Спосіб регулювання швидкості руху води в напірних трубопроводах насосної станції

Реферат: Спосіб регулювання швидкості руху води в напірних трубопроводах насосної станції включає зміну площі живого перерізу потоку води діючих напірних трубопроводів, а відтак зміну швидкості руху води в них здійснюють регулюванням площі поперечного перерізу трубопроводів-регуляторів по усій їх довжині шляхом регулювання кількості закачаного в них повітря. UA 113615 U (12) UA 113615 U UA 113615 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до процесів перекачування води, а більш конкретно, до процесів регулювання роботи насосних установок. Відомий спосіб регулювання швидкості руху води в напірних трубопроводах насосної станції, який передбачає регулювання продуктивності насоса за рахунок регулювання кількості обертів робочого колеса [Jedral W., Efektywnosc energetyczna pomp i instalacji pompowych, Wydawnictwo Krajowej Agencji Poszanowania Energii, Warszawa 2007., 98 str. див.стор. 24]. За умов незмінного поперечного перерізу трубопроводу зі збільшенням продуктивності насоса, виходячи з умов нерозривності потоку, швидкість руху води в напірному трубопроводі зростатиме, а зі зменшенням продуктивності - спадатиме. Недоліком способу є за сталого діаметра напірних ліній і зменшенні в порівнянні з проектним добового водоспоживання неможливість підтримання впродовж доби на необхідному рівні швидкість руху води в напірних трубопроводах. В період мінімального значення продуктивності насосів швидкість руху води в напірних трубопроводах помітно є меншою від її проектного значення. За значення швидкості руху води, меншого від нормативного, особливо при перекачуванні води, яка містить дисперсні домішки, в об'ємі трубопроводів формується осад, що зумовлює порушення режиму його роботи і позначається на якості води в ньому. В період максимальної продуктивності насоса швидкість руху води в напірних трубопроводах помітно зростає і перевищує її проектне значення, що зумовлює помітне зростання втрат напору в них, а відтак, негативно позначається на енергетичних характеристиках насосної станції. Відомий спосіб регулювання швидкості руху води в напірних трубопроводах насосної станції, який передбачає повернення частини води з напірних трубопроводів насосної станції в смоктальні патрубки насосів [Патент F04D15 RU - Способ регулирования производительности центробежного насоса 2277645, дата начала действия патента: 2004.04.27]. Змінювати кількість подачі води в напірні трубопроводи насосної станції, а відтак, регулювати швидкість руху води в них можна шляхом збільшення або зменшення повернення кількості води від напірних трубопроводів в смоктальні трубопроводи насосів. Недоліком способу є неможливість забезпечити нормативні значення швидкості руху води в діючих напірних трубопроводах в разі загального зменшення добової продуктивності насосної станції. Зі зменшенням добової продуктивності насосної станції і за сталого значення діаметра діючих напірних її трубопроводів швидкість руху води в них також зменшується. При надмірному зменшенні швидкості руху води в діючих напірних трубопроводах, по яких транспортується вода, яка містить полідисперсні домішки органічного походження, тривалість її перебування в них суттєво зростає, властивості води змінююся, в об'ємі трубопроводів формується осад, що зумовлює погіршення умов роботи насосної станції і негативно позначається на ефективності роботи очисних споруд, на які ця вода транспортується. Відомий спосіб регулювання продуктивності насосів шляхом перекривання поперечних перерізів напірних трубопроводів насосної станції засувкою [Карелин В.Я., Минаев А. В. Насосы и насосные станции: Учеб. для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1986. - 320 с. (див. стор. 59)]. Завдяки перекриттю напірних трубопроводів сталого діаметра засувкою можна досягти зменшення продуктивності насосної станції, а відтак, і зменшення швидкості руху води в них. Спосіб регулювання продуктивності характеризується низьким ККД, оскільки на заслінках гаситься напір насоса, що призводить до неефективного використання енергії. Окрім того, за помітного зменшення добової продуктивності насосної станції при незмінних діаметрах напірних трубопроводів швидкість руху води в них помітно падає. Зменшення швидкості руху води в напірних трубопроводах, при перекачуванні води з вмістом полідисперсних домішок органічного походження, призводить до формування осаду в напірних трубопроводах та погіршенню фізикохімічних властивостей води. Задача корисної моделі спрямована на створення умов підтримання нормативного значення швидкості руху води в напірних трубопроводах насосної станції за умов незмінного діаметра напірних трубопроводів і загального зменшення її продуктивності. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб регулювання швидкості руху води в напірних трубопроводах насосної станції, який полягає в зміні площі живого перерізу потоку води в діючих напірних трубопроводах, згідно з корисною моделлю, зміну площі живого перерізу потоку води діючих напірних трубопроводів, а відтак зміну швидкості руху води в них здійснюють регулюванням площі поперечного перерізу трубопроводів-регуляторів по усій їх довжині, що досягається шляхом регулювання кількості закачаного в них повітря Спосіб здійснюють наступним чином. Для умов помітного зменшення продуктивності насосних станцій всередині напірного трубопроводу насосної станції на усій його довжині 1 UA 113615 U 5 прокладають трубопровід-регулятор, виконаний з еластичного матеріалу, який заповнюють повітрям. Присутність трубопроводу-регулятора в об'ємі напірного трубопроводу зумовлює зменшення вільного поперечного перерізу напірного трубопроводу, по якому рухатиметься потік води, швидкість якого, навіть за зменшеної продуктивності насосної станції, відповідатиме проектному значенню ( n ). В разі зменшення продуктивності насосної станції площа поперечного перерізу трубопроводів-регуляторів по усій довжині напірних трубопроводів може бути збільшеною завдяки збільшенню об'єму ( Wio ) закачуваного в них повітря, що зумовлюватиме зменшення 10 площі поперечного перерізу напірних трубопроводів, вільної від трубопроводів-регуляторів. За таких умов швидкість руху води в напірних трубопроводах залишається незмінною. Так, при зменшенні продуктивності насосної станції Qi  Qo (   Qi / Qo і   1 ) площа поперечного перерізу трубопроводів-регуляторів ( io ), за якої швидкість руху води в них залишиться незмінною може бути обчислена за виразом: io  o  i , (1) 15 Qo o  i  , (2) n Qi n io  , (3) Qo n  Qi n Wio  l  io  l  Qo  Qi Qo n n  Qo  Qo n  Qo n (1   ) , (4) (1   ) . (5) З виразу (5) випливає, що за сталих значень параметрів l , Qo , n зменшення величини 20 параметра  0, а відтак, і зменшення величини параметра Qi  0 супроводжується зростанням об'єму повітря ( Wio ) закачуваного в трубопроводи-регулятори. В разі ж збільшення величини параметра (   1), виникає потреба в зменшенні об'єму повітря ( Wio ) закачуваного в трубопроводи-регулятори. Такий взаємозв'язок між параметрами  і Wio відповідає суті висвітлюваного процесу. 25  o - площа живого перерізу напірних трубопроводів за проектної продуктивності насосної станції; Qo - проектна продуктивність насосної станції;  i - площа живого перерізу напірних трубопроводів за спалої продуктивності насосної 30 35 40 станції; Qi - спала продуктивність насосної станції;  n - нормативна швидкість руху води в напірних трубопроводах насосної станції; io - площа поперечного перерізу трубопроводів-регуляторів;  - коефіцієнт зменшення продуктивності насосної станції; l - довжина напірних трубопроводів; Wio - об'єм повітря, закачуваного в трубопроводи-регулятори. Основними перевагами способу регулювання швидкості руху води в діючих напірних трубопроводах насосної станції зі спадним трендом продуктивності, яка перекачує воду з полідисперсними домішками органічного походження, є те, що завдяки підтриманню швидкості руху води на рівні нормативного її значення зникає небезпека їх замулювання. Сталість швидкості руху води в діючих напірних трубопроводах проводиться регулюванням площі поперечного перерізу трубопроводів-регуляторів по усій їх довжині, що відбувається завдяки регулюванню кількості закачаного в них повітря. 2 UA 113615 U 5 10 15 Завдяки підтримуванню швидкості руху води в діючих напірних трубопроводах на необхідному рівні тривалість перебування води в них не відхиляється від проектного значення, а відтак фізико-хімічні властивості води також відповідатимуть розрахунковим, що має особливе значення при перекачуванні стічних вод на каналізаційні очисні споруди. Окрім технологічних переваг запропонованого способу його застосування дозволяє покращити і техніко-економічні показники, оскільки на насосних станціях з тимчасовим спадом продуктивності при дотриманні нормативної швидкості руху води відпадає потреба постійної заміни діаметрів напірних трубопроводів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб регулювання швидкості руху води в напірних трубопроводах насосної станції, який полягає в зміні площі живого перерізу потоку води в діючих напірних трубопроводах, який відрізняється тим, що зміну площі живого перерізу потоку води діючих напірних трубопроводів, а відтак зміну швидкості руху води в них здійснюють регулюванням площі поперечного перерізу трубопроводів-регуляторів по усій їх довжині, що досягається шляхом регулювання кількості закачаного в них повітря. Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3