Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ НС

Параметры агрегатов и сооружений НС взаимосвязаны. От них зависят капитальные вложения и издержки по НС. Выбор параметров агрегатов НС следует производить на основе сопоставления альтернативных вариантов по минимуму приведенных затрат. НС может возводиться в течение нескольких лет. Ввод ее в эксплуатацию часто осуществляется очередями по мере развития водохозяйственной системы. В этом случае приведенные затраты рассматриваемой НС должны подсчитываться с учетом фактора времени (6-8).

В предварительных расчетах рассматривают два-три типа цасрса или две-три серии насосов одного типа. Зная требуемую водоподачу насосной станции Qhc, задают два-три наиболее вероятных числа рабочих агрегатов — т. Подача каждого насоса определяется как:


НС в зависимости от назначения подразделяются на три категории надежности водоснабжения: I категория — не допускается перерывов в водоподаче; II категория—допускается кратковременный перерыв в водоподаче на время, необходимое для включения резервного питания; III категория — допускается перерыв в подаче воды на время ликвидации аварии, но не более одних суток.

Для насосных станций АЭС и ТЭС в зависимости от схемы водо-снабжения принимается I или II категория надежности. НС, предназначенные для орошения земли к водоснабжения-населенных пунктов с числом жителей до 5 тысяч, относятся к III категории надежности водоснабжения. Число резервных агрегатов, устанавливаемых на НС, принимается, согласно [25-2]:


Для мелиоративных насосных станций II и III классов число резервных агрегатов необходимо обосновать с учетом графика водопо- дачи и календарного графика проведения текущих и капитальных ремонтов. При продолжительности максимальной водоподачи 1 —1,5 месяца резервные агрегаты можно не устанавливать.

А. ВЫБОР НАСОСА

Насос можно выбрать по заданной исходной информации, харак-теризующей: а) род перекачиваемой жидкости и ее температуру; б) подачу Q; в) отметку места забора жидкости ZHб И давление щ в заборном резервуаре; г) отметку места выпуска жидкости Zbb И давление р2 в выпускном резервуаре; д) параметры (длина, диаметр, материал, местные сопротивления) всасывающей и напорной сети. На основе данных (пункты в, г, д) по 9-35) и (9-37) определяется характеристика сети.

При заданной подаче Q найдем потребный напор насоса: Н=НС. Учитывая род перекачиваемой жидкости и ее температуру, следует определить типы насосов, которые могут быть использованы.

Конструктивные данные и характеристики выпускаемых насосов даны в каталогах. Используя сводные номенклатурные графики полей Н—Q, подберем насос, обеспечивающий заданную подачу Q при требуемом напоре. Если ближайший по номенклатуре насос не полностью соответствует заданным условиям работы, то его параметры можно привести к полному соответствию за счет изменения частоты вращения. Для этого необходимо принять другой двигатель или установить между насосом и двигателем мультипликатор. Параметры насоса при изменении частоты вращения определяются по формулам (9-19).

Допустимую высоту всасывания насоса определим по формуле (9-29), а высотное положение насоса примем из условия его безкави- тационной работы в любом возможном эксплуатационном режиме,. Параметры насосов, которые не приведены в номенклатуре, можно. получить расчетньш путем на основе.универсальных характеристик.

Пусть известен для насоса график водоподачи Q = f(t) и график изменения геометрического напора = Напор насоса в г-й момент времени равен


Потери напора в трубопроводе hTpi = hu + hMi, где hn\ hMi — потери напора по длине и на местных сопротивлениях; hni = (Xivli/2g), где vBi— средняя скорость в г-й момент времени на выходе из водовыпускного сооружения.

На основе (25-3) определяется график колебания напора H = f(t) и устанавливается максимальный Нmax и минимальный Hmin напоры насоса.

По диапазону изменения напоров определяют возможные для использования типы насосов. Принимается универсальная характеристика насоса соответствующей серии.

Расчетный напор насоса определяется из условия минимального потребления энергии при обеспечений графика водоподачи


По формуле (9-29) определяется допустимая высота всасывания для всех возможных режимов работы и устанавливается отметка рабочего колеса насоса. Если для заданных условий можно использовать различные типы или серии насосов, то их параметры определяются по вышеизложенной методике, а окончательный выбор насоса производится при технико-экономическом обосновании параметров НС.

ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ

Мощность двигателя принимается равной — где Nн — мощность насоса; КПД двигателя; k—коэффициент запаса мощности, зависящий от мощности на валу насоса. При мощности на валу насоса до 1 МВт при Мп> 1 МВт &=1,05.

Частота вращения п была определена при выборе насоса. Основные параметры комплектующего двигателя приведены в каталогах насосов.

УСТАНОВЛЕННАЯ МОЩНОСТЬ НС И ГОДОВОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ


Установленная мощность НС равна мощности всех двигателей насосов. Потребляемая мощность НС в i-м режиме работы составляет

Обычно стоимость насосов, двигателей и здания НС возрастает с увеличением числа агрегатов. Также увеличиваются эксплуатационные расходы, связанные с обслуживанием и ремонтом оборудования и сооруженйй. Для обеспечения высоких темпов создания водохозяйственных систем также целесообразно укрупнять НС. При укрупнении агрегата возрастает КПД насоса и двигателя. Однако увеличение числа агрегатов улучшает очертание рабочей характеристики станции, что важно при работе НС с переменной водоподачей. Иногда на НС наряду с крупными основными агрегатами экономически оправдана установка малого, так называемого разменного, насоса. Для уникальных НС число агрегатов иногда определяется предельным: диаметром насоса, возможным к изготовлению на данном уровне развития машиностроения.

ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ НС ПО МАТЕМАТИЧЕСКИМ МОДЕЛЯМ

НС представим как сложную систему, состоящую из ~р элементов оборудования и сооружений [25-1]. Каждый элемент имеет определенное число основных технических параметров п, которые можно обосновать технико-экономическим расчетом.


Задача оптимизации параметров НС сводится в общем виде к нахождению минимума целевой функции (25-9) с учетом ограничений (25-11.) и (25-12). Через искомые параметры она может быть выражена как

На целевую функцию накладываются областные и функциональные ограничения. Областными ограничениями являются технические, технологические и транспортные ограничения параметров оборудования и конструкции НС. Они могут быть записаны в виде:

На кафедре использования водной энергии ЛПИ имени М. И. Калинина разработаны математические модели: 1) основного оборудования; 2) вспомогательного оборудования; 3) сооружений НС; 4) энергопроцесса НС; 5) связи расчетных затрат с параметрами. Они позволяют моделировать НС и оптимизировать их параметры. Описание математических моделей НС дано в [25-1]. Составлена программа расчета на ЭВМ основных параметров крупных НС.


Исходная информация представляет собой:

1) цифровые модели рельефа и геологии района строительства НС;
2) графики водоподачи и колебания уровней воды в бьефах;
3) типы насосов и двигателей с их энергетическими и техническими характеристиками;
4) банк нормативной информации.

Целевая функция зминимум данноггзадачи является нелинейной многоэкстремальной. Глобальный экстремум целевой функции с учетом областных и функциональных ограничений соответствует оптимальным основным параметрам НС. Для его нахождения можно использовать метод сканирования.

Автоматизация первого этапа проектирования НС позволяет: 1) улучшить качество проектной документации и технико-экономических показателей за счет анализа большого числа альтернативных вариантов и выбора из них оптимального; 2) снизить стоимость проекта; 3) сократить сроки проектирования. Как показали исследования, математическое моделирование НС позволяет снизить расчетные затраты по проектируемым объектам на 8—12 %. Математические модели крупных НС могут быть использованы полностью или частично как основа для создания моделей малых и средних НС. Математические модели применяются при оптимизации параметров каскада НС оросительной системы.

Д.С.Щавелев, Гидроэнергетические установки (гидроэлектростанции, насосные станции и гидроаккумулирующие электростанции), Л., 1981

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики