Исследование возможности оптимизации насосного агрегата для двух режимов работы, отличных от оптимального

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Исследование факторов, влияющих на виброакустические характеристики насосов, является одним из главных направлений работ в нынешнем насосостроении. Улучшение этих характеристик позволяет не только продлить срок службы насосов за счет снижения уровней вибрации, но и уменьшить уровень шума.

Цель. В рамках данной работы предпринята попытка произвести оптимизацию проточной части многоступенчатого насоса для получения приемлемых виброшумовых характеристик (ВШХ) в двух режимах работы, отличных от оптимального.

Методы. В результате исследования было установлено, что изменение этих параметров в угоду ВШХ отрицательно сказывается на КПД насоса и наоборот. Из-за этого потребуется искать оптимальный баланс между этими параметрами. Оптимизация проводилась с помощью метода исследования пространства параметров с применением ЛП-тау последовательностей. В качестве параметров оптимизации были выбраны следующие элементы: площадь на входе в отвод, угол направляющих лопастей на входе в отвод, ширина рабочего колеса на выходе, угол лопастей рабочего колеса на входе и выходе, угол охвата лопасти в рабочем колесе. В качестве критерия оптимизации было выбрано уменьшение площади под графиком спектра пульсаций давления. Математическая модель была верифицирована по двум произведенным и испытанным ранее вариантам проточных частей. Первый образец имел завышенные показатели спектра ВШХ в области высоких частот, второй же имел завышенные показатели в области низких частот.

Результаты. Составленная математическая модель качественно показала такие же результаты, что позволяет говорить о допустимости ее применения для оптимизации проточных частей насосов.

Заключение. Данная работа будет интересна специалистам в области проектирования лопастных гидромашин.

Об авторах

Владимир Олегович Ломакин

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: lomakin@bmstu.ru
ORCID iD: 0000-0002-9655-5830
SPIN-код: 3467-7126

д-р техн. наук, заведующий кафедрой Э10 «Гидромеханика, гидромашины и гидропневмоавтоматика»

Россия, 2-я Бауманская ул., д.5, Москва, 105005

Александр Андреевич Протопопов

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: proforg6@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6069-7730
SPIN-код: 4175-5118

канд. физ.-мат. наук, заместитель заведующего кафедрой Э10 «Гидромеханика, гидромашины и гидропневмоавтоматика»

Россия, 2-я Бауманская ул., д.5, Москва, 105005

Константин Геннадьевич Михеев

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана; Научно-производственное объединение гидравлических машин – Гидромаш

Email: zamgdpro@gidromash.com.ru
ORCID iD: 0000-0002-3142-6755
SPIN-код: 5320-2940

технический директор

Россия, 2-я Бауманская ул., д.5, Москва, 105005; Москва

Алексей Андреевич Веселов

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Автор, ответственный за переписку.
Email: veselov.aleksei98@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3505-5848
SPIN-код: 6561-3300

студент кафедры Э10 «Гидромеханика, гидромашины и гидропневмоавтоматика»

Россия, 2-я Бауманская ул., д.5, Москва, 105005

Список литературы

  1. Tokarev A.P., Yanbarisova A.A., Khatmullina R.S. The Dependence of the Pump Piping Vibration from the Rotor Speed // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 666, N 4. doi: 10.1088/1755-1315/666/4/042065
  2. Dutta N., Kaliannan P., Subramaniam U. Effect of Motor Vibration Problems on Power Quality of Water Pumping at Residency // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 937, N 1. doi: 10.1088/1757-899x/937/1/012019
  3. Protopopov A., Makhlaeva A., Kaplenkova P. Predicted resource of the most loaded centrifugal pump bearing // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 779, N 1. doi: 10.1088/1757-899x/779/1/012017
  4. Lobsinger T., Hieronymus T., Schwarze H., Brenner G. A CFD-Based Comparison of Different Positive Displacement Pumps for Application in Future Automatic Transmission Systems // Energies. 2021. Vol. 14, N 9. doi: 10.3390/en14092501
  5. Iannetti A., Stickland M.T., Dempster W.M. A CFD and experimental study on cavitation in positive displacement pumps: Benefits and drawbacks of the ‘full’ cavitation model // Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics. 2015. Vol. 10, N 1. P. 57–71. doi: 10.1080/19942060.2015.1110535
  6. Ding H., Visser F.C., Jiang Y., Furmanczyk M. Demonstration and Validation of a 3D CFD Simulation Tool Predicting Pump Performance and Cavitation for Industrial Applications // Journal of Fluids Engineering. 2011. Vol. 133, N 1. doi: 10.1115/1.4003196
  7. Averyanov A., Protopopov A. Mathematical modeling of a centrifugal pump with a spiral tap of simplified geometry with an open and closed wheel // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 779, N 1. doi: 10.1088/1757-899x/779/1/012048
  8. Isaev N., Budaev G., Danilov D., Dobrokhodov K. Investigation of the influence of wear in impeller seals on the axial force in double suction pumps // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 779, N 1. doi: 10.1088/1757-899x/779/1/012051
  9. Ломакин В.О. Разработка комплексного метода расчета проточных частей центробежных насосов с оптимизацией параметров: дис. ... д-ра техн. наук. Москва, 2013. Режим доступа: https://www.dissercat.com/content/razrabotka-kompleksnogo-metoda-rascheta-protochnykh-chastei-tsentrobezhnykh-nasosov-s-optimi Дата обращения: 27.07.2022.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. 3D-модель модуля электронасоса ЦН-8.

Скачать (125KB)
3. Рис. 2. Координата расположения входной кромки лопастей НА и положение точек замера пульсаций давления.

Скачать (163KB)
4. Рис. 3. Пульсации давления в 1-ой точке для соответствующих НА при подаче 20 м3/ч.

Скачать (175KB)
5. Рис. 4. Пульсации давления в 1-ой точке для соответствующих НА при подаче 100 м3/ч.

Скачать (268KB)
6. Рис. 5. Спектр пульсаций давления до оптимизации.

Скачать (256KB)
7. Рис. 6. Спектр пульсаций давления после оптимизации.

Скачать (257KB)
8. Рис. 7. Вибрация при Рвх=-2 м, Рвых=50,5 м, Q=100,2 м3/ч, n1=2004 об/мин, n2=3000 об/мин.

Скачать (84KB)
9. Рис. 8. Вибрация при Рвх=-3 м, Рвых=209,6 м, Q=20,3 м3/ч, n1=2232 об/мин, n2=2760 об/мин.

Скачать (63KB)
10. Рис. 9. ГДШ при Q=20 м3/ч, Рвх=-3 м, Рвых=209,7 м, n1=2232 об/мин; n2=2760 об/мин, всасывание.

Скачать (53KB)
11. Рис. 10. Вибрации при гидродинамическом моделировании.

Скачать (65KB)

© Эко-Вектор, 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».