Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Водоснабжение относится к отраслям индустрии с насыщенным внедрением насосного оборудования, где толика потребляемой насосами электроэнергии составляет более 50 % от общего энергопотребления. В этой связи эффективность насосного оборудования является основным конкурентноспособным преимуществом и меняет подход потребителей к выбору насосного оборудования, при котором исходная цена — далековато не определяющий фактор.

ОАО «Группа ГМС» — один из ведущих производителей скважинных насосов ЭЦВ. Входящие в группу предприятия проводят постоянную работу по увеличению технического уровня выпускаемых насосов, в недлинные сроки создавая насосное оборудование в согласовании с современными требованиями.

Решение схожих задач нереально без внедрения способов компьютерного моделирования. В собственной деятельности ОАО «Группа ГМС» удачно применяет современные способы компьютерного моделирования при разработке проточных частей насосов. Один из больших проектов, реализованный при помощи внедрения численных способов, — проект модернизации скважинных насосов типа ЭЦВ. Основной целью проекта являлось создание насосных агрегатов, отвечающих современным требованиям, исходя из убеждений, как технического уровня, так и малой цены актуального цикла.

Результатом реализации первого шага проекта была разработка герметичных электродвигателей серии ДАП, имеющих свойства, надлежащие электродвигателям ведущих глобальных производителей. 2-ой шаг предугадывал создание новых насосных частей с усовершенствованными чертами. Для решения намеченной цели были применены программные продукты ANSYS ICEM CFD 11.0 и ANSYS СFX 11.0, дозволяющие до проведения физического опыта провести численный опыт (ЧЭ), который моделирует течение воды как в отдельных элементах проточной части, так и ступени в целом, и с достаточной точностью получить свойства спроектированного рабочего колеса и проточной части в целом. В статье приводятся некие результаты работ по проектированию насосных частей насосов ЭЦВ, выполненных с внедрением способов компьютерного моделирования.

Насосы с центробежными ступенями

Разработка центробежной ступени насоса ЭЦВ8-25 в габаритах имеющейся ступени: 1. Требования к форме черт: — невозрастающая мощностная черта в области подач выше номинальной; — полого падающая напорная черта.
2. Характеристики ступени:
2.1. подача: Qрасч = 25 м 3/ч;
2.2. напор: Н = 18,5 м;
2.3. частота вращения: n = 2850 об/мин;
2.4. перекачиваемая среда: вода;
2.5. коэффициент быстроходности ступени по данным характеристикам равен 97.

Для получения полого падающей напорной свойства и невозрастающей мощностной свойства был уменьшен угол наклона лопатки на выходе рабочего колеса с 34°12′ до 24°56′. Закономерным результатом уменьшения угла лопатки стало понижение напора ступени на 15 %. Для роста напора ступени в рабочем колесе был использован дополнительный 23 ярус укороченных лопаток (рис. 1). Сначало лопатки были размещены симметрично относительно главных лопастей.

Рис. 1. Чертеж рабочего колеса ЭЦВ8-25 с дополнительными лопатками

В итоге численного опыта были получены требуемое значение напора и требуемые формы черт, но при всем этом значение КПД, по сопоставлению с серийной ступенью, стало на 1 % меньше.

Рис. 2. Расчетная модель 1-го канала рабочего колеса ЭЦВ 8-25

В различных источниках приводится информация о том, что КПД рабочего колеса с двухъярусными лопатками в сильной степени находится в зависимости от расположения дополнительных лопаток в каналах относительно главных. Четкие советы по выбору положения лопаток не приводятся. Для выбора рационального положения был проведен ряд численных тестов, в итоге чего найдено наилучшее размещение дополнительных лопаток. Расчетная модель численного опыта приведена на рис. 2. На рис. 3 слева показано обтекание при симметричном расположении по шагу промежных лопастей меж основными, справа — при смещении к тыльной стороне лопасти. Видно, что при смещении промежных лопастей поток имеет более равномерное рассредотачивание скоростей в межлопастном пространстве.

Рис. 3. Картина течения воды в межлопаточном канале рабочего колеса с многоярусными лопатками
Рис. 4. Мощностные свойства электронасосных агрегатов ЭЦВ 8-25-100 с серийной и модернизированной проточными частями

В итоге проведенной работы создано рабочее колесо, которое дает возможность сделать лучше свойства насосов ряда ЭЦВ 8-25. Ожидаемое увеличение КПД ступени — 1,5…2 %. Максимум потребляемой мощности ступени находится фактически на номинальной подаче (рис. 4). Подобные работы по разработке проточных частей выполнены для насосов ЭЦВ 6-16, ЭЦВ 8-40, ЭЦВ 10-65.

Насосы с диагональными ступенями

Теория и практика сотворения насосного оборудования подтверждают, что при коэффициенте быстроходности ns= 150 — 200 более больших значений КПД при ограниченном поперечнике скважины можно достигнуть в случае использования проточных частей диагонального типа. В свою очередь, диагональный тип ступени по технологии производства более сложен и, соответственно, по цены производства — выше. В подходе к проектированию, при котором главным начальным требованием является более низкая величина цены актуального цикла, таковой переход оправдан. Примером реализации такового подхода к проектированию стала разработка насоса ЭЦВ 10-120, который выпускается с центробежной ступенью. Сначала, такое решение продиктовано более обычный технологией производства рабочих органов.

Рис. 5. Полосы тока в РК насоса ЭЦВ 10-120 (Q = 120 м 3/ч)
Рис. 6. Полосы тока в 3-х ступенях насоса ЭЦВ 10-120 (Q = 120 м 3/ч)

На рис. 5, 6 приведены результаты численного опыта, иллюстрирующие рассредотачивание скоростей в каналах рабочего колеса и 3-х ступеней насоса. Сопоставление черт насосов центробежного и диагонального типов наглядно показывает, что насосы ЭЦВ 10-120 с диагональной проточной частью имеют больший рабочий спектр с более высочайшими энергетическими показателями по КПД насосного агрегата (рис. 7).

Рис. 7. Свойства КПД электронасосных агрегатов ЭЦВ 10-120 с модернизированной и серийной насосными частями

Переход с центробежной ступени на диагональную для ns= 200 позволил прирастить КПД ступени на 7 %. Сделанная насосная часть ЭЦВ 10-120 соответствует современному техническому уровню.

Выводы

1. Применение численных способов проектирования отдало возможность существенно уменьшить время разработки, повысить качество проектирования проточных частей насосов.
2. В процессе работ по проектированию проточных частей отработана методика проведения численных тестов, позволяющая получать результаты, которые в высшей степени согласуются с плодами физического опыта.
3. Результатом работ является создание модернизированного ряда насосов ЭЦВ.

А.Костюк, И.Твердохлеб

Комментарии запрещены.