Філіпович Ю.Ю. Удосконалення конструкцій і методики розрахунку вакуумних установок автоматизованих насосних станцій

summary

У вступі показано актуальність дисертаційної роботи, зв'язок її з науковими програмами, наведено мету і задачі досліджень, наукову новизну та практичне значення одержаних результатів, особистий внесок здобувача, дається стисла характеристика дисертаційної роботи.

У першому розділі наведено історичний огляд і аналіз існуючих на сьогодні досліджень систем заливу робочих та підтримання у залитому стані резервних відцентрових насосів АНС гідромеліоративних систем.

Досить детально проблему заливу відцентрових насосів розглянули Вишневський К.П., Карелін В.Я., Мінаєв А.В.,  Кривченко Г.І., Лисов К.І.,             Чаюк І.А., Назаров М.Т., О.Д. Петрик, Подласов О.В., Палішкін М.А., Турк В.І., Руднєв С.С., Євреєнко Ю.П., Ричагов В.В., Чебаєвський В.Ф., Черкаський В.М. Дослідження систем заливу відцентрових насосів, зокрема вакуумних систем, останнім часом є одним із напрямків робіт, що виконуються на кафедрі використання водної енергії і гідромашин РДТУ.

Властивості газів і рідин, закони їх протікання та явища, що супроводжують процеси руху рідини у трубопроводах висвітлені у працях І.І. Агроскіна, Альтшуля О.Д., Кисєльова П.Г., Большакова В.А., Гарника В.К., Жабо В.В., Константінова Ю.М., Науменко І.І., Герасимова Г.Г., Крисенкова М.І. Дослідження пов'язані із вивченням вакууму, загальні характеристики фізичних процесів, які відбуваються під його впливом описані у  Б.С. Даніліна, Данильчука В.М., Б.І. Корольова, Розанова Л.Н. Питанню автоматизації і диспетчеризації технологічних процесів, які відбуваються на АНС, до складу яких входить і питання автоматизації систем заливу присвячені роботи Баховця Б.А., І.Л. Кримського, Шевченка О.В.

У розділі викладені сучасні вимоги до проектування і експлуатації вакуум-систем АНС, наведено теоретичні основи розрахунку робочих циклів вакуумних установок. Описано перспективи розвитку систем заливу робочих та підтримання у залитому стані резервних відцентрових насосів АНС. Результатом аналізу основних праць є обгрунтовано вибрана методика досліджень та сформульовані задачі дисертаційної роботи.

У другому розділі викладені склад і зміст експериментальних досліджень, приділено увагу їх плануванню. Описана конструкція експериментальної установки, наведено характеристику контрольно-вимірювальної апаратури, а також експериментально отримані характеристики вакуумної установки.

Викладено методику проведення досліджень для зняття робочих характеристик вакуум-насоса та ежектора і параметрів робочого циклу вакуумної системи. Описано методику досліджень для визначення впливу заливу вакуумного насоса на його робочу характеристику, а також для визначення витрати повітря, підсмоктаного до вакуум-системи.

Наводяться формули перерахунку об'ємної витрати повітря (Q), пiдсмоктаного у вакуумний котел, у координати масової витрати (G), що описуються лінійними залежностями виду G=a-bhBAK, (де hBAK – вакуум у вакуумній системі, м; a, b - емпіричні коефіцієнти).

Під час чисельних та аналітичних розрахунків користуватися характеристиками у координатах приведеної об'ємної (-hвак) і масової (G-hвак) витрат зручніше, ніж характеристикою об'ємної витрати. Наприклад, якщо розрахунок робочого процесу вакуум-системи проводиться на ЕОМ і до програми розрахунку включено декілька марок вакуумних насосів, то при використанні характеристики Q-hвак потрібно ввести у програму для кожного насоса поліном, який складається із чотирьох-п'яти членів, тоді як при використанні двох останніх характеристик - всього лише двочлен.  Порівнюючи між собою характеристики -hвак і G-hвак, перевага надоється останній, тому що поняття масова витрата є більш чітким і визначеним, ніж поняття приведена об'ємна витрата повітря.

Основною характеристикою роботи вакуумної системи є її робочий цикл.

Робочий цикл вакуумної системи – це умовна назва технологічного процесу, під час якого робочі та резервні насоси НС з допомогою вакуумних систем перебувають у готовності до пуску, тобто у залитому стані. У подальшій роботі технологічні процеси, які відбуваються у вакуумній установці будуть називатися робочим циклом. Складається цей цикл, як правило, з трьох характерних періодів:

-період роботи вакуум-насоса, коли вакуум зростає  від  hвак,А=ZА  до hвак,Вў, а рівень води у вакуум-котлі за рахунок відкачування повітря збільшується від відмітки ZА до ZВ;

-період добігання рівня води у вакуумному котлі до свого максимуму, коли при відключеному вакуум-насосі рівень води за рахунок підсмоктуючої сили вакууму продовжує збільшуватися від ZВ до ZС, а вакуум, навпаки, внаслідок підсмоктування до вакуум-котла  повітря зменшується від hвак,Вў до hвак,С=ZС;

-період зпрацювання рівня води і вакууму у котлі, коли за рахунок пiдсмоктування повітря іззовні та газовиділення всередині установки  вакуум і рівень води у котлі одночасно знижуються від hвак,С=ZС до hвак,А=ZАў=ZА.

Тривалість кожного з вищеназваних періодів становить відповідно t1, t2 і t3, а  тривалість усього робочого циклу tц=t1+t2+t3.

У розділі досліджено вплив окремих параметрів вакуумної системи на тривалість робочого циклу вакуум-системи. Щодо шляхів збільшення тривалості робочого циклу вакуумної установки, то вони у більшості випадків пов'язані з додатковими затратами енергії та грошових ресурсів. Так, наприклад, збільшення висоти і площі вакуумного котла і площі живильної труби вимагає додаткових капіталовкладень. Але з іншого боку, збільшення тривалості робочого циклу зменшує зпрацювання обладнання установки і витрати енергії при її експлуатації. Тому вибір оптимальних розмірів вищеназваних елементів вакуумної системи є інженерно-економічною задачею.