Способ регулирования режима работы водоотливной установки

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при откачивании воды из открытых и подземных горных выработок. Применение предлагаемого способа позволяет оперативно регистрировать отклонения текущего режима работы насосного агрегата от оптимального по критерию удельных затрат электроэнергии Н/η, дает возможность изменять подачу в пределах рабочего интервала, а также увеличивать подачу за счет организации путевой раздачи воды из нагнетательного трубопровода водоотливной установки или уменьшать ее путем дросселирования нагнетательного трубопровода, что упрощает контроль за параметрами работы насосного агрегата, повышает безопасность и расширяет диапазон регулирования. Для достижения этих результатов в известном способе регулирования режима работы водоотливной установки, включающем периодическое измерение подачи Q насоса и ее изменение для снижения удельного расхода электроэнергии, при измерении подачи дополнительно выполняют косвенные измерения напора Н и КПД η насоса, изменение подачи осуществляют в пределах рабочего интервала до достижения режима работы с минимальным отношением Н/η, при этом увеличение подачи обеспечивают за счет резерва мощности привода путем организации путевой раздачи воды из нагнетательного трубопровода водоотливной установки, а для уменьшения подачи дросселируют нагнетательный трубопровод. Кроме того, предусмотрено дросселирование нагнетательного трубопровода осуществлять при закрытых отверстиях для путевой раздачи воды. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при откачивании воды из открытых и подземных горных выработок.

Известен способ регулирования режима работы водоотливной установки, включающий периодическое измерение подачи Q насоса и ее регулирование изменением частоты вращения приводного вала до достижения режима работы с заданными параметрами (авторское свидетельство на изобретение №1751422 (СССР), F04D 15/00, опубл. 30.07.1992, бюл. №28).

Недостатком указанного способа регулирования являются неприемлемые затраты на его реализацию в связи с высокой стоимостью преобразователей частоты вращения большой мощности.

Известен способ регулирования режима работы водоотливной установки, включающий периодическое измерение подачи Q насоса и активной мощности Nд его привода и изменение подачи путем впуска атмосферного воздуха во всасывающий тракт водоотливной установки для снижения удельного расхода электроэнергии Nд/Q (патент на изобретение №2418196 (РФ), F04D 15/00, опубл. 10.05.2011, бюл. №13).

Недостатками данного способа регулирования, принятого за прототип, являются сложность контроля за режимом работы насосного агрегата по его подаче Q и мощности Nд и значительные ограничения при практическом применении в связи с опасностью разрыва потока или возникновения кавитационных автоколебаний в насосе при увеличении расхода воздуха, а также из-за отсутствия резерва производительности.

Задачей изобретения является упрощение контроля за параметрами работы насосного агрегата, повышение безопасности и расширение диапазона регулирования.

Достигается это тем, что в известном способе регулирования режима работы водоотливной установки, включающем периодическое измерение подачи Q насоса и ее изменение для снижения удельного расхода электроэнергии, при измерении подачи дополнительно выполняют косвенные измерения напора Н и КПД η насоса, изменение подачи осуществляют в пределах рабочего интервала до достижения режима работы с минимальным отношением Н/η, при этом увеличение подачи обеспечивают за счет резерва мощности привода путем организации путевой раздачи воды из нагнетательного трубопровода водоотливной установки, а для уменьшения подачи дросселируют нагнетательный трубопровод. Кроме того, предусмотрено дросселирование нагнетательного трубопровода осуществлять при закрытых отверстиях для путевой раздачи воды.

Отличительные признаки - изменение подачи Q в пределах рабочего интервала гарантирует устойчивую работу насоса без кавитации, изменение подачи до достижения режима работы с минимальным отношением Н/η позволяет оперативно регистрировать отклонения текущего режима работы насосного агрегата от оптимального по критерию удельных затрат электроэнергии (при определении напора Н используют показания стационарных приборов - вакуумметра и манометра, что существенно проще косвенного измерения активной мощности привода Nд, выполняемого с помощью токоизмерительных клещей), а увеличение подачи за счет организации путевой раздачи воды из нагнетательного трубопровода водоотливной установки или ее уменьшение путем дросселирования нагнетательного трубопровода дает возможность регулировать режим работы водоотливной установки от левой до правой границы рабочего интервала при наличии резерва необходимой мощности привода.

Техническим результатом предлагаемого решения является упрощение контроля за параметрами работы насосного агрегата, повышение безопасности и расширение диапазона регулирования.

Предлагаемый способ поясняется схемой и графиками на фиг. 1, 2 и 3. На фиг. 1 представлена гидравлическая схема карьерной водоотливной установки, где 1 - насос; 2 - всасывающий трубопровод; 3 - нагнетательный трубопровод; 4 - оросительный трубопровод; 5 - водосборник; 6 - регулирующий клапан нагнетательного трубопровода; 7 - обратный клапан; 8 - регулирующий клапан оросительного трубопровода; 9 - отверстия для путевой раздачи воды с форсунками; на фиг. 2 - рабочие характеристики Н/η-Q насосов ЦНС 105-98…490; на фиг. 3 - рабочие характеристики Н/η-Q насосов ЦНС 500-160…880.

Способ регулирования режима работы водоотливной установки может быть реализован следующим образом.

После окончания работ, связанных с монтажом центробежного насоса 1 с всасывающим 2, нагнетательным 3 и оросительным 4 трубопроводами и его обкаткой, проводят типовые испытания насосного агрегата с целью определения действительных рабочих характеристик H-Q, Nв-Q, η-Q и hд-Q.

Подачу Q (м3/ч) насоса измеряют с помощью расходомера. Соответствующие текущей подаче значения мощности приводного вала NB, КПД η и напора Н насоса определяют по известным формулам на основании прямых или косвенных измерений величины учитываемых этими формулами факторов.

Напор насоса:

где Δh - вертикальное расстояние от точки присоединения вакуумметра до оси стрелки манометра, м; рв и рм - показания вакуумметра и манометра, Па; ρ=1000-4030 кг/м3 - плотность перекачиваемой воды; g=9,8 м/с2 - ускорение силы тяжести; νнп и νвп - скорости движения воды в нагнетательном и всасывающем патрубках насоса возле манометра и вакуумметра соответственно, определяемые из выражения м/с (здесь Dп - внутренний диаметр соответствующего патрубка, м).

Мощность приводного вала:

где Мкр - крутящий момент на валу, Н⋅м; ω - угловая скорость вала, с-1.

КПД насоса с измеренными рабочими параметрами Q, Н и Nв рассчитывают по следующей формуле:

Согласно требованиям безопасности насосный агрегат должен обеспечивать откачку суточных притоков воды Qcyx 3) в водосборник 5 не более чем за 20 ч и, независимо от часовой производительности Q, выполнять за сутки одну и ту же полезную работу

где Нг - геометрическая высота водоотливной установки, м.

Количество электрической энергии, затрачиваемое на эту работу, определяют по формуле:

где 1,05 - нормативный коэффициент, учитывающий дополнительный расход электроэнергии вспомогательным оборудованием насосной станции; ηд - КПД электропривода насоса; ηс - КПД электросети.

В процессе эксплуатации водоотливной установки при открытом регулирующем клапане 6, установленном на нагнетательном трубопроводе 3 перед обратным клапаном 7, и закрытом регулирующем клапане 8 оросительного трубопровода 4 периодически определяют подачу Q и напор Н насосного агрегата 1 с помощью расходомера, вакуумметра и манометра, а также выполняют косвенные измерения его КПД η с целью диагностирования технического состояния насоса и контроля за его работой в пределах рабочего интервала подач.

В теплое и сухое время года осуществляют регулирование режима работы водоотливной установки с помощью клапанов (вентилей) 6 или 8 с целью снижения удельного расхода электроэнергии Ecyт/Qcyт.

Из уравнения (5) следует, что основной задачей при регулировании рабочего режима насоса по критерию удельного расхода электроэнергии Ecyт/Qcyт является обеспечение минимального отношения Н/η. Анализ графиков зависимости Н/η-Q для выпускаемых отечественной промышленностью центробежных насосов показал, что у большинства из них точка экстремума, соответствующая минимуму удельных энергетических затрат Ecyт/Qcyт, находится за правой границей рабочего интервала подач или отсутствует (фиг. 2), и лишь у немногих из них точка минимума находится внутри рабочего интервала (фиг. 3). В связи с этим, в большинстве случаев для уменьшения удельных затрат электроэнергии на водоотлив потребуется рост расхода воды в насосе.

Для увеличения подачи насоса открывают клапан 8, обеспечивая путевую раздачу воды через отверстия с двухфазными форсунками 9. Воду распыляют над большой площадью северного борта карьера в зоне восходящих воздушных потоков без переувлажнения горных пород. Организованная раздача воды приводит к снижению потерь напора в нагнетательном трубопроводе и к росту подачи насоса за счет резерва мощности электропривода. При увеличении подачи необходимо контролировать рост потерь напора во всасывающем трубопроводе 2 с помощью вакуумметра, исходя из условия обеспечения бескавитационной работы насоса.

В тех случаях, когда для уменьшения удельных затрат электроэнергии на водоотлив потребуется снизить подачу насоса, дросселируют нагнетательный трубопровод 3 с помощью регулирующего клапана 6.

Применение предлагаемого способа позволяет оперативно регистрировать отклонения текущего режима работы насосного агрегата от оптимального по критерию удельных затрат электроэнергии Н/η, дает возможность изменять подачу в пределах рабочего интервала, а также увеличивать подачу за счет организации путевой раздачи воды из нагнетательного трубопровода водоотливной установки или уменьшать ее путем дросселирования нагнетательного трубопровода, что упрощает контроль за параметрами работы насосного агрегата, повышает безопасность и расширяет диапазон регулирования.

1. Способ регулирования режима работы водоотливной установки, включающий периодическое измерение подачи Q насоса и ее изменение для снижения удельного расхода электроэнергии, отличающийся тем, что при измерении подачи дополнительно выполняют косвенные измерения напора Н и КПД η насоса, изменение подачи осуществляют в пределах рабочего интервала до достижения режима работы с минимальным отношением Н/η, при этом увеличение подачи обеспечивают за счет резерва мощности привода путем организации путевой раздачи воды из нагнетательного трубопровода водоотливной установки, а для уменьшения подачи дросселируют нагнетательный трубопровод.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дросселирование нагнетательного трубопровода осуществляют при закрытых отверстиях для путевой раздачи воды.



 

Похожие патенты:

Данное изобретение касается способа регулирования частоты вращения центробежного насоса, при котором регулятор системы управления насосом вычисляет заданную частоту вращения привода насоса с учетом заданного и фактического значений напора, а также фактической частоты вращения, причем этот регулятор для определения величины регулирующего воздействия основывается по меньшей мере на компонентах закона аффинности, в частности, для вычисления величины регулирующего воздействия принимает квадратичную зависимость между частотой вращения и напором.

Изобретение относится к области нефтедобычи. Его использование для анализа отклонений в работе установки электроприводного центробежного насоса (УЭЦН) позволяет повысить надежность путем сокращения возникновения случаев преждевременных отказов УЭЦН.

Данное изобретение касается способа самодиагностики механического и/или гидравлического состояния центробежного насоса, в частности циркуляционного насоса, причем управляющее устройство насоса содержит математическую модель двигателя для определения механической мощности насоса и фактической частоты вращения насоса, и предусмотрен также модуль рабочей точки для оценки этой рабочей точки насоса на основе частоты вращения насоса и механической мощности насоса, причем для самодиагностики насоса определенная с помощью модели двигателя для заданной частоты вращения насоса механическая мощность насоса сравнивается с расчетной механической мощностью насоса, причем эта расчетная механическая мощность насоса определяется путем инверсии модуля рабочей точки для определенной частоты вращения насоса.

Способ регулирования циркуляционного насоса (3) для системы отопления заключается в том, что управляющее устройство насоса (3) регистрирует характер изменения температуры среды за определенный промежуток времени и с учетом полученной кривой изменения температуры частота вращения насоса (3) корректируется во время режима рециркуляции.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к компоновке датчика и способу наблюдения за системой циркуляционного насоса. Компоновка датчика для наблюдения за системой (1) циркуляционного насоса, по меньшей мере, с одним насосом (3) содержит первый датчик (5) вибрации, выполненный с возможностью установки в первой части (11) насоса, второй датчик (7) вибрации, выполненный с возможностью установки во второй части (29) насоса.

Изобретение относится к способу регулирования энергопотребления нефтедобывающего скважинного оборудования. При осуществлении способа определяют оптимальное пороговое значение удельного потребления электроэнергии после выхода скважины на установившийся режим работы на основании параметров работы скважинного оборудования.

Группа изобретений относится к системе и способу управления множеством насосов и компьютерно-читаемому носителю с инструкциями для исполнения способа. Система (5) содержит модуль (7) управления, модуль (9) обработки, интерфейс (11) связи и модуль (13) хранения.

Изобретение относится к нефтедобыче и может быть использовано для стабилизации давления на приеме установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) в условиях эксплуатации малодебитных скважин.Устройство для стабилизации давления на приеме электроцентробежного насоса снабжено механизмом перепуска жидкости и включает автоматическую систему управления, выполненную в виде устройства подачи команд, и систему определения динамического уровня.

Изобретение относится к системам управления электроприводом центробежных агрегатов и может быть использовано для снижения затрат электрической энергии и износа оборудования при транспортировке жидкостей с переменными реологическими свойствами к закладочному комплексу горно-обогатительных предприятий. Техническим результатом является снижение потери энергии и износа центробежного насоса и его приводного двигателя при перекачке жидкостей переменной плотности и вязкости.

Данное изобретение касается способа регулирования частоты вращения центробежного насоса, эксплуатируемого в открытом гидравлическом контуре, при котором регулятор системы управления насосом вычисляет заданную частоту вращения привода насоса с учетом заданного и фактического значений напора, а также фактической частоты вращения, причем этот регулятор для вычисления заданной частоты вращения учитывает поправочный коэффициент для описания геодезической высоты.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке пологих и слабо наклонных угольных пластов в условиях больших водопритоков. Способ разработки пластов длинными столбами по простиранию с обратным порядком отработки включает совместную проходку проходческими комбайнами сдвоенных между собой конвейерного штрека, который предназначен для вышележащей лавы, и вентиляционного штрека, который предназначен для нижележащей лавы, с образованием тупиковых проходческих забоев.
Наркология
Наверх