1. ВВЕДЕНИЕ
Основной сельхозкультурой республик Средней Азии является хлопчатник, под которым занято 75 — 80% орошаемых земель. Посевная площадь хлопчатника превышает 3 млн. га. [2], [3].
Вегетационные поливы хлопчатника предназначены для бесперебойного снабжения растений водой во время их роста и развития, так как урожайность хлопчатника зависит, прежде всего, от режима орошения, основным требованием которого является обеспечение максимального соответствия между графиками водоподачи и водопотребления за весь вегетационный период. Это требование обусловлено тем, что «…при избыточном орошении есть опасность ухудшения снабжения корней растений кислородом, уплотнения и вторичного засоления почвы. При недостаточных поливах, происходят задержка роста листьев, снижение их фотосинтетической активности». [4].
Рис. 1
На рис. 1 показана оптимальная потребность хлопчатника в воде на разных стадиях роста и развития его кустов [5].
Рис. 2 и Рис. 3
При машинном орошении максимально возможное приближение водоподачи насосной станции к графику водопотребления растений осуществляется, как правило, путём изменения числа одновременно работающих насосных агрегатов. Например, на рис. 2 изображён ступенчатый график водоподачи Голодностепской насосной станции №1 (Таджикистан), оснащенной шестью вертикальными насосами 52В-11 (1200В-6,3/100-УЗ).
Однако, при ступенчатом регулировании режима работы указанной насосной станции не удаётся обеспечить полного соответствия между графиком водоподачи и графиком водопотребления, что приводит к значительным непроизводительным затратам электроэнергии, потерям орошаемой воды и снижению урожайности хлопчатника.
Из рассмотрения графика водоподачи Голодностепской насосной станции №1, совмещённого с графиком водопотребления (рис. 3) [6], следует, что для устранения «недополивов» и «переполивов» путём обеспечения более полного соответствия между графиками водоподачи и водопотребления целесообразно, наряду с основными (нерегулируемыми), устанавливать на насосной станции насосные агрегаты с регулируемыми параметрами…
Следует отметить, что известные способы регулирования параметров центробежных насосов (рис. 4.) не нашли применение на средненапорных (от 21 до 60 м) и высоконапорных (более 60 м) [7] мелиоративных насосных станциях вследствие технико-экономической нецелесообразности.
Рис. 4. Способы регулирования параметров центробежного насоса
Вопросы, касающиеся обеспечения максимального соответствия между графиками водоподачи и водопотребления, обсуждались в декабре 1972 г. на Всесоюзном совещании в г. Бухаре по проблеме: «Особенности проектирования, строительства и эксплуатации оросительных систем с машинным подъёмом воды» [8]. В Постановлении совещания указывается на необходимость разработки рекомендаций «по применению регулируемых по подаче и напору насосов, обеспечивающих максимальное соответствие между графиками водоподачи и водопотребления …, а также на необходимость проведения научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ «по созданию регулируемых по подаче и напору средне и высоконапорных насосных агрегатов».
В феврале 1980 г. в г. Ташкенте на Всесоюзном совещании по перспективам развития крупного машинного орошения в Средней Азии и других районах страны, проблеме регулирования центробежных насосов было вновь уделено значительное внимание.
2. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА И ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ МОДЕЛИ ЦЕНТРОБЕЖНОГО РЕГУЛИРУЕМОГО НАСОСА
Из технической литературы [9,10] известны теоретические положения и результаты немодельных (т.е. с нарушением законов геометрического подобия) исследований влияния геометрических параметров рабочего колеса и спирального отвода на характеристики центробежных насосов. На рис.5 приведены энергетические характеристики насосов, отличающихся друг от друга размером b2 центробежного колеса на выходе при одном и том же спиральном отводе, а на рис.6 и 7 показаны энергетические характеристики насосов отличающихся друг от друга площадью выхода из спирального сборника при одном и том же рабочем колесе.
Из рассмотрения рис. 6 и 7 следует, что наиболее широкий диапазон регулирования подачи насоса, при сохранении в оптимальной зоне практически неизменных значений к. п. д. и при незначительных изменениях напора, достигается за счёт изменения площади проходных сечений спирального отвода.
Рис. 5
Рис. 6
Рис. 7
За время с 1970 по 2012 г.г. мной были предложены несколько конструктивных схем лопастных гидромашин с изменяемой геометрией проточной части (см. Приложение 1), в том числе схемы ЦРН* с изменяемой геометрией спирального отвода, рис. 8.
