Меню
Головна
Авторизація/Реєстрація
 
Головна arrow Товарознавство arrow Обґрунтування параметрів ветроводоподъемной установки для пасовищного водопостачання

Обгрунтування параметрів ветроводоподъемной установки для пасовищного водопостачання


Обґрунтування параметрів ветроводоподъемной установки для пасовищного водопостачання

Загальну задачу вибору системи водопостачання від ветроводоподъемной установки (ВВУ) можна сформулювати логічним висловлюванням "при заданих вхідних умовах потрібно забезпечити отримання необхідної вихідний цільової функції - підйому води - з найкращими техніко-економічними показниками". При цьому необхідно забезпечити відповідність між бажаним і фактичним значеннями вихідної величини.

Виходячи з вищесказаного, система водопостачання в загальному вигляді оцінюється виразом:

На основі аналізу систем для автономного водопостачання сільгоспформувань з використанням ВВУ складена структурна схема такої системи, яка містить наступні елементи: умови функціонування, водоисточник, ветроводоподъемная установка, накопичувач води, система водорозподілу і споживач. ВВУ складається з вітроколеса, щогли, приводу поршневого насоса і водопровідних труб.

Визначення значення експлуатаційних витрат і продуктивності установки в умовах дії випадкових процесів (ситуаційних, сезонних, кліматичних) досить складно і залежить від багатьох факторів. Для різних географічних і кліматичних умов у регіонах РК оптимальні технічні параметри установок будуть різні. Експлуатаційні витрати безпосередньо залежать від вартості установки і визначаються за методикою, викладеною в [1]. Вихідна інформація, використовувана для розрахунку та вибору параметрів установки, повинна містити дані за кліматичними, географічними і експлуатаційних умов у конкретному господарстві. Тому на передпроектній стадії проводиться збір даних за кліматичними умовами місцевості (вітровий потенціал, температура повітря і атмосферний тиск, промерзання ґрунту, сніговий покров), умов експлуатації (сезон, період використання, водопійний режим тварин), характеристиками вододжерела (тип колодязя, глибина до води, дебіт, робочий об'єм води і ступінь її мінералізації, діаметр шахти або обсадної труби).

В пасовищному водопостачанні середньодобове споживання води на одному водопункте з урахуванням водоспоживання на потреби персоналу влітку, навесні і восени приймають 3; 5; 8; 10; 12; 16; 18 м 3 ; взимку - 3; 5; 8 м 3 . При використанні стаціонарного ветроводоподъемника розглядають комбінований режим роботи [2].

Для обґрунтування конструктивно-технологічної схеми ВВУ, перш за все, необхідно встановити вплив типу і параметрів насоса на його продуктивність і величину крутного моменту на валу привода в залежності від висоти водопідйому. Як відомо з теорії поршневих насосів [3], потужність N ra , споживана насосом і приводом, визначається за виразом

Для обґрунтування раціональних параметрів поршневого насоса проведені стендові випробування з наступними параметрами: висота водопідйому H=6,6; 12; 21; 29; 41 м; діаметр поршневого насоса d=75; 99; 120 мм; хід поршня s=60... 140 мм; частота обертання приводу n=10; 18,5; 23; 27; 37; 47; 56 хв - . Стенд включає в себе важільний привід ветроводоподъемной установки, який з'єднаний через привід з електродвигуном. Установка монтується над свердловиною, в якій можна забезпечити різну висоту водопідйому. Для виміру значення крутного моменту на валу приводу вітроколеса змонтований тензометричний сайт, підключений до контрольно-вимірювальної апаратури. Продуктивність поршневого насоса контролювалася за показаннями лічильника води, встановлений на прямій трубі. Частота обертання приводу змінювалася частотним регулятором. Глибина занурення насоса під робочий рівень води під час досвіду контролювалася електронними датчиками, закріпленими на водопідйомній трубі. Значення частоти обертання і крутного моменту на валу приводу фіксувалися самописцем.

У ході експериментів було проведено 324 досвіду з насосом діаметром 99 мм, 160 дослідів - з діаметром 75 мм, 72 досвіду - з діаметром 120 мм. За отриманими даними у середовищі Microsoft Excel створено базу даних (БД) продуктивності (Q) і моментних характеристик (М) поршневих насосів з різними діаметрами (d) і ходами поршня (s) для різної висоти водопідйому (Н) і частоти обертання привода (n).

За отриманими даними в БД по продуктивності організований автоматичний розрахунок значень об'ємного ККД насоса, в БД за моментними характеристиками організований автоматичний розрахунок необхідної потужності вітроколеса для забезпечення водопідйому, а також за двома БД організовано автоматичний розрахунок питомої продуктивності та питомої енергоємності для всіх дослідів.

водопостачання ветроводоподъемный продуктивність потужність

Отримані залежності використовуються для обгрунтування оптимальних параметрів ВВУ при конкретних експлуатаційних умовах, таких як діаметр колодязя; висота водопідйому (H=const); добова продуктивність ВВУ, яка повинна бути не менше добової потреби у воді з урахуванням запасу на безвітряні дні

Qсут>Qсут.потр.+Qзап.,

де Qзап. - обсяг накопичувального резервуара, м; середньорічна швидкість вітру.

Рішення такої оптимізаційної задачі зводиться до пошуку варіантів сукупності параметрів ВВУ, забезпечують добову продуктивність при мінімальній необхідної потужності на привід насоса відповідно з вітровими умовами місцевості.

Наприклад, необхідно обґрунтувати параметри ВВУ для господарства з добовою потребою у воді 10 м 3 при висоті водопідйому 41 м з колодязя діаметром 120 мм в місцевості з середньорічною швидкістю вітру 4 м/с.

Для вирішення поставленої задачі проведено розрахунок параметрів вітроколеса, побудовані суміщені графіки необхідної потужності для роботи з насосами, які при висоті водопідйому 41 м можуть забезпечити необхідну добову потребу у воді з найменшими значеннями питомої енергоємності (малюнок).

Як видно з малюнка, роботу насосів з d=75 мм, s=62 мм і s=110 мм може забезпечити ВК з діаметром 7,5 м та висотою щогли 9 і 12 м, а також ВКЛЮЧНО з діаметром 7 м і висотою щогли 12 м. При цьому ВВУ з насосом d=75 мм, s=110 мм буде працювати продуктивно, починаючи зі швидкості вітру 2,5 м/с. Тому за результатами розрахунку господарству рекомендується ВВУ з наступними параметрами: діаметр ВК - 7,5 м, висота щогли - 9 або 12 м, діаметр поршневого насоса - 75 мм, хід поршня - 110 мм.

ЛІТЕРАТУРА

Сеитбеков Л. С., Абдикаиров А. А., Нурпеїсова Р. Б. та ін. До визначення ефективності застосування технічних засобів для селянських господарств. //Збірник наукових праць за матеріалами міжнародної науково-практичної конференції «Сучасні напрямки теоретичних і прикладних досліджень». - Одеса, - том 4, с. 59-60.

Каплан Р. М., Яковлєв А. А. Механізація водопостачання на пасовищах. - Алма-Ата: Кайнар, -184 с.

НекрасовБ.Б. Гідравліка, насоси і гідроприводи. - М.:Машностроение, - 418 с.

Вітродвигуни / Під ред. О. М. Фатєєва. - М.: ОГИЗ їм. А. А. Жданова, - 248 с.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті, виділіть слово та натисніть Shift + Enter
 
Предмети
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік і аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, хімія, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Право
Психология
Религиоведение
Социология
Статистика
Страхове дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Етика і естетика
Інше