась в течение I98I-I982 годов.
Вычисленные в соответствии с методикой размеры средневзвешенных коэффициентов загрузки насосных станций № 48 и № 65 за периоды их регистрации в I98I-I982 годов представлены на рис. 3.18...3.22. При этом на графиках представлены средневзвешенные значения коэффициентов загрузки насосных станций (K3HQ) за период их работы в пределах суток и коэффициенты, отнесенные к продолжительности суток (К знс Между этими коэффициентами существует связь, выражаемая очевидной зависимостью:
