способ регулирования режима работы водоотливной установки

Формула изобретения

Способ регулирования режима работы водоотливной установки, содержащей основной секционный насосный агрегат в комплекте с одноколесным подкачивающим насосом, заключающийся в изменении частоты вращения рабочего колеса подкачивающего насоса, отличающийся тем, что одновременно осуществляют подачу воздуха в трубопровод, соединяющий основной насосный агрегат с подкачивающим насосом, а изменением частоты вращения рабочего колеса подкачивающего насоса поддерживают постоянной величину разрежения в точке подвода воздуха в трубопровод.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к водоотливным установкам с многоступенчатыми (секционными) насосными агрегатами и может найти применение, в частности, на главных водоотливных установках шахт и рудников.

Известен способ регулирования величины подачи насосной установки подводом воздуха в насос через всасывающий трубопровод, расположенный ниже уровня откачиваемой воды, за счет разности давлений на поверхности воды и во всасывающем трубопроводе насоса в точке подвода воздуха [см. Гейер В.Г., Тимошенко Г.М. Шахтные вентиляторные и водоотливные установки: учебник для вузов. - М.: Недра, 1987. - С.207-211]. Способ прост в технической реализации и ориентирован на регулирование подачи насосной установки по притоку. Снижение притока приводит к уменьшению уровня воды, что вызывает повышение количества подаваемого в насос воздуха, и, как следствие, к соответствующему снижению его подачи. В сходственных режимах подача насоса уменьшается с поступлением воздуха согласно следующей зависимости [см. Гейер В.Г., Тимошенко Г.М. Шахтные вентиляторные и водоотливные установки: учебник для вузов. - М.: Недра, 1987. - С.209]; Q₂ -Q₁(1-q), где Q₁ - подача насоса в режиме естественной характеристики; Q₂ - подача насоса на данную внешнюю сеть при относительном расходе воздуха q.

Диапазон регулирования подачи данным способом ограничен, так как при относительном расходе воздуха q, превышающем 0.2, из-за разрыва потока нарушается устойчивая работа насосного агрегата. Кроме того, метод не позволяет обеспечить работу насосной установки с постоянным заданным значением подачи.

Известен также способ регулирования режима работы водоотливных установок, содержащих секционные насосные агрегаты в комплекте с одноколесными подкачивающими насосами, изменением частоты вращения рабочего колеса подкачивающего насоса [см. Сташинов Ю.П., Боченков Д.А., Волков В.В. Технические и энергетические аспекты применения регулируемого электропривода на главных водоотливных установках шахт // Горное оборудование и электромеханика, № 11, 2008. - С.22-25]. Однако диапазон регулирования подачи в сторону ее снижения при этом ограничен допустимым по условиям нормальной работы насосного агрегата разрежением на входе основного насоса.

Задачей изобретения является расширение диапазона регулирования подачи насосной установки при сохранении устойчивого режима ее работы.

Для решения указанной задачи предлагается осуществлять регулирование режима работы водоотливной установки, содержащей основной секционный насос в комплекте с одноколесным подкачивающим насосом, подачей воздуха в трубопровод, соединяющий указанные насосные агрегаты, со стабилизацией разрежения в точке подвода воздуха изменением частоты вращения рабочего колеса подкачивающего насоса.

На чертеже изображена принципиальная схема водоотливной установки, реализующей предлагаемый способ регулирования режима ее работы.

Установка содержит нагнетательный став 1 с задвижкой 2, основной насосный агрегат 3 с приводным электродвигателем 4 и подкачивающий насос 5 с электродвигателем 6, получающим питание от преобразователя 7, обеспечивающего регулирование частоты вращения рабочего колеса подкачивающего насоса. Управление преобразователем осуществляет контроллер 8, на входы которого, в частности, поступают сигналы от датчика 9 величины подачи основного насосного агрегата, датчика 10 мощности, потребляемой электроприводом основного насосного агрегата, а также от датчика разрежения 11 в точке подсоединения воздухопровода 12 с регулировочным вентилем 13.

Работа системы происходит следующим образом. При закрытой задвижке 2 включением двигателя 7 запускают подкачивающий насос 5. После заливки основного насосного агрегата 3 включают его в работу и открывают задвижку 2 на нагнетательном ставе 1. Требуемый режим работы насосной установки обеспечивают известным способом-выбором соответствующей частоты вращения привода подкачивающего насоса [см. Сташинов Ю.П., Боченков Д.А., Волков В.В. Технические и энергетические аспекты применения регулируемого электропривода на главных водоотливных установках шахт // Горное оборудование и электромеханика, № 11, 2008. - С.22-25]. В частности, для этого измеряют подачу Q и мощность Р, потребляемую приводом основного насосного агрегата, определяют удельный расход электроэнергии E=P/Q и изменением частоты вращения привода подкачивающего насоса устанавливают режим работы насосной установки, соответствующий минимальной величине удельного расхода E.

Если же возможности известного метода не позволяют снизить подачу до требуемого уровня из-за ограничения предельно допустимой величины разрежения на входе основного насосного агрегата, дальнейшее снижение подачи осуществляют предлагаемым способом, а именно, подачей воздуха в трубопровод, соединяющий основной насосный агрегат с подкачивающим насосом, причем для стабилизации расхода воздуха, а следовательно, и подачи Q поддерживают постоянную, необходимую для устойчивой работы основного насосного агрегата, величину разрежение в точке подвода воздуха.

Указанное регулирование может осуществляться контроллером 8 либо вручную оператором по показаниям приборов контроля подачи 9, потребляемой мощности 10 и разрежения 11 в точке подвода воздуха.

Применение предлагаемого способа регулирования подачи насосной установки позволяет получить новый технический эффект, не сводящийся к сумме эффектов от применения каждого из рассмотренных известных методов регулирования в отдельности.

Действительно, предлагаемый способ позволяет, во-первых, стабилизировать количество воздуха, подаваемого на вход основного насосного агрегата, а следовательно, и его подачу, и, во-вторых, расширить диапазон регулирования при сохранении устойчивой работы водоотливной установки благодаря принудительному поступлению воды от подкачивающего насоса в приемный патрубок основного насосного агрегата. При этом основной насосный агрегат работает без кавитации и не сбрасывает подачу при снижении ее в широком диапазоне.