автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Разработка и исследование регулируемых установок машинного водоподъема на мелиоративных системах

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО II 130Л1ЮГО ХОЗЯЙСТВА IM-CIlyJiJIHKH УЗЫ1КИСТА11

TAIIIICHI ITCKHIÍ Iii 1СТИТУТ ИНЖГПП'ОВ ИРРИГАЦИИ M MP.XAI IIПДЦ1 II I СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РГб од

I hi прмипх рукописи

Í 3 Ш 1Я.Ч7

I.KI JIOIÎ ИСКАНДЕР ФМ'ДППЛПДОНПЧ

Д'М'ЛШТКД N ИССЛЕДОВАНИЕ РЕГУЛИРУЕМЫХ УСТАНОВОК МАШИННОГО ВОДОПОДЪЕМА НА МЕЛИОРАТИВНЫХ СИСТЕМАХ

05.7.1.07 - I luipoKWMii'iceicne и мотпршintime eipoiiюльстио

л ИГО г к «I» г, I> A T

Д11СССр1ПЦ1Ш Mil СОИСКМШК' V'K'IKlii С I CIICI1I1 loiii.ui.'íiiin H'XMii'iccicii.N лпук

TAIIIKHl ГГ - 19«>7

I'aóoia выполнена п (.'речнеазна ickom научно-нсглсдопаюльском цистите nppiiiaixiui iimciiii В.Д.Журима (CAI II III 141 им. В.Д.Журнна)

Научный руконодннчп. - канчида! icxinmccKiix наук, старшин

научный coi рудник 1\Л. Уематж

Научный коисулыапг - кандшии технических наук, старший научный coi рудник ' В.Н. Машкоп

Офчциа. п.пыс oimolieiui.r- док юр к-хппчсскнх наук, старший

научный coi рудник О.Я. Г.юианкин

- каидпда!технических паук.монет М.А.Хусапоп

Ведущая ортшкичмч - Ппсипуг Йодных Проблем ДМ РУз

Чащта соерчпгя " А. " __ N^W_____1У97 г. н час. па

часеаанни гпенпалн шропапио! о C'oneia К 12(1.06.02 п Ташкипсгом il п ст п i у i с нпжепероп ирригапип п механизации се'П.скою хозяиста (ТПППМСХ). но адресу: Узбекиаан, Ташксн г,71)0001), I CI I, ул. Кары-I 1ня зона, 39, Il 11111МСХ.

( ' ;ннcrpiaiHieii можно щнакомнп.ся п Гтбчиоюке ннеппуга.

Апюреф'.'раi ракч г|;,ц " 2- " __IW7 г.

У ченый сек peí api. снопиалпзиронашкчо Concia докюр технических наук. профессор ^—/р

М.Р. Г>акнеп

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. При работе систем открытого

горизонтального . дренажа. особенно на малоуклонных и безуклонных землях, в неоднородных литологических условиях с легкооплываюшими грунтами. наблюдаются оплывания и обрушения откосов коллекторов, вследствие колебаний горизонта воды в них. Заиление сечения коллекторов нарушает нормальную работу горизонтального дренажа и способствует'засолениго земель. Проведение ежегодных работ по очистке коллекторов- является дорогостоящим мероприятием и требует поиска альтернативных решений.

Анализ работы систем горизонтального дренажа и мелиоративных насосных станций для отвода дренажного стока в низовьях Амударьи показал, что обеспечить нормальную работу всех звеньев дренажа может насосная станция, имитирующая самотечных отток дренажной воды. В этом случае необходимо достичь соответствия режима работы насосной станции изменению расхода в коллекторе. Тем самым поддерживается постоянный горизонт воды и устраняются побудительные причины для оползания и обрушения откосов коллекторов.

Этим предопределяется необходимость в разработке специальных технических средств, в том числе в насосной установке, обеспечивающей отвод минерализованных вод из открытых коллекторов горизонтального дренажа в режиме "следящая система" без постоянного присутствия обслуживающего персонала.

Разработка и внедрение указанных средств сохранит работоспособность систем горизонтального дренажа, снизит затраты на их эксплуатацию, повысит коэффициент земельного использования, позволит производить реконструкцию отдельных коллекторов без ущерба (прекращения нормальной работы) переконструированной дренажной сети.

Цель работы. Разработка низконапорной насосной установки для отвода дренажного стока из открытых коллекторов систем горизонтального дренажа в случаях, когда самотек затруднен или отсутствует. Насосная установка должна автоматически поддерживать баланс притока в коллектор с отводом в целях обеспечения постоянных горизонтов воды в коллекторе.

I;!

Вопросы исследований:

1. Разработка способа регулирования подачи осевого жестколопастного насоса, более простого, надежного и экономичного по сравнению с традиционными, позволяющего обеспечить сохранность откосов коллекторов систем горизонтального дренажа на малоуклонных и безуклонных землях.

2. Совершенствование технологии работы насойной установки, в частности, обеспечение самозапуска насосной установки с положительной высотой всасывания после внезапного кратковременного прекращения подачи электроэнергии.

3. Обеспечение работы насосной дренажной установки в автоматическом режиме, в том числе в условиях эксплуатации без постоянного присутствия обслуживающего персонала.

Методы исследований: Методологической основой

исследований послужили труды по сельскохозяйственной мелиорации, гидромеханике и гидромашинам. Исходными данными исследований явились нормативные, методические, инструктивные, справочные документы по рассматриваемым вопросам, технико-экономические обоснования и проекты Узгипромелиоводхоза, а также результаты исследований САНИИРИ и других научно-исследовательских организаций. Применялись рарчетно-конструктивный метод, графический анализ, математическая статистика, методы имитационного моделирования на ПЭВМ.

Научная новизна.На основе обобщения выполненных научно-исследовательских работ, а также разработок и исследований, проведенных автором, получены следующие научные результаты:

1. Научно обоснован и экспериментально апробирован способ регулирования подачи осевого жестколопастного насоса путем отвода части перекачиваемой жидкости из напорного трубопровода во всасывающий дйя закручивания потока перед рабочим колесом. С энергетической точки зрения, указанный способ незначительно уступает известному способу регулирования подачи изменением частоты вращения рабочего колеса (качественному), но имеет существенный выигрыш по сравнению с изменением подачи путем дросселирования (количественным), отличается простотой, высокой надежностью и создает возможность работы насосной установки в автоматическом режиме. Разработанные конструктивные решения

способа регулирования защищены патентами Республики Узбекистан.

2. Разработана методика расчета устройства регулирования подачи осевого ■/кестколопастиого насоса ОГ8-25.

3. Усовершенствован метод расчета всасывающего трубопровода насосной установки с приподнятым коленом и подожительиой высотой »сасмпания, за счет углубления физической модели и применения ПЭВМ.

4. Разработан ал горигм работы и принципиальная схема блока автоматического управления насосной установкой, обеспечивающей баланс притока и отвода воды и коллекторе.

1 Управление работы. Работа вьшолсисна в соответствии с планом иаучио-исслсдовакмьских работ НПО САППИРП на 19931996 гг. по темам: "Разработка и изготовление макетного образца насосной установки для водоотвода из систем горизонтального дренажа на землях, не обеспеченных водоприемниками" (ПГГП РУз., тема 7.9.3.4, 1993 г., Мос.рег. 01.93.0001628) и "Разработать комплекс экологически чистых ароматизированных технических средств для отвода минерализованных вод на землях, не • обеспеченных водоприемниками" (ГНТП РУз., тема 15.2.1.10, 19941996 гг., №Гос.рег. 01.94.0002999).

Достоверность экспериментальной части исследовании обусловлена общепринятой схемой оценки гклрешностей для косвенных измерений, с учетом индивидуальных инструментальных пофешностей измерительной аппаратуры, - применением современных матсматико-стятистических методов обработки экспериментальных данных с использованием ПЭВМ.

Практическая ценность и реализация результатов работы заключается в следующем:

- разработана автоматизированная насосная установка для открытых систем горизонтального дренажа с автоматическим обеспечением баланса отвода и притока. Поддержание неизменного уровня воды в коллекторе устраняет побудительные причины для оползания откосов;

- разработанный способ регулирования подачи насосов путем отвода части перекачиваемой жидкости из напорного патрубка во всасывающий для закручивания потока перед рабочим колесом открывает во)Мпжипетч шнмгения в : тактику проектирования

насосных станций новых технических решений, заменяющих разменные агрегаты или дорогостоящие направляющие аппараты;

усовершенствованы методы расчета приподнятых всасывающих труб центробежных и осевых насосов, установленных с положительной высотой всасывания. Расчеты производятся, исходя из минимально допустимого кавитационного запаса насоса и снабжены программой расчета на ПЭВМ, что позволяет оперативно определять геометрические параметры всасывающих труб при переходе на новую частоту вращения рабочего колеса насоса;

- разработанный блок автоматического управления может быть использован при создании автоматизированных насосных установок на мелиоративных системах;

- результаты исследований найдут применение при разработке проектов реконструкции орошаемых земель, особенно на малоуклонных и безуклонных землях и в условиях оплывающих грунтов.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Республиканской научно-технической конференции, посвященной 60-летшо ТИИИМСХ (г.Ташкент, 1994 г.); на Республиканской научно-практической конференции "Водосбережение в условиях дефицита водных ресурсов", посвященной 70-летию САНИИРИ им.В.Д.Журина (г.Ташкент, 1995 г.); на международной конференции "Научное обоснование н практическое использование управляющих информационных систем водными и земельными ресурсами" (г.Ташкент, 1996 г.); третьей США/СНГ совместной конференции по гидрологическим и гидрогеологическим проблемам охраны окружающей Среды "Вода - критическкий ресурс: проблема сохранения, использования и управления" (г.Ташкент. 1996 г.); на заседаниях секции мелиорации и эксплуатации ГМС Ученого Совета САНИИРИ (г.Ташкент, 1993-1996 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, получен патент Республики Узбекистан и положительное решение о выдаче патента на изобретение Отдельные результаты исследований автора изложены в пяти отчетах о НИР. По итогам конкурса работ молодых ученых, проведенных НПО САНИИРИ в 1995 г., где были представлены отдельные фрагменты работы, автор удостош! звания лауреата премии имени профессора Г Д.Журина.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Объем работы без приложений н списка литературы составляет 105 страниц машинописного текста, содержит 66 рисунков, 7 таблиц.

Основными научными положениями диссертации, которые выносятся на защиту, являются:

1. Способ регулирования подачи быстроходных жестколоппстных насосов - "перепуск с подкруткой", отличающийся простотой реализации и высокой надежностью.

2. Усоиершенствованная методика расчета приподнятых всасывающих труб насосов с положительной высотой всасывания.

3. Методика расчета устройства регулирования подачи осевого жестколопастного насоса ОГ8-25.

4. Алгоритм работы и принципиальная схема блока автоматического управления насосной установкой без постоянного присутствия обслуживающего персонала.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

По введении обосновывается актуальность работы, цель и задачи исследований. Показана научная новизна диссертации, приведены основные научные положения, выносимые на защиту.

В первой глава проведен анализ современного состояния коллекторно-дренажной сети (КДС) па землях с малоуклонным и безуклонным рельефом местности (Республика Каракалпакстан, Хорезмская и частично Бухарская области).

В условиях специфического для низовьев Амударьи лнтологического строения с преобладанием легких несвязанных п малосвязанных обводненных грунтов немало случаев, когда коллекторы проложены с исходным недобором по дну или не могут быть углублены до проектных отметок. Неудовлетворительное состояние КДС, препятствующее самотечному удалению дренажного стока, приводит к необходимое! и использования насосных станций для его перекачки.

При проведении реконструкции орошаемых земель, конечной целью которой является перевод КДС на самотечный режим работы, проектами также предусматривается машинный водоподъем из углубленной внутрихозяйственной гренажной сети п переконструированную меяло 1яГ1Ственну|<\

Как показала практика, при работе насосных станций, вследствие резких колебаний горизонтов воды в коллекторах, процесс заплывания сечения интенсифицируется. Оплывание и обрушение откосов, заиление и зарастание дна создают условия для подпора вышерасположенным дренам, и как следствие, приводят к вторичному засолению земель и выпадению их из севооборота. Поддержание работоспособности КДС в этих условиях требует привлечения большого парка машин и механизмов.

Один из вариантов решения проблемы обеспечения устойчивости откосов коллекторов в сложных гидрологических условиях - поддержание горизонта воды в коллекторах неизменным при помощи машинного водоотвода. Насосная станция, откачивающая дренажный сток, должна быть оборудована регулятором, изменяющим объем откачки синхронно с притоком, то есть построена по принципу "следящей системы". В этом случае, баланс притока с отводом минерализованных вод обеспечивается автоматически, что позволяет избежать побудительных причин для оплывания и обрушения откосов коллекторов.

Расчет коэффициента быстроходности насосной установки для отвода коллекторно-дренажиого стока по расходам и высотам подъема воды предопределил применение малых осевых насосов с жестколопастнымя рабочими колесами, В качестве базового объекта для разработки автоматизированной дренажной насосной установки была выбрана передвижная электрофицированная насосная станция СНПЭ-150/6,

оборудованная насосом ОГ8-25. Для работы в качестве дренажной насосной установки СНПЭ-150/5 необходимо оснастить дополнительными средствами, обеспечивающими автоматическое регулирование подачи, исходя из уровня воды в водоисточнике, автоматизированный запуск и функционирование в условиях без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Указанные средства были разработаны при участии автора и исследованы им в данной работе. Это - устройство регулирования подачи типа УРГ1-140 с поплавковой системой; всасывающая труба с приподнятым коленом и клапаном срыва вакуума; блок автоматики.

Вторая глава посвящена разработке физических основ способа регулирования подачи, "перепуск с подкруткой

Устройство, регулирующее подачу дренажной насосной установки, ( должно обладать следующими качествами: надежностью, возможностью автоматизации, экономичностью, простотой эксплуатации.

Существующие способы регулирования подачи осевых жестколопастных насосов, в свете сформулированных требований, имеют тс или иные конструктивные недостатки. В связи с этим был разработан способ регулирования - путем закручивания потока перед рабочие колесом энергией жидкости,отводимой из напорного патрубка во всасывающий ( "перепуск с подкруткой"). Данный способ является комбинированным: регулирование по ячи происходит как за счет изменения характеристики сети ( в результате перепуска ),так и-за счет характеристики насоса - в результате закручивания потока перед рабочим колесом по ходу вращения последнего. В этом случае происходит уменьшение частоты вращения рабочего колеса относительно натекающего закрученного потока па величину его частоты в; ицения.что эквивалентно уменьшению числа оборотов насоса.

Среди работ, посвященных исследованию поперечной циркуляции в конечном сечении всасывающей трубы ( перед рабочим колесом ) и ее влиянию на напорную характеристику насоса, можно отметить труды В.Ф.Чебаевского, О.Н.Померанцева, Н.А.Ходанкона, Г.В.Виктороиа, О.Я.Глозацкого, В.И.Копылова н др.

Схема регулятора подачи приведена на рис.1. При открытии дроссельной заслонки 6 поток воды из напорного трубопровода 2 по перепускной трубе 4 поступает в устройство закручивания потока 5 и далее, через сопла 7 - по касательной к потоку во всасывающей трубе 3. При тангенциальном воздействии на периферийную часть поток перед рабочим колесом 1 приобретает определяемый по формуле (1) момент скорости К( ( закручивается ):

к, =[р2„-Орк Ш2(д„ + Оус )(Ы1^)]<м'/с) (I)

где С>„ - расход перепускного устройства, м'/с; ()гс - подача насосной установки,

м3/с; Орк - диаметр рабочего колеса, м; Ь,Ь - ширина и высота соплового отверстия м; - количество сопел.

Согласно уравнению Эйлера, происходит уменьшение напора (и, соответственно, подачи ) насосной установки:

И - т (К2 - К,) / 3 (м) (2)

где <у - угловая скорость вращения рс^очсго колеса, с*1 ; о -ускорение свободного падения м/с2; 7 - КПД насосной устанопкп; К2 - моме'п скорости мл >'м\олс из рабочего колеса. м3/с; К"; -момент скоро, гн чп нхп.че ч :':1ючсс к о чес о. м7с.

Паыч

од 0,6 0,1 ох

р^г

0 У N

К

I 0 л/

г

О п = 980 мин-1 о п = 1450 мшг1

. о ол о.'/ о.в ав 1.о -¡.г оп.ъ}п

Рцс 2 Эффективиорть передачи энергии перепускаемой жидкости потоку перед рабочим колесом

На стендах были исследованы энергетические характеристики центробежного, диагонального и осевого насосов, регулируемых различными способами. Это позволило определить область применения разработанного способа регулирования. Разработана физическая модель процесса закручивания потока струями перепускаемой жидкости. Поток жидкой среды перед рабочим колесом рассматривается » виде твердого цилиндра с длиной,численно равной средней скорости течения поды по всасывающем трубопроводе и диаметром,рапным шг утреннему диаметру всасывающей трубы. Приращение частоты вращения цилиндра при воздействии на его периферийную часть определяется по формуле:

1.„ич = [ 120ц(ЬЬ-гс)(11_,г1к„,)]/[ .Т'ОусБр, ] (мин'1) (3)

где II. с - напор насосной установки, м: 1)ип - суммарные гидравлические потери в устройстве регул ир1 .лшня подачи, м.

Для определения возможности закручивания потока стрз'ями жидкости, поступающими по касательной, были проведены эксперименты на модельной установке регулятора подачи.

Приведены описание модельном установки и методика проведения опытов. Предварительные эксперименты показали -КПД устройства закручивания потка довольно высок и доходит до 77%, что свидетельствует о возможности практического осуществления разработанного способа регулирования подачи.

Из анализа предполагаемых условий эксплуатации были разработаны технические требования и конструкция дренажной насосной установки. Устройство регулирования подачи насосной установки оснащено поплавком, находящимся в нижнем бьефе. При уменьшении расхода воды в коллекторе горизонт воды и нем понижается, поплавок перемещается вниз, воздействуя Посредством кинематической связи на устройство регулирования подачи. Подача насосной установки плавно уменьшается. При увеличении расхода происходит повышение горизонта воды в нем, поплавок всплывает и подача насосной установки возрастает. Таким образом, автоматически осуществляется баланс притока и отвода дренажного стока и горизонт воды в коллекторе поддерживается неизменным. Это снижает динамическое воздействие на откосы и предохраняет их от оплывания. По разработанной схеме был изготовлен экспериментальный образец насосной устаг тки.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям насосной установки, оснащенной устройством регулирования подачи.

Приведены описание экспериментального стенда, методика проведения лабораторных исследований, оценка погрешностей измерения.

Автором были проведены лабораторные исследования двух моделей регулятора подачи- УРП-100 и УРП-140 с диаметром перепускного трубопровода соответственно 100 и 140 мм, при двух значениях частоты вращения рабочего колеса насоса ОГ8-25: 980 и 1450 мин"'.

Исследования проведены в три этапа. На первом этапе определено влияние геометрических размеров регулятора подачи на диапазон регулирования подачи насосной установки. При п = 980 мин"1 УРП - 100 обеспечивает диапазон регулирования подачи 35%, УР1Т - 140 - 70%. В результате экстраполирования полученной зависимости установлено, что для обеспечения 100% диапазона регулирования подачи диаметр перепускного трубопровода должен быть равен 175 мм. На втором этапе исследованы структура закрученного перед рабочим колесом потока и потерн напора в элементах устройства регулирования подачи. Исследование распределения по радиусу всасывающей трубы окружнных скоростей закрученного потока и степени затухания закрутки проводилось в патрубке длиной 260 и диаметром 250 мм, установленным между устройством закручивания потока и рабочим колесом насоса, при помощи специальных флюгеров. На третьем этапе выявлены эффективность передачи энергии в процессе закручивания потока струями перепускаемой жидкости (рис.2) и удельный вес уменьшения подачи от закручивания в общем снижении подачи насосной установки при регулировании (рис.3). Эффективность способа регулирования определялась в виде отношения частоты вращения потока nlUM, измеренной при помощи флюгера и вычисленной по формуле (4), к частоте вращения потока пвыч, вычисленной по формуле (3).

п,ш, = [ 240 / (тг2 Ц* ) ] (Q„+Qyc) ~gP (мин"1) (4)

где р - угол отклонения стрелки флюгера от осн всасывающего трубопровода.

В результате анализа потерь мощности в элемешах регулятора подачи установлено, что наибольшие потери энергии перепускаемого потока воды имеют место на дроссельной заслонке

аОз

о.в 0,5

о,* 0,3

0,2.

<Л

ОУ" /л

А О

/ 4

л

о,3 <3+ с\б

Оп

Рус

о п = 980 мин-' а п = 1450 мин1

1'ис.л Удельный вес уменьшения подачи от закручивания патока перед рабочим колесом при регулировании осевого насоса устройством по рис I

Л

и.

опт

р

(2 /,/ 10 0,9 Од 0.1

0,6

— г\

V ** У

—Ж < 'ч

У /

0,7 0,8 0,9 10 §о»т

Рис 4 Энергетические характеристики различных способов регулирования насоса ОГ8-25

при малых углах се открытия ( <р = 0 ....40° ). Закручивание потока начинается при ç = 40-45° и достигает максимума при <р = 90С| ( " открыто полностью" ).

На рис. 4 представлены сравнительные энергетические характеристики насоса ОГ8-25, регулируемого иерснуском с подкруткой (1), сбросом части подия той йоды (2), дросселированием (3), изменением частоты сращении рабочего колеса (4). Регулирование подачи разработанным способом позволяет насосной установке работать с КПД на S-12 % выше, чем при регулировании дросселированием и lia 3-5 % выше, чем при регулирова! ян сбросом.

В диссертации разработаны и предложены пути совершенствования устройств регулирования подачи. Разработана конструкция устройства (рис.5), в которой регулирование перепускаемого расход?, осуществляется изменением площади выходного сечения сопел за счет выполнения одной из стенок сопел подвижной. При повороте кольца ! усилие посредством рьг шов 2 и кривошипов -3 передастся подвижным стенкам 4 сопел 5, которые также поворачиваются. Площадь выходного сечения солел увеличивается, что влечет за собой увеличение расхода перепускаемого потока и уменьшение подачи насоса. Предварительные исследования такого устройства показали, что за счет уменьшения потерь напора в проточной части устройства регулирования подачи энергия перепускаемой жид.ости для закручивания потока перед рабочим колесом используется более полно. Удельный ьес закручивания потока в балансе способа регулирования "перепуск с подкруткой" при этом возрастает (рис.6). Также на 3-4% возрастает н КПД насосной установки.

В работе дан баланс мощности насосной установки, регулируемой способом "перенуск с подкруткой".

Четвертая глава посвящена разработке и исследованию устройств, обеспечивающих возможность эксплуатации насосной установки без постоянного присутствия обслуживающего персонала.

Анализом схемных решений установлено, что • наиболее надежным средством спмозаиуска насосной установки при внезапных кратковременных погашениях электроэнергии является приподнятая всасывающая труба с электромагнитным клапаном срыва вакуума.

Исследованиями приподнятых ссасывающих труб в разное время .юнимг'ихь С.К.Пеосвер je'.;, H.i ! Судаков, В.В.Рычагов, ШШаклалоп. Г.И Неугоден и др. Чпи анализе их работ

Рис 5 Схема осевого жестколопастного насоса с регулируемой подачей

лОз

0,6 <Х5

аз 0.1

г л

ГДЕ ^ЧХ- лч <

р.

-

0.1 од 43 о,4 0,5 о.е ор-Ои

« Ь = 2 мм

о И = 4 мм

а Ь = 8 мм

д ь = 12 мм

X ь = 16 мм

Рис 6 Удельный пес уменьшения подачи от закруивання потока перед рабочим колесом при регулировании осевого насоса устройством по рис 5

обнаружено: а) в существующих методиках расчета геометрии приподнятых всасывающих труб не учитываются кавитационные характеристики насоса; б) отношения объемов воды и воздуха, находящихся в приподнятой всасывающей трубе перед пуском , рекомендуемые разными авторами, имеют различные значения.

С целью решения поставленных вопросов бьпа усовершенствована методика расчета геометрических параметров приподнятых всасывающих труб. Расчетным параметром служит приведенная высота всасывания труб Н„ которая четко фиксируется из паспортных данных насоса - это является отличительной положительной особенностью предлагаемой методики:

HSjc,„ = ( [ Ре - I\i ] / ^ ) - A liAO„ (м) (5)

где Ре - барометрическое давление, Па;Р„ - упругость napoi перекачиваемой среды, Па; у - удельный пес жидкости, кг/(м2-с2 ) ДЬД0|| - допустимый кавитацнонный запас насоса,м.

При переводе насосной установки па другую частог вращения расчет значительно упрощается. Разработанная методик; также реализована в виде программы для ПЭВМ IBM РС/АТ-48) или аналогичной.

Определение предпускового объема воды было проведет экспериментально. В частности, установлено, что для насосны: установок, оборудованных осевым!! насосами, отношени предпускового объема воды к объему воздуха по всасываюше1 трубе существенно меньше единицы. Для падежного обеспечена самозапуска насосных установок • с осевыми насосами установленными с положительной высотой всасывания, эт отношение рекомендуется равным 0,7.

Экспериментально было изучено влияние разработанноп способа регулирования подачи насоса на процесс самозануск часосной установки. Установлено, »гто закручивание потока в всасывающем трубопроводе позволяет сократить время выход насосной установки в установившийся режим работы.

Исследовано течение воды во всасывающей трубе в процесс пуска, в том числе при закручивании потока. Это позволил дополнить имеющиеся представления о ходе физических npoueccoi происходящих при запуске насосной установки, оборудование приподнятой всасывающей трубой. В работе приведено подробна описание физическое картины процесса самозапуска насоно j станов-'* и.

Для оСеспечения работы насосной установки в автоматическом режиме разработан алгоритм работы. Для реализации предложенного алгоритма разработаны функциональная и принципиальная схемы блока автоматического управления (БАУ) насосной установки. БАУ подключается к шкафу управления насосной установки при помощи соединительного кабеля и осуществляет следующие операции: - автоматический пуск и остановка насосной установки в зависимости от уровня воды в коллекторе; • управление работой вспомогательного насоса подкачки, в зависимости от уровня наполнения полости всасывающего трубопровода; - автоматический самозапуск насосной установки при внезапном прекращении и дальнейшем возобновлении подачи электроэнергии; - отключение насосной установки при достижении з коллекторе нижнего предельно установленного уровня воды; - отключение насосной установки при возникновении аварийного режима и блокировку включения до устранения причины аварии; - аварийную световую и звуковую сигнализацию; - световую сигнализацию о состоянии датчиков верхнего и нижнего уровней воды в коллекторе, наполнения всасывающего трубопровода , "сухого" хода . Конструкция БАУ также предусматривает работу насосной установки г; режиме "ручного" управления и возможность подкиочення к системе телемеханики для информирования о сотоянин работы насосной установки.

В главе также освещается область рационального использования разработанного способа регулирования подачн насосов оросительных насосных станций.

В пятой главе приведена методика расчета насосной установки, регулируемой созданием момента скорости перед рабочим колесом.

Методика дает возможность осуществлять расчет геометрических параметров проточной части регулятора подачи, исходя их заданных условий работы. Расчет опирается на эмпирические зависимости, полученные в ходе проведенных исследований.

Для определения параметров насосной установки при известных геометрических размерах устройства регулирования подачи выведен алгоритм, позволяющий прогнозировать работу насосной установки при переводе па другую частоту вращения. Определение параметров насосной установки производится графоаналитическим методом.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Разработана автоматизированная насосная установка с параметрами ( при п = 980 мин"1): подача О = (150...10)х10"3 м5 /с, напор Н "3,0. .1,8 м, потребляемая мощность N = 7,8...5,0 кВт.

2. Разработан способ регулирования подачи осевых и диагональных жестколопастных насосов - "псрспуск с подкруткой", путем отвода части перекачиваемой жидкости из напорного трубопровода во всасывающий для закручивания потока перед рабочим колесом. Две практические конструкция устройства регулировав чя гюдачи защищены патентами Республики Узбекистан.

3. Разработаны физическая и математическая модели процесса изменения характеристик насоса при перепуске с подкруткой, экспериментами подтверждены адекватности разработанных моделей реальным условиям.

4. Разработаны технические требования и методика расчета устройства регулирования подачи насоса ОГ2-25.

5. Усовершенствована методика расчета приподнятых псасывающих труб установок, Оборудованных осевыми г центробежными насосами, учитывающая углубленную физическук картину процесса, а именно:

экспериментально получено значение оптимально? величины соотношения объемов воды и воздуха, содержащихся I приподнятой всасывающей трубе перед пуском для осевых насосов внесены коррективы с учетом выделения растворенного воздуха пр1 создании вакуума при пуске;

- предложен расчет геометрических параметров всасывающш труб, исходя из величины минимально допустимого кавитационноп запаса насоса;

- экспериментально подтверждены результаты расчетов п< достижению максимальной геометрической высоты всасывания;

составлена программа расчетов на ПЭВМ.

6. Разработан алгоритм работы насосной установки в условия: эксплуатации без постоянного присутствия обслуживающеп персонала и принципиальная схема блока автоматического управления, обеспечивающего заданный алгоритм работы.

7. результаты экспериментальных исследований натурног образца "автоматизированной насосной установки в вид рекомендаций внедрены в ГСКБ по ирригации, что позволн совершенствовать конетр>кгппные расчеты, проводимые пр] проектировании Лвтсмании;-овапш.'х пцсесмых установок.

8. Дальнейшим направлением проведенных работ является исследование эффективности работы и эксплуатационной надежности автоматизированной насосной установки на мелиоративных объектах в натурных условиях Республики Узбекистан, целыо которого является совершенствование конструкции автоматизированной насосной установки.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Беглов И.Ф., Усмаиов P.A. Расчет геометрических параметров всасывающих труб передвижных автоматизированных насосных установок, оборудованных осевыми насосами // Сб. научн.тр.молодых ученых/ Среднеаз. н.-и. ин-т ирригации. - 1994. -С. 44-51.

2. Беглов И.Ф. Регулирование подачи низконапорных лопастных насосов с помощью перепускного устройства, создающего момент скорости перед рабочим колесом // Сб. научн. тр. молодых ученых / Среднеаз. н.-и. ин-т ирригации. - 1995. - С. 53-58.

3. Беглов И.Ф. Экспериментальные исследования регулятора подачч быстроходных лопастных насосов // Сб. научн. тр. молодых ученых / Среднеаз. н.-и. ин-т ирригации. - 1995. - С. 47-53.

4. Беглов И.Ф. Энергетические характеристики регулирования подачи лопастных насосов различных быстрохидностен// Сб. научн. тр. молодых ученых / Среднеаз. н.-н. нн-т ирригации. - 1996. - С. 8291.

5. Беглов И.Ф. Расчет насосной установки с устройством, создающим момент скорости перед рабочим колесом // Мелиорация и водное хозяйство, - Ташкент, 1996. - С. 156-172.- (Сб. научн.тр. / САНИИРИ).

6. Беглов И.Ф. Исследование закрутки потока перед рабочим колесом осевого насоса // Проблемы механики (Ташкент). - 1996, -№4. - С. 34-37.

7. Беглов И.Ф. Рекомендации по проектированию системы автоматического пуска передвижных насосных станций типа СНП. -Ташкент: САНИИРИ, 1995. -24 с.

8. Беглой И.Ф. Рекомендации по повышению надежности устройства регулирования подачи передвижной электрофицированной насосной станции. - Ташкент: САНИИРИ, 1996.-7 с.

9. Свидетельство на полезную модель №41 (UZ), МКИ F 04 D 29/40. Осевой жестколопастной насос с регулируемой подачей / В.Н.Машков, Р.А.Усманоз.И.Ф.ьеглов; Среднеаз. н.-и, ин-т

ирригации. - №ШОШ50007.1ГФ; Заяви. 12.05.95 // Официальный бюллетень, - 1995. - №4. - с. 95.

10, Насосные установки дня систем горизонтального дренажа / Р.Л.Усманов, В.Н.Машков, А.А.Кузьмепхо,! ¡.<!>.Бс[ лои'/Сб. юз. научи.докл. уч.-научи, центра по подгог^сс иид'.-иррнгаюр.»з, поев. 60-л. юопл.'П Ш! 1МСХ.11-18 мая 1994 г.). - Ч'ашкепт, 1994. - С. 43-41.

11. Беглов 11.Ф. Насосное оборудование для повышения рациональности водопользования систем малой ирригации // Сб. 1сз. до г. л. 1'еспубл. научн.-ирактич. г.онф. "Водосбсреженне в условиях дс |>ицига полных ресурсов", носи. 70-л. САШЦ11'!! им. В.Д.Журнна. - Tauiixm," 1995. - С. 93.

!2. Рузнсв У.Т., Беглов i 1.Ф. Мл|е:.;атическое обеспечение для автоматизированного управления мелиоративными насосными станциями //Сб. тез. докл. междунлр. кинф. "Научное обоснование и практические использование управляющих информационных систем водными и земельными р-_.урсами" (Ташкент, 24-2J апреля 1996 г.). - Ташкент, 1996. - С. 50-52.

13. Нсглов И.Ф., Кузьменко A.A. Маншпнын годоотвод на системах горизонтального дренажа // Водные ресурсы: экологические аспекты их использования и охраны: Тез. докл. и сообщ. на Междунар. научи,-техн. копф. - Часть 2. - Жачбыл, 1996. - С. 42-43.

14. Положительное решение о выдаче патента па изобретение от 29.01.97 г. МКИ F 04 D 15/00. Жестколопастнои насос с регулируемой подачей/ В.Н.Машков, A.A.Кузьменко,И.Ф.Беглов; Средиеаз. н.-п ин-т ирригации. -№INDP 9600751.1 ГФ; Заявл. 07.08.96 г.

БЕГЛОВ ИСКАНДАР ФЕРДИНАНДОВИЧ

МЕЛИОРАТИВ ТИЗИМЛАРДА МАШИНАЛАР (НАСОСЛАР) ЁРДАМИДА СУВ КУТАРИБ БЕРАДИГАН СОЗЛАНУВЧИ КУРИЛМАЛАРНИ ИШЛАБ ЧИКИШ ВА ТЕКШИРИШ

Ушбу иш горизонтал дренаж тизимидаги очик коллекторлар- да уз-узидан окмайдиган ва о^иши кийинпашган дренаж сув окимини олиб кетиш учун паст босимли насос курилмапарини ишлаб чикишга батшланган. Насос цурилмалари коллекторларда сув сат^ини доимий бир хилда булишини таъминлаш'максадида автоматик равиш да коллекторга окиб келадиган сув мувозанатини ушлаб туриши ке- . рак. Бу ^олат нишаби кам булган ва енгил ювилиб кетадиган ерларда курилган коллекторлар ^иялигини силжиш ва упирилиш сацлаб кола-ди.

Ишда куйидаги текширилган:

- укли каттик парракли насоснинг сув узатишини созлайдиган янги усул. Сув узатилишни узгариши насоснинг ишчи парраклари олдидаги окимнинг буралиб о^зилиш натижасида амапга оширила- • ди. Оцимни бураб офгсиш учун, насоснинг босим томонидан олина- „ диган сув кучидан фойдаланилади. Ишлаб чицилган созлаш усулини таърифлайдиган сифат ва мицдор буйича борланишлар олинган.

- ижобий суриш баландликлига эга булсан насос курилмапарини автоматик ишга туширишини таъминлаш йуллари.

- насос ффилмаларини автоматик равишда ишлашини таъмин-лайдиган усул. Насос курилмаларининг хизматчилар томонидан доимий назорати сиз ишлатиш шароити учун алгоритмлар ва бунинг амалга оширувчи автоматик бошцарув блок ишлаб чи^ил-ган.

BEGLOV ISKANDER FERDINANDOV1CH

DEVELOPMENT AND INVESTIGATION OF THE REGULATED UNITS OF WATER-LIFTING ENGINES ON THE RECLAMATION SYSTEMS

This work is about the development of low-pressure pumping station for diversion of drainage flow from the open collector of horizontal drainage when the flow is difficult or absent. The pumping station must automatically keep the balance of flow to collector with diversión for providing of the constant horizonts of water in collector. It will give the possibility to avoid the slumping and failure of the collector's slopes laid on the lands with small slopes and easy-heaving ground.

The investigations were held on the following issues:

- New way of regulation of axial rigid-vaned pump supply. Supply changes as a result of flow twisting before the working wheel of pump. The energy of liquid, taking from the pressure side of pump, is used for twisting. The quantitative and qualitative dependencies was achieved, which characterise the designed way of regulation.

- Ways of providing of the automated launching of the pumping station with positive height of suctuon.

- Way of providing of pumping station work in automated regime. The algorithm of pumping station work under conditions of maintenance without constant presence of the serving staff and block of automatic management, realising it are developed.