Экспериментальные исследования переходных процессов, возникающих при спуске и отключении насосного агрегата на насосной станции

путем строительства нагорно-ловчего канала и водоотводных каналов;

использование биологических методов рекультивации (фитомелиорация).

Таким образом, геоэкологические проблемы природообустройства должны быть разрешены на основе тщательного изучения процессов механизма миграции загрязняющих веществ, формирующихся под влиянием хозяйственной деятельности, проведения специальных мероприятий по рекультивации и восстановлению земель, позволяющих снизить уровень загрязнения и улучшить качество земельных и водных ресурсов.

Список литературы 1. Манукьян, Д. А. Применение моделей равновесной химической термоди-

намики в задачах гидрогеоэкологии [Текст] / Д. А. Манукьян, Н. П. Карпенко // Экологические основы орошаемого земледелия : сборник науч. трудов. — М. : ВНИИГиМ, 1995. — С. 255-262.

2. Карпенко, Н. П. Обоснование мероприятий по рекультивации загрязненных земель на основе экспериментальных исследований [Текст] / Н. П. Карпенко, Л. В. Кирейчева, Д. А. Манукьян, В. М. Яшин // Мелиорация: этапы и перспективы развития : материалы Межд. научно-произв. конф. — М. : ВНИИА, 2006. — С. 69-174.

Материал поступил в редакцию 12.01.09. Манукьян Давид Ашикович, доктор технических наук, профессор

Карпенко Нина Петровна, доктор технических наук, профессор кафедры «Геология и гидрогеология» Тел. 8 (495) 976-38-41

УДК 502/504: 626. 83

Д. С. БЕГЛЯРОВ, С. Н. КАРАМБИРОВ

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет природообустройства»

Д. Ш. АПРЕСЯН

Государственное научное учреждение

«Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А. Н. Костякова»

Д. М. ЛИХАНОВ

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет»

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ, ВОЗНИКАЮЩИХ

ПРИ СПУСКЕ И ОТКЛЮЧЕНИИ НАСОСНОГО АГРЕГАТА НА НАСОСНОЙ СТАНЦИИ

Приведены результаты обследования водопроводной системы города Кингисеппа для случаев планового и аварийного отключений и пуска насосного агрегата. Выявлены причины аварий.

Насосная станция, водопроводная сеть, гидравлический удар, трубопроводная арматура.

There are given results of inspection of the water supply system of the town of Kingisepp for the cases of the planned and emergency shutting-down and starting-up of the pump unit. Causes of accidents are shown.

Pump station, water supply system, hydraulic impact,pipe line fittings.

Проведению исследований переходных процессов предшествовало обследование насосной станции третьего подъема и трубопроводов напорной системы водоподачи (рис. 1).

Цель обследования: выявить при-

чины аварий на напорной системе во-доподачи и неудовлетворительной работы трубопроводной арматуры.

Результаты обследования подтвердили данные многолетней практики эксплуатации напорных систем водоподачи

Рис. 1. Схема насосной станции третьего подъема

в России, т. е. они показали, что значительные аварии в трубопроводах происходят при переходных процессах, связанных с изменением режимов работы системы, аварийными отключениями электроэнергии, аварийными остановками основных насосных агрегатов, при пуске насосного агрегата [1—3]. Результаты экспериментов приведены на рис. 2 и 3.

Как видно из рис. 2, при пуске основного насосного агрегата 2 давление в напорной линии насоса перед обратным клапаном через 0,5 с после пуска достигло величины рабочего давления 4,0 атм (кривая 2). Через 1,5 с после пуска насосного агрегата произошло максимальное повышение давления во всасывающей линии и в напорной линии насоса после обратного клапана, а также в напорном трубопро-

№ 3' 2009

воде. Во всасывающей линии давление составило 1,45 атм (кривая 1), что было меньше рабочего. В напорной линии насоса после обратного клапана давление возросло до 6,3 атм (кривая 3) — это больше рабочего (4 атм) в 1,57 раза. В напорном трубопроводе давление повысилось до 5,9 атм (кривая 4), превысив рабочее в 1,6 раза. Резкое повышение давления в напорной линии насоса после обратного клапана и в напорном трубопроводе связано с тем, что пуск насосного агрегата 2 проводился на приоткрытую задвижку на напорной линии насоса, в то время как он должен осуществляться на полностью закрытую задвижку.

Через 16 с после пуска давление во всасывающей линии (кривая 1 ) стало меньше атмосферного давления.

5

7,0 6,5 6,0

5,5 5,0 4,5

.4,0

£3,5

; з,0' с

2,5' 2,0 1,5 1,0 0,5

О

Л

Л 3

Л /V V" V4! л

! 1ИЧ 4/ —я \ N / -V

1 2 / ----- ___ — N -Ъ.1-

"1 •

! „ .,,

1 1

1 г\

1 V

-С*- — -- -- — ЧР ЧЦ

2 3

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Время t, с

Рис. 2. Насосная станция третьего подъема. Пуск насосного агрегата № 2: 1 — давление во всасывающей линии; 2 — давление в напорной линии перед клапаном; 3 — давление в напорной линии после клапана; 4 — давление в напорном трубопроводе

Рис. 3. Насосная станция третьего подъема. Остановка насосного агрегата № 2: 1 —

давление во всасывающей линии; 2 — давление в напорной линии перед клапаном; 3 — давление в напорной линии после клапана; 4 — давление в напорном трубопроводе

Такое снижение давления связано с большими потерями напора, из-за чего возникают кавитации. Это объясняется коллекторной схемой всасывающих коммуникаций данной насосной станции.

При отключении одного работающего насосного агрегата 2 максималь-

ное повышение давления в напорной линии насоса после обратного клапана (кривая 3) и в напорном трубопроводе (кривая 4) произошло через 22 с после остановки насосного агрегата (рис. 3). В напорной линии насоса после клапана максимальное давление равнялось

1,55 атм, а в напорном трубопроводе — 1,3 атм, т. е. не превысило рабочее.

Во всасывающей линии насоса через 0,4 с после остановки насосного агрегата давление стало больше атмосферного, а максимальное повышение давления произошло через 19,2 с после остановки насоса и было равно 2,2 атм (кривая 1).

Резкое повышение давления во многих случаях приводит к порывам водопроводной сети. Вследствие аварий на сети прекращается подача воды на ПО «Фосфорит». При этом обе стороны терпят значительные убытки. В силу этих, можно сказать «объективных», обстоятельств особое значение имеет устранение нарушений эксплуатационного режима водопроводной сети и насосной станции третьего подъема, выражающихся в том, что после аварийных остановок пуск насосных агрегатов производится на приоткрытую задвижку.

Для того чтобы давление в напорных трубопроводах не превышало рабочее, пуск насосного агрегата необходимо производить только на закрытую задвижку. К тому же пуск центробежного насоса осуществляют на закрытую задвижку, поскольку в этом случае насос имеет минимальную мощность. Следовательно, нагрузка на двигатель при пуске тоже будет минимальная.

Эксплуатационный персонал насосной станции объясняет режим пуска насоса тем, что открытие и закрытие задвижки большого диаметра с ручным приводом связано с большими трудностями, особенно в зимнее время.

Выводы

Проведенные экспериментальные исследования на насосной станции третьего подъема и на водопроводной сети показали, что переходные процессы, возникающие при отключении основного насосного агрегата на насосной станции, сопровождались повышением давления в напорной линии насоса и в напорном трубопроводе, однако величины их не превышали рабочего давления.

№ 3' 2009

Резкое повышение давления в напорном трубопроводе, превышающее рабочее, имело место при пуске насосного агрегата на насосной станции третьего подъема. Связано это было с тем, что пуск насосного агрегата после его аварийного отключения осуществляли при приоткрытой задвижке на напорной линии насоса.

/-\ и и и и

Основной причиной аварийной остановки насосного агрегата станции третьего подъема является отключение напряжения в электрической сети Кингисеппского района. По информации райэнерго, таких отключений в год бывает 30...35.

Анализ работы насосной станции третьего подъема показал, что ее параметры не соответствуют расчетным. Во-первых, параметры каждого из трех насосов марки Д 500-65 (ф =450 м3/ч, Н = 55 м), установленных на насосной станции, значительно превосходят расчетные (ф = 300 м3/ч, Н = 40...45 м). Во-вторых, из трех насосных агрегатов рабочим является только один. Поэтому рабочим режимом насосной станции является работа одного насоса при прикрытой задвижке на напорной линии насоса, что ведет к повышению затрат на электроэнергию. Кроме того, во всасывающей линии насоса образуется глубокий вакуум, что приводит к кави-тационному износу оборудования, нарушению расчетного режима работы сети, ухудшению качества воды. В-третьих, открытие задвижки большого диаметра с ручным приводом связано с большими трудностями, особенно в зимнее время. Пуск же насосного агрегата на приоткрытую задвижку ведет к превышению давления в 1,6 раза.

На основании изложенного необходимо провести частичную или полную реконструкцию насосной станции третьего подъема.

При частичной реконструкции подлежат замене установленные на напорных линиях насосов задвижки с ручным приводом на задвижки с электроприводом (всего три задвижки).

5

При полной реконструкции насосной станции вместо трех насосов марки Д 500-65 надо установить два насоса марки Д 320-50 (6НДв) (Я = 300 м3/ч, Н = 50 м, N = 76 кВт, п = 76 %, п = 1450 мин-1, Д к = 350 мм) или два насоса марки ДК 320-70 (6НДс) (Я = 300 м3/ч, Н = 44 м, N = 90 кВт, п = 78 %, п = 2950 мин-1, Дрк. = 205 мм). Один из насосов будет резервным.

Необходимо произвести и замену электродвигателей: для насоса Д 320-50 установить электродвигатель марки А02-91-4 или 4А25084; для насоса Д 320-70 — электродвигатели марки А02-92-2 или 4А250М2. При полной реконструкции замене подлежит также вся трубопроводная арматура (обратные клапаны, монтажные вставки, задвижки, всасывающие и напорные трубопроводы).

Таким образом, как показали проведенные исследования, затраты на осуществление мероприятий по повышению надежности сети и ее защиты от гидравлического удара являются высокоэффективными и быстроокупаемыми.

Список литературы

1. 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 водопо-дачи [Текст] / К. П. Вишневский. — М. : «Агропромиздат», 1986. — С. 135.

3. Пикулин, В. И. Натурные исследования гидравлического удара в водоводах насосных станций [Текст] / В. И. Пику-лин // Труды ВНИИ ВОДГЕО. — 1970. — Вып. 25. — С. 104-106.

Материал поступил в редакцию 17.09.08. Бегляров Давид Суренович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Насосы и насосные станции» Тел. 8 (495) 976-11-85

Карамбиров Сергей Николаевич, доктор технических наук, старший научный сотрудник

Тел. 8 (499) 153-97-66

Лиханов Дмитрий Михайлович, ассистент кафедры «Водоснабжение»

Тел. 8-905-217-22-70

Апресян Давид Шамилевич, инженер Тел. 8-926-569-34-34

УДК 502/504:556.16 Г. Х. ИСМАЙЫЛОВ

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет природообустройства»

К. Ю. ШАТАЛОВА

Институт водных проблем РАН

УЧЕТ ТРАНСФОРМАЦИИ РУСЛОВОГО СТОКА В ИМИТАЦИОННЫХ МОДЕЛЯХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ВОДНО-РЕСУРСНЫХ СИСТЕМ

Рассматривается методика трансформации речного стока для имитационной модели функционирования водно-ресурсной системы на примере Нижневолжской водно-ресурсной системы.

Расчет трансформации стока, уровень воды, имитационная система, трансформация, водно-ресурсная система, водопост, совершенствование имитационных моделей.

Consideration of transformation of the channel flow in simulation models of functioning of water resource systems. There is considered a method of river flow transformation for simulation model of water resource transformation on the example of rthe Nizhnevolzhskaya water resource system.

Estimation of flow transformation, water level, simulation system, transformation, water resource system, improvement of simulation models.