Повышение эффективности напорных систем водоснабжения с несколькими водопитателями тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.04, кандидат технических наук Авсюкевич, Алексей Петрович

• Авсюкевич, Алексей Петрович
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Авсюкевич, Алексей Петрович

Введение

Глава 1. Анализ современного состояния работы систем подачи и рас- 9 пределения воды. Постановка задач исследования.

1.1. Общие принципы систем подачи и распределения воды.

1.2. Совместная работа насосов, водопроводных сетей и резервуаров.

1.3. Аналитические характеристики центробежных насосов.

1.4. Регулирование подачи центробежных насосов

1.5. Расчет совместной работы насосов и водоводов.

1.6. Последовательное и параллельное соединение трубопроводов.

1.7. Обеспечение надежности работы водоводов.

1.8. Параллельная и последовательная работа.насосов.

1.9. Постановка задачи. Обоснование выбранного направления работы.

Глава 2. Управление потокораспределением систем подачи и распределе- 46 ния воды в экстремальных условиях.

2.1. Задача регулирования потокораспределения в гидравлических систе- 46 мах.

2.2. Обоснование описания рабочих характеристик центробежных насо- 48 сов систем водоснабжения.

2.3. Использование коэффициентов стабильности при определении про- 54 изводительности насосов.

2.4. Анализ режимов функционирования систем транспортировки воды с 60 несколькими водопитателями.

2.5. Поверочные расчеты при оценке надежности гидравлических систем.

2.6. Способ повышения скорости сходимости процесса завязки сети при 71 поверочных гидравлических расчетах.

Глава 3. Теоретические основы и методология расчета систем подачи и 75 распределения воды с водозаборными скважинами.

3.1. Характерные особенности расчета систем ПРВ с водозаборными 75 скважинами.

3.2. Подача воды из одной скважины в напорный резервуар (башню).

3.3. Подача воды при помощи группы взаимодействующих скважин из 78 неофаниченных водоносных пластов.

3.4. Подача воды из отдельных скважин в безбашенную водопроводную 82 сеть.

3.5. Рекомендации по схемным решениям водопроводной сети водозабо- 88 ра.

3.6. Методика поверочных гидравлических расчетов водозаборов.

3.7. Рекомендации по устройству водозабора.

Глава 4. Особенности поверочных гидравлических расчетов при оценке 107 надежности подачи воды.

4.1. Основные предпосылки и задачи поверочного расчета систем подачи 107 воды.

4.2. Поверочные расчеты при оценке надежности систем с разветвленной 113 сетью.

4.3. Поверочные расчеты при оценке надежности систем с кольцевой се- 129 тью.

4.4. Поверочные расчеты в системах с приоритетом потребителей воды 143 при авариях.

4.5. Выводы. 14&

Глава 5. Повышение эффективности подачи воды из водозабора подзем- 149 ных вод.

5.1. Обоснование возможности совместной работы насосов ЭЦВ на об- 149 щий водовод.

5.2. Схемные решения водопроводной сети водозаборов подземных вод.

5.3. Эксплуатационные особенности работы водозаборов подземных 158 вод.

5.4. Повышение эффективности обеспечения водой потребителей при 163 ремонтно-профилактических мероприятиях на сети.

5.5. Основные положения алгоритма и программы поверочных расчетов 164 параметров напорных систем на ПЭВМ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности напорных систем водоснабжения с несколькими водопитателями»

А п ж~ ж/9141.1 ТДв1тттлТАУттттрг«1лтт гтлгпдлл лггллл^лтп^ гат поортггтггл

Ш* VI »1/^1'»V . X '■ЦШ 1 Ч^/ЛЛЛ^А'ХЧ/Ч^Г^ГХЛП. V X 1>у 1. ^/иооИ 1. ши

Ллттр^ ЛТТЛ1Е'Ш.ГУ ТАУПЛТТЛГТШ ПЙ^ПоЛлтГР Т/Т риАТТЛриШЛ ИЛВЛМ ТАУШЛГМ ПЛТ/ТПА/ тж

У^АХ/М^и/Х/Ж X У/ХЛЛЧ^^ХЧ/А ХАХА^ ХАУ ХА АХДУ/^рЪ'ЛАЖАХч/ АХЧ/Х*Ч/ХХ X '"'■'»»^ А А XXV XV V XX решению новых научных задач. Одновременно с этим повышзются требования к надежности работы оборудования и механизмов, качеству монтажных и строительных работ функционированию технических систем и сооружений. Повышение напорных систем водоснабжения (НСВ) неразрывно связано с технологической надежностью и охватывает широкий курс вопросов, связанных с поддержанием требуемого уровня бесперебойности их работы. При этом сегодня выделяют два аспекта: количественное определение степени надежности (техническая надежность) и определение степени обеспеченности подачи воды потребителю (технологическая надежность). Вопросы технологической надежности НСВ актуальны для многих объектов капитального строительства. Нередко среди объектов выделяется ряд приоритетных потребителей, которые имеют повышенные требования к обеспеченности водой в связи с особой важностью решения поставленных перед ними задач. К ним можно отнести потребителей, использующих воду, например, для охлаждения АЭС, радиотехнических систем, средств связи и т.д. Для систем НСВ, в состав которых входят приоритетные потребители, возникает необходимость в 100% обеспеченности водой важных объектов в любых условиях эксплуатации. Это, соответственно, ужесточает требования и к самой НСВ, т.е. к водопроводной сети и водопитате-лям.

Достижение заданного уровня обеспеченности потребителей водой в различных птэт-гмау Ахшъ-гтлхшплпашто НРЙ г>ъ г>пат лтпглгл ттт-ггттг. 1ЛАО(что1лт>Л1>!»Ш/га (х/пторуАи^и^'Ъ АА1/1 -X >.—• 1—/ ^и V ^Х V ^ДХ I I I ■ I* р У^У^ДХДХ^УЦУЦ 1ГХ/Х ^ УХЪХ новки дополнительных насосов, прокладке магистральных линий в несколько ниток, увеличение диаметров каждой нитки для пропуска заданного расхода в аварийных ситуациях и т.п.), во-первых, часто приводит к избыточной надежности и, естественно, к существенному необоснованному удорожанию объекта за счет стоимости оборудования, капитальных затрат, увеличению установленной мощности и т.д.), во-вторых, не всегда является достаточным условием, так как при этом следует еще обеспечить совместную работу всех элементов системы для нормальных и экстремальных условий, т.е. в условиях многорежимно-сти.

Многорежимность функционирования НСВ, жесткая гидравлическая взаимосвязь потребителей, сложность структурных схем и т.п. приводят к тому, что при переходе от одного режима к другому возможно появление апериодических расходящихся процессов, что в свою очередь может привести к преждевременном}' отказу отдельных элементов (блоков) системы или всей НСВ в целом. Анализ условий работы насосного оборудования в НСВ с несколькими водопи-тателями показывает в большинстве случаев несоответствие режимов работы насосов требованиям ГОСТ, Целью настоящей работы является:

1. Совершенствование существующих и разработка новых математических моделей объектов НСВ на стадии проектирования, при реконструкции и эксплуатации с учетом требований приоритетных потребителей, работающих в экстпемальных условиях.

А. *>

2. Разработка новых конструктивных оешений и комплекса локальных мев по

•А А « 1 Л. повышению функционирования НСВ с несколькими водопитателями и методики их решения с учетом многорежимности работы системы и технических ограничений, налагаемых на се элементы. Достижение цели позволит снизить капитальные вложения на строительство (реконструкцию) водопроводных сетей, уменьшить трудозатраты и сроки строительства, будет способствовать внедрению АСУ НСВ для регулирования потоков в экстремальных:'условиях, обеспечит стабильность работы оборудования, тем самым обеспечивая повышение надежности НСВ при снижении приведенных затрат.

Научная новизна работы состоит:

• в выявлении факторов, влияющих на технологическую надежность систем подачи воды с несколькими водопитателями, оценена степень их влияния на надежность подачи;

• в методах анализа НСВ с несколькими водопитателями при реконструкции с помощью коэффициента стабильности, учитывая многорежимность работы системы и технические ограничения, налагаемые на ее элементы;

• в обеспечении условий стабильной работы насосного оборудования скважин в пределах выбранной оптимальной зоны и повышения технологической надежности водозабора в целом путем использования предложенной методики расчета диаметров трубопроводов систем водозабора подземных вод; в разработке новых конструктивных решений и комплекса локальных мер по повышению функционирования НСВ с несколькими водопитателями в условиях многорежимности работы системы.

Практическая значимость:

• разработана на основе предложенной математической модели НСВ программа расчета на ПЭВМ, составлены вспомогательные графики для коэффициента стабильности, через который могут быть выражены технические ограничения, налагаемые на систему или ее оборудование, и требования надежности подачи воды, использование которых снижает трудозатраты и способствует повышению качества проектирования;

• даются рекомендации по проектированию водозабора подземных вод, позволяющие наряду с высокими показателями эффективности обеспечить устойчивую и надежную работу погружных насосов и всего водозабора в целом;

• для повышения надежности водозабора подземных вод предложены герметичная напорная емкость с предохранительными клапанами, устанавливаемая на скважинных трубопроводах (авт. свид. №1278411 от 22.08.1986 г.) 8

Результаты исследований включены в ВСН 24-87 "Нормы по оценке надежности оборудования систем водоснабжения и водоотведения, 1989 г.".

Апробация работы

Основные положения докладывались на научно-технических конференциях ЛИСИ (СПбГАСУ), в 1985-90, 1999 гг. на Всесоюзном школе-семинаре "математические модели и методы анализа и оптимального синтеза развивающихся трубопроводных и гидравлических систем" СЭИ СО АН СССР г. Иркутск, 1990 г. На Всесоюзном семинаре по математическому моделированию потокораспределения в инженерных сетях (г. Туапсе) 1988 г.