Спосіб зупинки насосної установки без інерційного руху рідини (варіанти) та пристрій для його реалізації

Реферат: Група винаходів належить до головного водовідливу на шахтах і кар′єрах, а саме до зупинки насосної установки без руйнівних гідроударів. Спосіб зупинки насосної установки без інерційного руху рідини передбачає гальмування потоку в нагнітальному трубопроводі і його зупинку. Для цього збільшують опір потоку у верхній частині трубопроводу, контролюють швидкість потоку і при досягненні заданої величини швидкості зупиняють насос. Варіантом способу є зупинка насоса при досягненні заданої величини тиску у нагнітальному трубопроводі. Насосна установка має розташовані у нижній частині насос, всмоктувальний та нагнітальний трубопроводи зі зворотними клапанами і засувкою. У нагнітальному трубопроводі передбачені витратомір і манометр, а також додаткова керована засувка. Винаходи сприяють зменшенню коливань тиску в нагнітальному трубопроводі під час зупинки насосної установки. UA 103674 C2 (12) UA 103674 C2 UA 103674 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до гірничої промисловості, зокрема до головного водовідливу шахт та кар'єрів. Відомий спосіб боротьби з гідроударом, що включає вибір поперечного перерізу нагнітального трубопроводу насоса, задання величини об'ємного газовмісту у вибраному поперечному перерізі, стиснення повітря, подачу стисненого повітря в потік води нагнітального трубопроводу насоса перед зупинкою насосної установки, контролювання величини об'ємного газовмісту у вибраному поперечному перерізі нагнітального трубопроводу насоса, а також зупинку насоса у разі досягнення відповідності контрольованої та заданої величин (патент України № 60006 А, кл. F 04 F 1/100, F 04 F 1/20, Ε 21 F 17/00, 2003 p.). Недоліками відомого способу є висока енергоємність та складність технологічного процесу, що обумовлені необхідністю використання повітря з високим тиском. Відомий спосіб боротьби з гідроударом, що включає вибір поперечного перерізу нагнітального трубопроводу насоса, задання величини об'ємного газовмісту у вибраному поперечному перерізі, стиснення повітря, подачу стисненого повітря в потік води нагнітального трубопроводу насоса перед зупинкою насосної установки, контролювання величини об'ємного газовмісту у вибраному поперечному перерізі нагнітального трубопроводу насоса, а також зупинку насоса у разі досягнення відповідності контрольованої та заданої величин (патент України № 60006 А, кл. F 04 F 1/100, F 04 F 1/20, Ε 21 F 17/00, 2003 p.). Недоліками відомого способу є висока енергоємність та складність технологічного процесу, що обумовлені необхідністю використання повітря з високим тиском. Відома насосна установка, яка містить насос зі всмоктувальним та нагнітальним трубопроводами, акумулятор, компресор з обладнаним керованою засувкою та зворотним клапаном відповідним нагнітальним трубопроводом та зливний резервуар, при цьому верхня та нижня частини акумулятора сполучені через відповідні окремі патрубки з нагнітальним трубопроводом насоса, нагнітальний трубопровід компресора сполучений з акумулятором, окремі патрубки обладнані відповідними керованими засувками, нижня частина акумулятора сполучена зі зливним резервуаром через обладнаний керованою засувкою зливний трубопровід, зона з'єднання сполученого з нижньою частиною акумулятора окремого патрубка та нагнітального трубопроводу насоса розташована між насосом та зоною з'єднання сполученого з верхньою частиною акумулятора окремого патрубка та нагнітального трубопроводу насоса, витратомір сполучений з приєднаним до верхньої частини акумулятора окремим патрубком, а нагнітальний трубопровід насоса між зонами сполучення з окремими патрубками містить керовану засувку (патент України № 60006 А, кл. F 04 F 1/10, F 04 F 1/20, Ε 21 F 17/00, 2003 p.). Недоліками відомої насосної установки є висока енергоємність пристрою, а також значні металоємність та габарити конструкції, що обумовлені необхідністю використання повітря з високим тиском. Найбільш близьким технологічним рішенням є спосіб боротьби з гідроударом у нагнітальних трубопроводах, що включає задання підлягаючого введенню в нагнітальний трубопровід насоса об'єму стисненого повітря, стиснення повітря, припинення подачі води в нагнітальний трубопровід насоса та подачу стисненого повітря замість води в нагнітальний трубопровід насоса перед зупинкою насосної установки, контролювання об'єму стисненого повітря під час його надходження у нагнітальний трубопровід насоса, а також зупинку насоса у разі відповідності контрольованої та заданої величин. Крім того, заданий об'єм стисненого повітря вводять в нагнітальний трубопровід насоса періодично (патент України № 64281 А, кл. F 04 F 1/20, 2004 р.). Недоліками найбільш близького технологічного рішення є висока енергоємність та складність технологічного процесу, що обумовлені необхідністю використання повітря з високим тиском. Найбільш близьким технологічним рішенням є спосіб боротьби з гідроударом у нагнітальних трубопроводах, що включає задання підлягаючого введенню в нагнітальний трубопровід насоса об'єму стисненого повітря, стиснення повітря, припинення подачі води в нагнітальний трубопровід насоса та подачу стисненого повітря замість води в нагнітальний трубопровід насоса перед зупинкою насосної установки, контролювання об'єму стисненого повітря під час його надходження у нагнітальний трубопровід насоса, а також зупинку насоса у разі відповідності контрольованої та заданої величин. Крім того, заданий об'єм стисненого повітря вводять в нагнітальний трубопровід насоса періодично (патент України № 64281 А, кл. F 04 F 1/20, 2004 р.). 1 UA 103674 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Недоліками найбільш близького технологічного рішення є висока енергоємність та складність технологічного процесу, що обумовлені необхідністю використання повітря з високим тиском. Найбільш близьким технологічним рішенням є насосна установка для боротьби з гідроударом у нагнітальних трубопроводах, яка містить насос з обладнаними відповідними зворотними клапанами всмоктувальним та нагнітальним трубопроводами, акумулятор, компресор з обладнаним зворотним клапаном та керованою засувкою відповідним нагнітальним трубопроводом та зливний резервуар, при цьому верхня та нижня частини акумулятора сполучені через відповідні окремі патрубки з нагнітальним трубопроводом насоса, нагнітальний трубопровід компресора сполучений з акумулятором, окремі патрубки обладнані відповідними керованими засувками, нижня частина акумулятора сполучена зі зливним резервуаром через обладнаний керованою засувкою зливний трубопровід, зона з'єднання сполученого з нижньою частиною акумулятора окремого патрубка та нагнітального трубопроводу насоса розташована між насосом та зоною з'єднання сполученого з верхньою частиною акумулятора окремого патрубка та нагнітального трубопроводу насоса, приєднаний до верхньої частини акумулятора окремий патрубок сполучений з витратоміром, а нагнітальний трубопровід насоса між зонами сполучення з окремими патрубками містить керовану засувку та сполучений з відповідним витратоміром (патент України №64281 А, кл. F 04 F 1/20, 2004 р.). Недоліками найбільш близького технологічного рішення є висока енергоємність пристрою, а також значні металоємність та габарити конструкції, що обумовлені необхідністю використання повітря з високим тиском. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу зупинки насосної установки без інерційного руху рідини, в якому шляхом вибору іншої послідовності технологічних операцій за рахунок виключення інерційного руху рідини під час зупинки насоса досягається зменшення коливань тиску в його нагнітальному трубопроводі, а внаслідок усунення подачі стисненого повітря в нагнітальний трубопровід насоса забезпечується зниження енергоємності та спрощення технологічного процесу. Поставлена задача розв'язується тим, що відомий спосіб зупинки насосної установки без інерційного руху рідини, що включає збільшення опору руху потоку в нагнітальному трубопроводі насоса та зупинку насоса, який відповідно до винаходу відрізняється тим, що попередньо задають швидкість потоку в нагнітальному трубопроводі насоса перед зупинкою насоса, збільшують опір руху потоку у верхній частині нагнітального трубопроводу насоса, контролюють швидкість потоку в нагнітальному трубопроводі насоса і після досягнення контрольованою величиною заданої величини швидкості потоку виконують зупинку насоса. Крім того, після досягнення контрольованою величиною заданої величини у нижній частині нагнітального трубопроводу насоса збільшують опір руху рідині і після цього виконують зупинку насоса. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу зупинки насосної установки без інерційного руху рідини, в якому шляхом вибору іншої послідовності технологічних операцій за рахунок виключення інерційного руху рідини під час зупинки насоса досягається зменшення коливань тиску в його нагнітальному трубопроводі, а внаслідок усунення подачі стисненого повітря в нагнітальний трубопровід насоса забезпечується зниження енергоємності та спрощення технологічного процесу. Поставлена задача розв'язується тим, що відомий спосіб зупинки насосної установки без інерційного руху рідини, що включає збільшення опору руху потоку в нагнітальному трубопроводі насоса та зупинку насоса, який відрізняється тим, що попередньо задають тиск в нагнітальному трубопроводі насоса перед зупинкою насоса, збільшують опір руху потоку у верхній частині нагнітального трубопроводу насоса, контролюють тиск в нагнітальному трубопроводі насоса і після досягнення контрольованою величиною заданої величини тиску виконують зупинку насоса. Крім того, після досягнення контрольованою величиною заданої величини у нижній частині нагнітального трубопроводу насоса збільшують опір руху рідини і після цього виконують зупинку насоса. В основу винаходу поставлена задача удосконалення насосної установки, в якій, шляхом вибору іншої конфігурації елементів відомої конструктивної схеми за рахунок виключення інерційного руху рідини під час зупинки насоса, досягається зменшення коливань тиску в його нагнітальному трубопроводі, а внаслідок усунення подачі стисненого повітря в нагнітальний трубопровід насоса забезпечується зниження енергоємності пристрою, зменшення металоємності та габаритів конструкції при раціональній конфігурації технічних засобів. Поставлена задача розв'язується тим, що відома насосна установка, що містить насос з обладнаними зворотними клапанами всмоктувальним та нагнітальним трубопроводами, 2 UA 103674 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 розташовану в нижній частині нагнітального трубопроводу насоса керовану засувку та додаткову керовану засувку, яка відповідно до винаходу відрізняється тим, що додаткова керована засувка встановлена в верхній частині нагнітального трубопроводу насоса, а датчик визначення швидкості рідини та манометр сполучені з нагнітальним трубопроводом насоса. Реалізація способів зупинки насосної установки без інерційного руху рідини, що заявляються, пояснюється за допомогою представленої на фігурі схеми насосної установки. Зображена на кресленні насосна установка містить насос 1 зі всмоктувальним 2 та нагнітальним 3 трубопроводами, розташовану в нижній частині нагнітального трубопроводу 3 керовану засувку 4, сполучені з нагнітальним трубопроводом 3 датчик визначення швидкості рідини 5 та манометр 6, розташовану у верхній частині нагнітального трубопроводу 3 додаткову керовану засувку 7, при цьому всмоктувальний 2 та нагнітальний 3 трубопроводи обладнані відповідними зворотними клапанами 8 та 9. Насосна установка може бути додатково укомплектована блоком керування 10. Спосіб зупинки насосної установки без інерційного руху рідини на прикладі роботи наведеного на кресленні пристрою реалізується наступним чином. Попередньо задають швидкість потоку в нагнітальному трубопроводі 3 перед зупинкою насоса 1. Розглянемо окремий випадок, коли задана швидкість потоку дорівнює нулю. Перед запуском насоса 1 керована засувка 4 закрита, а додаткова керована засувка 7 повністю відкрита. Запускають заповнений водою насос 1 і після розвинення ним робочого тиску, що визначається за допомогою манометра 6, блок керування 10 відкриває керовану засувку 4. Насос 1 виходить на свої робочі характеристики і здійснює подачу води з всмоктувального трубопроводу 2 в нагнітальний трубопровід 3. Перед зупинкою насоса 1 блок керування 10 виконує закриття розташованої у верхній частині нагнітального трубопроводу 3 додаткової керованої засувки 7 та контролює швидкість потоку в нагнітальному трубопроводі 3 за допомогою датчика 5. У разі припинення руху води в нагнітальному трубопроводі 3, що відповідає закриттю додаткової керованої засувки 7, блок керування 10 закриває керовану засувку 4 та виконує зупинку насоса 1 з подальшим відкриттям додаткової керованої засувки 7. Перекриття розташованої у верхній частині нагнітального трубопроводу 3 додаткової керованої засувки 7 виключає можливість інерційного руху води. Це призводить до зменшення коливань тиску в нагнітальному трубопроводі 3 під час зупинки насоса 1. Усунення з технологічного процесу подачі стисненого повітря в нагнітальний трубопровід 3 забезпечує зниження енергоємності та складності технологічного процесу, а також зменшення металоємності та габаритів пристрою, що свідчить про раціональність розробленої конфігурації технічних засобів. В іншому варіанті реалізації розробленого способу попередньо задають тиск в нагнітальному трубопроводі 3 перед зупинкою насоса 1. Розглянемо окремий випадок, коли заданий тиск дорівнює максимальному тиску насоса 1. У даному випадку робота насосної установки відбувається по приведеній вище аналогічній послідовності технологічних операцій, але замість контролювання швидкості потоку в нагнітальному трубопроводі 3 за допомогою датчика 5, блок керування 10 здійснює контролювання тиску в нагнітальному трубопроводі 3 за допомогою манометра 6. Після досягнення максимального тиску насоса 1 у нижніх перерізах нагнітального трубопроводу 3, що відповідає закриттю додаткової керованої засувки 7, блок керування 10 закриває керовану засувку 4 та виконує зупинку насоса 1 з подальшим відкриттям додаткової керованої засувки 7. Зосереджена в нагнітальному трубопроводі 3 вода зменшує вплив тиску насоса 1 на додаткову засувку 7 в процесі її закриття, що вказує на доцільність застосування запропонованих способів у системі головного водовідливу саме глибоких шахт та кар'єрів. Таким чином, застосування винаходу, що заявляється, в системі головного водовідливу глибоких шахт та кар'єрів, дозволить суттєво підвищити безпеку та надійність роботи насосних установок та трубопровідної арматури. 3 UA 103674 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 1. Спосіб зупинки насосної установки без інерційного руху рідини, що включає збільшення опору руху потоку в нагнітальному трубопроводі насоса та зупинку насоса, який відрізняється тим, що попередньо задають швидкість потоку в нагнітальному трубопроводі насоса перед зупинкою насоса, збільшують опір руху потоку у верхній частині нагнітального трубопроводу насоса, контролюють швидкість потоку в нагнітальному трубопроводі насоса і після досягнення контрольованою величиною заданої величини швидкості потоку виконують зупинку насоса. 2. Спосіб зупинки насосної установки без інерційного руху рідини, що включає збільшення опору руху потоку в нагнітальному трубопроводі насоса та зупинку насоса, який відрізняється тим, що попередньо задають тиск в нагнітальному трубопроводі насоса перед зупинкою насоса, збільшують опір руху потоку у верхній частині нагнітального трубопроводу насоса, контролюють тиск в нагнітальному трубопроводі насоса і після досягнення контрольованою величиною заданої величини тиску виконують зупинку насоса. 3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що після досягнення контрольованою величиною заданої величини у нижній частині нагнітального трубопроводу насоса збільшують опір руху рідини і після цього виконують зупинку насоса. 4. Насосна установка, що містить насос з обладнаними зворотними клапанами всмоктувальним та нагнітальним трубопроводами, розташовану в нижній частині нагнітального трубопроводу насоса керовану засувку та додаткову керовану засувку, яка відрізняється тим, що додаткова керована засувка встановлена у верхній частині нагнітального трубопроводу насоса, а датчик визначення швидкості рідини та манометр сполучені з нагнітальним трубопроводом насоса. 4 UA 103674 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5