Спосіб регулювання продуктивності відцентрового насоса

Власники патенту RU 2277645:

Шеїн Євген Борисович (RU)

Спосіб регулювання продуктивності відцентрового насоса полягає в перепуску частини рідини з виходу насоса на його вхід через байпасну лінію з регулюючої засувкою і всмоктуючої засувкою на вхідному трубопроводі насоса до байпасній лінії. Регулювання продуктивності виробляють одночасним відкриттям байпасній і закриттям всмоктуючої засувок і підтримують постійним сумарний витрата рідини в байпасній і вихідний лініях або номінальну потужність, споживану електродвигуном, що обертає насос. Винахід направлено на економію електроенергії і розширення області застосування. 4 мул.

Пропозиція відноситься до систем водопостачання, перекачування рідин та газів.

Однак відомий спосіб регулювання не економічний.

Завданням винаходу є розширення області застосування методу регулювання перепуском для будь-яких відцентрових насосів і економія електроенергії при регулюванні.

Технічний результат досягається тим, що в способі регулювання продуктивності відцентрового насоса перепуском частини рідини з виходу насоса на його вхід через байпасну лінію з регулюючої засувкою і всмоктуючої засувкою на вхідному трубопроводі насоса до байпасній лінії, відповідно до винаходу регулювання продуктивності виробляють одночасним відкриттям байпасній і закриттям всмоктуючої засувок і підтримують постійним сумарним витрата рідини в байпасній і вихідний лініях або н омінальная потужність, споживану електродвигуном, що обертає насос.

Істотними відмінними ознаками заявленого технічного рішення є регулювання продуктивності одночасним відкриттям байпасній і закриттям всмоктуючої засувок замість регулювання однієї байпасній засувкою в прототипі і підтримання постійним сумарного обсягу рідини в байпасній і вихідний лініях або номінальної потужності, споживаної електродвигуном, що обертає насос.

Збереження сумарної витрати рідини або номінальної потужності, споживаної електродвигуном, що обертає насос, дозволяє уникнути збільшення потужності споживаної насосом і перевантаження двигуна при регулюванні. Підвищення тиску на вході насоса, що досягається при одночасному відкритті байпасній і закриття всмоктуючої засувок, призводить до пропорційної економії електроенергії.

Пропонований спосіб регулювання продуктивності відцентрових насосів ілюструють схеми фіг.1 - 4.

На фіг.1. і 3 зображені граничні варіанти, а на фіг 2 - проміжний варіант реалізації запропонованого способу регулювання. Фіг.4 пояснює пропонований спосіб регулювання за допомогою характеристики Q-H насоса і характеристики Р водопровідної мережі.

Пристрій для реалізації запропонованого способу містить насос 1, байпасну засувку 2, всмоктувальну засувку 3, манометри 4, 5 і 6. На фіг.4 використані наступні позначення: продуктивність (витрата) Qн - номінальний, Qp - регулювальний; характеристика мережі Р - номінальна і Рр -регуліровочная; характеристика паспортна насоса Q-H, де Н - висота підйому рідини.

На схемі фіг.1 зображений вихідний варіант, коли усмоктувальна засувка 3 на вході насоса 1 повністю відкрита, а байпасна засувка 2 повністю закрита. Насос і двигун, його крутний, працюють в номінальному режимі. Тиск на виході насоса, що вимірюється манометром 4, визначається споживачами і паралельно працюючими насосами і дорівнює 10 атмосферам. Тиск на вході насоса, що вимірюється манометром 5, для простоти приймаємо рівним 0 атм. Продуктивність насоса Q1 = 1000 м 3 / ч задаємо для прикладу.

На схемі Фіг.2 зображений проміжний варіант регулювання, коли байпасна засувка 2 на перепускний лінії прочинені, а усмоктувальна засувка 3 на вході насоса прізакрита. При цьому частина рідини Q1 = 100 м 3 / год, яку не потрібно поставляти споживачеві, циркулює по обвідної лінії, переносячи частину енергії з виходу насоса на його вхід і підвищуючи тиск на вході, що вимірюється манометром 5, наприклад на 1 атмосферу, що еквівалентно підняття води на вході насоса на 10 метрів. При цьому зменшується різниця тисків на вході і виході насоса на 1 атмосферу і розвантажується електродвигун, що приводить в рух насос. Однак швидкість рідини на вході і всередині насоса кілька (приблизно на 10%) зростає, що призведе до зниження кавітаційного запасу насоса і до обмеження діапазону регулювання. Кавітаційний запас можна зберегти, якщо при регулюванні підтримувати потужність двигуна, що дорівнює номінальній, замість підтримки номінальним витрати.

На схемі фіг.3 зображений граничний варіант регулювання, коли байпасна засувка 2 на перепускний лінії відкрита повністю, а усмоктувальна засувка 3 на вході насоса 1 повністю закрита. При цьому вся рідина циркулює по обвідної лінії. Тиск на вході і виході насоса рівні (без урахування втрат) і визначаються споживачами, і паралельно працюючими іншими насосами.

Енергія двигуна витрачається лише на підтримання циркуляції рідини в байпасній лінії. Швидкість рідини в байпасній лінії зростає в кілька разів (наприклад, в 5 разів), а втрати в байпасній лінії максимальні і пропорційні квадрату швидкості рідини.

Якщо діаметр байпасного трубопроводу дорівнює діаметру напірного (вихідного) трубопроводу насоса, то при закритій всмоктуючої засувці і повністю відкритою байпасній засувці, швидкість рідини в байпасній лінії буде максимальною і перевищувати швидкість на виході насоса при номінальному навантаженні, наприклад, в 5 разів (майже як на вільний виливши). Витрата рідини, що перекачується насосом, зросте також в 5 разів. Якщо зменшувати діаметр байпасного трубопроводу, а швидкість рідини вважати залишилася максимальної, то, щоб забезпечити витрата рідини, рівний номінальному, можна зменшити діаметр байпасного трубопроводу в 5 1/2 раз, тобто в 2,2 рази. Якщо врахувати, що продуктивність насоса регулюють на 50% (в 2 рази), то діаметр байпасного трубопроводу може бути зменшений ще в 2 1/2 рази, тобто в 1,4 рази. Отже, діаметр байпасного трубопроводу може бути меншим, ніж діаметр напірного приблизно в 3 рази.

На практиці потрібно регулювання продуктивності насосів на 30-50%, тому швидкість рідини в байпасній лінії і втрати в ній незначні й співставні з втратами при регулюванні продуктивності насоса за рахунок зміни частоти обертання насоса за допомогою асинхронно-вентильних каскадів і перетворювачів частоти.

Малюнок фіг.4 пояснює пропонований спосіб регулювання за допомогою характеристики Q-H насоса і характеристики Р водопровідної мережі. Точка витрати Qн відповідає номінальному режиму роботи насоса (фіг.1). Точка витрати Qp відповідає регулювальної величині витрати (фіг.2). Оскільки сумарний витрата насоса зберігається при регулюванні рівним Qн. то точка 1 показує, де повинна проходити регулювальна характеристика мережі Рр (виділена пунктиром). величина # X00394; h відповідає підвищенню тиску на вході насоса при регулюванні.

На практиці найбільш просто можна реалізувати пропонований спосіб регулювання за допомогою таблиці відповідності кількості обертів всмоктуючої засувки числу оборотів провідною байпасній засувки для збереження сумарної витрати рідини. Можна виготовити спеціальну засувку, в якій за допомогою одного приводу регулюються два потоки рідини.

Пропонований спосіб регулювання доцільно застосовувати в електроприводних насосах з потужними високовольтними синхронними і асинхронними двигунами замість регулювання за допомогою дорогих частотних перетворювачів і асинхронно-вентильних каскадів.

Річна економія електроенергії, наприклад, для насоса типу Д4000-95-2, що приводиться в обертання синхронним двигуном потужністю 1250 кВт, складе 1095000 кВт # x000B7; ч навіть при економії в 10% (максимальна економія електроенергії при регулюванні продуктивності на 30% близька до 30 %).

Спосіб регулювання продуктивності відцентрового насоса перепуском частини рідини з виходу насоса на його вхід через байпасну лінію з регулюючої засувкою і всмоктуючої засувкою на вхідному трубопроводі насоса до байпасній лінії, що відрізняється тим, що регулювання продуктивності виробляють одночасним відкриттям байпасній і закриттям всмоктуючої засувок і підтримують постійним сумарний витрата рідини в байпасній і вихідний лініях або номінальну потужність, споживану електродвиг Ательє, що обертає насос.