автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.14, диссертация на тему:Повышение надежности центробежных насосных установок, при геологоразведочном производстве, за счет плавного запуска насоса

>) Ч1!Г1П^СТЙ1>СТВО ОБЩЕГО 11 ПР0ФЕССИ01 1АЛЫ101 О ОБРАЗОВАНИЯ " '.....' РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

ЧАЙКИН Сергей Васильевич

УДК 622.55:621.671-546.003.13

Повышение надёжности центробежных насосных установок, при геологоразведочном производстве, за счёт плавного запуска

насоса.

Специальность: 05.15.14 -- «Технология и техника геологоразведочных работ»

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва, 1998г.

Работа выполнена в Московской Государственной геологоразведочной академии.

Научный руководитель:

Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор, академик РАЕН Алексеев В.В.

Официальные оппоненты1

Доктор технических наук, профессор Киселев А.Т. Кандидат технических наук, доцент Куликов В.В. Ведущее предприятие-ПГО «Центргеология»

Защита диссертации состоится « 17 » июня 1998г. в 15 часов в аудитории № 415а на заседании Специализированного Совета Д.063.55.01 при Московской Государственном геологоразведочной академии по адресу: 117485, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГГА.

Автореферат разослан « 8 » мая 1998г.

Ученый секретарь

специализированного Совета

заслуженным деятель науки РФ,

док гор технических наук, ^

профессор, член-корреспондент РАЕН с л Лимите вский

оыпля хлрлкп.тстпкл рлмлы

Л кт\ ал ы юс п. работы

Лна.чиз современного отечественного и зарубежного использования центробежных насосных установок при проведении геологоразведочных работ (ГРР) показывает, что парк применяемых насосных установок* значительно расширился, начиная от тихоходных одноступенчатых насосов до современных быстроходных многосекционных высоконапорных и высокопроизводительных. Цели и задачи, возложенные на насосный парк при проведение П'Р огромны, начиная ог саннтарпо-хозяйствснного водоснабжения и заканчивая обеспечением выполнения основных технологических процессов, таких как пробные огкачкп вод при гидрогеологических изысканиях, шах того н карьерного водоотлива, энергетического водоснабжения и многих других.

Одной из особенностей ведения ГРР в России в современных условиях является то. что работы проводятся большей частью в крайне сложных и неблагоприятных гидрогеологических условиях. вследствие чего возрастает объем потребления топливно-энергетических ресурсов насосными установками. Гак при проведении гидрогеологических исследований на насосные установки приходится до 60% расходуемых энергоресурсов. при проведении горных выработок до 40%. а при разведке рассыпных месторождений до 30%: поэтому снижение удельных энергетических затрат при ведении ГРР является одной из главных задач.

Второй проблемой является повышение надежности и работоспособности насосного оборудования.

Статистические данные свидетельствуют, что срок службы насосов шахтного водоотлива составляет 10 месяцев (6). при атом следует учесть, что в среднем одни раз в месяц происходят не предусмотренные остановки. ')тп показатели значительно ниже паспортных, однако, ото не нарушает основных технологических процессов вследствие того, что насосные станции (камеры) по правилам эксплуатации имеют запасные и аварийные насосные агрегаты. По чти данные говорят о том. что происходит повышение капитальных и эксплутацпонных затрат на насосное хозяйство, поэтому мероприятия по повышению падёжное гп центробежных насосов при производстве г еологоразведочных работ является актуальной научной задачей.

Цель работы. Цслыо диссертационной работы является повышение надежности центробежных насосных установок за счёт применения плавного пуска на открытую задвижку при наличии обратного клапана.

Основные задачи исследований. Поставленная цель выполнялась решением следующих задач.

Определение значения пусковых токов и пусковых моментов, в зависимости от вида пуска насоса.

Выявление зависимости скорости и ускорения роторов насосного агрегата от времени.

Вывести аналитическое уравнение производительности и момента насоса от частоты вращения, общего сопротивления сети, геометрических размеров и формы рабочего колеса, а также паспортных характеристик насоса в переходных процессах. Определение минимального значения инерционной составляющей напора и времени пуска, при которых начинается кавитация.

Составление и исследование математической модели внешняя сеть -■ насос- асинхронный электропривод с устройством плавного пуска.

Разработать методику решения задачи плавного пуска.

Методика исследований.

Для решения поставленных задач был использован комплексный метод исследований, основанный на анализе опыта работ в данной области по литературным источникам, проведением теоретических исследований с составлением математических моделей, экспериментальными исследованиями. Обработка экспериментальных исследований выполнена методами математической статистики.

Научные положения и новизна.

Разработана математическая модель определения момента сопротивления на валу насоса при пуске в зависимости от частоты вращения, общего сопротивления внешней сети, геометрических размеров и формы рабочего колеса.

11рсллолтно аналитическое уравнение определения подачи насоса при пуске и зависимое ш ог частоты вращения. общего сопротивления внешней сети, геометрических размеров и формы рабочего колеса.

Рассмотрены условия, описывающие появление кавитации во всасывающем трубопроводе п процессе пуска насоса и определено минимальное время разворота пала насоса при котором возникновение данного явления, при заданных параметрах внешней сети, невозможно.

Составлена математическая модель системы тиристорный преобразователь напряжения - асинхронный двигатель насоса (ТПН - АД), позволяющая определить изменение тока и момента АД при пуске насоса и влияние времени пуска на их максимальные значения.

Составлена математическая модель системы внешняя сеть - насос -АД с ТПН позволяющая определить основные параметры насосной установки в переходных режимах.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована достаточным объемом теоретических и экспериментальных исследований, сходимостью их результатов, проверкой разработанных методов и рекомендаций в производственных условиях.

Практическое значение.

1. Предложена методика расчёта системы: внешняя сеть — насос -асинхронный двигатель с тиристорным преобразователем напряжения.

2. Составлена программа расчёта на ЭВМ переходных процессов во время пуска и остановки насосной установки, с помощью которой определяется подача, напор, кпд насоса, минимальное время для безкавитационного пуска, максимальное значение пускового токов и момента АД. а также инерционной составляющей напора.

3. На основе методики расчёта системы внешняя сеть - насос - АД с ТПН разработаны и применены системы плавного пуска центробежных насосных установок в условиях гидрогеологической экспедиции 16-го района пос. Белые столбы.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались на научных конференциях преподавателей, аспирантов и студентов МГРИ в 1995-1998 г.г. на кафедре механизации и автоматизации ГиГРР. на семинарах секции горной механики Российской академии Естественных наук.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано пять научных статей.

Объем и структура работы.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, приложений, списка литературы (106 наименовании), содержит 148 страниц машинописного текста и рисунков.

В ведении обосновывается актуальность проводимых исследований.

В первой главе дан анатиз состояния изученности переходных процессов в насосных установках, сформулированы негашеные факторы влияющие на их работу в данных процессах, описана специфика применения насосного оборудования в геологоразведке. Па основе проведённого анализа сформулирована цель н поставлены задачи исследований.

Во второй главе проведены теоретические исследования по определению подачи н момента насоса в ф\ нкции от частоты вращения, определены параметры системы насос - внешняя сеть, при которых во всасывающем трубопроводе не возникает процесс кавитации в период пуска и определено минимальное время разгона вала насоса, при котором данное явление не проявляется.

В третьей главе составлены математические модели систем ТПП - АД и внешняя сеть - насос - АД с ТИН.

Четвертая ыава посвящена -жеперименкиплюн проверке основных положений выдвинутых в теоретической части и проведена математическая обработка результатов эксперимента.

В пятой главе составлена программа решения на ЭВМ системы уравнений внешняя сеть — насос - АД с ТПП и проведены с помощью ее исследования процессов н)ска насосной установки.

В {цкдюченнп приведены основные выводы по работе.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю докгор\ технических наук. профессору. академику РАЕН I > Н Алексееву и\ оказанную методическую. практическую и особенно организационную помощь при выполнении диссертационной работы.

Автор благодарит коллектив кафедры МиЛГиГРР и В.В. Мазуренко за оказаииу ю дружескую помощь, поддержку ц с(пейс\ вис.

Основное содержание работы.

Краткие сведения по изучаемому вопросу. Научной базом для решения поставленной цели являются труды А.Д. .Альтшуля. В.Г. Гейера. Н.Е. Жуковского, В.Я. Карелина. Л.Т. Киселева. В.В. Конопепко. Л.А. Ломакина. Л.П. Петрова. К. Пфлеидерера. В.М. Попова. М.Г. Рипиа. А.И. Степанова. Г.М. Тимошенко. И.А. Парного.

В зависимости от назначения и организации производства можно выделить два основных режима аксплуатацин насосных установок (но режиму пуска):

• пуск насоса на закрытую задвижку.

• пуск насоса на открытую задвижку.

Первый случай, который можно назвать классическим базируется па имеющихся рекомендациях по организации работ ЦПУ. основными из которых является:

1) Двигатель насоса должен включаться только тогда, когда насос и всасывающий патрубок заполнен водой. Наполнение происходит либо непосредственно перед включением, либо после выключения при помощи обратных клапанов и задвижек жидкость оставляют в насосе.

2) Запу ск насоса следует осуществлять при минимальной нагрузке. Избегать резкого изменения скорости движении жидкости в трубопроводе.

В связи, с вышеизложенным можно выделить следующие режимы работы, для насосов, работающих по отой схеме.

1. Запуск насоса на закрытую задвижку.

2. Работа насоса в режиме нулевой подачи на короткий нагнетательный трубопровод (от насоса до задвижки).

3. Открытие задвижки.

4. Работа в установившемся режиме.

5. Закрытие задвижки

6. Отключения агрегата:

Второй случай в основном относится к работе погружных насосов. В данном случае насосный агрегат опускается в скважину ниже динамического уровня жидкости и при этом пуск осуществляется на открытую задвижку, находящуюся на поверхности. При этом её роль частично выполняет обратный клапан, на который давит столб воды. Поэтому в данном варианте работы насоса можно выделить только три режима:

- Пуск насоса.

- Нормальная работа.

- Остановка.

В период протекания данных режимов во времени, возможно, возникновение большого количества процессов, которые негативно сказываются на надежности, долговечности и работоспособности насосной установки и могут привести к преждевременному выходу её из строя. К данным негативным факторам следует отнести (при пуске насоса на закрытую задвижку):

1. Большие пусковые токи.

2. Большие знакопеременные моменты.

3.Возможность падения напряжения в питающей сети.

4. Возможность сбоев других потребителей электроэнергии.

5. Большие динамические нагрузки.

6.Возможность появления автоколебательных процессов в трубопроводе, от насоса до задвижки.

Данные факторы, исходя из практики водоотлива, постоянно приводят к преждевременному выходу из строя насосных установок и аварийным ситуациям. Отсюда следует, что данные явления желательно исключить при пуске насоса. Для исключения возможности автоколебательных процессов необходим запуск насоса на открытую задвижку. Однако пуск насоса на открытую задвижку также несёт ряд существенных отрицательных факторов, а именно возможность (кроме перечисленных выше п.п. 1.2.3.4.5):

а. Появления кавитационных явлений в зоне пониженного давления.

б. Срыва подачи.

п. Гидравлического удара.

г. Перегрева двшателя в связи с повышенным потреблением гока и у величением времени пуска.

Для того, чтобы избежать этих явлений, необходимо рассмотреть возможность плавного пуска иасоспою агрегата па открытую задвижку при наличии обратного клапана.

Данный анализ состояния рассматриваемого вопроса определил задачи исследований и позволил в результате их решения сформулировать ряд защищаемых положений.

1.Получены аналитические уравнения, определяющие подачу насоса в стационарных и переходных режимах в зависимости от частоты вращения и основных паспортно-расчетных параметров установки, таких как размер и форма рабочего колеса, число колес, геометрической высоты подъёма жидкости, сопротивления внешней сети, номинальной мощности, поминальной частоты и других.

<3 = 7пю;-т /2.1.16/

где:

»=-^-^-. /2.1.17/

2Н,д

п = , /2.1.18/

<3 - подача насоса.

со - частота вращения насоса.

и - внутренний и наружный радиус рабочего колеса. Р| и [Ь - угол наклона лопатки рабочего колеса при входе и выходе соответственно.

г — количество рабочих колёс.

е-ускорение свободного падения.

Н| - геометрическая высота подъёма жидкости.

К( - Кс|+1{о+Кс-,: Кс. Кс|. Ко. Ко,- - соогвет пенно, общее сонро) пиление с с 111. сопротвленне неасынакннст | рубонровода. сопроIивление нагнетагедикн о трубопровода в насосной камере и трубном ходке, сопротивление I ¡:| м а(е(ы ки о Iрубопровода в шах'нюм стволе и на поверхности.

Сопротивление \ часткон определяется:

= Л„„х/„ +/\„,,.......х^с /2.1.4/

тле:

-/.,„=--г- /2.1.5/

3600" XI" х 1;Х(Г

- диаметр тру бопровода.

Коэффициент сопротивления трубопровода X определяется по формуле проф. Шепелева Ф.А.. для груб бывших в у 1101 реблении.

Я =2^1 /2.1.6/

еГ"

Л =-;-^-7. /2.1.7/

....... 3600" х/г"хс?х/

Си- коэффициент мест ного соиро! пвления п-ю элемента.

1длинна п-го у чаегка трубопровода

Если третий участок имее1 значительную длину то.

/?, = 1.1 х ,,х/, /2.1.8/

1 [олученная зависимость полностью совпадает с теорией, согласно с которой (,) - кхо). где 'к' ]!ект)юр),))') коэффициент зависящий от параметров насосной установки.

2. Определено м'.швпе начала кавитации па .пиши всасывания, в режиме нм'ка. в зависимости »1 основных копстр\ыппных и расчётных параметров. насосной \стаиовкн.

Условия кавитации жидкости при пуске омрелелякнея и: уравнения Ьерну лли для неустановившеюся движения:

= —-+/■/ -+/-/+// +// /2.2.1/ РК Р."

1де: I'.! и I': - давление соответственно на поверхности жидкости водосборника и в наивысшей точке па линии всасывания:

11„„, - потеря напора на преодоление сопротивления во всасывающей липни трубопровода:

I '/щи — разность динамических напоров.

В стационарных режимах параметры насосных установок выбираются так. чтобы кавитация отсутствовала, поэтому при пуске основным параметром влияющим на появление данного явления становится инерционный напор И,,,,, при неизменных остальных параметрах.

М<2

н.

/2.2 5/

,!;/•", (II

Решив уравнение /2.2,1/ относительно (1£)/с1г получим условия начала кавитации.

р -р . (и, + д о-)/?,—-"--Н -р-—^х

с!й ...... Рх " ' гЯ;ч/

с1< ,„.„

С05 Р,

1 МАт2р,

N

-I

/2.2.14/

где: \|/- коэффициент давления, определяемый по

у= 1.1 - (51пР_,+ Л,2 $¡11 р,¡К; )

/2.1.11/

3 Предложена_зависимость_определения_времени_для

безкавшацпонного пуска насосной установки.

Решение уравнения /2.2.14/ даег минимальное время для безкавптацпоппого пуска насоса, при наличие линейного закона изменения скорости ротора во времени:

1(1

' = 21н1

■/нОГ — ь

—111 + — (1

нсо'

/2 2.18/

где: I) =

Н I* Г

I ( Х.я

—гт 1 + -^5,п2Р, соэр, V

/2.2.19/

К. К

акР;

1 + —51П2Р,

/2.2,20/.

а = 1,/«5, /2.2.21/

Здесь, сдсдусI особо отворить. '¡и 1 факт. что подученное но формуле /2.2.18/ время является не полным временем пуска насосного агрегата, без появления кавитации. Данное премя является только временем разгона ноюка жидкости до поминальной скорости, т.е. временем разворота вала насоса от скорости соответствующей частоте вращения, при которой достигается напор равный геометрической высоте подъема, до поминальной скорости вращения. Следовательно, полное время пуска насоса без возникновения кавитации можно определит!» как:

1„ = 1о+1. /2.2,22/

I де: и, - полное время оечкавитацнонного пуска насоса:

(и - время разворота вала насоса до частоты вращения, при которой напор развиваемый им соогвете 1 вуег Iеомстрпческому напору: I - время определенное по формуле /2.2.1 8/.

4 Установлена__апалтпческая saiuiciniocib изменения момента

сопро i пилении на нал \ насоса, и процессе п\ cica, о i час нн 1.1 вращения и ocik4íiii.i\ копст[тчлстliBtn.íx парамс[ров \сг;тонки.

Полный монет, но i ребдясмын насосом но все\ режимах, определяется, при Юо>(!)

A/„ = ^¿ /238/

to:

при тко).

о- (о

г.де: N1 - мощность, 'затрачиваемая на дисковое трение в одном рабочем

колесе.

В данных выражениях не упенм мощности затрачиваемые па трения в сальниках и подшипниках, так как согласно исследованиям К.Пфлеидсрера и Л.Л.Ломакина, они значительно меньше мощности затрачиваемой на дисковое трение и ими можно пренебречь.

Подставляя значения О из /2.1.15/ и сК^/Л из /2.2.14'. Г^. из /2.3.3/. Мп и со,, из индивидуальной характеристики насоса, получим при сон<о)

А/,,«: 2 КГ4."/«-coj'tf Л/, = —^ +-1-—-+ -

Ai; Я'

2~xR

"ВД,

pL,

z.ÍO'-RI\/ - 2«//,

2vl<-

P" ......

I. / "S

co-, I!;

/2.3.10/

Данное выражение определяет момещ сопротивления па валу, в зависимости ог основных. конструктивных и расчешмх. параметров насосной ускшовкп. и период пуска, с равномерным максимальным ускорением жндкосш. при котором не воншкае! явление какшацни во всасывающем трубопроводе

tu

Первое слагаемое выражения /2.3.10/ есть затраты момента на создание пулевого напора насоса, второе на создание .момента связанного с потерями на дисковое трение при увеличении скорости свыше соо. третье на создание момента связанного с подачей жидкости н четвёртое на создание мо,мента связанного с появлением в переходных процессах инерционного напора.

5-Плавный пуск насосной установки на открытую задвижку позволяет избежать возможных явлений кавитации, гидпоудара. автоколебательных процессов во внешней ссгп и снизить значения пускового тока и момента двигателя.

Анализ экспериментальных осциллограмм подачи, частоты вращения и давления на в.ходс в рабочее колесо, показывает, что при прямом пуске насоса 2к - 6а на открытую задвижку, при наличие значительного сопротивления во всасывающей линии, в период разгона насоса возникает кавитация рис. 3.7. При плавном пуске этой же установки процесс кавитации не возникает рис. 3.8.

Анализ экспериментальных осциллограмм процесса самовозбуждения рис.3.9-3.1 I показывает, что если пускать насос на открытую задвижку, то исчезнут условия возникновения автоколебаний, ввиду отсутствия резонатора, образуемого закрытым нагнетательным трубопроводом.

Осциллограммы па рис.3.2а и 3.3 явственно показывают снижение пускового тока и момента при увеличении времени пуска.

6.В результате теоретических и экспериментальных исследований составлена математическая модель. описывающая работу единой, взаимосвязанной системы внешняя сеть - насос - асинхронный электродвигатель с устройством плавного пуска.

В качестве устройства плавною пуска в данной работе применялся тирпсторный преобразователь напряжения.

Рис, 3.7

Ряс. 3.8

•Г)

/3,с

н,

Рис. 3.7 - 3.8 ссу/ллсгракш прямого и плавного пуска насоса 2к - За.

M, = ——.г~ +-=- + -

P.4«,

2 ¡>R

m,я.

pL,

zM-Ky-lxH,

2gR;

P!< 1_' _ißw

I, /kS,

cos ß;

Q =

zorR;\|/ - 2gH,

2gRe

t =-In

2bd

q +

b

Q —

H

P. - P....

pg

-H--

, I ( S,K V Л

H,Rf -гт 1 + —sin2ß, -1

cosßr I z„, )

zR ¡Ц/

R,R

4 V

1 f Sit „ ,

a = L,/gS,

= d4»%1 / dt -^„eo, + r,l%1 U,, = d4»„ /dl + ^,10, +r|i,

0 = d4\, /dt-Y.jliû, -œ) + r_,i0 0 = 04*,, /dt + l'^œ.-coRr.i.j

'л '.vi - I —-, ~ f l,„„

m , - M, =

Jxcltü

p x dt

Мд=¥и1}| - |Í M = Х,„ (i K2¡ ; I "Uliyj)

¡•J2U J ¡T ...при...! < T., [V2V........... при .!>Tn

где: и к и и|ч - модуль результирующего вектора выходного напряжения по осям х. у.

Ч'к и Чу1ч - составляющие результирующего вектора потокосцепления статора по осям х. у:

Ч^ч и - составляющие результирующего вектора потокосцепления ротора по осям х. у:

г, „ Г: - активное сопротивление обмоток статора и ротора:

¡и и ¡к - составляющие результиру ющего вектора тока статора по осям

х, у:

Ьч и Ь, - составляющие результиру юшего вектора тока ротора по осям х. у; а\ - угловая скорость результирующего пространственного вектора напряжения;

(О - угловая скорость ротора:

Ш|иоч - номинальная угловая скорость электромагнитного поля статора; Мд - электромагнитный момент АД;

] - момент инерции ротора и приведённый к валу АД момент инерции механизма;

р - число пар полюсов АД;

и,д — амплитудное значение напряжения фазы А;

и.шм - номинальное действующее значение напряжения статора;

Тп - время пуска;

I - текущее время.

7.В результате теоретических и экспериментальных исследований составлена программа, на алгоритмическом языке Паскаль, для решения па ЭВМ математической модели, внешняя сеть - насос - АД е ТПН. позволяющая определить основные параметры насосной установки в переходных режимах в зависимости от основных конструктивных и расчётных параметров насосной установки.

При помощи разработанной программы исследовались на ЭВМ пусковые режимы системы ТПН — АД - насос насосной установки 2к - ба. при различных режимах пуска. На рис.5.1 — 5.9 приведены графики переходных процессов, которые получены при решении уравнений /2.4.11/. /2.4.13/, /2.4.17/. /2.4.18/.

1(1

Рис. 5.1 - 5.3 Осциллограммы прямого пуска насоса 2к - 6а.

/2.4.20/. /2.421/ на OliM. Па нн\ изображена кривые изменения во времени: подами, инерционном соаавляющеи напора, час юты вращения насоса и напряжения, скорости вращения вала, гока и момента электродвигателя при пуске. Па рис.5.1 - 5.3 построены графики переходных процессов при прямом подключении АД к сети с закрытой задвижкой в наг'нетательном трубопроводе. Из них видно, что максимальные значения момента и тока существенно превышают номинальные значения. Для уменьшения пиков момента и тока к асинхронному электродвигателю необходимо прикладывать напряжение, плавно изменяющееся во времени, например по линейному закону /2.4 21/. Такое формирование напряжения осуществляет ТГ1Н. Ma рис,5.4 - 5.9 представлены (рафики переходных процессов при времени пуска Тц= 13.5с. при отсутствии кавитации во всасывающем трубопроводе. Из них видно, что увеличение времени пуска существенно уменьшает максимальные значения момента н тока но сравнению с прямым подключением АД к сети и. чго подача, напор, высота всасывания и частота вращения насоса плавно у неличивастся со временем.

11а рис.5. К) построены зависимости максимальных значений пускового тока и момента АД. а также значение инерционной составляющей напора от времени. Для тока и момента за базисные величины взяты их поминальные значения. Данные кривые позволяют судить, насколько происходит уменьшение максимальных значении инерционном составляющей напора, момента и тока АД при увеличении времени пуска.

Основные выводы и заключения гю диссертационной работе.

Б результате аналша предшествующих работ в направлении данной темы была сформулирована цель и поставлены задачи, которые были решены путём: I. теоретических исследований с составлением аналитических уравнений. 2. экспериментальных стендовых исследовании. 3. путем исследования модели на ОВМ. Выполненные на данной основе исследования плавного пуска насосной установки на открытую задвижку, позволили сделать следующие основные научные выводы и практические рекомендации:

Па основе анализа работы насоса с различной частотой вращения и при различных сопротивлениях внешней сети, получсно аналитическое уравнение /2 1.16/ определения производительности насоса o¡ часто] ],i вращения вала роюра п основных расчетных и паспортных парауютрон насосной установки.

Рис.5.4 - 5.3 Плавный пуск насоса 2к - 6а с временем пуска Тп= 13.5 с.

I На основе анализа работы насоса с различной частотой вращения и при различных сопротивлениях внешней сети, получено аналитическое уравнение /2.1.16/ определения производительности насоса от частоты вращения вала ротора и основных расчетных и паспортных параметров насосной установки.

2. Предложено, на основе' анализа уравнения Ьернулли. аналитическое выражение /2.2.14/ определения ускорения потока жидкости во всасывающем трубопроводе насосной установки, при котором начинается процесс кавитации в зависимости от основных расчётных и паспортных параметров насосной установки.

3. Определено необходимое минимальное время равноускоренного разгона жидкости /2.2.18/. чтобы не начался процесс кавитации во всасывающем патру бке насоса.

4. Для решения основного уравнения движения электропривода, установлена аналитическая зависимость /2.3.10/ момента сопротивления на валу насоса ог частоты вращения и основных конструктивных, расчётных и паспортных параметров насосной установки, таких как. номинальная частота вращения, момент при нулевой подаче, высота всасывания, геометрическая высота подъема жидкости, диаметры трубопроводов, углы наклона лопаток рабочего колеса при входе и выходе и других.

5. Определены максимальные потери в двигателе при регулировании частоты вращения посредством ТПН.

6. Описана математическая модель системы АД - ТПН уравнениями /3.2.11/: /3.2.13/; /3.2.17/; /3.2.18/: /3.2.20/; /3.2.21/ позволяющими найти изменение токов и момента АД при пуске и влияние времени пуска Тц на их максимальные значения.

7. Составлена математическая модель системы внешняя сеть - насос -электродвигатель с ТПН (система уравнений /3.3/) позволяющая исследовать работу насосной у становки в переходных режимах.

8. Экспериментально установлено, что плавный пуск двигателя ведёт к снижению значений пускового тока и момента. При значительном увеличении времени пуска значения пусковых тока и момента стремятся к номинальным.

9. Экспериментально установлено, что при прямом пуске на открытую задвижку возможны кавитацнонпые явления во всасывающем трубопроводе, а при тех

2(1

же параметра\ насосной установки по с применением плавного пуска кави шипя оI су югву с г.

10. При плавном пуске на открытую задвижку в нагнетательном трубопроводе явлении автоколебаний нет. т.к. отсутствует создаваемый трубопроводом п закрытой задвижкой резонатор.

11. В результате теоретических исследований была создана математическая модель, внешняя сеть - насос - АД с ТПП для которой составлена программа па персональном компьютере на аналоговом языке Паскаль. Данная программа позволяет определить основные параметры насосной установки в переходных процессах в зависимости от основных расчётных и паспортных параметров. Исследования на модели подтвердили теоретические и экспериментальные исследования и показали адекватность созданной модели.

Список основных работ по теме диссертации.

1. Повышение надежности работы центробежных насосов. В сб. "Новые достижения в нау ках о земле". - М : МГГА. 1995

2. Энергетика центробежных насосов с регулируемым электроприводом. В сб. "Новые достижения в пауках о земле''. — М.: МГГА. 1995 (соавтор В.В.Мазурепко)

3. Защита центробежных насосов от неэкономичных и аварийных режимов работы. . В сб. "Новые достижения в науках о земле". - М.: МГГА. 1996

4. Энергетическая оценка регулирования подачи дренажных насосов изменением частоты вращения. Изв. ВУЗов. Геология и разведка. №2. 1996 (соавтор В.В.Мазурепко).