Исследование влияния гидрофобности поверхностей элементов проточной части на эксплуатационные качества и отдельные виды потерь центробежных насосов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.13, кандидат технических наук Хованов, Георгий Петрович

• Хованов, Георгий Петрович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Хованов, Георгий Петрович

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИИ, ПУТИ И СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ НАСОСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

1.1. Причины снижения эксплуатационных качеств насосного оборудования функционирующего в сетях различных технологических циклов

1.2. Современные способы повышения надежности и энергоэффективности

эксплуатирующегося и вновь разрабатываемого насосного оборудования

1.2.1. Повышение надежности и эффективности на этапе проектирования и изготовления

1.3. Повышение надежности и эффективности центробежных насосов на основе модификации поверхностей проточной части

1.4. Модернизация центробежных насосов на основе изменения гидродинамического взаимодействия потока и поверхностей проточной части

1.4.1. Применение поверхностно-активных веществ для создания гидрофобных покрытий на поверхностях проточной части центробежных насосов

1.4.2. Использование фторопласта для создания гидрофобных покрытий на поверхностях проточной части центробежных насосов

1.5. Постановка задач исследования

2. СТЕПЕНЬ ВЛИЯНИЯ СТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ НА

ХАРАКТЕР ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ОБТЕКАНИЯ КАНОНИЧЕСКОЙ ОБЛАСТИ ТИПА «ПЛАСТИНА» ПРИ НАЛИЧИИ ГИДРОФОБНЫХ СВОЙСТВ

2.1. Существующие типы и способы реализации гидрофобных свойств поверхности

2.2. Особенности формирования поверхности с гидрофобными свойствами для канонической области течения типа пластина

2.3. Оборудование и методика оценки состояния поверхности до и после модификации на основе ПАВ

2.4. Экспериментальное исследование влияние структуры поверхности при наличии гидрофобных свойств при обтекании канонической области типа «пластина»

2.4.1. Характеристика гидродинамического лотка НИУ «МЭИ» открытого типа

2.4.2. Методика экспериментальных исследований обтекания пластины

2.4.3. Оценка точности определения сопротивления пластины

2.4.4. Исследование характеристик потока при обтекании пластины с измененной структурой поверхности и гидрофобностью

2.5. Расчетно-теоретические исследования канонической области с различными способами модификации поверхности

2.5.1. Применение программного комплекса «FlowVision» при исследовании гидродинамических процессов

2.5.2. Расчетная модель и граничные условия

2.5.3. Анализ расчетно-теоретических и экспериментальных исследований

продольного обтекания плоской пластины

3. ВЛИЯНИЕ ГИДРОФОБНОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ

ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ КАЧЕСТВА И

ОТДЕЛЬНЫЕ ВИДЫ ПОТЕРЬ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

3.1. Основные виды потерь энергии и влияние гидрофобизации элементов проточной части в центробежных насосах

3.2. Технологические основы повышения энергоэффективности и надежности центробежных насосов на основе модернизации элементов проточной части фторопластом и по ПАВ-технологии

3.2.1. Особенности модернизации эксплуатирующегося оборудования по ПАВ-технологии

3.2.2. Особенности модернизации эксплуатирующегося оборудования на основе фторопласта

3.2.3. Оборудование и этапы реализации модернизации эксплуатирующихся центробежных насосов по ПАВ-технологии

3.2.4. Технологический комплекс и этапы реализации модернизации эксплуатирующихся центробежных насосов на основе фторопласта

3.2.5. Измерительно-диагностический комплекс оценки качества реализованной модернизации по ПАВ-технологии и на основе фторопласта эксплуатирующихся центробежных насосов

3.3. Экспериментальные исследования влияния гидрофобизации функциональных поверхностей элементов проточной части на энергетические,

кавитационные, виброакустические и термографические качества и характеристики центробежного насоса КМ 65-50-160

3.3.1. Энерго-кавитационный стенд НИУ «МЭИ» на базе центробежного насоса КМ 65-50-160

3.3.2. Методики измерения основных параметров на энерго-кавитационном стенде НИУ «МЭИ»

3.3.3. Оборудование, методика и результаты проведения виброакустических исследований центробежного насоса

3.3.4. Оборудование и методика проведения термографических исследований центробежного насоса

3.3.5. Оценка точности экспериментальных энергетических и кавитационных исследований

3.3.6. Испытания центробежного насоса КМ 65-50-160 при дискретной модификации элементов проточной части по ПАВ-технологии

3.3.7. Испытания центробежного насоса КМ 65-50-160 при наличии дискретной модификации элементов проточной части на основе фторопласта

3.4. Экспериментальные исследования влияния гидрофобизации функциональных поверхностей элементов проточной части на энергетические качества центробежных насосов в широком диапазоне коэффициента быстроходности и различного конструктивного исполнения

3.4.1. Описание энерго-кавитационного стенда ЗАО «ПОМПА»

3.4.2. Методика проведения экспериментальных исследований и оценка точности250

3.4.3. Результаты экспериментальных исследований

3.5. Промышленная апробация модернизации по ПАВ-технологии центробежных насосов эксплуатирующихся в сетях водоснабжения и канализации

3.5.1. Промышленная апробация модернизации центробежного насоса функционирующего в системе перекачки сточных вод на канализационной станции МП «Щелковский водоканал»

3.5.2. Промышленная апробация модернизации центробежного насоса функционирующего в дренажной системе ТЭЦ-23 ОАО «Мосэнерго»

3.6. Промышленная апробация и оценка стойкости модернизации по ПАВ-технологии в условиях реальной эксплуатации на теплоэнергетическом объекте

3.6.1. Особенности экспериментальных исследований центробежных насосов в условиях реальной эксплуатации

3.6.2. Исследование режимов эксплуатации насоса КМ 100-80-160 до модернизации279

3.6.3. Влияние гидрофобного покрытия на поверхностях РК на эксплуатационные качества насоса КМ 100-80-160

3.6.4. Определение ресурса гидрофобного покрытия на основе ПАВ на поверхностях

РК насоса КМ 100-80-160 в условиях длительной эксплуатации

4. РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ГИДРОФОБНОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И

ОТДЕЛЬНЫЕ ВИДЫ ПОТЕРЬ В ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

4.1. Особенности проведения расчетно-теоретических исследований насосного

оборудования в современных прикладных программных пакетах

4.2. Характеристика программного пакета «FlowVision»

4.2.1. Особенности «FlowVision»

4.2.2. Постановка трехмерной гидродинамической задачи Процесс расчета течения жидкости включает в себя несколько этапов, выполняемых пользователем

4.2.3. Математическая модель трехмерной гидродинамической задачи

4.3. Анализ характеристик центробежного насоса КМ 65-50-160 с использованием

«FlowVision»

ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

() - подача (расход); Я-напор;

Нт - теоретический напор; N — мощность (потребляемая);

полезная мощность; Ы0 - удельное потребление электроэнергии; Тм- ресурс по потреблению электроэнергии; п - частота вращения приводного двигателя; ДЬдоп ~ допустимый кавитационный запас; А}гкр- критический кавитационный запас; КПД, т] - коэффициент полезного действия; т]} - гидравлический КПД; Г- циркуляция;

Сх - циркуляция вокруг лопасти;

Нв - потери в рабочем колесе;

А77- изменение коэффициента полезного действия;

коэффициент быстроходности; ра - атмосферное давление; Р\ - абсолютное давление на входе в насос; р2 - абсолютное давление на выходе из насоса; V - коэффициент кинематической вязкости; /1 -коэффициент динамической вязкости; Си - коэффициент турбулентной вязкости; р - плотность; и. - динамическая скорость;

у\п~ безразмерное расстояние, безразмерное расстояние по нормали; и+, м>+ - безразмерные абсолютная и относительная скорости;

щ - граница пограничного слоя;

- величина зерна эквивалентной «песочной» шероховатости;

И - коэффициент диффузии;

9 - краевой угол;

Яе - число Рейнольдса;

17^- скорость невозмущенного потока;

и - локальная скорость потока;

А ктр - разность уровней полного и статического напора трубки

Пито-Прандля;

1пл - длина пластины;

£), - гидравлический диаметр;

8Л - толщина ламинарного пограничного слоя;

5т- толщина турбулентного пограничного слоя;

г0 - касательное напряжение на стенке; кТи - коэффициент касательного напряжения;

ат - относительное изменение коэффициента касательного напряжения;

^ - сопротивление при обтекании;

аР - относительное изменение сопротивления;

31) - трехмерные методы гидродинамических расчетов;

О, Ж, и - абсолютная, относительная и переносные скорости;

со - угловая скорость вращения;

п - единичная внешняя нормаль к границе выделенной области течения;

г - расстояние между фиксированной и текущей точками;

Пич - трехчлен Бернулли в относительном движении перед рабочим

колесом;

Г(р) - функция давления;

5, V - объем и граничная поверхность выделенной области течения;

(WW') - усредненные вторые одноточечные моменты пульсаций относительной скорости;

V, А - дифференциальные операторы Гамильтона и Лапласа соответственно; triM - температура полимеризации; РК - рабочее колесо;

К - центробежный насос консольного типа;

КМ - консольный центробежный насос моноблочного исполнения;

in-line - центробежный насос исполнения «в линию»;

ТЭЦ - теплоэлектроцентраль;

ПАВ - поверхностно-активные вещества;

ГФ - гидрофобизация;

ЦТП - центральный тепловой пункт;

Т - теплообменное устройство;

ЦО - система централизованного отопления;

ХВС - система холодного водоснабжения;

ГВС - система горячего водоснабжения;

СП - система пожаротушения;

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование влияния гидрофобности поверхностей элементов проточной части на эксплуатационные качества и отдельные виды потерь центробежных насосов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Современное состояние энергетики в РФ характеризуется направлением к повышению надежности, энергоэффективности и экологической безопасности, что соответствует основным положениям «Энергетической стратегии России на период до 2030 года» и ФЗ - 261 «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности».

По данным Министерства по науке и образованию РФ до 60 % резервов возможной экономии электроэнергии находится в сфере потребления. Обширной областью для использования различных энергосберегающих технологий является теплоэнергетика. Так, на работу насосных агрегатов затрачивается до 10 % вырабатываемой на ТЭЦ электроэнергии. В стоимости эксплуатационных затрат на обслуживание насосов оплата электроэнергии на привод составляет до 85%. Более того, с течением времени, энергопотребление рассматриваемых агрегатов растет в виду нарастающего износа элементов насосного агрегата связанного с характером перекачиваемой среды, работой в не расчетном режиме, а так же условиями ремонта и последующей эксплуатации. Кроме того проявляются дополнительные, отрицательные эффекты - увеличение шума и вибраций с течением времени. Наряду с разработкой и созданием новых, более совершенных центробежных насосов, актуальным является направление, связанное с их модернизацией. Причем модернизация может реализовываться как заменой элементов (узлов) насоса, так и на основе придания новых свойств элементам насосных агрегатов.

Основой повышения эффективности центробежных насосов является совершенствование гидродинамических качеств проточной части, направленное на снижение потерь при передаче механической энергии рабочему потоку. Значительный интерес для эксплуатирующих организаций представляют модификации, изменяющие гидродинамическое

взаимодействие поверхностей элементов проточной части и рабочего потока без изменения конструкции насоса. Реализация такого подхода возможна на основе изменения свойств функциональных поверхностей центробежных насосов структурированными покрытиями, которые обеспечивают снижение потерь.

В качестве структурированного покрытия перспективным является использование поверхностно-активных веществ (ПАВ) и фторполимеров, создающих эффекты гидрофобности, которые снижают потери и обеспечивают защиту поверхности от коррозионных процессов, повышая одновременно надежность при эксплуатации.

Цель работы заключается в экспериментальном и расчетно-теоретическом исследовании влияния изменения гидродинамического взаимодействия элементов проточной части центробежных насосов и рабочей среды на эксплуатационные характеристики и отдельные виды потерь в центробежных насосах, посредством модификации гидрофобным рельефом функциональных поверхностей. Основными задачами работы являются:

• определение влияния гидрофобности при создании покрытий на основе ПАВ и на основе фторопласта на энергетические, кавитационные, акустические и вибрационные характеристики центробежных насосов;

• экспериментальные и расчетно-теоретические исследования влияния гидрофобизации на гидродинамику обтекания канонической области типа «пластина»;

• экспериментальные и расчетно-теоретические исследования влияния гидрофобности на характеристики центробежного насоса КМ 65-50160 при дискретной модификации функциональных поверхностей;

• экспериментальные исследования влияния гидрофобности на потери в центробежных насосах в зависимости от быстроходности и конструктивного исполнения;

• оценка эффективности гидрофобизации поверхностей РК и стойкости покрытия на основе ПАВ в условиях длительной эксплуатации на теплоэнергетическом объекте. Методами исследования установлены: литературный поиск; патентный анализ; энергетические и кавитационные, акустические, вибрационные и термографические исследования характеристик центробежного насоса при создании на поверхностях элементов проточной части дискретного гидрофобного покрытия; исследования изменения сопротивления канонической области течения типа «пластина» при изменении микроструктуры и гидрофобизации ее поверхности; численное моделирование обтекания пластины с использованием комплекса «БЬлуЛ^юп»; численное моделирование изменения гидродинамики течения в проточной части центробежного насоса с использованием комплекса «Р1о\¥У1зюп»; оценка снижения энергопотребления и увеличение межремонтного периода при создании гидрофобного покрытия на поверхностях РК центробежного насоса в условиях эксплуатации. Научная новизна работы состоит в следующем:

• разработаны технологические основы повышения эксплуатационных качеств центробежных насосов на основе гидрофобизации поверхностей элементов проточной части;

• разработана методика дискретного формирования гидрофобных покрытий на основе ПАВ и фторполимера на поверхностях РК центробежных насосов;

• разработаны методики и проведены виброакустические и термографические исследования центробежных насосов, по определению влияния гидрофобизации поверхностей РК на величину тепловых потерь;

• установлена зависимость прироста КПД за счет гидрофобизации элементов проточной части центробежных насосов типа «КМ» и «СМ» для различных значений коэффициента быстроходности;

• исследовано изменение гидравлического сопротивления, на примере обтекания пластины, со структурированной модификацией обтекаемых поверхностей;

• выполнено сравнение результатов численного моделирования обтекания пластины с использованием «FlowVision» и экспериментальных данных;

• осуществлены ресурсные испытания гидрофобного покрытия поверхностей РК центробежных насосов в условиях эксплуатации, на одном из центральных тепловых пунктов г. Москвы;

• подтверждено отсутствие деформации формы канала РК, обусловленное накоплением отложений, в течение длительного периода эксплуатации центробежного насоса.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

• подтверждено повышение КПД, снижение вибрации, акустического шума и тепловых потерь при дискретной гидрофобизации поверхностей РК на основе ПАВ и на основе фторопласта, при сохранении кавитационных качеств;

• осуществлены исследования влияния гидрофобизации и изменения микроструктуры обтекаемых поверхностей на гидродинамику потока в канонической области течения на примере обтекания пластины, позволяющие переносить полученные результаты на другие области течения;

• осуществлены расчетно-теоретические исследования обтекания пластины для различных вариантов граничных условий и моделей течения с использованием комплекса «Р1о\¥У18Юп», проведено сопоставление с результатами физического эксперимента;

• осуществлены расчетно-теоретические исследования характера течения в проточной части центробежного насоса с гидрофобизированной поверхностью, позволяющее прогнозировать его энергетические

характеристики и проводить оценку изменения потерь дискретной модификации поверхностей элементов проточной части;

• для центробежных насосов типа КМ и СМ в диапазоне коэффициента быстроходности от 40 до 130, проведены исследования влияния гидрофобных покрытий на основе ПАВ и на основе фторопласта на рабочие характеристики, подтверждено повышение КПД при сохранении работоспособности;

• проведены промышленные испытания в условиях длительной эксплуатации (более двух с половиной лет) на теплоэнергетическом объекте гидрофобного покрытия функциональных поверхностей РК, показавшее повышение эффективности и надежности при отсутствии деформации рабочих каналов РК в течении длительной эксплуатации.

Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов определяется:

• использованием апробированных методик планирования и проведения исследований, методик анализа экспериментальных результатов, применением средств измерений необходимой точности;

• удовлетворительной сходимостью результатов исследований при многократных повторениях;

• использованием апробированных пакетов расчетно-теоретических исследований гидродинамических процессов.

Реализация работы. Результаты диссертационной работы использованы:

• при модернизации центробежного насоса КМ 100-80-160, используемого для системы холодного водоснабжения, эксплуатирующегося на центральном тепловом пункте № 0812/110 (г. Москва, ул. Нагорная, д. 40) филиала №7 «Юго-Западный» ОАО «МОЭК»;

• при модернизации центробежного насоса СМ 100-65-200/1, функционирующего в системе перекачки сточных вод на

канализационной насосной станции населенного пункта Жигалово Московской области (МП «Щелковский Водоканал»);

• при модернизации центробежного насоса СД 50/10,

функционирующего в дренажной системе ТЭЦ-23 ОАО «Мосэнерго» (г. Москва ул. Монтажная д. 1/4).

Материалы диссертационной работы применены в учебном процессе кафедр ГГМ имени B.C. Квятковского и ПТС НИУ «МЭИ». Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

• заседаниях кафедры Гидромеханики и гидравлических машин имени B.C. Квятковского НИУ «МЭИ», 2009 - 2012 гг.;

• Международной студенческой научно-технической конференции «Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика» в 2009 г., Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана;

• XIV, XV, XVI, XVII Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» 2008, 2009, 2010 и 2011 гг., Москва, НИУ «МЭИ»;

• Международной научно-технической конференции «Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика» 2008 и 2010 гг., Москва, НИУ «МЭИ»;

• Международной научно-технической конференции «ECOPUMP.RU'» 2009, 2010 и 2011 гг., Москва, МВЦ «Крокус Экспо»;

• Всероссийской научно-практической конференции «Повышение надежности и эффективности эксплуатации электрических станций и энергетических систем» - ЭНЕРГО - 2010 (Москва, 1-3 июня 2010г.), НИУ «МЭИ»;

• Научно-практической конференции «Итоги реализации проектов в рамках приоритетного направления «Энергетика и Энергосбережение» ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям

развития научно-технического комплекса России на 2001 - 2012 годы» за 2009 год», Москва, НИУ «МЭИ». На защиту выносятся:

• Результаты экспериментальных и расчетно-теоретических исследований влияния структуры и гидрофобны[ свойств поверхности на гидродинамику потока и гидравлические потери трения при обтекании в канонической области типа «пластина»;

• Результаты экспериментальных и расчетно-теоретических исследований влияния дискретной модификации гидрофобными покрытиями на основе ПАВ и фторопласта функциональных поверхностей элементов проточной части на энергетические, кавитационные, виброакустические и термографические характеристики центробежного насоса;

• Технологические основы повышения энергоэффективности и надежности центробежных насосов путем дискретной модификации функциональных поверхностей РК, а так же оборудование для их реализации;

• Результаты экспериментального исследования влияния гидрофобных покрытий на энергетические качества для центробежных насосов типов «КМ» и «СМ» в диапазонах коэффициента быстроходности от 40 до 130 и от 50 до 100 соответственно;

• Результаты ресурсных испытаний гидрофобного покрытия на основе ПАВ в условиях длительной эксплуатации на теплоэнергетическом объекте;

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 печатных трудов, из них в изданиях по перечню ВАК - 5 статей, 1 доклад, 2 патента на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 350 стр., имеет 150 рисунков и 40 таблиц, включает титульный лист, содержание, список

основных условных обозначений, введение, 4 главы, заключение и список использованных источников (200 наименований).

Автор выражает глубокую благодарность сотрудникам кафедры ГГМ имени B.C. Квятковского НИУ «МЭИ»: профессору Г.М. Моргунову, доцентам А.И. Давыдову и С.Н. Панкратову за помощь в работе.

1. ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИИ, ПУТИ И СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ НАСОСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Россия обладает крупными запасами нефти, природного газа, каменного угля и является одним из значительных мировых экспортеров энергетического сырья. Однако потребление этих ресурсов характеризуется пониженной эффективностью их использования, одной из причин которой являются низкие цены на энергетическое сырье внутри страны по сравнению с мировыми. Постепенное выравнивание мировых и внутренних цен на нефть и газ, рост промышленности и рост потребления электроэнергии определяют необходимость развития энергосбережения и обеспечение баланса использования различных видов энергетического сырья.

В 1996 г. принят Федеральный Закон №28 об энергосбережении, в 2006 г. принят Закон г. Москвы №35 об энергосбережении в городе Москве, в 2010 г. «Энергетической стратегии России на период до 2030 года» и ФЗ -261 «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности». Эти нормативные документы регламентируют правовые, экономические и организационные условия для эффективного использования энергетических ресурсов, регулируют отношения, возникающие в процессе деятельности в области энергосбережения, обеспечивают реализацию государственной политики в области энергосбережения, определяющей приоритет эффективного использования энергетических ресурсов. Наряду с этими законами за последнее десятилетие принято множество федеральных и региональных программ по энергосбережению.

Основные направления политики по энергосбережению [108] определяют необходимость увеличения срока службы действующего оборудования, поиск путей совершенствования оборудования в условиях эксплуатации, как правило, за счет модернизации, проведение своевременного и качественного ремонта. Основными тенденциями при

разработке и модернизации оборудования являются: повышение эффективности, надежности, ремонтопригодности и долговечности, увеличение единичной мощности агрегатов.

Известно, что на транспортировку, подачу и отвод технологических жидкостей в системах водоснабжения и канализации расходуется значительное количество электроэнергии, затрачиваемой на привод насосного оборудования. Поэтому повышение энергетических и эксплуатационных качеств насосов является одним из высокоэффективных методов энергосберегающих мероприятий. Наряду с разработкой и созданием новых, более совершенных насосов, актуальность приобретает направление, связанное с их модернизацией. Причем модернизация может реализовываться как заменой элементов или узлов насоса, так и на основе придания новых свойств отдельным элементам, позволяющих повысить КПД насоса.

В системах водоснабжения и канализации функционирует широкий спектр насосов, приводные мощности которых могут достигать тысяч кВт при времени работы до 8000 часов в год.

Подача воды из систем водоснабжения в жилые и производственные помещения осуществляется оборудованием тепловых пунктов (ТП), на которых установлены насосы холодного и горячего водоснабжения. Количество ТП, только в г. Москве, составляет около 9000 при этом количество установленных на этих объектах насосов составляет не менее 90 000 штук, при средней мощности привода каждого насоса горячего и холодного водоснабжения около 10 кВт.

Таким образом, повышение КПД насосов, эксплуатирующихся в системах водоснабжения и канализации на 5%, позволяет обеспечивать прямой экономический эффект, эквивалентный в масштабах РФ тысячам МВт, при этом одновременно улучшается экологическая обстановка и экономятся значительные средства, необходимые для строительства и эксплуатации новых генерирующих мощностей.

1.1. Причины снижения эксплуатационных качеств насосного оборудования функционирующего в сетях различных технологических циклов

Развитие энергосбережения определяет необходимость повышения эффективности прежде всего того оборудования, на долю которого приходится наибольшая часть потребляемой энергии. Насосное оборудование является одним из самых значительных потребителей электрической энергии. Так, на привод насосов (в основном центробежных) на некоторых ТЭЦ затрачивается до 10 % всей вырабатываемой на станции энергии [66, 67]. В целом суммарная доля потребления эксплуатирующимся в промышленности насосным оборудованием по различным оценкам составляет от 15 до 25 % всей вырабатываемой электроэнергии.

В настоящее время все более жесткие требования предъявляются к надежности эксплуатации насосного оборудования, которая может определять надежность всего технологического цикла, в котором оно используется, что особенно важно на крупных энергетических объектах.

Таким образом, развитие энергосбережения определяет необходимость поиска подходов повышения эффективности и надежности насосного оборудования, главным образом, за счет модернизации уже эксплуатирующегося. Кроме того, все большую актуальность приобретает необходимость разработки и внедрения новых нормативных документов стандартизации эффективности и экологичности насосного оборудования, установки градаций высоких показателей качества, гарантирующих эффективную, надежную и экологичную эксплуатацию [50, 51, 52]. Эти направления отвечают политике Российской ассоциации производителей насосов.

Значительная часть насосного оборудования в настоящее время используется в энергетике. Рост дефицита электроэнергии и необходимость обеспечения устойчивости работы энергетических объектов предъявляют повышенные требования по эффективности и надежности ко всему

энергетическому оборудованию, обеспечивающему выработку тепловой и электрической энергии, в частности, к насосам.

На электростанциях эксплуатируется разнообразное насосное оборудование, основными из которого являются энергетические насосы (питательные, бустерные, конденсатные, циркуляционные, сетевые). Общее количество энергетических насосов составляет около 70 % от всего насосного парка функционирующего на энергетических объектах. Кроме того, используется большое количество вспомогательных насосов общего и специального назначения.

Развитие энергосбережения и возрастающие требования по обеспечению высокой стабильности работы электростанций определяют следующие тенденции развития энергетических насосов в настоящее время [15, 16,17,21,94,99, 135]:

• увеличение эффективности эксплуатации за счет совершенствования гидродинамического процесса и применения инновационных разработок;

• обеспечение повышенной надежности работы за счет увеличения ремонтопригодности и ресурса;

• повышение вибро-акустических показателей;

• повышение стойкости ответственных узлов энергетического насосного оборудования к негативным воздействиям атмосферы, перекачиваемых сред и повышенной температуры;

• применение конструктивных решений, повышающих кавитационные качества насоса;

• совершенствование систем смазки и охлаждения;

• увеличение единичной мощности энергетических насосов;

• обеспечение высокого качества изготовления и сборки насосов.

Все большее внимание уделяется условиям эксплуатации энергетических насосов, влияющим на надежное и эффективное функционирование:

• обеспечение контроля параметров состояния водно-химических характеристик перекачиваемых сред;

• обеспечение корректной установки насоса;

• обеспечение своевременного и качественного ремонта;

• постоянный контроль состояния ответственных элементов (уплотнений, подшипников, муфты, привода и т.д.);

• обеспечение контроля рабочих параметров насоса;

• повышение квалификации обслуживающего персонала;

• применение современных подходов и методов оценки текущего ресурса, организации мероприятий по техническому обслуживанию, обеспечения мониторинга ресурса отдельных элементов.

В настоящее время активно развивается «малая» энергетика, в особенности в быстро растущих районах густонаселенных городов. Для обеспечения населения коммунальными услугами необходимо использование большого количества насосного оборудования, требуемого для подачи горячей и холодной воды, снабжения теплом, выполнения норм по пожарной безопасности и поддержания других технологических циклов, гарантирующих нормальную жизнедеятельность человека в условиях функционирования инфраструктуры городов.

В большинстве случаев в стране теплоснабжение реализуется по централизованной схеме, которая считается самой экономичной с точки зрения термодинамической эффективности [100]. Такая схема включает источники тепла (районные теплоснабжающие станции или теплоэлектроцентраль (ТЭЦ)), магистральные трубопроводы, по которым передается теплоноситель (сетевая вода) в центральные тепловые пункты (ЦТП), обеспечивающие трансформацию тепла и распределение потребителям.

В каждом технологическом цикле ЦТП ведущую роль играет насосное оборудование, состоящее из насосов типа «К», «КМ», «in-line» и других

типов. Приводные мощности насосов среднестатистического ЦТП составляют от 3 до 30 кВт.

Все большее значение для «малой» энергетики приобретает экономичность эксплуатации насосного оборудования [56, 100], достигаемая путем:

• снижения эксплуатационных затрат;

• повышения ресурса отдельных элементов проточной части и агрегата в целом;

Основные тенденции развития насосного оборудования, применяемого в коммунальном хозяйстве [56, 100, 109]:

• снижение массо-габаритных показателей, переход от насосов типа «К» к насосам типа «КМ»;

• отказ от сальниковых уплотнений и переход к торцевым уплотнениям;

• применение материалов, обеспечивающих соблюдение гигиенических норм;

• применение конструкций, обеспечивающих легкость ремонта и контроля работоспособности основных элементов, легкость монтажа и эксплуатации даже персоналом низкой квалификации;

• переход к конструкциям, требующим минимальное количество работ по техническому обслуживанию.

Другими отраслями промышленности, где применяется большое количество насосного оборудования, являются химическая, пищевая и нефтегазовая. Развитие химической промышленности характеризуется переходом к технологическим схемам, обеспечивающим пониженное потребление сырья и энергии, что достигается в основном заменой оборудования, а не его модернизацией. Основные тенденции развития насосного оборудования, применяемого в химической промышленности, отражены в[59, 60, 68, 132, 138].

Развитие нефтегазовой отрасли предполагает развитие нефтехимического сектора, обеспечивающего более глубокую переработку,

позволяющую повышать эффективность экспорта, также большое внимание уделяется снижению потерь при транспортировке и добыче энергетических ресурсов [3]. Основными требованиями, предъявляемыми к насосному оборудованию нефтегазовой отрасли и принимающими большое значение в условиях развития энергосбережения, являются повышение экономичности и надежности эксплуатации [115, 116]. Кроме того, наблюдается переход к герметичным насосам [124, 143].

Таким образом, в настоящее время основными требованиями при эксплуатации насосного оборудования являются повышенная эффективность и надежность работы, кроме того, все чаще требуется обеспечение функционирования с минимальным количеством работ по техническому обслуживанию. Значительную актуальность приобретает модернизация насосного оборудования, в особенности эксплуатирующегося в энергетике.

Рассматривая весь период эксплуатации насосного оборудования, можно выделить две основных составляющих затрат: единовременные затраты, включающие стоимость насоса, транспортировку и установку, и распределенные по времени затраты, включающие потребление электроэнергии, техническое обслуживание и ремонты. В настоящее время рынок насосного оборудования представлен широким спектром продукции отечественного и зарубежного производства. При этом стоимость насосов одного типа, обеспечивающих одинаковые подачу и напор на рабочем участке, может отличаться в несколько раз. Такое разнообразие цен часто неоправданно, а игнорирование расчета стоимости эксплуатации насоса, приводит к тому, что надежность и экономичность эксплуатации центробежных насосов либо оцениваются как второстепенные параметры, либо не оцениваются вообще [2].

По различным данным в среднем первоначальная стоимость центробежного насоса составляет лишь 5% от всех затрат, 10% - расходы на техническое обслуживание и оставшиеся 85% - энергозатраты [5].

Таким образом, основным направлением снижения затрат для эксплуатирующей организации является уменьшение энергозатрат, определяющихся эффективностью используемого насосного оборудования.

1.2. Современные способы повышения надежности и энергоэффективности эксплуатирующегося и вновь разрабатываемого насосного оборудования

Решение задачи повышения надежности и эффективности центробежных насосов необходимо проводить, рассматривая как этап разработки и производства, так и этап эксплуатации. Таким образом, определяются два основных пути решения поставленной задачи: разработка и изготовление новых, более совершенных насосов или модернизация уже функционирующего оборудования. При решении поставленной задачи по первому пути для получения результатов, чаще всего, требуются значительные финансовые затраты, а рентабельность определяется масштабом производства, сроком и особенностями эксплуатации, конкуренцией на рынке, ограничивающей повышение цен даже при увеличении эффективности или надежности [2].

Второй путь - модернизация насосов - позволяет обеспечить относительно быструю и малозатратную совокупность мероприятий по увеличению эффективности и надежности насосного оборудования. Модернизация насосов представляет значительный интерес прежде всего эксплуатирующим организациям, позволяя снижать собственные затраты и обеспечивать выполнение программ по энергосбережению.

Основным параметром, характеризующим свойства насоса с точки зрения его энергоэффективности, является средний КПД насоса г|ср,

который в общем случае определяется зависимостью, усредняющей КПД насоса г|н в диапазоне его функционирования с учетом распределения объемов подачи воды в этом диапазоне. Очевидно, что общее повышение КПД насоса во всем рабочем диапазоне его подач в любом случае приведет к соответствующему повышению среднего КПД и к снижению затрат

электроэнергии.

Значение г|ср находится между максимальным КПД насоса и его минимальным значением г|т{п на одной из границ используемого диапазона подач:

где Дг| = г|* — г|т}п - величина падения КПД насоса на границе диапазона эксплуатационных подач; (3 < 1 - коэффициент, учитывающий распределение объемов рабочей среды в диапазоне эксплуатации насоса и форму зависимости г|н(0- Значение (3 для функции г|и (0 с показателем степени при () равным п определяется следующей формулой:

которая, для случая равномерного распределения объемов подачи воды в диапазоне работы насоса при параболической форме функции г|н (0, дает

значение (3= 0,33.

Область эксплуатационных подач насоса считается эффективной рабочей зоной расходно-напорной характеристики насоса, если изменение КПД Лг|доп мало и допустимо с точки зрения экономической

целесообразности. Из этого следует, что если область эксплуатационных подач насоса принадлежит эффективной рабочей зоне Л<2эф (справедливо

Д£эф >£>тах -бтт)> значение среднего КПД насоса г|ср близко к

максимальному значению г|*. Однако, подобное выполняется далеко не всегда, особенно на повысительных насосных станциях при высоком уровне неравномерности водопотребления. При этом вследствие снижения г|ср

увеличиваются удельные затраты электроэнергии на привод насосов. В данных случаях целесообразно расширение эффективной рабочей зоны насоса так, чтобы она покрывала область используемых подач насоса. Подобное возможно путем повышения КПД насоса на границах диапазона

Лео =г1* -РАг|,

(1.1)

(1.2)

используемых подач. При этом форма зависимости Г|н (0 становится более

плосковершинной и апроксимируется полиномом более высокого порядка. Как следствие по (1.2) значение коэффициента (3 снижается, что дает дополнительное увеличение среднего КПД.

Таким образом, первым направлением снижения затрат электроэнергии на привод насосов, важным для рассмотренного случая, является расширение эффективной рабочей зоны насоса.

КПД насоса Г|н является функцией гидравлического КПД г)г,

механического КПД г|м и объемного КПД г|0 [4]:

г1н=Лгг1мг1о- 0-3)

Объемный КПД определяется величиной утечек жидкости через щелевые уплотнения рабочего колеса, которые зависят от размера зазоров этих уплотнений и от характера взаимодействия жидкости с твердыми поверхностями зазоров и за дисковых пазух, образованных рабочим колесом и корпусом насоса.

Механический КПД определяется в первую очередь дисковыми потерями на трение жидкости о наружные поверхности дисков рабочего колеса и внутренние поверхности корпуса насоса. Они зависят от величины протечек жидкости через за дисковые пазухи и от характера гидродинамического взаимодействия жидкости с соответствующими твердыми поверхностями.

Гидравлический КПД определяется потерями гидродинамического напора в проточной части насоса, которые складываются из следующих основных составляющих:

- потери на удар при входе потока жидкости в рабочее колесо;

- потери на гидравлическое трение при взаимодействии потока жидкости со стенками межлопастных каналов;

- вихревые потери, связанные с циркуляцией и расширением жидкости в межлопастных диффузорных каналах;

- потери в диффузоре за рабочим колесом.

Таким образом, все потери в насосе определяются либо геометрией рабочего колеса, либо характером взаимодействия потока жидкости с твердыми поверхностями проточной части.

Характер взаимодействия потока жидкости с твердыми поверхностями определяется гидродинамическими свойствами этих поверхностей, свойствами жидкости (плотностью и вязкостью), скоростными и пульсационными характеристиками на внешней границе пограничного слоя, а также градиентом давлений вдоль обтекаемой твердой поверхности. Причем, два последних фактора, в свою очередь, зависят от геометрии проточной части насоса.

Таким образом, можно выделить следующие два направления повышения КПД насоса:

- совершенствование геометрии проточной части насоса с целью снижения вихревых потерь, которые особенно велики при малых подачах насоса;

- изменение свойств (модификация) твердых поверхностей, взаимодействующих с перекачиваемой жидкостью.

Основным гидродинамическим свойством твердых поверхностей считается их эквивалентная шероховатость [5]. Размер шероховатости (чистота поверхности) определяется технологией производства рабочего колеса и его материалом. Чем он меньше, тем ниже потери на гидравлическое трение в проточной части насоса и затраты электроэнергии на привод последнего. Кроме того, размер шероховатости может возрастать по причине коррозии поверхностей и образования на них отложений в процессе эксплуатации насоса.

Таким образом можно выделить второе направление снижения затрат электроэнергии на привод насосов, находящихся в эксплуатации -предотвращение процессов коррозии и образования отложений в проточной части насоса.

Немалую долю энергетических потерь в насосе составляют потери на

гидравлическое трение (серийные центробежные насосы имеют г|г = 0,8...0,85). Поэтому можно выделить третье направление снижения затрат электроэнергии на привод насосов, находящихся в эксплуатации -снижение трения перекачиваемой жидкости о рабочие поверхности проточной части насоса.

Выше отмечалось, что вихревые потери в насосе могут быть весьма значительными. На ряде режимов работы центробежного насоса их доля в гидравлических потерях может превышать 50%. Поэтому можно выделить четвертое направление снижения затрат электроэнергии на привод насосов - снижение вихревых потерь в насосе.

1.2.1. Повышение надежности и эффективности на этапе проектирования и изготовления

Основные способы повышения эффективности и надежности на этапе производства:

• совершенствование гидродинамики рабочего процесса;

• обеспечение более высоких кавитационных качеств;

• использование более совершенной приводной части и комплектация устройствами управления параметрами электропитания, применение других принципов передачи крутящего момента;

• применение других принципов уплотнения или более совершенных конструкций и элементов уплотнений, применение других типов подшипников или более долговечных того же типа;

• совершенствование конструкции (унификация узлов, повышение ремонтопригодности, применение других схем опор вала, применение различных способов разгрузки конструкции, совершенствование систем смазки и охлаждения);

• применение технологии изготовления элементов проточной части, обеспечивающей более высокую точность и качество деталей;

• усиление контроля качества изготовления и сборки;

• применение новых материалов при изготовлении различных элементов насоса;

• модификация поверхностей проточной части. Совершенствование гидродинамики рабочего процесса является

основным способом повышения эффективности эксплуатации (повышения КПД) насосных агрегатов, обеспечивающим снижение потерь энергии [4, 7, 10, 53, 65, 66, 67, 102, 125]. Потери энергии в центробежных насосах разделяются на гидравлические, объемные и механические. Процесс передачи энергии потоку жидкости в большей степени характеризуется гидравлическими потерями, состоящими из потерь на гидравлическое трение и потерь вихреобразования. Потери вихреобразования обусловлены, прежде всего, несовершенством гидродинамики рабочего процесса вследствие несовершенства проточной части [7, 10].

Применение традиционных методов проектирования проточной части, включая лопастную систему, все чаще происходит параллельно с применением расчетно-теоретических методов исследования [42, 44, 76], позволяющих заранее путем численного эксперимента проверить эффективность проточной части. В соответствии с рекомендациями Еигоришр [127] по определению и достижению максимального КПД, необходимо использовать современные расчетные методы анализа и синтеза проточных частей лопастных насосов, наиболее адекватно отражающие реальные свойства течений в лопастных гидромашинах.

Основными задачами гидродинамических расчетов являются: получение наиболее достоверной информации о распределении скоростей и давлений в проточной части гидромашины и создание высокоэффективной проточной части, обеспечивающей требуемые показатели работоспособности и качества [39, 41, 102, 110, 144, 146]. Решение этих задач невозможно без расчетных теоретических и экспериментальных исследований рабочего процесса в насосах. Для расчета турбулентного вязкого течения в геометрически сложных, неподвижных и вращающихся областях, каковыми

являются элементы проточной части центробежного насоса используются пакеты прикладных программ такие как «ANSYS CFX», «FlowVision», «Fluent», «StarCD» и др. [136, 140]. В МЭИ Моргуновым Г.М. создан метод представлений граничных интегральных уравнений расчета обтекания JIC гидромашин с приближенным учетом вязкости (3-D метод МЭИ) [73, 74, 75, 76]. 3-D метод МЭИ получил распространение как инструмент, применяемый при исследованиях гидромашин и позволяющий получать высокую точность решения,

Целью расчетных исследований является повышение эффективности насосного агрегата, анализ гидродинамических характеристик и обеспечение их соответствия реальным условиям эксплуатации. Однако, несмотря на значительное развитие средств моделирования гидродинамических процессов в лопастных гидромашинах, основное место при совершенствовании проточных частей также занимает проведение экспериментальных исследований как лабораторных, так и натурных.

КПД насосного агрегата определяется эффективностью и насосной, и приводной частями. Использование более экономичного привода при конструировании насоса позволяет повысить эффективность насосного агрегата в целом. Также и надежность привода в свою очередь влияет на надежность всего гидроагрегата.

Одним из факторов, повышающих надежность привода, является комплектация насосного агрегата пусковыми устройствами [61], плавно нагружающими электрический двигатель, что позволяет избежать риска выхода из строя при возникновении в обмотке пусковых токов большой величины.

На эффективность центробежного насоса в значительной степени влияет режим работы. При изменении характеристики гидросистемы и переходе на режимы с пониженной подачей насос работает на участке с пониженным КПД. Длительная работа насоса на таких режимах характеризуется не только пониженной экономичностью работы, но и

повышенными нагрузками на подшипники, возникающими на нерасчетных режимах, увеличением износа элементов проточной части из-за усиления кавитационной эрозии [62].

1.3. Повышение надежности и эффективности центробежных насосов на основе модификации поверхностей проточной части

Модификация поверхностей проточной части является перспективным способом модернизации насосного оборудования как для производителей, так и для эксплуатирующих организаций. Основным достоинством такой модернизации является сохранение без изменения геометрии рабочих элементов проточной части и конструкции насоса в целом.

Основными целями модификации поверхностей проточной части, обеспечивающей повышение эффективности и надежности центробежных насосов, являются:

• снижение шероховатости (уменьшение потерь гидравлического трения);

• повышение коррозионной стойкости поверхности;

• повышение стойкости к эрозионному и абразивному износу.

Одним из перспективных направлений, получивших в настоящее время развитие благодаря прогрессу в области технологий защиты и повышения эффективности энергетического оборудования, является [14]:

• изменение гидродинамического взаимодействия поверхности и рабочего потока.

Эти задачи могут быть решены путем:

• дополнительной обработки поверхностей элементов проточной части;

• создания различных покрытий на поверхностях проточной части. Дополнительная обработка поверхности может быть реализована путем

механического воздействия или применением различных высокотехнологичных методов обработки поверхности [127, 144]. Однако при такой модификации происходит лишь снижение шероховатости, обеспечивающей снижение потерь на гидравлическое трение, но не

обеспечивается дополнительная защита поверхности. Кроме того, остается без изменения механизм формирования потерь в вязком подслое турбулентного пограничного слоя, так как сохраняется закон взаимодействия потока и поверхности, материал которой не изменяется.

Модификация поверхности путем дополнительной обработки практически не получила распространения при модернизации насосного оборудования эксплуатирующими организациями. Это объясняется тем, что такая модернизация требует наличия дорогостоящего высокотехнологичного оборудования, необходимого для обработки сложных поверхностей проточной части, как, например, закрытые каналы РК, при ограничении на обработку посадочных поверхностей. Кроме того, при такой обработке удаляются оксидные пленки, что приводит к активизации коррозионных процессов на поверхностях проточной части, элементы которой изготовлены из подверженного коррозии материала.

В настоящее время такая модернизация все более часто применяется ведущими производителями насосного оборудования. В этом случае добавляется ряд технологических операций на основе различных методов снижения шероховатости, выбор которых основывается на требовании к снижению времени и затрат энергии для обработки определенного материала и конфигурации деталей.

В частности, для насосов, проточная часть которых изготовлена из нержавеющей стали, некоторые производители применяют полировку рабочих колес на основе воздействия ультразвуком. Также возможно применение технологий, основанных на воздействии разрядов электрического тока в растворах электролитов, однако такие технологии требуют значительных затрат электроэнергии.

При изготовлении элементов проточной части методом литья могу применяться пескоструйная и дробеструйная обработка, обеспечивающая сглаживание грубых поверхностей, характерных для литья в песчаные формы.

Все большее распространение в настоящее время получает модификация поверхностей проточной части на основе создания различных покрытий. В отличие от доработки поверхности, создание покрытий позволяет не только снижать шероховатость, но и придавать поверхности новые свойства, определяющиеся материалом покрытия, а не материалом элемента проточной части.

В настоящее время ведущие мировые производители насосного оборудования применяют покрытия, обеспечивающие защиту от коррозии проточных частей, изготовленных из чугуна. Некоторые из этих покрытий также незначительно снижают шероховатость поверхности. Одним из видов таких покрытий являются покрытия на основе катафореза [121] (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Рабочее колесо, изготовленное методом литья чугуна в песчаную форму, поверхности которого защищены покрытием на основе катафореза

Многие центробежные насосы работают в условиях быстрого износа элементов проточной части абразивными частицами, содержащимися в перекачиваемой жидкости. Защита поверхности таких насосов может значительно продлить срок их эксплуатации. В настоящее время при производстве и модернизации эксплуатирующихся насосов применяются различные покрытия, позволяющие повысить стойкость поверхностей проточной части к абразивному износу. В основном это покрытия на основе керамики и полимерных материалов [128, 145].

Покрытия на основе керамики [59, 122] обеспечивают повышение срока службы центробежных насосов при нанесении на различные элементы конструкции (РК и другие элементы проточной части, плавающие кольца уплотнений), наиболее нагруженные и подвергающиеся действию агрессивных сред, абразивному и эрозионному износу.

Также применяют футеровку поверхности различными эластомерными материалами (каучуки и резины на их основе) [8, 137]. Различные виды таких покрытий также позволяют увеличить стойкость поверхности к эрозионному износу, чрезвычайно активному в условиях кавитации, обеспечить защиту от коррозии и повысить стойкость к агрессивному воздействию химических веществ [120].

В настоящее время с целью увеличения ресурса работы выпускаемого оборудования производители насосов применяют газотермические покрытия [72]. Кроме того, применяются покрытия на основе карбида вольфрама, наносимые высокоскоростным газотермическим методом, обладающие высокой износостойкостью, низким коэффициентом трения, высокой коррозионной стойкостью (в том числе и в агрессивных средах), показывают высокую работоспособность в условиях гидроабразивного износа, а также характеризуются отсутствием искрообразования.

При модернизации эксплуатирующегося насосного оборудования, кроме того, часто применяются покрытия, способные обеспечить частичное восстановление геометрии элементов проточной части. В основном это

покрытия на основе полимерных материалов. На рис. 1.2 представлен корпус центробежного насоса после восстановления с использованием металлополимерного покрытия, дополнительно обеспечивающего снижение шероховатости поверхности.

Рис. 1.2. Корпус насоса с внутренним покрытием на основе металлополимерного материала (Ве1гопа)

Все более широкое распространение в машиностроении получают покрытия на основе ионно-плазменного напыления. В МЭИ адаптирован и прошел существенные совершенствования способ получения ионно-плазменных покрытий из нитридов и карбидов переходных металлов IV - VI групп периодической системы Менделеева, который приобретает все большее распространение для повышения износостойкости изделий, подвергающихся сильному эрозионному воздействию [78, 99, 107].

Механизм формирования ионно-плазменных покрытий заключается во взаимодействии высокоэнергетических потоков частиц (ионы и атомы) с поверхностными слоями изделий в условиях вакуума. Процесс формирования покрытий в вакууме включает в себя следующие основные этапы: генерацию потока частиц вещества, ионизацию и ускорение потока, конденсацию частиц на поверхности изделий.

Качество образуемого при этом покрытия определяется химической природой, энергетическим состоянием частиц, их плотностью, скоростью и углом падения, химическим составом и структурой основы, шероховатостью покрываемой поверхности, температурой, электрическим потенциалом.

На рис 1.3 и 1.4 представлены РК многоступенчатого насоса фирмы «ОгипсИЪэ» и РК насоса КМ 50-32-125 фирмы «ПОМПА» с ионно-плазменными покрытиями на основе нитрида титана.

Рис. 1.3. РК центробежного многосутпенчатого насоса фирмы «Огипёйзз» с ионно-плазменным покрытием на основе нитрида титана

Рис. 1.4. РК насоса КМ 50-32-125 фирмы «ПОМПА» с ионно-плазменным

покрытием на основе нитрида титана

Перспективность использования ионно-вакуумных покрытий для элементов и узлов насосов связана с защитой таких элементов как рабочие колеса, защитные втулки, уплотнительные кольца, шнеки, т.е. защита быстроизнашиваемых элементов и деталей насосных агрегатов.

Развивающаяся тенденция энергосбережения определяет необходимость повышения эффективности прежде всего того оборудования, на долю которого приходится наибольшая часть потребляемой энергии. Насосное оборудование является одним из самых значительных потребителей электрической энергии. Так, на привод насосов (в основном центробежных) на некоторых ТЭЦ затрачивается до 10 % всей вырабатываемой на станции энергии. В целом суммарная доля потребления эксплуатирующимся в промышленности насосным оборудованием по

различным оценкам составляет от 15 до 25 % всей вырабатываемой электроэнергии.

Таким образом, в настоящее время основными требованиями при эксплуатации насосного оборудования являются повышенная эффективность и надежность работы, кроме того, все чаще требуется обеспечение функционирования с минимальным количеством работ по техническому обслуживанию. Значительную актуальность приобретает модернизация насосного оборудования, в особенности эксплуатирующегося в энергетике.

Покрытия на основе керамики обеспечивают повышение срока службы центробежных насосов при нанесении на различные элементы конструкции, наиболее нагруженные и подвергающиеся действию агрессивных сред, абразивному и эрозионному износу. Керамические покрытия обладают хорошей адгезией к основным конструкционным материалам проточной части (сталь и серый чугун).

Также применяют футеровку поверхности различными эластомерными материалами (каучуки и резины на их основе). Различные виды таких покрытий также позволяют увеличить стойкость поверхности к эрозионному износу, чрезвычайно активному в условиях кавитации, обеспечить защиту от коррозии и повысить стойкость к агрессивному воздействию химических веществ.

При модернизации эксплуатирующегося насосного оборудования, кроме того, часто применяются покрытия, способные обеспечить частичное восстановление геометрии элементов проточной части. В основном это покрытия на основе полимерных материалов. Технология нанесения покрытия требует подготовки поверхности (очистки и, как правило, нанесения грунтовочного состава). В настоящее время широкое распространение получили так называемые металлополимеры.

Металлополимеры представляют собой двухкомпонентные (композитные) материалы, на основе эпоксидных смол, наполненных мелкодисперсными металлическими и минеральными порошками.

Металлополимеры технологичны, просты в приготовлении и дают возможность обеспечить восстановление геометрически сложных элементов проточной части центробежных насосов даже в труднодоступных местах. Металлополимеры также используются для ликвидации дефектов литья и сварных швов.

В основе метода восстановления при помощи композитных материалов холодного отвердения лежит химическая реакция полимеризации. Базовыми компонентами в этих материалах являются полимеры. Ремонтные композиты холодного отверждения состоят из нескольких компонентов - база и отвердитель, при смешивании которых, в обычных условиях без нагревания и повышения давления происходит химическая реакция полимеризации. Смесь имеет небольшое время жизнеспособности, после чего застывает и уже не может менять форму и не способна прилипать к ремонтируемой поверхности. Отдельно же компоненты могут храниться достаточно долго.

Нанесение таких покрытий на поверхности элементов проточной части позволяет повысить стойкость к абразивному износу, стойкость к эрозии, стойкость к коррозионному износу. Нанесение такого покрытия также обеспечивает снижение шероховатости поверхности проточной части, определяющейся технологией изготовления элементов и последствиями износа при эксплуатации, что приводит к снижению гидравлических потерь. Основными результатами применения такой модификации поверхностей являются:

• ремонт раковин, трещин, эрозионных размывов в различных элементах проточной части;

• восстановление щелевых уплотнений и кольцевых компенсаторов в центробежных насосах;

• ремонт рабочих колес: размывов, точечной коррозии и повреждений кромок;

• защита поверхностей проточной части насоса от эрозионного, абразивного и коррозионного износа;

• повышение КПД насоса за счет создания гладкого защитного покрытия.

Ниже рассматривается ряд материалов защитных покрытий, используемых ведущими мировыми производителями насосного оборудования.

Полимер-металлы - это ремонтные материалы. В своём составе они содержат большое количество частиц металлов. Полимер-металлы предназначены для исправления поломок и износов деталей, восстановления геометрических форм и плоскостей, заделки трещин и герметизации оборудования всех видов из любых конструкционных материалов. Полимер-металлы обладают коррозионной и химической стойкостью. После отвердения они могут подвергать всем видам механической обработки. Это позволяет восстанавливать изношенные детали любой конфигурации.

Полимер-керамик-металлы - это материалы с высокой износостойкостью. В своём составе они содержат частицы керамики. Они используются в установках, работающих в жидких агрессивных средах, в условиях высокой абразивности. Это, прежде всего, насосы, компрессоры, запорно-распределительная арматура, трубные доски теплообменников, лопасти гребных винтов, воронки, ёмкости и т.п. Из-за высокой твердости полимер-керамик-металлы после отвердения могут подвергаться механической обработке только шлифовкой или особо прочными резцами.

Магма материалы - химически стойкие ремонтные материалы. Предназначены для ремонта и восстановления металлов, бетона и камня и как покрытие для металлов, противостоящее химически агрессивным средам.

Примеры применения металлополимерных покрытий

Технология полимерных покрытий не является чем-то новым для отрасли водоснабжения. Вот несколько примеров по материалам журнала "^а1ег\¥ог1сГ, январь 2003г.

Фейетвилль, Сев. Каролина, США 1996. После 20 лет эксплуатации насос высокого давления на предприятии водоснабжения Hoffer показал

Заключение диссертации по теме «Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты», Хованов, Георгий Петрович

Результаты исследования влияния структуры поверхности после гидрофобизации обтекаемых поверхностей на гидродинамику при продольном обтекании плоской пластины и методики постановки такого эксперимента применены для проведения лабораторных работ по определению гидравлического сопротивления пластины в учебном процессе кафедр ГГМ имени B.C. Квятковского и ПТС НИУ «МЭИ».

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Хованов, Георгий Петрович, 2012 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Абачараев М.М. Кавитация и защита металлов от кавитационных разрушений/ Абачараев М.М.. -Махачкала: Да г. кн. изд-во, 1990.

2. Акользин А.П. Противокоррозионная защита стали пленкообразователями. - М.: Металлургия, 1989. - 192 с.

3. Андриевский A.A., Валюхов С.Г., Витошкин A.A. Энергосберегающие конструкции и технологии для промышленных предприятий // Конверсия в машиностр. - 2003. - №6. - С. 30-32.

4. Баженов В.В. Повышение эффективности работы магистральных центробежных насосов // Хим. и нефтегаз. машиностр. - 2003. - №12. - С. 7.

5. Байбиков A.C., Караханьян В.К. Гидродинамика вспомогательных трактов лопастных машин. - М.: Машиностроение, 1982 - 112 с.

6. Беляев С.Г. Надежность и экономическая эффективность крупных насосных станций: Автореф. дис. на соиск. ученой степени д-ра техн. наук. -СПб., 1995.-35 с.

7. Бендерович В.А, Любин Я.Л Выбор и экономичная эксплуатация насосов // Оборудование. - 2006. - №2. - С. 15-17.

8. Бетчов Р., Криминале В. Вопросы гидродинамической устойчивости. -М.: Мир, 1971.-352 с.

9. Боровик В.А. Метод оценки гидравлических качеств рабочих колес центробежных насосов на основе теории пограничного слоя: Автореф. дис. на соиск. ученой степени канд. техн. наук. - СПб., 1987. - 20 с.

10. Борьба с шумом и вибрацией в машиностроении. С.П. Алексеев. Москва, «Машиностроение», 1970.

11. Буренин В.В. Центробежные насосы с гуммированными поверхностями деталей, соприкасающихся с перекачиваемой жидкостью // Нефтеперераб. и нефтехимия. - 2000. - №2. - С. 33-36.

12. Бурковский В. JI., Каревский Д.В. Анализ потерь энергии при изменении расхода и напора // Промышленная информатика. - Воронеж: ВГТУ, 2005.-С. 140-144.

13. Будов В.М. Насосы АЭС: Учеб. пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1986

14. Быков A.A. Исследование пространственных течений жидкости в каналах гидромашин: Автореф. дис. на соиск. ученой степени канд. техн. наук. - Харьков, 1974. - 20 с.

15. Вибрации в технике: Справочник. - т. 31/ Под ред. Ф.М. Дименейберга и К.С. Колесникова. - М.: Машиностроение, 1980. - 544с.

16. Вибрация энергетических машин. Справочное пособие. / Под ред. Н.В. Григорьева. - Л.: Машиностроение, 1974.- 464с.

17. Викторов Г.В. Трехмерная задача для решеток лопастей гидромашин // Тр. МЭИ. - 1972. - Вып. 132. - С. 66-79.

18. Викторов Г.В., Моргунов Г.М. Решение обратной задачи решеток профилей на осесимметричных поверхностях тока в переменном слое // Изв. АН СССР. МЖГ. - 1968. - №4. - С. 83-88.

19. Виноградова О. И. Особенности гидродинамического и равновесного взаимодействия гидрофобных поверхностей. Москва: Автореферат диссертации на соискание степени доктора физико-математических наук, 2000г.

20. Волгин Л.И. Основы метрологии, оценка погрешностей измерений, измерительные преобразователи. - М.: Изд-во МГУС, 2002. - 129 с.

21. Волков A.B. Разработка методологии повышения эффективности и надежности эксплуатации теплоэнергетического насосного оборудования: Автореф. дис. на соиск. ученой степени д-ра техн. наук. - М., 2006. - 40 с.

22. Волков A.B., Панкратов С.Н. Анализ повреждений питательных насосов на объектах теплоэнергетики // Энергослужба предприятия. - 2005. -№ 5. - С. 42-46.

23. Волков A.B., Панкратов С.Н. Пути повышения эксплуатационных качеств насосного оборудования теплоэнергетических объектов // Гидравлические машины, гидроприводы, гидропневмоавтоматика: Труды третьей Междунар. науч.-техн. конф. - СПб., 2005. - С. 82-89.

24. Волков A.B., Панкратов С.Н. Разработка методологических основ увеличения надежности и повышения экономичности функционирования энергетического насосного оборудования // Насосы. Эффективность и экология: Тез. докл. Междунар. науч.-техн. конф. - М., 2005. - С. 5-7.

25. Волков A.B., Панкратов С.Н., Чернышев С.А. Повышение эксплуатационных качеств центробежных насосов на основе применения фторопластовых покрытий // Вестник МЭИ. - 2008. -№1. - С. 9-13.

26. Волков A.B., Парыгин А.Г., Поморцев М.Ю. Повышение эффективности эксплуатации энергетического насосного оборудования на основе использования функциональных пленок // Вакуумная наука и техника: Труды двеннадцатой Междунар. науч.-техн. конф. - М., 2005.-С. 301-304.

27. Волков A.B., Парыгин А.Г., Чернышев С.А. Особенности гидродинамического взаимодействия рабочего потока с гидрофобизированной поверхностью проточной части центробежных насосов // Энергосбережение и водоподготовка. - 2008. - №1. -С. 53-55.

28. Волков A.B., Поморцев М.Ю., Толочко A.B. Разработка методов повышения надежности эксплуатации сетевых насосов // Энергопотребление и энергосбережение, проблемы и решения: Тез. докл. шестой науч.-практ. конф. - Пермь, 2003. - С.58-60.

29. Волков A.B., Поморцев М.Ю., Чернышев С.А. Анализ эффективности гидрофобизации поверхностей проточной части центробежного насоса КМ 65-50-160 на основе расчетно-теоретических исследований

// Гидрогазодинамика, гидравлические машины и гидропневмосистемы: Труды Междунар. науч.-техн. и науч.-метод. конф. - М., 2006. - С. 62-65.

30. Волков A.B., Поморцев М.Ю., Чернышев С.А. Повышение эксплуатационных качеств центробежного насоса КМ 65-50-160 на основе изменения свойств поверхностей проточной части // ECOPUMP.RU 2006. НАСОСЫ. ЭФФЕКТИВНОСТЬ И ЭКОЛОГИЯ: Тез. докл. Междунар. науч.-техн. конф. - М., 2006. - С. 15-16.

31. Волков A.B., Поморцев М.Ю., Чернышев С.А. Расчетно-экспериментальные исследования гидродинамических качеств центробежных насосов с гидрофобной проточной частью // Насосы и оборудование. - 2006. -№3. - С. 42-45.

32. Волков A.B., Хованов Г.П., Чернышев С.А. Исследования влияния гидрофобизации поверхностей проточной части центробежных насосов на различные виды потерь энергии // Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика: Тез. докл. Всерос. студенческой науч.-техн. конф. -М, 2007.-С. 35.

33. Волков A.B., Хованов Г.П., Чернышев С.А. Исследования гидродинамического взаимодействия гидрофобизированной поверхности с рабочим потоком на примере обтекания пластины // ECOPUMP.RU 2007. Эффективность и экологичность насосного оборудования: Тез. докл. Междунар. науч.-техн. конф. - М., 2007. -С. 15-16.

34. Волков A.B., Хованов Г.П., Чернышев С.А. Снижение гидравлических потерь на основе изменения гидродинамического взаимодействия потока и обтекаемых поверхностей // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. четырнадцатой Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. - М., 2008. - Т. 3.

С. 208-209.

35. Волков A.B., Чернышев С.А. Влияние условий обтекания поверхностей проточной части центробежных насосов на различные виды потерь

// Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика: Тез. докл. Всерос. студенческой науч.-техн. конф. - М., 2005. - С. 40.

36. Волков A.B., Чернышев С.А. Повышение надежности и эффективности эксплуатации центробежных насосов с помощью модернизации поверхности проточной части // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. одиннадцатой Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. -М., 2005.- Т. 3.- С. 223-224.

37. Волков A.B., Чернышев С.А. Повышение эксплуатационных качеств центробежных насосов в условиях эксплуатации на основе изменения гидродинамического взаимодействия рабочего потока с поверхностью проточной части // ECOPUMP.RU 2007. Эффективность и экологичность насосного оборудования: Тез. докл. Междунар. науч.-техн. конф. - М., 2007. -С. 14-15.

38. Волков A.B., Чернышев С.А. Повышение эффективности эксплуатации и увеличение ресурса динамических насосов на основе использования поверхностно-активных ингибиторов коррозии // Насосы. Проблемы и решения: Тез. докл. Междунар. науч.-технич. конф. - М., 2003. - С. 10.

39. Волков A.B., Чернышев С.А. Применение гидрофобных покрытий для повышения надежности и эффективности центробежных насосов // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. десятой Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. - М., 2004. -Т. З.-С. 181.

40. Волков A.B., Чернышев С.А. Различные способы модификации поверхностей проточной части динамических насосов с целью повышения их эксплуатационных качеств // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. двенадцатой Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. - М., 2006. - Т. 3. -С. 281-282.

41. Волков A.B., Чернышев С.А. Увеличение ресурса и экономичности центробежных насосов на основе образования гидрофобных поверхностей в

лопастной системе // Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика: Тез. докл. Всерос. студенческой науч.-техн. конф. -М., 2003.-С. 45.

42. Волков A.B., Жарковский A.A., Парыгин А.Г., Пугачев П.В., Хованов Г.П. Расчетно-теоретические исследования характеристик насосов с малым коэффициентом быстроходности// Новое в российской электроэнергетике -

2010.- №2. С.36-44.

43. Волков A.B., Давыдов А.И., Хованов Г.П. Экспериментальные исследования эффекта гидрофобизации твердых поверхностей и элементов центробежных насосов // Промышленная энергетика - 2010. - №11. С.41-44.

44. Волков A.B., Парыгин А.Г., Давыдов А.И., Хованов Г.П. Повышение энергоэффективности центробежного насоса путем использования лопастной системы с переменным шагом// Надежность и безопасность энергетики -

2011.- №3. С.53-56.

45. Волков A.B., Парыгин А.Г., Давыдов А.И., Хованов Г.П. Влияние гидрофобного покрытия на энергоэффективность центробежного насоса// Надежность и безопасность энергетики - 2011. - №4. С.67-70.

46. Волков A.B., Парыгин А.Г., Давыдов А.И., Хованов Г.П. Экспериментальные исследования влияния наноструктурированных покрытий на виброакустические характеристики центробежного насоса// Энергетик - 2012. - №1. С.44-46.

47. Волков A.B., Парыгин А.Г., Хованов Г.П., Наумов A.B. Повышение энергоэффективности эксплуатирующихся центробежных насосов на основе модификации поверхности проточных частей // Труды Всероссийской научно-практической конференции «Повышение надежности и эффективности эксплуатации электрических станций и энергетических систем» - ЭНЕРГО - 2010 (Москва, 1-3 июня 2010г.) - М.: Издательский дом МЭИ, 2010.

48. Волков A.B., Давыдов А.И., Хованов Г.П. К вопросу об использовании супергидрофобности для повышения эффективности центробежных насосов // Насосы и оборудование - 2009. - №6(59). С.48-51.

49. Гидравлика, гидромашины, гидропривод /Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б. и др. Изд 2-е. М.: Машиностроение. 1982.

50. Голубев А.И., Колонтай М.В. Разработка и исследование рабочего колеса центробежного насоса, уравновешенного от действия гидравлической осевой силы // Гидрогазодинамика, гидравлические машины и гидропневмосистемы: Труды Междунар. науч.-техн. и науч.-метод. конф. -М., 2006. - С. 65-68.

51. Госсорг Ж. Инфракрасная термография. Основы, техника, применение. Пер. с франц. - М.: Мир, 1988. - 416 с.

52. Гроховский Д.В. Основы рационального конструирования высоконапорных центробежных многоступенчатых насосов энергетических установок: Автореф. на соиск. ученой степени д-ра техн. наук. - СПб., 1997. -40 с.

53. Гуринович А.Д. Анализ стоимости жизненного цикла при выборе энергоэффективного насосного оборудования для водозаборных скважин // ЖКХ и строительство. - 2007. -№1. - С. 64-67.

54. Гусин Н.В. Лопастные насосы Ч. 1: Общие сведения и основы теории. -1995.

55. Доброхотов В.И., Рыженков В.А., Куршаков A.B. К вопросу об эффективности удаления отложений, санации и защиты от коррозии поверхностей пароводяных трактов оборудования ТЭС // Теплоэнергетика. - 2002. - № 1. - С. 44-49.

56. Дорфман Л.А. Численные методы в гидромеханике турбомашин. - Л.: Энергия, 1974.-272 с.

57. Емцев Б.Т. Техническая гидромеханика. - М.: Машиностроение, 1978.-463 с.

58. Жарковский A.A. Математическое моделирование рабочих процессов в центробежных насосах низкой быстроходности для решения задач автоматизированного проектирования: Автореф. дис. на соиск. ученой степени д-ра техн. наук. - СПб., 2003. - 40 с.

59. Жарковский A.A. Математическое моделирование рабочих процессов и прогнозирование характеристик центробежных насосов средней и низкой быстроходности // Современные технологии в кораблестроительном и энергетическом образовании, науке и производстве. - Н. Новгород: НГТУ, 2006.-С. 512-516.

60. Жарковский A.A. Применение квазитрехмерных и трехмерных методов расчета для расчета течения, потерь и прогнозирования характеристик центробежных насосов низкой и средней быстроходности // Гидрогазодинамика, гидравлические машины и гидропневмосистемы: Труды Междунар. науч.-техн. и науч.-метод. конф. - М., 2006. - С. 89-92.

61. Жарковский A.A. Расчетно-теоретическое и экспериментальное исследование течения вязкой жидкости в центробежном колесе питательного насоса: Автореф. дис. на соиск. ученой степ. канд. техн. наук. - СПб., 1980. -20 с.

62. Залуцкий Э.В., Петрухно А.И. Насосные станции. Курсовое проектирование. - К.: Вища школа, 1987.

63. Зотов Б.Н. Теоретические характеристики и КПД насосов // Насосы и оборудование. - 2007. - №6. - С. 38-40.

64. Иванов В.Г. Центробежные насосы средней быстроходности: Учеб.пособие/Иванов В.Г.. -Красноярск, 1999

65. Исследование механических характеристик металлополимерных материалов применяемых при ремонтах металлургических машин / A.A. Ищенко, В.П. Гришко, И.А. Калиниченко и др. // Металлург, и горноруд. пром-сть. - 2006. - №4. - С. 107-110, 154-155.

66. Исследование свойств водных эмульсий октадециламина в турбулентном режиме течения [Электронный ресурс] / Г.А. Филиппов, А.Н.

Кукушкин, М.Г. Циклаури и др. // Новое в российской электроэнергетике. -2006. - №5. - Режим доступа: http:

//www.rao-ees.ru/ru/news/news/magazin/show.cgi705_06.htm, свободный.

67. К вопросу выбора оптимального времени проведения предупредительного капитального ремонта насосов / A.C. Галеев, Б.З. Султанов, Р.Н. Сулейманов, С.Г. Каминский // Технологии ТЭК. - 2003. -№5.-С. 14-16.

68. Кавитационные исследования питательного насоса ПН-1500-350 / JI.E. Чегурко, В.А. Васильев, В.М. Гаврилов, Г.И. Чурбакова // Химическое и нефтяное машиностроение. - 1983. - №9. - С. 11.

69. Караханьян B.K. ECOPUMP.RU 2007. Состояние и перспективы развития программы эффективности и экологичности насосов // ECOPUMP.RU 2007. Эффективность и экологичность насосного оборудования: Тез. докл. Междунар. науч.-техн. конф. - М., 2007. -С. 27-28.

70. Караханьян В.К. Основы методологии совершенствования и создание нового поколения центробежных насосов общепромышленного применения: Дис. на соиск. ученой степени д-ра техн. наук в форме научного доклада. -М, 1989.-40 с.

71. Караханьян В.К. Проблемы и перспективы // Хим. техн. - 2002. - №8. -С. 4-7.

72. Карелин В.Я., Минаев A.B. Насосы и насосные станции. - М.: Стройиздат, 1986. - 320 с.

73. Кац A.M. Многопараметрическая оптимизация рабочих колес центробежных насосов низкой быстроходности: Автореф. дис. на соиск. ученой степени канд. техн. наук. - М., 1991. - 16 с.

74. Квасов Г.Г. Повышение эффективности насосных агрегатов для трубопроводного транспорта нефти // Хим. и нефтегаз. машиностр. - 2006. -№11.-С. 29.

75. Клименко A.B., Гашо Е.Г. Проблемы повышения эффективности коммунальной теплоэнергетики на примере объектов жилищно-коммунального хозяйства центрального округа Москвы // Теплоэнергетика. -2004. - №6. - С. 54-59.

76. Козлов Л.Ф. Экспериментальные исследования пограничного слоя. -Киев: Наука, 1978.- 184 с.

77. Колпачков В.И., Ящура А.И. Производственная эксплуатация, техническое обслуживание и ремонт энергетического оборудования: Справочник. - М.: Энергосервис, 1999. - 438 с.

78. Композиционные покрытия для восстановления и повышения работоспособности насосов химического производства / В.Л. Басинюк, М.В. Кирейцев, Н.П. Чернюк и др. // Ремонт, восстановление, модернизация. -2003.-№1.-С. 5-7.

79. Ксенофонтов А.Н. Химические центробежные насосы серий AM и Route TMR с магнитной муфтой из полимерных материалов // Хим. техн. -2006. -№9.-С. 8-10.

80. Кузьмин С.А. Повышение эффективности эксплуатации насосных агрегатов // Труды 25 ГОСНИИ МО РФ. - 2006. - №53. - С. 408.

81. Курылев A.A. Повышение надежности и долговечности динамического оборудования // ECOPUMP.RU 2007. Эффективность и экологичность насосного оборудования: Тез. докл. Междунар. науч.-техн. конф. - М., 2007. -С. 33.

82. Кутателадзе С.С., Миронов Б.П., Накоряков В.Е. Экспериментальное исследование пристенных турбулентных течений. - Новосибирск: Наука, 1975.- 166 с.

83. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа: Учебное пособие. -3-е изд. - М.: Наука, 1970. - 904 с.

84. Ломакин A.A. Центробежные и осевые насосы. - М.: Машиностроение, 1966.-363 с.

85. Лопастные насосы: Справочник /Зимницкий В.А., Каплун А.В., Папир А.Н., Умов В.А.; Под общ. ред. Зимницкого В.А. и Умова В.А. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1986.

86. Малюшенко В.В., Михайлов А.К. Насосное оборудование тепловых электростанций. - М.: Энергия, 1975. - 280 с.

87. Малюшенко В.В., Михайлов А.К. Энергетические насосы: Справочное пособие. - М.: Энергоиздат, 1981. - 200 с.

88. Марков Д.В., Могильченко И.А., Соболев Г.В. Новые Герметичные насосы ЗАО Гидрогаз // Техномир. - 2004. - №4. - С. 40-41.

89. Мартынова О.И., Рыженков В.А., Полевой Е.Н. Об использовании пленкообразующих аминов для консервации энергетического оборудования // Технология воды и топлива на тепловых электрических станция: Тез. докл. науч.-техн. и метод, конф. -М., 1997. - С. 17.

90. Марцинковский В.А., Ворона П.Н. Насосы атомных электростанций. -М.: Энергоатомиздат, 1987

91. Математическая теория планирования эксперимента. Под ред. Ермакова С.Н. М.: Наука, 1983

92. Мацумуро М. Современные проблемы и тенденции развития насосостроения. Рютай Котаку, 1975, вып. 9, № 18, с. 851-861.

93. Машин А.Н. Профилирование проточной части рабочих колес центробежных насосов. М.: Изд. МЭИ, 1976

94. Миронов Б.П. Пристенные и свободные турбулентные течения. -Новосибирск: ИТФ, 1988. - 129 с.

95. Михайлов В.А. Повышение стойкости элементов энергетического оборудования путем использования микродобавок ПАВ: Автореф. дис. на соиск. ученой степени канд. техн. наук. - М., 1987. - 19 с.

96. Михайлов А.К., Малюшенко В.В. Лопастные насосы. М.: машиностроение, 1977.

97. Митенков Ф.М., Новицкий Э.Г., Главные циркуляционные насосы для АЭС. М.: Энергоатомиздат, 1984

98. Многократное повышение надежности и ресурса работы узлов компрессоров и насосов методом газотермического напыления / JI.X. Балдаев, В.А. Лупанов, Е.А. Панфилов и др. // Компрес. техн. и пневмат. -2003.-№8.-С. 14-15.

99. Моргунов Г.М. Интегральный метод трехмерного расчета вихревого баротропного течения в турбомашинах // Изв. АН СССР. МЖГ. -1984.-№6. -С. 3-12.

100. Моргунов Г.М. Постановка прямой трехмерной задачи теории лопастных гидромашин // Труды МЭИ. - 1975. - №259. - С. 25-38.

101. Моргунов Г.М. Пространственное обтекание лопастных систем турбомашин установившимся потоком идеальной жидкости // Изв. АН СССР. МЖГ. - 1975. - №6. - С. 3-12

102. Моргунов Г.М. Расчет безотрывного обтекания пространственных лопастных систем с учетом вязкости. // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. - 1985.-№1.-С. 117-126.

103. Моргунов Г.М. Соотнесение компьютерного моделирования газодинамических процессов с описанием течений в гидромашинах // Современное состояние и перспективы развития гидромашиностроения в XXI веке: Труды Междунар. науч.-техн. конф. - СПб, 2003. - С. 6-11.

104. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей. Справочник // Манюк В.И, Каплинский Я.И, Хиж Э.Б. и др. М.: Стройиздат, 1988.

105. Нанохимия: учебное пособие / Г.Б. Сергеев. - 2-е изд. - М.: КДУ, 2007. -336 с.

106. Насосы АЭС. Под ред. Пака П.Н. М.: Энергоатомиздат, 1989

107. Насосная азбука/ ООО "ВИЛО РУС". -М., 2000.

108. Нестеров С.Б, Рыженков В.А.. Формирование в вакууме износостойких покрытий // Вакуумная наука и техника: Тез. докл. третьей науч.-техн. конф. - Гурзуф, 1996. - С. 74-75.

109. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. - JL: Энергоатомзидат, 1985. - 248 с.

110. Носов Э.Ф., Маркевич A.M., Клейменов H.A. Энциклопедия полимеров. - М.: Советская энциклопедия, 1977. - Т. 3. - 1152 с.

111. Об использовании октадециламина в теплоэнергетике / И.Я. Дубровский, В.А. Рыженков, A.B. Куршаков и др. // Вестник МЭИ. -2000. - №2. - С. 79-82.

112. NPSH для лопастных насосов. Elsevier advanced technology. The boulevard langford lane, Kidlington, Oxford OX5 1GB, UK. 2001.

113. Орахелашвили Б.М. Диагностирование неисправностей центробежных насосов: Учебное пособие, - М.: МЭИ, 1999. - 19 с.

114. Панаиотти С.С. Разработка методов расчета и проектирования лопастных насосов с высокой всасывающей способностью: Автореф. дис. на соиск. ученой степени д-ра техн. наук. - М., 1997. - 32 с.

115. Панаиотти С.С. Влияние растворенного в жидкости газа на кавитационные характеристики. Известия вузов: Машиностроение, 1968, №4

116. Перевощиков С.И. Гидродинамика центробежных насосов/ Перевощиков С.И.. -Тюмень, 2002.

117. Петров A.A., Бальян Х.В., Трощенко А.Т. Органическая химия: Учебник для вузов / Под ред. Петрова A.A., 4-е изд., перераб. и доп., М., Высш. Школа, 1981. -592 с.

118. Панин A.A., Лагунов B.C. Уплотнительные элементы гидравлических систем на основе фторопласта-4 // Инж. технол. рабочий. - 2005. - №10. - С. 36.

119. Парыгин А.Г., Чернышев С.А. Повышение эксплуатационных качеств динамических насосов на основе фторопластовых гидрофобных покрытий // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. тринадцатой Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. - М., 2007. - Т. 3. - С. 236-238.

120. Пасько T.B, Пасько A.A. Перспективы использования дисковых насосов // Достижения ученых XXI века: Тез. докл. Междунар. науч.-техн. конф. - Тамбов, 2005. - С. 101-102.

121. Патент РФ №47364. Устройство для формирования антикоррозионного покрытия / A.B. Волков, М.Ю. Поморцев, В.А. Рыженков // Б.И. -2005.-№24.-2 е.: ил.

122. Патент РФ №51619. Устройство гидрофобизации проточных частей динамических насосов посредством использования поверхностно-активных ингибиторов коррозии / A.B. Волков, М.Ю. Поморцев,

B.А. Рыженков // Б.И. - 2006. - № 6.- 2с.: ил.

123. Поваров O.A., Куршаков A.B., Рыженков В.А. Физико-химические основы защиты турбоустановок от коррозии с помощью октадецеламина // Вопросы совершенствования эксплуатации и повышения коррозионной надежности паротурбинных установок: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. совещания. - М, 1989. - С. 39-42.

124. Повх И.Л. Аэродинамический эксперимент в машиностроении. - Л.: Машиностроение, 1974. -480 с.

125. Повх И.Л. Техническая гидромеханика. - Л.: Машиностроение, 1976,-504 с.

126. Повышение надежности и экономичности энергетических насосов / А.Н. Туркин, Л.Е. Чегурко, В.А. Васильев, Б.П. Прибытов // Соверш. энер. оборуд. ТЭС. Всес. теплотехн. НИИ. - Челябинск, 1991. -

C. 179-192.

127. Прибытов Б.П. Эксплуатация циркуляционных насосов ТЭС. -М.: Энергоатомиздат, 1991.

128. Пфлейдерер К. Лопаточные машины для жидкостей и газов. - М.: Машиностроение, 1960.

129. Рахмилевич 3.3. Насосы в химической промышленности: Справ, изд. для рабочих/ Рахмилевич 3.3.. -М.: Химия, 1990.

130. Ремезов А.Н., Куличихин B.B. Пути совершенствования питательных насосов для энергоблоков большой мощности // Энергосбережение и водоподготовка. - 2001. - №1. - С. 30-38.

131. Ризаева М.Д. Применение композиций для покрытий с целью сокращения коррозионных потерь в теплоэнергетике // Теплоэнергетика. - 1997. - №5 - С. 75-79.

132. Рогов В.Е., Корнопольцев В.Н., Могнонов Д.М. Получение антифрикционных фторопласт-фосфатных покрытий // Хим. промышленность. - 1999. - №9. - С. 574-577.

133. Руднев A.C. Создание центробежных консольных насосов нового поколения и исследование их работы в расширенном диапазоне подач: Дис. на соиск. ученой степени канд. техн. наук. - М., 1990. - 20 с.

134. Рыженков В.А. Повышение износостойкости оборудования паротурбинных установок электрических станций: Дис. на соиск. ученой степени д-ра техн. наук в виде научного доклада. - М., 2002. - 58 с.

135. Рыженков C.B., Волков A.A. Особенности эксплуатации систем циркуляционного водоснабжения в современной теплоэнергетике // ECOPUMP.RU 2007. Эффективность и экологичность насосного оборудования: Тез. докл. Междунар. науч.-техн. конф. - М., 2007. -С. 40-41.

136. Рыженков В.А., Волков A.B., Парыгин А.Г., Хованов Т.П. Рабочее колесо центробежного насоса// Патент №102713 RU от 03.08.2010

137. Рыженков В.А., Волков A.B., Парыгин А.Г., Хованов Т.П. Установка для нанесения гидрофобного покрытия на рабочие колеса центробежных насосов// Патент №106563RU от 15.03.2011

138. Рыженков A.B., Сухова Е.А. Технология и оборудование для снижения гидравлического сопротивления трубопроводных сетей систем теплоснабжения //Труды Всероссийской НПК - ЭНЕРГ02010 "Повышение надежности и эффективности эксплуатации электрических станций и энергетических систем" , 1-3 июня 2010г. - Москва. - Изд.дом МЭИ. - Том 1 -С. 244-247.

139. Рыженков A.B., Сухова Е.А, Хованов Т.П. О проблеме определения гидравлического сопротивления трубопроводов с модифицированной поверхностью // Промышленная энергетика. - № 3. - 2011. - С. 30-34.

140. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов. - М.: МЭИ, 2001.-472 с.

141. Справочник по технической акустике. М. Хекл, JI, 1980

142. Степанов А.И. Центробежные и осевые насосы. Теория, конструирование и применение. - М.: МАШГИВ, 1960

143. Сумм Б.Д, Горюнов Ю.В. Физико-химические основы смачивания и растекания. - М.: Химия, 1976. - 232 с.

144. Твердохлеб И.Б, Обозный A.C. Модернизация насосов ЭЦВ // ECOPUMP.RU 2007. Эффективность и экологичность насосного оборудования: Тез. докл. Междунар. науч.-техн. конф. - М, 2007. -С. 48-49.

145. Топаж Г.И. Расчет интегральных показателей гидромашины. - JL: ЛГУ, 1989.-208 с.

146. Топливно-энергетический комплекс: сущность, структура, механизм управления. Зуев В.А, Вестник СПбГУ, Сер 5. 2006. Вып.1

147. Туркин А.Н. Совершенствование питательных насосов энергоблоков 800 МВт // Электрические станции. - 1993. - № 4. - С. 23-27.

148. Туркин А.Н. Термические деформации ротора питательного насоса в концевых уплотнениях // Электрические станции. - 1993. - № 3. -С. 38-40.

149. Филиппов Г.А., Салтанов Г.А., Мартынова О.И. Физико-химические проблемы повышения надежности и эффективности теплоэнергетического оборудования на основе использования микродобавок поверхностно-активных веществ // Теплоэнергетика. - 1990. - №2. - С. 52.

150. Формирование защитных покрытий с целью повышения износостойкости энергетического оборудования / С.Б. Нестеров, В.А. Рыженков, A.A. Бодров, В.А. Степанов // Вакуумная металлизация: Тез. докл. науч.-техн. семинара. - Харьков, 1996. - С. 44.

151. Фортов В.Е., Макаров A.A. Тенденции развития мировой энергетики и энергетическая стратегия России // Вестник Российской Академии наук. -2004. - Т. 74. - №30. - С. 195-208.

152. Хусаинов С.К., Сулейманов Р.Н. Анализ эффективности работы центробежных насосов системы городских водоканалов // Водоснабж. и сан. техн. - 2004. - №7. - С. 21-24.

153. Численное решение прямой трехмерной гидродинамической задачи для исследования и проектирования лопастных систем гидромашин: Учебное пособие / Г.М. Моргунов, В.М. Горбань, С.Н. Панкратов, A.B. Волков. - М.: МЭИ, 2001.-36 с.

154. Чумаченко Б.Н. Теоретические основы и экспериментальные исследования с целью создания проточных частей лопастных насосов, обеспечивающих сочетание высоких КПД, всасывающей способности и низкого уровня вибраций: Автореф. дис. на соиск. ученой степени д-ра техн. наук. - М., 2002. - 35 с.

155. Шапиро A.C. Кавитационные срывные режимы шнекоцентробежных насосов: Автореф. дис. на соиск. ученой степени д-ра техн. наук. - М., 1971. -36 с.

156. Шапиро A.C. Структура реального потока течения в центробежных и осевых насосах. - М.: МГТУ им Н.Э. Баумана, 2004. - 280 с.

157. Шапиро А.С., Артемьев А.А. Основы профилирования шнековых рабочих колес насосов с высокими антикавитационными свойствами // Лопаточные машины и струйные аппараты. - 1987. - №8. - С. 63-72.

158. Швиндин А.И. Современное насосное оборудование для нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности // Материалы отраслевого совещания главных механиков нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий России и СНГ. -Кирши, 2003.-С. 126-132.

159. Швиндин А.И., Руденко А.А. Насосы для нефтехимпереработки: состояние, перспективы, задачи сегодняшнего дня // Хим. техн. -2005.-№8.-С. 8-9.

160. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. - М.: Мир, 1972. - 381 с.

161. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. - М.: Наука, 1974. - 712 с.

162. Щипулин И.Ф. Основные направления развития насосостроения. Хим. и нефт. Машиностроение, 1981, №3, с. 1-2

163. Якубчик П.П. Насосы и насосные станции: Учеб.пособие. -СПб., 1997.

164. Budris A.R. Improved pump hydraulic selection reduces cavitational risk // Hydrocarbon Process. - 2004. - V .83. - №8. - P. 39-42.

165. Chang-Jin Kim, Chih-Ming Ho, Robin L. Garrell, Fred Wudl. NanoTurf: Nano-engineered Low Flow Friction Surfaces. // University of California, Los Angeles, 2002

166. Chang-Hwan Choi, K. Johan A. Westin, and Kenneth S Breuer. Apparent slip flows in hydrophilic and hydrophobic microchannels // Physics of fluids, Vol. 15, No. 10, October 2003, pp. 2897 - 2902.

167. Ceram CO-Beschichtung, eine umweltfreundliche Veredelung. // Kommunalwirtschaft. - 2002. - №10. - P. 690.

168. Corrosion in submersible pumps. What can be done about it? // HSB Int. -1999.-№10.-P. 56-57.

169. De Gennes P.G. Wetting: Static and Dynamics// Rev. Mod. Phys, 1985. V. 57. P. 827-863.

170. Der Feind in meiner Pumpe // Produktion. - 2001. - №39. - P. 12-13.

171. Determining the real cost of powering a pump // World Pumps. - 2008. -№3. - P. 22-23.

172. Dichtungslose Pumpentechnologie // CITplus. - 2004. - V. 7. - №3. - P. 47.

173. Do we know the attainable efficiency of centrifugal pumps better? // World Pumps. - 2002. - №424. - P. 24-29.

174. Dzissah J, Suraj A. Evaluation of customer perceptions for quality improvement: A case study // Qual. Eng. - 1998. - V. 10. - №1. - P. 37-41.

175. European Association of Pump Manufacturers. Attainable efficincies of volute casing pumps: The Europump Guides to Advanced Pumping Technology. -Oxford: Elsevier Advanced Technology, 1999. - 28 p.

176. Holzhuter E, Siekmann H.E. Forschung und Entwicklung auf dem Sektor der Pumpen-Standortsicherung // Konstruktion. - 1998. - №4. - P. 3.

177. Kim J, Kim C.-J. Nanostructured Surfaces for Dramatic Reduction of Flow Resistance in Droplet-based Microfluidics // Technical Digest: Conference on MEMS. - Las Vegas, 2002. - P. 479-482.

178. Laufer J. The structure of turbulence in fully developed pipe flou. — «NASA Tech Repts.», 1954, №1174, pp. 1 — 18.

179. Kluge Manfred. Designed for continuous use // Chem. Plants and Process. -

2005. - V. 38. - №3. - P. 10-11.

180. Korrosionsschutz im Kraftwerksbereich // Mater, and Corros. - 2001. - №6. -P. 470-471.

181. Magnetic couplings for process pumps // Chem. Plants and Process. -

2006.-V. 39. -№1. - P. 28.

182. Manring Noah D. Measuring pump efficiency: uncertainty considerations // Trans. ASME. J. Energy Resour. Technol. - 2005. - V. 127. - № 4. -P. 280-284.

183. McLean Murray G. Selecting the pump for process pumping applications // Plant Eng. - 1985. - №3. - P. 42-45.

184. Mit der Kraft des Magneten // HLH: Heizung, Luftung. - 2002. - №4. -P. 16-17.

185. Mimicking nature: Physical basic and artificial synthesis of the Lotus-effect. S.C.S. Lai/ Universiteit Leiden, August 2003.

186. Muggli F., Holbein P., Dupont Ph. CFD calculation of a mixed flow pump characteristic from shutoff to maximum flow // Trans. ASME. J. Fluids Eng. - 2002. - №3. - P. 798-802.

187. Nae B., Safta Carmen. A new technological approach for the abrasiverproof coating of the operative component parts of the hydrotransport pumps // Sei. Bull. D. - 1997. -№1. - P. 95-101.

188. Neue Blockpumpen fur aggressive Medien // F und S: Filtr. und Separ. -1999.-№4.- P. 187.

189. Overlooked key areas of centrifugal pump maintenance // World Pumps. -2001. -№414. -P. 29-32.

190. Pumps software review // World Pumps. - 1999. - №392. - P. 42- 43.

191. Roth M. Einfluss der Einbaubedingungen von Kreiselpumpen auf deren Betriebsverhalten // DVGW Energ. Wasser-Prax. - 2003. - V. 54. - №12. - P. 8283.

192. Sealless pumps for petrochemicals, oil and gas // Chem. Eng. - 2005. - V. 112.-№4.-P. 36.

193. Song Huaijun, Zhang Caiyun, Han Luxia, Zhang Pei, Luo Tingliang. Centrifugal pump efficiency rising methods // Jieneng jishu. - 2005. - №3. - P. 247-250.

194. VerschleiSSschutzschicht aus Nickel und eingelagertem Siliziumkarbid // Maschinenmarkt. - 1999. - №29. - P. 60.

195. Wirkungsgrad von Kreiselpumpen verbessert // VDI-Nachr. - 2004. -№16. -P. 3.

196. Whiffingham A., Kingston J. Didcof upgrades vibrational analysis / Mod. Power Syst., 1992, V. 12, N5, p.65 - 69.

197. Wienen Kurt Der NPSH - Wert bei Kreiselpupen// Chem. - Anlag. Verfahren, 1989, 22,N 10,p.l 14-116.

198. Wirkungsgrad von Kreiselpumpen verbessert. //VDI-Nachr,2004,N 16,p. S3

199. Wu Chuhg-Hua A general theory of three-dimensionaly flow in subsonic and supersonic turbomachines of axial, radial and mixed flow type.- Transaction of the ASME, 1952,V. 74,N 8,p. 1363-1380.

200. Wu Chuhg-Hua A thejry of the direct and inverse problem of compressible flow past cascade of arbitrary blade section lying in arbitrary stream filament of revolution in turbomachine. - Scienta Sinica,1959, V. 8,N 12,p.l529-1557.