ФГБНУ ВНИИ «Радуга»
Белгородская область, Россия
В статье показано как технологии информационного моделирования в процессе проектирования вариативных насосных агрегатов и станций на их основе помогают адаптировать многообразие отечественных и импортных насосов к условиям и возможностям мелиоративных систем, для которых они создаются. Определено в работе, что с помощью различных по типу и устройству насосов и их аппаратурному оформлению упрощаются работы по унификации типовых конструктивных схем насосных станций различной технологической производительности. В статье представлены примеры типовых проектов насосных агрегатов, состоящих из трех насосов различных конструкций
насос, информационная модель, станция, мелиорация, проектирование, цифровой двойник, семейство
Текст (PDF): Читать Скачать
Текст (PDF): Читать Скачать
Рекомендательное письмо (PDF): Читать Скачать
Введение. Проектирование объектов гидротехнического назначения, в том числе и насосных станций или сооружений, в концепции информационного моделирования подразумевает под собой создание не только стационарных объектов капитального строительства [1]. Насосные станции для различных задач мелиорации могут быть и передвижными – мобильными [2]. Насосные станции (агрегаты) вне зависимости от их исполнения выполняют несколько задач: снабжение мелиорируемых земель необходимым объемом поливной влаги; осушение земель с избыточно-влажностными показателями почвы; транспортировка и переброска водных ресурсов на различные расстояния, в том числе и для перекачивания воды на дальние расстояния и высотные отметки и др. [3].
В настоящее время развитие фермерских хозяйств подразумевает в себе использование гибких технологических насосных агрегатов, которые выполняли бы функции основного забора воды из водохранилищ или рек с совмещением функций полива на местах (насосные станции с регулируемыми в широком диапазоне режимами подачи воды).
Информационные технологии моделирования типовых конструкций насосных агрегатов позволяют расширить перечень возможных типоразмеров таких станций и унифицировать их одновременно [4], причем существуют исследования, которые позволяют обосновать необходимость в такого рода линейном ряде насосных станций [5, 6]. В связи с этим возникает актуальность настоящих исследований в области проектирования с помощью современных информационных технологий и использования типовых конструктивных решений для насосных станций. На наш взгляд наиболее рациональными с точки зрения расхода электроэнергии и объемной подачи воды являются трехагрегатные насосные станции, которые могут быть представлены как в стационарном, так и в мобильном исполнении.
Целью настоящего исследования является проверка возможности использования информационных технологий и методов создания цифровых двойников объектов для разработки типовых конструкций трехагрегатных насосных станций мелиоративных систем и объединения их в семейства.
Основная часть. Насосные стационарные станции широко используются в мелиорации земель сельскохозяйственного назначения (рис. 1).
Рис. 1 Трехагрегатная насосная станция в металлическом каркасе с фундаментом
Они представляют собой объект капитального строительства с фундаментом, несущим каркасом сооружения, в котором размещены насосные агрегаты под перекрытием, как правило, выполняется все из металлических конструкций
Программный комплекс Revit Autodesk для проектирования строительных объектов, в том числе и насосных станций, является одним из представителей программных продуктов, работающих в системе информационного моделирования объектов гидротехнического назначения с возможностью использования различных типовых семейств – альбомов цифровых двойников оборудования, используемого при разработке объекта строительства. На рис. 2 представлен цифровой двойник насосной трехагрегатной станции на базе вертикальных вихревых насосов, которые могу быть использованы при поливе мелиорируемых земель с расходом 0,5-0,7 м3/час на 0,1 га.
Рис. 2 Трехагрегатная насосная станция на базе вертикальных вихревых насосов с ручной запорной арматурой
Совершенствуя по аналогии с представленной на рис. 2 трехагрегатной насосной станцией другие аналогичные конструктивные исполнения подобных агрегатов будем иметь типовые конструктивные станции на базе трех насосов различной конструкции (рис. 3 - 5).
Станция на рис. 3 обладает преимуществом в сравнении с конструкцией, представленной на рис. 2. Прежде всего, она более энергоэффектина [7], во-вторых, менее металлоемкая, в-третьих, более эргономичная и надежная по сравнению с вихревыми насосами [8]. Однако использование такой типовой конструкции при проектировании насосной станции ограничивается сравнительно низкой производительностью на перепаде высот более 20 м. Целесообразно использовать такую конструкцию на равнинной местности.
Рис. 3 Трехагрегатная насосная станция на базе вертикальных центробежных насосов с ручной запорной арматурой
Аналогом цифрового двойника семейства трехагрегатных насосных станций для Revit может являться станция с горизонтальными центробежными насосами, показанная на рис. 4. Безусловно, необходимость использования семейства цифровых двойников станций с различными конструкциями насосов позволяет воспользоваться вариативностью при проектировании всего комплекса станции, а также обратить особое внимание на подбор насосного оборудования, которое должно быть определенным образом вписано в габариты типовой конструкции насосной станции.
Рис. 4 Трехагрегатная насосная станция на базе горизонтальных центробежных насосов с ручной запорной арматурой
На рис. 5 представлен типовой проект трехагрегатной насосной станции большой производительности и с возможностью автоматизированного управления запорной арматурой.
Рис. 5 Трехагрегатная насосная станция с возможностью автоматизированного управления запорной арматурой
Насосная станция, показанная на рис. 5, является наиболее современным и комплексным конструктивным решением, которое может быть рекомендовано к использованию при разработке деталировочных чертежей подобной продукции на предприятиях гидротехнического машиностроения.
Проектирование подобных типовых насосных станций может учитывать возможности использования различного насосного оборудования – как отечественного, так и импортного. Особенностью использования отечественного оборудования при разработке типовых проектных решений семейства трехагрегатных насосных станций для программы Revit будет являться дополнительная работа по внесению в программные базы данных стандартов нашей страны, что является весьма трудоемкой работой.
Выводы. В исследовании наглядно показано как технологии информационного моделирования в процессе проектирования вариативных насосных агрегатов и станций на их основе помогают адаптировать многообразие отечественных и импортных насосов к условиям и возможностям мелиоративных систем, для которых они создаются. Определено в работе, что с помощью различных по типу и устройству насосов и их аппаратурному оформлению упрощаются работы по унификации типовых конструктивных схем насосных станций различной технологической производительности. В работе представлены примеры типовых проектов насосных агрегатов, состоящих из трех насосов различных конструкций, для которых определены их достоинства и недостатки.
1. Талапов В.В. Основы BIM: введение в информационное моделирование зданий. - Москва: ДМК Пресс, 2011. - 392 с.
2. Сидоренко Д. А., Качаев А. Е. BIM-технологии в строительстве: что будет дальше? // Новые технологии в учебном процессе и производстве: Материалы XXI Международной научно-технической конференции, посвящённой 35-летию полета орбитального корабля-ракетоплана многоразовой транспортной космической системы "Буран", Рязань, 12–14 апреля 2023 года / Под редакцией А.Н. Паршина. – Рязань: Рязанский институт (филиал) федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования "Московский политехнический университет", 2023. – С. 490-492.
3. Турапин С. С. Методические рекомендации по правилам эксплуатации мелиоративных систем и отдельно расположенных гидротехнических сооружений / С. С. Турапин, Г. В. Ольгаренко. – Коломна: ИП Воробьев О.М., 2015. – 68 с.
4. Брыль С. В. К вопросу о создании цифровой информационной модели отдельно расположенных объектов гидромелиоративных систем // Наука. Исследования. Практика: Сборник избранных статей по материалам Международной научной конференции, Санкт-Петербург, 25 июня 2022 года. – Санкт-Петербург: Частное научно-образовательное учреждение дополнительного профессионального образования Гуманитарный национальный исследовательский институт «НАЦРАЗВИТИЕ», 2022. – С. 54-57. – DOIhttps://doi.org/10.37539/SRP303.2022.81.62.012.
5. Брыль С. В. К вопросу о цифровом моделировании мелиоративных объектов // International Agricultural Journal. – 2021. – Т. 64, № 6. – DOIhttps://doi.org/10.24412/2588-0209-2021-10440.
6. Муравьев А. В., Медведева А. А. Оценка технико-экономической эффективности разработки экспериментального образца трехагрегатной ПКНС на базе вертикальных насосов с трансмиссионным валом (ВНТВ) для использования в закрытых оросительных системах // Вестник мелиоративной науки. – 2024. – № 3. – С. 131-136.
7. Муравьев А. В., Лебедев Д. А. Преимущества и недостатки вертикальных насосов с трансмиссионным валом по сравнению с другими центробежными насосами // Вестник мелиоративной науки. – 2024. – № 2. – С. 29-35.
8. Кикот А. В. Исследование напорной характеристики вихревого насоса Leo APm 37 // Вестник науки и образования Северо-Запада России. – 2022. – Т. 8, № 3. – С. 45-51.
