ИНЖЕНЕРНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

РЫБОВОДНОГО ХОЗЯЙСТВА
Практическая работа фермера-рыбовода требует от него знания и умения обращаться с тех-
ническими средствами, используемыми для создания рыбоводных установок. Технические
средства аквакультуры - это огромный пласт современных знаний о материалах и методах их
обработки, методах и инструментах монтажа, технических средствах, для очистки воды, ее
транспортировке, насыщении газами, дегазации и т.д. В небольшой главе настоящей книги не-
возможно дать информацию, удовлетворяющую широкий круг специалистов, занимающихся и
эксплуатацией установок и их созданием. Содержание главы следует рассматривать как крат-
кий справочный материал по основным элементам рыбоводных установок. В разделе дается
краткое описание принципа действия, расчетные формулы и таблицы для выбора оборудования
и материалов. Содержание раздела подобрано таким образом, чтобы осветить вопросы, наибо-
лее часто встающие перед практиками в процессе эксплуатации оборудования, его замены и
усовершенствования.

НАСОСЫ

86
Насосами называют машины для создания потока жидкой среды. Классификация насосов
приведена на рис.23. Наибольший интерес для практиков рыбоводов представляют центробеж-
ные насосы и эрлифты.
Типовая схема включения центробежного насоса представлена на рис.24. Установка состоит
из всасывающей трубы 1, обратного клапана 2, фильтра забираемой воды 3, насоса 4, задвижки
5, напорного трубопровода 6, электродвигателя насоса 7, манометра на нагнетательном трубо-
проводе 8, вакуумметра на всасывающем трубопроводе 9.
Вода под действием вакуума, создаваемого вращающимся насосом, поднимается на высоту
Нв и нагнетается в корпусе насоса на высоту Нн в напорный трубопровод. Жидкость поднима-
ется на суммарную высоту
Н0 = Нв + Нн. /44/

Если уровень жидкости в емкости, из которой забирается вода, находится выше оси насоса,
то суммарная высота подъема жидкости
Н0 = Нн - Нв. /45/
Всасывание воды насосом происходит в результате образования вакуума в его корпусе. Ва-
куум заполняется водой под действием атмосферного давления. Максимальная теоретическая
высота всасывания равна 10,33 м. Реальная высота всасывания редко превышает 6 - 7 м.
При большой высоте всасывания в движущейся жидкости происходит местное понижение
давления до давления парообразования, в результате чего жидкость вскипает, а это приводит к
явлению кавитации. Кавитация приводит к снижению напора, КПД и мощности насоса, так как
внутренние полости насоса заполняются парами жидкости.
Насосные установки характеризуются следующими параметрами:
Q - подача, м3/час или л/с;
Н - напор, м;
N - мощность, квт, вт;
Ндоп
вак - допустимая вакуумметрическая высота всасывания, м.
Напор, создаваемый насосом, расходуется на подъем жидкости на геодезическую высоту Н0
(см. уравнения 1 и 2) и преодоление сопротивления движущейся воде во всасывающем hвс и на-
порном hн трубопроводах
Н = Н0 - hвс - hн. /46/
Потери напора тем выше, чем выше скорость движения жидкости и больше количество эле-
ментов, создающих сопротивление (поворотов труб, задвижек, стыков и других элементов).
Мощность, подводимая к валу насоса, всегда выше мощности, которую колесо отдает потоку
жидкости, так как часть энергии тратится на преодоление трения в сальниках,

Рис.23. Классификация насосов.

Рис.24. Типовая схема включения центробежного насоса.

Рис.25. Рабочая характеристика насоса НЦС-1.

Рис.26. Сводный график полей О-Н для насосов марок К и КМ.
89
подшипниках и трение воды о рабочее колесо. Эффективность использования мощности оцени-
вается кпд колеса η.
Момент на валу насоса определяется как отношение мощности N к угловой скорости рабоче-
го колеса ω.
N N
M = –––– = ––––––––––, /47/
ω π × n / 30
где n - скорость вращения вала, об./мин.
Все перечисленные величины, характеризующие работу насоса, взаимосвязаны. В паспорте
насоса обычно приводятся характеристики для конкретной скорости вращения вала (рис.25).
Правильно выбранный насос работает в зоне наивысших значений кпд.
Выбор насоса производится по двум основным показателям: подача и напор. Фирмы-
изготовители насосов предоставляют потребителям сводные графики полей подача - напор (Q -
Н) для тех марок насосов, которые они выпускают. Например, сводный график полей Q - Н на-
сосов марок К и КМ (рис.26). На рис.26 насос характеризуется тремя показателями
К 90/20
2900
Здесь: 90 - подача в м3/час, 20 - напор в м, 2900 - скорость вращения вала в об/мин.
Выбранный и установленный насос работает на реальное сопротивление или напор, опреде-
ляемый с помощью выражения 46. Реальный напор определяет величину расхода воды через
насос. Если в практике эксплуатации насоса необходимо снизить расход воды, то можно при-
крыть задвижку на напорном трубопроводе. Задвижка создает дополнительное сопротивление
потоку воды, потери напора увеличиваются. В соответствии с рабочей характеристикой насоса
(см. рис.25) изменится и расход воды.
Характеристику насоса можно изменить путем обточки его рабочего колеса или заменой
электродвигателя другим, с большей или меньшей скоростью вращения. Связь данных для ста-
рого насоса (индекс 1) с данными видоизмененного насоса (индекс 2) дана зависимостью
Н1 Q1
2 n1
2 D1
2
–––– = ––––– = ––––– = ––––, /48/
Н2 Q2
2 n2
2 D2
2
здесь D - диаметр рабочего колеса.
Стачивать колесо можно на 7 - 20% его наружного диаметра, В насосах секционного типа с
направляющими аппаратами обтачивать колеса нельзя.
Заводы-изготовители выпускают насосы общего назначения или узкоспециализированного
назначения. Например: центробежные насосы двустороннего входа для перекачивания воды
марки Д; насосы для подачи воды и других неагрессивных жидкостей со взвешенными части-
цами марок ГНОМ, АР, СОТ; насосы консольные для подачи питьевой воды и воды промыш-
ленного назначения типа К, КМ; насосы фекальные для перекачивания сточных жидкостей типа
СДВ, ФВ, ФГ; насосы скважинные с погружными электродвигателями типа ЭЦВ и многие дру-
гие.
Выбор типа насоса и его параметров иллюстрируется примерами из практики работы с ры-
боводными установками.
ПОДАЧА СВЕЖЕЙ ВОДЫ. При подпитке небольших рыбоводных установок из открытых
источников (колодцы, пруды и т.п.) широко применяются бытовые центробежные насосы типа
"Агидель", "Кама" и другие. Эти насосы поставляются в комплекте с обратными клапанами и
рассчитаны на значительную высоту всасывания. Питание этих насосов рассчитано на электро-
сеть с напряжением 220 В.
90
Пример 1. Электронасос центробежный бытовой БЦМН 3,5/17. Изготовитель - Харьковский
электротехнический завод. Полный напор 17 м, наибольшая высота всасывания - 7 м, подача
воды при полном напоре - 3,5 м3/час, электропитание 220 В, 0,7 кВт, масса 10,5 кг.
Бытовые насосы имеют высокую надежность и хорошо обеспечивают работы в повторно-
кратковременном режиме включения.
Пример 2. При подпитке рыбоводных установок с расходом воды от 20 до 240 м3/час с уста-
новкой насоса выше уровня водоема применяются самовсасывающие насосы Кусинского ма-
шиностроительного завода марки НЦС (табл.28). Насос вместе с двигателем монтируется на
салазках и может устанавливаться по временной схеме.
Насосы НЦС снабжены всасывающими рукавами с фильтром и вмонтированным обратным
клапаном. Это позволяет монтировать их со схемой автоматического включения.
Насосы рассчитаны на попадание в воду твердых частиц в виде песка и т.п.
Пример 3. Для подачи воды из артезианских скважин применяются специальные насосы с
погружными электродвигателями. Обмотки электродвигателей таких насосов покрываются вы-
сококачественной эмалевой изоляцией, что позволяет охлаждать их потоком воды, создавае-
мым насосом. Скважинный насос с подключенным электродвигателем опускается в скважину
на трубах водоподачи. Особенностью выбора параметров Н - Q скважинного насоса является
необходимость учитывать уровень динамического понижения воды в скважине во время вклю-
чения насоса
Н = Н0 - hн - hд, /49/
здесь hвс = 0, так как насос погружается в воду. Технические данные погружных центробеж-
ных насосов типа ЭЦВ приведены табл.29.
Таблица 28

ЦИРКУЛЯЦИОННЫЕ НАСОСЫ. Особенностью использования циркуляционных насосов в
замкнутых по воде системах является потребность в напорах до 10 м при значительном расходе
воды, высокая надежность и низкое удельное энергопотребление. Этим требованиям отвечают
насосы типа ЦВЦ и некоторые фекальные насосы.
Для небольших замкнутых систем могут найти применение циркуляционные малошумные
насосы типа ЦВЦ (табл.30). Это малогабаритные насосы с встроенным асинхронным двигате-
лем. На вал электродвигателя насажено колесо без сальникового насоса. Такая конструкция
обеспечивает эксплуатацию насоса без постоянного наблюдения. Смазка и охлаждение под-
шипника осуществляется перекачиваемой водой. Насосы устанавливаются на трубах и предна-
значены для горячего водоснабжения и центрального водяного отопления.
Такая конструкция обеспечивает эксплуатацию насоса без постоянного наблюдения. Смазка
и охлаждение подшипника осуществляется перекачиваемой водой. Насосы устанавливаются на
трубах и предназначены для горячего водоснабжения и центрального водяного отопления.
Для замкнутых систем с производительностью до 20 т рыбы в год могут применяться фе-
кальные насосы марок ФГ, СД (табл.31).
Таблица 29

Рис.27. Эрлифт.

Рис.28. Зависимость расхода воды от расхода воздуха и относительной степени погружения
для эрлифта d=28,3 мм, длина 7,5 м
В замкнутых рыбоводных установках, работающих с использованием сжатого воздуха для
насыщения воды кислородом, циркуляция воды может осуществляться с помощью эрлифтов.
Эрлифт - насос, работающий на сжатом воздухе, представляет собой трубу с открытыми
концами, в которую нагнетается воздух; нижняя часть трубы опущена в воду (рис27). Принцип
действия насоса основан на разности между удельным весом воды, окружающей трубу снару-
жи, и удельным весом водо-воздушной смеси, наполняющей трубу. На основании закона гид-
ростатики
hm × ρсм = hs × ρв, /50/
где ρсм - удельный вес водо-воздушной смеси;
ρв - удельный вес воды.
Так как ρсм<ρв, то hm> hs. Если непрерывно подавать воздух в трубку, то наступит момент,
когда hm - hs будет больше h1 - высоты подъема воды и водо-воздушная смесь начнет вытекать
из верхнего конца трубы.
Воздушный минимальный поток, необходимый для работы эрлифта, рассчитывается по эм-
пирической формуле
_____
0,35 × (1 - Мs) × A × √g × d
Qвозд = ––––––––––––––––––––––––––, /51/
1,2 × Мs - 0,2
где Мs = hs/hm - относительное погружение трубы эрлифта, см2;
Qвозд - минимальный расход воздуха, при котором эрлифт начинает работать, см3/сек;
А - площадь поперечного сечения трубы эрлифта, см2;
g - 981 см/сек2 - ускорение свободного падения;
d - диаметр трубы эрлифта, см.
Как следует из уравнения 51 - минимальное количество воздуха, обеспечивающее начало ра-
боты эрлифта, зависит от относительного погружения трубы Мs и ее диаметра d.
Пузырьки воздуха в идеале должны быть как можно мельче, чтобы они не поднимались в
воде, а вместе с водой. Однако, это входит в техническое противоречие с расходом энергии на
создание весьма мелких пузырьков воздуха. Высота заглубления эрлифта также имеет решаю-
щее значение: чем больше заглубление, тем больше напор, развиваемый эрлифтом.
94
К сожалению, для описания работы эрлифтов с высотой подъема воды менее трех метров нет
даже эмпирического выражения. Создание эрлифта такого назначения есть задача эксперимен-
тальная. Характер связи между расходом воздуха в эрлифте, расходом воды и относительным
заглублением трубы Мs приведен на (рис.28). В качестве примера принят эрлифт в виде трубы
диаметром 28,3 мм, длиной 7,5 м (рис.28).
Если необходим эрлифт для подъема воды из скважины, когда высота подъема более 3 м, то
применима эмпирическая формула для расчета расхода воздуха, потребного для подъема 1 л
воды
0,8 × h1
Qвозд = –––––––––––––––––––––––, /52/
C × log10 (hs + 10,36) / 10,36
где h1 - высота подъема воды, м;
hs - глубина погружения, м;
С - константа (см. табл.32).
Таблица 32

КПД эрлифта редко бывает выше 60%, что ограничивает его применение в качестве насоса.
При выращивание водных объектов возникает необходимость аэрации воды, поэтому эрлифты
широко применяются, выполняя одновременно функции аэратора и насоса,
ОСУШЕНИЕ ЕМКОСТЕЙ ПОГРУЖНЫМИ НАСОСАМИ. В практике эксплуатации рыбо-
водных установок возникают проблемы с осушением емкостей, из которых невозможно спус-
тить воду по каким-либо причинам. Осушение емкостей выполняют с помощью погружных на-
сосов типа ГНОМ. Это переносные центробежные погружные электронасосы, предназначенные
для откачки воды плотностью до 1100 кг/м3 при содержании до 10% по массе твердых частиц с
плотностью не более 2500 кг/м3 и максимальным размером до 5 мм.
Насос выполняется в едином корпусе с электродвигателем с заводским подключением элек-
трокабеля через систему уплотнений и уплотнениями между двигателем и насосом. Перед
опусканием в резервуар с водой насос подключается к сети, проверяется направление вращения
и прикрепляется шланг подачи воды на напорный патрубок. Насос опускается в воду на несу-
щем тросе. Технические данные насосов ГНОМ приведены в табл.33.
Таблица 33