Регулювання подачі відцентрових насосів, конструкції сучасних насосів

Існує два основних способи регулювання подачі відцентрових насосів - зміна характеристики системи (дросселирование засувками на напірної або на всмоктуючої лініях, перепуск частини рідини з напірного трубопроводу у всмоктуючий, впуск повітря в усмоктувальний патрубок насоса) і зміна частоти обертання робочого колеса насоса. Першим способом можна тільки зменшувати подачу насоса. Як правило, цей спосіб неекономічний, однак на практиці їм доводиться часто користуватися. Крім того, слід мати на увазі, що системи з відцентровими насосами можуть мимоволі регулюватися при зміні характеристики системи.
Характеристики регулювання при постійній частоті обертання. Спосіб регулювання подачі засувкою на напірному патрубку насоса заснований на збільшенні опору напірної лінії. З'ясувати переваги і недоліки цього способу, а також визначити область його застосування можна шляхом побудови характеристик регулювання (рис. 3.8). На цьому малюнку крива ER1 A -характеристика Q-H насоса, а крива PD - характеристика системи (трубопроводу). Робочій точці А відповідає подача QA - ПО умов роботи системи в неї слід подавати рідину з витратою QR. меншим витрати QA.

Мал. 3.7. Схема роботи насоса з нестійкою характеристикою Рис. 3.8. Характеристика дросельного регулювання насоса

Для зменшення подачі насоса прикривають засувку на його напірному патрубку. Щоб наочно уявити режим роботи насоса з прикритою засувкою, побудуємо так звану дросельну криву або дросельну характеристику насоса (крива Q-hд на рис. 3.8). Для цього з точки QR проведемо пряму, паралельну осі ординат. Вона перетне характеристику системи в точці R і характеристику Q - H насоса в точці R1. Різниця ординат цих точок hд є зайвий натиск, який необхідно «погасити» опором засувки. Далі обчислимо зайві напори hд. hд. hдn. відповідні витрат Q1 Q2. Qn no відомим виразами hд1 = hд Q1 2 / Qr 2; hд2 = hд Q2 2 / Qr 2 і т.д.
Величини hд1. hд2. hд3. hдn відкладемо вниз від точок 1, 2, 3 і т. д. характеристики Q - H насоса і отримані точки з'єднаємо кривої, тобто отримаємо так звану дросельну характеристику насоса (крива ER). Відзначимо, що дросельна крива є характеристикою насоса, віднесеної до якоїсь точки напірного трубопроводу після засувки. Так як ступінь закриття засувки може бути різною, то можна побудувати і кілька дросельних кривих. При повністю відкритій засувці дросельна крива збігається з паспортною характеристикою насоса.
Дросельну характеристику насоса можна побудувати щодо будь-якої точки напірного трубопроводу. У цьому випадку від будь-якої точки характеристики насоса повинні бути відкладені вниз втрати напору на ділянці напірного трубопроводу від насоса до даної точки. Такими характеристиками зручно користуватися, наприклад, для визначення подачі насоса в баки великої висоти (див. Рис. 3.6, а), а також при обчисленні подачі свердловинних відцентрових насосів.
Для оцінки економічності регулювання за допомогою засувки на напірному патрубку необхідно розглянути зміну потужності і ККД регульованою установки.
Втрачається при регулюванні потужність

де hд - натиск, що втрачається в дросселирующей засувці (див. рис. 3.8); ηк - ККД насоса, відповідний подачі QR.
Коефіцієнт корисної дії зарегульованій установки визначається виразом

де HR - натиск, необхідний для подачі витрати Qr; Нr1 -напор, що розвивається насосом при подачі витрати QR (HR1 ≈Hr + hд); ηдв - ККД двигуна.

Як видно з виразів (3.6) і (3.7), регулювання засувкою на напірному патрубку невигідно, особливо в насосних установках при великих подачах і відносно малому напорі. У деяких випадках застосовують регулювання подачі перепуском частини рідини, що подається. Якщо в насосній установці з перепускний (байпасній) лінією (рис. 3.9) потрібно зменшити подачу в систему від величини Q1 до Qб. то по перепускний лінії рідина з витратою qп направляють з напірного трубопроводу у всмоктуючий. При цьому загальна подача насоса (витрата в точці а) збільшується до значення Qa. а подача в мережу (від точки б) зменшується до величини Qб. За рахунок зменшення витрат в мережі її характеристика зміниться - стане положе (крива Р2 в порівнянні з кривою Р1 на рис. 3.9). При цьому напір, що розвивається насосом, зменшиться до величини H2. а потужність зменшиться з величини N1 до N2.

Зазначений спосіб регулювання економічний з точки зору насосів з коефіцієнтом швидкохідності ns> 300 і для вихрових насосів, у яких при збільшенні подачі потужність зменшується. У відцентрових насосах з меншими коефіцієнтами швидкохідності регулювання подачі перепуском поведе до збільшення потужності насоса і може викликати перевантаження електродвигуна. Крім того, при цьому способі регулювання ускладнюється система, збільшуються кількість арматури і габаритні розміри установки.
Іноді застосовують метод регулювання подачі шляхом впуску повітря в усмоктувальний патрубок насоса. Такий спосіб доцільний, коли фактична висота всмоктування для даного насоса значно менше допустимої, а впуск повітря не погіршує роботи системи. Сутність цього способу ілюструється рис. 3.10, а.
При впуску повітря характеристика Q - Н насоса як би зміщується вниз, і тому можна підібрати режим роботи насоса, що відповідає умовам подачі заданої витрати QR (крива, що проходить через точку R на рис. 3.10, а). При впуску повітря КПД установки знижується тим більше, чим більше повітря впускается в насос, т. Е. Чим більше число Кв - відношення об'єму повітря до об'єму води. Цей спосіб регулювання, як правило, більш економічний, ніж регулювання напірної засувкою. Істотним недоліком регулювання шляхом впуску повітря є зниження терміну служби робочих коліс під дією Кавітаційна-ного зносу.
Регулювання шляхом зміни частоти обертання робочого колеса насоса. Найбільш економічним способом регулювання роботи насосного агрегату є зміна частоти обертання робочого колеса. Таке регулювання здійснюється за допомогою гідромуфт, електромагнітних муфт, електродвигунів із змінним числом оборотів і іншими способами.
Частоту обертання робочого колеса вибирають такий, щоб характеристика Q-H насоса пройшла через робочу точку при заданій витраті Qr (див. Рис. 3.10,6). Точки характеристики Q - H знаходять шляхом перерахунку їх ординат по заданому співвідношенню QR / QA. при цьому користуються формулами приведення.

Графічна залежність основних технічних показників (напору, потужності, ККД, допустимої висоти всмоктування) від подачі при постійних значеннях частоти обертання робочого колеса, в'язкості і щільності рідини на вході в насос називається.

Встановити, в якому режимі буде працювати насос, можна лише за умови, якщо відома характеристика системи, в яку цей насос подає рідину. У найпростішому випадку система-це напірний трубопровід, що з'єднує насос з баком '. Як.

Характеристика деяких відцентрових насосів (як правило, малої швидкохідності) нестійка. Крива Q-H таких насосів (рис. 3.7) має максимум в зоні невеликих подач. Якщо насос з такою характеристикою подає рідину в резервуар, з.

Насоси в насосних станціях і великих установках, як правило, працюють спільно, тобто кілька насосів подають рідину в одну систему. При цьому насоси можуть бути включені в систему послідовно (послідовна робота) або паралельно (.

Відцентрові насоси включають в одну систему послідовно, тобто напірний патрубок одного насоса підключають до всмоктуючого патрубка другого в тих випадках, коли напір, що розвивається одним насосом, недостатній для подачі рідини на задану.