Preview

Надежность и безопасность энергетики

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

К вопросу об оптимизации проточной части рабочих колёс центробежных насосов

https://doi.org/10.24223/1999-5555-2018-11-4-311-318

Полный текст:

Аннотация

Классическим решением для ГАЭС является использование обратимых гидромашин, работающих как в насосном, так и в турбинном режиме. При этом, например, спроектированная на насосный режим лопастная система гидроагрегата имеет высокий КПД. Однако в турбинном режиме такой агрегат обладает энергетическими характеристиками, далёкими от оптимальных. Рассматривая различные варианты микро- и миниГАЭС (до 100 кВт), имеющих модульную конструкцию, наиболее целесообразным является использование насоса и турбины раздельно, так как при таких малых мощностях КПД гидроагрегата имеет большое значение. На сегодняшний день подходы к проектированию гидротурбин достаточно развиты и позволяют достигнуть высоких энергетических показателей [1, 2]. Согласно данным различных источников уровень КПД для осевой турбины мощностью менее 100 кВт составляет 80÷91%. В то же время для центробежных насосов, особенно малой быстроходности, проблема повышения энергоэффективности весьма актуальна. Так, для насосов с коэффициентом быстроходности ns <80 уровень КПД обычно составляет от 40 до 65%. Целью исследования являлось развитие методов синтеза и оптимизации проточной части центробежных насосов с использованием подходов теории оптимального управления и повышения энергетических показателей гидроагрегатов. Рассмотрены различные варианты локальной коррекции геометрии проточной части. В качестве альтернативы эмпирическим подходам детально рассмотрены способы, базирующиеся на управлении законом распределения циркуляции. Проанализированы различные математические зависимости циркуляции потока от координаты точки, лежащей на поверхности лопасти. Рассмотрены возможности применения теории планирования эксперимента применительно к решаемым задачам.

Об авторах

А. В. Волков
ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ"
Россия


А. Г. Парыгин
ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ"
Россия


А. А. Вихлянцев
ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ"
Россия


А. А. Дружинин
ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ"
Россия


Список литературы

1. Kaczmarczyk T. Z., Żywica G., Ihnatowicz E. The impact of changes in the geometry of a radial microturbine stage on the efficiency of the micro CHP plant based on ORC. Energy 2017; (137): 530–543.

2. Parygin A. G., Volkov A. V., Ryzhenkov A. V., Naumov A. V. and Druzhinin A. A. Optimization Algorithm of Parameters of Low Head Microhydropower Plant at an Early Design Stage. International Journal of Applied Engineering Research 2016; 22(11): 10878–10886.

3. 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.

4. Трошин Г. А., Петров А. И. Методы модификации проточной части нефтяных магистральных насосов типа НМ. Инженерный вестник 2014; (11): 87–92.

5. 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.

6. Gergel V., Grishagin V., Gergel A. Adaptive nested optimization scheme for multidimensional global search. Journal of Global Optimization 2016; 66(1): 35–51.

7. Захарова Е. М., Минашина И. К. Обзор методов многомерной оптимизации. Информационные процессы 2014; 3(11): 256–274.

8. Glad T., Ljung L. Control theory. CRC press 2014.

9. Volkov A. V., Parygin A. G., Naumov A. V., Vikhlyantsev A. A., Druzhinin A. A., Grigoriev S. V. Application of optimal control theory methods for the development of highly efficient centrifugal pumps. International Journal of Applied Engineering Research 2017; 19(12): 8768–8778.

10. Сидняев Н. И. Теория планирования эксперимента и анализ статистических данных 2018.

11. Локалов Г. А., Марковский В. М. Осевые и центробежные насосы тепловых электрических станций 2016.

12. Турк В. И. Насосы и насосные станции 2014.


Для цитирования:


Волков А.В., Парыгин А.Г., Вихлянцев А.А., Дружинин А.А. К вопросу об оптимизации проточной части рабочих колёс центробежных насосов. Надежность и безопасность энергетики. 2018;11(4):311-318. https://doi.org/10.24223/1999-5555-2018-11-4-311-318

For citation:


Volkov A.V., Parygin A.G., Vikhlyantsev A.A., Druzhinin A.A. On optimization of flow passages of impellers of centrifugal pumps. Safety and Reliability of Power Industry. 2018;11(4):311-318. (In Russ.) https://doi.org/10.24223/1999-5555-2018-11-4-311-318

Просмотров: 131


ISSN 1999-5555 (Print)
ISSN 2542-2057 (Online)