УДК 626 - Московский государственный университет

УДК 626.83
РАСЧЕТЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПУСКА ОСНОВНОГО
НАСОСНОГО АГРЕГАТА НА НАСОСНОЙ СТАНЦИИ
Д.С. Бегляров – д-р техн. наук, проф.
ФГОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства»,
г. Москва, Россия
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
Рис. 2. Схема оросительной сети
насосной станции:
1 – оросительный канал; 2 – насосная
станция; 3 – магистральный
трубопровод;
4 – распределительный
Максимальная подача насосной станции 216
колодец;
л/с, напор 81 м. На станции установлены 4 5 – распределительный трубопровод;
центробежных горизонтальных насоса типа
6 – гидрант; 7 – дождевальная
СИГМА
150-СVА-350-23/3-LU-F/2-Э
(один установка; 8 – место установки датчика
резервный) подачей 72 л/с при Н=86 м и 2 давления № 3; 9 – граница поля; 10 –
вспомогательных насоса типа СИГМА L-VN-4/Шграница орошаемого участка
LV-Д-FЕ (один резервный)
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.
27
11
Необходимые значения для
10
расчета
автоматического
пуска
9
25
26
основного насоса: Мкрz = 1000 кгм; Sкр
= 0,23;  = 0; Нбо = 60,0 м; Sб =
8
10000,0; пбо = 1450 мин-1; GD2=5,0
23
24
17
15
кгм2; пгр = 37,0 м (Мкр – величина
19
7
критического
(максимального)
13
22
момента,
кгм;
S
кр – величина
6
4
5
1
2
3
0
критического
скольжения,
12
14
16
18
20
21
соответствующая Мкр;
S r
J
  кр 1/ ; C1  1  0 ,
Рис.3. Схема закрытой оросительной системы
2J k
C1r2
r1 – активное сопротивление фазы
статора; r/2 – активное сопротивление фазы ротора, приведенное к статору; Jо – ток
холостого хода; Jк – ток короткого замыкания; GD2 – маховый момент насосного агрегата;
Sб – сопротивление вспомогательного насоса, мин-1; Нбо – напор насоса при нулевой
подаче, м; nбо – частота вращения вспомогательного насоса, мин-1; β – 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
l 9000
 9c
волны пониженного давления начнут подходить к началу сети через t c  
a 1000
( а – скорость распространения ударной волны, м/с, а =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
d=300
l=629
d=300
l=701
d=400
l=479
d=250
l=503
d=250
l=480
d=500
l=370
d=500
l=553
d=250
l=503
d=500
l=348
d=300
l=915
d=300
l=915
d=300
l=463 d=700
l=936
d=300
l=463
d=300
l=447
d=300
l=447
d=250
l=480
d=500
l=569
d=300
l=480
d=900
l=1211,2
d=900
l=924
d=250
l=458
d=800
l=951
l=139
d=250
l=447
d=250
l=447
d=600
l=958
d=300
l=458
d=300
l=447
d=600
l=478
d=600
l=493
d
l= =30
61 0
3
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 Рис.4. Автоматический пуск основного насоса при
установившимся.
открытии задвижки в точке 27 схемы сети
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.
Так как т.12 находится ближе к
началу сети, снижение напора у
насосной станции начинается раньше,
практически через 5 с после начала
открытия задвижки.
Однако уменьшение давления ниже
hгр = 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
Рис 5. Автоматический пуск основного насоса при
соответствует одному и тому же
открытии задвижки в точке 12 схемы сети
расчетному времени 17,3с. В этом случае
можно
принять,
что
процесс
становиться установившемся к расчетному моменту времени 45 с.
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
V,ì /ñ H,ì
1,1 1,1 110
1,0 1,0 100
0,9 0,9 90
Í
0,8 0,8 80
âî ä
h27
0,7 0,7 70
0,6 0,6 60
0,5 0,5 50
Ví
0,4 0,4 40
0,3 0,3 30
0,2 0,2 20
0,1 0,1 10
0
2
4
6
8
10 12 14 16 18
20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44
t,c
V,ì /ñ H,ì
1,1 1,1 110
1,0 1,0 100
0,9 0,9 90
0,8 0,8 80
Í
âî ä
0,7 0,7 70
0,6 0,6 60
0,5 0,5 50
h12
Ví
0,4 0,4 40
0,3 0,3 30
0,2 0,2 20
0,1 0,1 10
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 t,c
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.
1.