Насосна станція

Винахід відноситься до водопідйомних засобів і може бути використаний в енергетиці, гідротехніці, гідромеліорації, водопостачанні та інших галузях народного господарства. Відома насосна станція з позитивною висотою всмоктування, що містить насос, двигун, передачу, всмоктуючий трубопровід із зворотним клапаном, напірний трубопровід з засувкою, водоприймальну та водовипускну споруди [1]. Недоліком цієї насосної станції є наявність великого гідравлічного опору на всмоктуючій та напірній комунікаціях, що збільшує витрати напору та вартість водопідйому. Найбільш близькою за технічною сутністю є насосна станція з негативною висотою всмоктування, що містить осьовий насос, передачу, електродвигун, всмоктуючий та напірний трубопроводи, водоприймальну та водовипускну споруди, контрольно-вимірювальні прилади та пускову арматуру [2]. Недоліками цієї насосної станції є те, що при зупинці насосного агрегата вода з напірного трубопроводу скидається в вододжерело через насос, обертаючи робоче колесо насоса та ротор двигуна в зворотному напрямку з часто тою обертання значно перевищуючу номінальну, що приводить до вібрації, прискореному зносу пар тертя, зменшує надійність роботи, скорочує термін міжремонтного періоду, підвищує вартість водопідйому, обмежує кількість пусків та зупинок насосного агрегату, що виключає можливість використання насосної станції в якості споживача дешевої електроенергії для вирівнювання графіка навантаження енергосистеми. Задача винаходу - підвищення надійності, зменшення вартості водопідйому, виключення обмеження кількості пусків та зупинок насосного агрегату, * використання насосної станції як споживача дешевої електроенергії для вирівнювання графіка навантажень енергосистеми. Поставлена задача вирішується тим, що в насосній станції, що містить осьовий насос з електродвигуном та передачу, всмоктуючий та напірний трубопроводи, водоприймальну та водовипускну споруди, контрольновимірювальні прилади та пускову арматуру, згідно винаходу електродвигун насосної установки підключений до джерела електроенергії пусковим та реверсивним вмикачами; - пусковий вмикач містить ланцюг управління, який складається з джерела електроенергії та перемикача, а реверсивний вмикач містить ланцюг управління, який складається з джерела електроенергії, перемикача та вмикача з відцентровим або іншим приводом, який спрацьовує при визначених частота х обертання ротора двигуна в зворотному напрямку. Суть винаходу показана на кресленнях: Фіг.1. Насосна станція. Фіг.2. Графіки залежності частоти обертання nр ротора та nп магнітного поля статора електродвигуна від часу t. Насосна станція (Фіг.1) складається з осьового насоса 1, передачі 2, електродвигуна 3. Всмоктуючий патрубок насоса 1 сполучений з вододжерелом водоприймальною спорудою 4 та всмоктуючою тр убою 5, а напірний патрубок насоса 1 - з водовипускною спорудою 6 напірним трубопроводом 7. Електродвигун 3 підключений до джерела електроенергопостачання 8 пусковим 9 та реверсивним 10 вмикачами. Перемикач 11 з'єднує джерело управляючого току 12 з пусковим вмикачем 9, або з реверсивним вмикачем 10 через вмикач 13 з відцентровим, або іншим приводом 14, спрацьовуючим при визначених частотах обертання у зворотному напрямку ротора електродвигуна 3. Насосна станція працює наступним чином. При запуску насосного агрегату перемикач 1.1 встановлюється в стан Π - "пуск": замикається ланцюг управління пусковим вмикачем 9, електроенергія поступає у електродвигун 3 насосного агрегата. Насос 1 всмоктує воду з вододжерела через водоприймальну споруду 4, всмоктуючу тр убу 5, та нагнітає її в напірний трубопровід 7, заповнюючи його, а після заповнення вода подається у водовипускну споруду 6. Цей режим роботи насосної станції характеризується графіками (Фіг.2) nп=f(t), n р=ψ(t) на відрізку часу 0-t1, що мають вигляд горизонтальних відрізків, розташованих на різних рівнях, що обумовлюється ковзанням nр ротора відносно nп магнітного поля статора. При зупинці насосного агрегату перемикач 11 установлюється в стан "З" - зупинка, ланцюг управління пусковим вмикачем 9 розривається, подача електроенергії в двигун переривається, частота обертання ротора зменшується до нуля. Ланцюг управління реверсивним вмикачем 10 остається розірваним вмикачем 13 (графік nр=ψ(t) на відрізку часу t 1-t2 , a гра фік nп=f(t) відсутній). Потік води в напірному трубопроводі зупиняється і далі рухається під дією сили тяжіння в зворотному напрямку, обертаючи робоче колесо насоса та ротор двигуна в зворотному напрямку прискорено (графік nр=ψ (t) на відрізку часу t2-t 3-t 4) до частоти можливого зворотного обертання магнітного поля статора зворотнім током в мить t3 і далі, перевищуючи частоту (-nп). В мить часу t4 відцентровий привод 14 вмикає вмикач 13, ланцюг управління реверсивним вмикачем 10 замикається. В двигун 3 поступає зворотній електричний струм. В статорі виникає магнітне поле, що обертається в зворотному напрямку. Це поле взаємодіє з магнітним полем індукційного струму ротора і утворює гальмуючий момент, який протидіє збільшенню частоти зворотного обертання ротора, зменшує її по абсолютній величіні (початкова частина графіка nр=ψ (t) на відрізку часу t4-t5). Графік nп-f(t) - відрізок горизонтальної лінії. Гальмуючий момент діє до тих пір, доки динамічна дія потоку води з напірного трубопроводу здійснює перевищення частоти обертання ротора над частотою зворотного обертання магнітного поля статора ( по абсолютній величині) на величину запасу над nп, а якщо величина перевищення частоти зворотного обертання зменшується (в зв'язку з спорожненням напірного трубопроводу), то відцентровий привід. 14 в мить t5 вмикачем 13 вимикає ланцюг управляючого струму реверсивного вмикача 10. В наступному частота зворотного обертання ротора двигуна зменшується до зупинки в мить t6 при завершенні спорожнення напірного трубопроводу 7. Після зупинки перемикач 13 ставиться у нейтральний стан. У подальшому насосна станція працює аналогічно. Використання винаходу дозволяє обмежити нерегульоване зростання частоти зворотного обертання ротора, що виключає небезпечну частоту обертання ротору двигуна, зменшує знос пар тертя, підвищує строк служби, уникає обмеження кількості пусків та зупинок насосного агрегату, дає можливість використовувати насосну станцію як споживача дешевої електроенергії для вирівнювання графіка навантаження енергосистеми. Джерела інформації: 1. Чебаевский В.Ф. Насосы и насосные станции (учебник) Μ., ВО "Агропромиздат", 1989г. (абзац, рис.1.2а). 2. Чебаевский В.Ф. Насосы, и насосные станции (учебник) М, ВО "Агропромиздат", 1989г. Стр.250, рис.9.13.