energsecurityНадежность и безопасность энергетикиSafety and Reliability of Power Industry1999-55552542-2057ООО «НПО Энергобезопасность»10.24223/1999-5555-2019-12-4-260-267energsecurity-670Research ArticleОБЩИЕ ВОПРОСЫ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ЭНЕРГЕТИКИGENERAL ISSUES RELATED TO RELIABILITY AND SAFETY OF THE POWER INDUSTRYМетод автоматизированного профилирования элементов проточной части центробежных насосов для топливно-энергетического комплексаMethod of computer-aided profiling of components of flow passages of centrifugal pumps for fuel and energy complexВихлянцевА. А.VikhlyantsevA. A.

ул. Красноказарменная, 14, 111250, г. Москва

str. Krasnokazarmennaya, 14, 111250, Moscow

alexgidro91@mail.ruВолковА. В.VolkovA. V.

ул. Красноказарменная, 14, 111250, г. Москва

str. Krasnokazarmennaya, 14, 111250, Moscow

ЯворовскийЮ. В.YavorovskyYu. V.

ул. Красноказарменная, 14, 111250, г. Москва

str. Krasnokazarmennaya, 14, 111250, Moscow

ДружининА. А.DruzhininA. A.

ул. Красноказарменная, 14, 111250, г. Москва

str. Krasnokazarmennaya, 14, 111250, Moscow

ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ; НЦ "Износостойкость"РоссияNational Research University "MPEI"; RC "Iznosostoykost"Russian FederationФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ"РоссияNational Research University "MPEI"Russian Federation201924012020124260267Copyright © Вихлянцев А.А., Волков А.В., Яворовский Ю.В., Дружинин А.А., 20202020Вихлянцев А.А., Волков А.В., Яворовский Ю.В., Дружинин А.А.Vikhlyantsev A.A., Volkov A.V., Yavorovsky Y.V., Druzhinin A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sigma08.ru/jour/article/view/670

В настоящее время топливно-энергетический комплекс (ТЭК) является базой Российской экономики. В его состав входят наиболее динамично развивающиеся отрасли, такие, как нефтехимическая, нефтеперерабатывающая и др., связанные с добычей, транспортировкой и переработкой различных видов топлива, а также отрасли, занимающиеся получением и распределением электроэнергии: теплоэнергетика, гидроэнергетика и ядерная энергетика. Номенклатура центробежных насосов ТЭК включает широкий перечень наименований: однои многоступенчатые центробежные насосы низкого, среднего и высокого давления для чистой воды, воды с примесями и различных агрессивных сред [1, 2], насосы для добычи и транспортировки нефти (магистральные, повысительные, электроцентробежные добывающие насосы, насосы для откачки утечек и пр.) и специальные насосы, применяемые при нефтепереработке (крекинговые, консольные химические и т. д.) [3]. Разработка технических решений, направленных на повышение энергоэффективности и показателей надёжности и долговечности, является одним из наиболее широко освещаемых в технической литературе трендов развития центробежных насосов ТЭК [4.9]. Наряду с этим не менее важными направлениями по-прежнему остаются снижение трудоёмкости и стоимости производства данных насосов за счёт автоматизации процесса проектирования. Рассмотрены вопросы разработки метода автоматизированного профилирования элементов проточной части центробежных насосов для нужд ТЭК. Представлены описание предлагаемого метода и результаты его апробации на примере профилирования проточной части рабочего колеса центробежного консольного химического насоса АХ 12.5/50. Выполнено сравнение с другими известными методами. Проведена оценка временных затрат на выполнение проектировочных работ. Установлено, что на автоматизированное профилирование проточной части рабочего колеса по представленному методу было затрачено в 720 раз меньше времени, чем на ручное профилирование с использованием классических методов.

Today, the fuel and energy complex (FEC) is the basis of Russian economy. It includes the most dynamically developing industries, such as petrochemical, oil refining, etc., associated with the production, transportation and processing of various fuels, as well as industries engaged in the production and distribution of electricity: thermal engineering, hydropower engineering and nuclear power engineering. The nomenclature of FEC centrifugal pumps includes a wide list of names: singleand multistage centrifugal pumps of low, medium and high pressure for clean water, water with impurities and various aggressive media [1, 2], pumps for oil production and transportation (trunk, booster, electric centrifugal production pumps, pumps for pumping leaks, etc.) and special pumps used in oil refining (cracking, cantilever chemical, etc.) [3]. The development of technical solutions aimed at improving energy efficiency as well as reliability and durability is one of the trends in the development of centrifugal pumps FEC that are most widely covered in engineering literature [4.9]. Along with this, reducing the complexity and cost of production of these pumps due to the automation of the design process remain just as important. In the given article, questions of development of a method of automated profiling of components of flow passage of centrifugal pumps for needs of FEC are considered. The description of the proposed method and the results of its approbation on the example of profiling of the flow passage of the impeller of the centrifugal cantilever chemical pump AH 12.5/50 are presented. Comparison with other known methods is carried out. The estimation of time costs for design works is carried out. It has been found that the automated profiling of the flow passage of the impeller according to the presented method took 720 times less time than manual profiling using conventional methods.

теплоэнергетиканефтегазовая промышленностьнефтехимияцентробежный насоспроточная частьthermal engineeringoil and gas industrypetrochemistrycentrifugal pumpflow passageРезультаты были получены в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации № 13.11841.2018/11.12 от 02.03.2018 г.The results were obtained during performance of state assignment No. 13.11841.2018 / 11.12 dated 02.03.2018 of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian FederationReferencesЛокалов Г. А., Марковский В. М. Осевые и центробежные насосы тепловых электрических станций 2016.Lokalov G. A., Markovsky V. M. Axial and centrifugal pumps of thermal power stations 2016. (in Russ.)Дмитриев С. М., Зверев Д. Л., Бых О. А., Панов Ю. К., Фарафонов В. А. Основное оборудование АЭС 2015.Dmitriev S. M., Zverev D. L., Bykh O. A., Panov Yu. K., Farafonov V. A. Basic equipment of NPP 2015. (in Russ.)Ивановский В. Н., Дарищев В. И., Сабиров А. А., Каштанов В. С., Пекин С. С. Оборудование для добычи нефти и газа 2003.Ivanovsky V. N., Darishchev V. I., Sabirov A. A., Kashtanov V. S., Peking S. S. Equipment for oil and gas production 2003. (in Russ.)Бажайкин С. Г., Велижанин В. С., Михеев А. С. Опыт применения композиционных материалов при совершенствовании центробежных насосов типа ЦНС. Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов 2017; (4): 186 – 192.Bazhaykin S. G., Velizhanin V. S., Mikheev A. S. Experience of using composite materials for the improvement of centrifugal pumps of type CPU. Problems of collection, preparation and transportation of oil and oil products 2017; (4): 186 – 192. (in Russ.)Ивановский В. Н., Сабиров А. А., Деговцов А. В., Донской Ю. А., Булат А. В., Зуев А. С., Якимов С. Б. Вопросы энергоэффективности установок электроприводных центробежных насосов. Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса 2016; (4): 25 – 30.Ivanovsky V. N., Sabirov A. A., Degovtsov A. V., Donskoy Yu. A., Bulat A. V., Zuev A. S., Yakimov S. B. Energy efficiency Issues of electric centrifugal pumps. Equipment and technologies for oil and gas industry 2016; (4): 25 – 30. (in Russ.)Фисенко В. Н. Индексы энергетической эффективности группы погружных центробежных насосов, работающих с переменным профилем нагрузки в водозаборных скважинах. Вода Magazine 2017; (9): 24 – 30.Fisenko V. N. Indicators of energy efficiency of a group of submersible centrifugal pumps operating with a variable load profile in water wells. Water Magazine 2017; (9): 24 – 30. (in Russ.)Волков А. В., Парыгин А. Г., Вихлянцев А. А. Повышение энергоэффективности тихоходных малорасходных насосов за счёт уменьшения утечек через щелевые уплотнения. Гидравлические машины, гидропневмоприводы и гидропневмоавтоматика. Современное состояние и перспективы развития 2018; 55 – 65.Volkov A. V., Parygin A. G., Vikhlyantsev A. A. Improving the energy efficiency of low-speed low-waste pumps by reducing leaks through slot seals. Hydraulic machines, hydropneumatic drives and hydropneumatic automatics. Current state and prospects of development 2018; 55 – 65. (in Russ.)Ивановский В. Н., Карелина С. А. К вопросу об энергоэффективности электроприводных лопастных насосов. Территория «НЕФТЕГАЗ» 2019; (3): 36 – 43.Ivanovsky V. N., Karelina S. A. On the issue of energy efficiency of electric paddle pumps. Territory "NEFTEGAZ" 2019; (3): 36 – 43. (in Russ.)Смородова О. В. Повышение энергетической эффективности современных насосов. Аллея науки 2017; 2(8): 26 – 29.Smorodova O. V. Increase of energy efficiency of modern pumps. Science alley 2017; 2(8): 26 – 29. (in Russ.)Zharkovskii A. A., Kazakov R. I., Pleshanov V. L., Umov V. A. The TsN CAD system, sub-merged electrocentrifugal pump design, and characteristic forecasting. Chemical and Petroleum Engineering 2001; 37(5): 285 – 289.Zharkovskii A. A., Kazakov R. I., Pleshanov V. L., Umov V. A. The TsN CAD system, sub-merged electrocentrifugal pump design, and characteristic forecasting. Chemical and Petroleum Engineering 2001; 37(5): 285 – 289. (in Eng.)Checcucci M., Schneider A., Marconcini M., Rubechini F., Arnone A., De Franco L., Coneri M. A novel approach to parametric design of centrifugal pumps for a wide range of specific speeds. In Proceedings of the 12th International Symposium on Experimental and Computational Aerothermodynamics of Internal Flows 2015.Checcucci M., Schneider A., Marconcini M., Rubechini F., Arnone A., De Franco L., Coneri M. A novel approach to parametric design of centrifugal pumps for a wide range of specific speeds. In Proceedings of the 12th International Symposium on Experimental and Computational Aerothermodynamics of Internal Flows 2015. (in Eng.)Чабурко П. С., Ломакин В. О., Кулешова М. С., Баулин М. Н. Комплексная оптимизация проточной части герметичного насоса методом ЛП-Тау поиска. Насосы. Турбины. Системы 2016; (1): 55 – 61.Chaburko P. S., Lomakin V. O., Kuleshova M. S., Baulin M. N. Optimisation of the flow part of the hermetic pump by a method of LP-tau search. Pumps. Turbines. Systems 2016; (1): 55 – 61. (in Russ.)Трошин Г. А., Петров А. И. Методы модификации проточной части нефтяных магистральных насосов типа НМ. Инженерный вестник 2014; (11): 87 – 92.Troshin G. A., Petrov A. I. Methods of modification of the flow part of oil main pumps of NM type. Engineering Bulletin 2014; (11): 87 – 92. (in Russ.)Ломакин В. О., Щербачев П. В., Тарасов О. И., Покровский П. А., Семёнов С. E., Петров А. И. Создание параметризованных 3D-моделей проточной части центробежных насосов. Машиностроение и компьютерные технологии 2012; (4): 1 – 10.Lomakin V. O., Shcherbachev P. V., Tarasov O. I., Pokrovsky P. A., Semenov S. E., Petrov A. I. creation of parameterized 3D models of the flow part of centrifugal pumps. Mechanical engineering and computer technology 2012; (4): 1 – 10. (in Russ.)Wu D., Yuan S., Ren Y., Mu J., Yang Y., Liu J. CFD investigation of the influence of volute geometrical variations on hydrodynamic characteristics of circulator pump. Chinese Journal of Mechanical Engineering 2016; 29(2): 315–324.Wu D., Yuan S., Ren Y., Mu J., Yang Y., Liu J. CFD investigation of the influence of volute geometric variations on hydrodynamic characteristics of circulator pump. Chinese Journal of Mechanical Engineering 2016; 29(2): 315 – 324. (in Eng.)Булыгин Ю. А., Иванов А. В., Галдин Д. Н. Создание параметрической замкнутой оптимизационной математической модели рабочего колеса центробежного насоса на платформе ANSYS Workbench. Вестник Воронежского государственного технического университета 2017; 13(1): 29–32.Bulygin Yu. A., Ivanov A. V., Galdin D. N. Creation of parametric closed optimization mathematical model of centrifugal pump impeller on ANSYS Workbench platform. Bulletin of Voronezh state technical University 2017; 13(1): 29 – 32. (in Russ.)Чумаченко А. А., Шадричева М. С. Метод штрафных функций. Численная реализация. Аллея науки 2017; 1(12): 390 – 394.Chumachenko A. A., Shadricheva M. S. Method of penalty functions. Numerical realization. Science alley 2017; 1(12): 390 – 394. (in Russ.)Васильев Ю. С., Жарковский А. А. и др. Машиностроение 2015.Vasiliev Yu. S., Zharkovskii A. A. et al. Mechanical engineering 2015. (in Russ.)Дорофеев А. А. Построение математических моделей с помощью обобщённых сплайн-функций. Новые задачи технических наук и пути их решения 2015.Dorofeev A. A. Construction of mathematical models using generalized spline functions. New problems of technical Sciences and ways of their solution 2015. (in Russ.)Волков А. В., Парыгин А. Г., Вихлянцев А. А. Анализ перспективных направлений совершенствования насосных агрегатов нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. Химическая техника 2018; ( 10): 5–9.Volkov A. V., Parygin A. G., Vikhlyantsev A. A. The Analysis of perspective directions of perfection of pumping units of petrochemical and oil refining productions. Chemical engineering 2018; (10): 5 – 9. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.