Анотація до роботи:

Руденко А.А. Особливості робочого процесу відцентрових насосів з середньорозмірним робочим колесом плаваючого типу. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук з? спеціальності 05.05.17 - гідравлічні машини та гідропневмоагрегати. - Сумський державний університет, Суми, 2002.

Дисертація присвячена питанню створення маловитратних високонапірних високоекономічних відцентрових насосів з середньорозмірними робочими колесами плаваючого типу. Розглянуто особливості течії рідини в пазухах плаваючого робочого колеса, що мають нетрадиційну конструкцію. Розроблено фізичну модель течії в передній пазусі з встановленій в ній системою нерухомих радіальних лопаток на основі теорії течії в міжколодочних каналах підшипників ковзання. Обґрунтовано положення про те, що основними факторами, що обмежують працездатність ступені з середньорозмірним відцентровим плаваючим робочим колесом, є осьова сила і динамічні характеристики переднього ущільнення робочого колеса. Розроблено методику розрахунку параметрів ступені з середньорозмірним відцентровим робочим колесом плаваючого типу. Основні результати роботи впроваджені на промислових підприємствах України.

У дисертаційній роботі вирішена важлива науково-технічна задача науково-методичного забезпечення створення принципово нової конструктивної схеми високоекономічного високонапірного маловитратного насосного обладнання гідродинамічного типу. Вирішення даної задачі забезпечує зменшення матеріаломісткості та збільшення економічної ефективності роботи потужного насосного обладнання, яке є необхідним для сучасного промислового виробництва.

За результатами виконаної роботи можна зробити наступні висновки:

- виконаний огляд інформаційних джерел показав, що проблема перекачування рідин з малими витратами і великими напорами в деяких галузях промисловості (зокрема, в нафтовій) стоїть дуже гостро. При цьому об'ємні насоси, призначені для роботи на режимах малих витрат і великих напорів, не можуть функціонувати через неприйнятні для їх безвідмовної роботи властивості середовищ, що перекачуються;

- відзначається, що робота відцентрових насосів динамічного типу на таких режимах у більшості випадків не є доцільною через їх низьку економічність. Причиною низької економічності відцентрових насосів традиційної конструкції є застосування в них проточних частин з низьким коефіцієнтом швидкохідності n_s. Поряд з цим, закордонні зразки насосного обладнання динамічного типу на такі параметри, хоч і мають прийнятну економічність, мають складну конструкцію і великі масогабаритні показники. У такій ситуації актуальною є задача пошуку розумного компромісного варіанта створення насосного обладнання, що має економічність закордонних аналогів і масогабаритні показники традиційного вітчизняного;

- в якості технічного об'єкта дослідження вибрана проточна частина з відцентровим РК плаваючого типу n_s=80. Встановлено, що факторами, які обмежують працездатність такої ступені, є осьова сила і динамічні характеристики ротора насоса; при цьому критерієм її оптимізації залишається ККД при бажано менших масогабаритних показниках;

- виявлено, що найкращою з погляду зменшення осьової сили, яка діє на РК, ефективністю і технологічністю виготовлення є конструкція передньої пазухи з встановленою в ній системою нерухомих радіальних лопаток. Визначено, що найбільшу ефективність буде мати система лопаток густотою l/t_ср4, формою каналу, близької до прямокутника, із зазором у пазусі, мінімально досяжним технологічно;

- показано, що найкращим конструктивним заходом для повного розвантаження РК від осьової сили є установка в його задній пазусі (на основному диску) системи радіальних імпелерів. Установлено, що їх максимальна ефективність досягається при відсутності протоку в задній пазусі і мінімальному зазорі між роторною і статорною частинами;

- з використанням розроблених фізико - математичних моделей течій в пазухах робочого колеса виведені залежності для визначення осьової сили, що діє на основний і покриваючий диски РК, та наведені залежності для перевірки працездатності опор ковзання за обчисленим значенням осьової сили;

- встановлено, що переднє ущільнення плаваючого РК з нетрадиційною конструкцією передньої пазухи має підвищені динамічні характеристики. Це досягається за рахунок зменшення закручення потоку в передній пазусі, а також за рахунок збільшення перепаду тиску на ущільненні до величини потенційного напору ступені;

- показано, що при розрахунку опор ковзання плаваючого РК можливе використання теорії торцевих ущільнень;

- на базі сформульованих теоретичних положень розроблена методика проектування проточної частини з відцентровим середньорозмірним плаваючим РК. При її експериментальній перевірці встановлено, що створена методика має достатню для інженерної практики точність;

- методика проектування перевірена експериментально при створенні макетного і дослідного зразків першої вітчизняної ГНС ЦНСБ 45-1500. Дане насосне обладнання по техніко-економічним і масогабаритним показникам не має вітчизняних і знаходиться на рівні кращих світових аналогів;

- результати даної роботи впроваджені в робочому проекті ГНС ЦНСБ 45-1500, виготовленій ВАТ СЗ “Насосенергомаш”, впроваджені в НГВУ “Охтирканафтогаз” ВАТ “Укрнафта”, та використовуються в навчальному процесі СумДУ.

Публікації автора:

1. Гулый А.Н., Руденко А.А., Твердохлеб И.Б. Усовершенствование геометрии передней пазухи насоса типа ЦНС // Вестник НТУУ “КПИ”: Машиностроение. - К., 1999. - Вып. 35. – С. 205 – 210.

2. Олада Н.М., Руденко А.А., Твердохлеб И.Б. Особенности влияния геометрии задней пазухи центробежного плавающего рабочего колеса на характеристику насосной ступени // Вестник НТУУ “КПИ”: Машиностроение. - К., 1999. - Вып. 36. Т.1. – С. 217 – 226.

3. Неня В.Г., Руденко А.А. Гидродинамические особенности течения в пазухах центробежного рабочего колеса плавающего типа и его математическое моделирование // Зб. наукових праць КДТУ/ техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація / - Вип. 7. – Кіровоград: КДТУ, 2000. – С. 58 – 63.

4. Евтушенко А.А., Руденко А.А., Твердохлеб И.Б. Основные положения методики проектирования проточной части многоступенчатого центробежного насоса со среднеразмерными рабочими колесами плавающего типа // Сб. научн. тр. международной научно – технической конференции “Совершенствование турбоустановок методами математического и физического моделирования”. – Харьков: ИПМаш НАН Украины, 2000. - С. 441 – 447.

5. Руденко А.А. Об оптимизации параметров ступени с центробежным плавающим рабочим колесом // Вестник НТУУ “КПИ”: Машиностроение. К., 2000. - Вып. 38. – С. 29 – 34.

6. Неня В.Г., Руденко А.А. Макромоделирование рабочего процесса насосной ступени с центробежным среднеразмерным плавающим рабочим колесом // Вестник НТУ “ХПИ”: Технологии в машиностроении. Харьков, 2001. - Вып. 129. Ч. 1. – С. 375 – 379.

7. Евтушенко А.А., Руденко А.А., Твердохлеб И.Б. Область применения лопастных насосов с центробежными рабочими колесами плавающего типа // Вестник НТУУ “КПИ”: Машиностроение. К., 2002. - Вып. 42. Т. 2. -

С.119 - 122.