Регулирование подачи центробежных насосов

0

Существует два основных способа регулирования подачи центробежных насосов — изменение характеристики системы (дросселирование задвижками па напорной или на всасывающей линиях, перепуск части жидкости из напорного трубопровода во всасывающий, впуск воздуха во всасывающий патрубок насоса) н изменение частоты вращения рабочего колеса насоса.

Первым способом можно только уменьшать подачу насоса. Как правило, этот способ неэкономичен, однако на практике им приходится часто пользоваться. Кроме того, следует иметь в виду, что системы с центробежными насосами могут непроизвольно регулироваться при изменении характеристики системы.

Характеристики регулирования при постоянной частоте вращения. Способ регулирования подачи задвижкой на напорном патрубке насоса основан на увеличении сопротивлении напорной линки. Выяснить достоинства н недостатки этого способа, а также определить область его применения можно путем построения характеристик регулирования (рис. 3.8). На этом рисунке кривая ERiA — характеристика Q—H насоса, а кривая PD — характеристика системы (трубопровода). Рабочей точке А соответствует подача Qa. По условиям работы системы в нее следует подавать жидкость с расходом я, меньшим расхода QA

Для уменьшения подачи насоса прикрывают задвижку на его напорном патрубке. Чтобы наглядно представить режим работы насоса с прикрытой задвижкой, построим так называемую дроссельную кривую или дроссельную характеристику насоса (кривая Q—Hn на рис. 3.8). Для этого из точки Qn проведем прямую, параллельную оси ординат. Она пересечет характеристику системы в точке R и характеристику Q — Н насоса в точке Rt. Разница ординат этих точек ha есть излишний напор, который необходимо «погасить» сопротивлением задвижки. Далее вычислим излишние напоры .hj соответствующие расходам Qi, Q2, Qn по известным выражениям ha =haQll/Qif(; и т.д.

Величины ha , ha , Л, Л отложим вниз от точек I, 2, 3 нт. д. характеристики Q—H насоса и полученные точки соединим кривой, т. е. получим так называемую дроссельную характеристику насоса (кривая ER). Отметим, что дроссельная кривая является характеристикой насоса, отнесенной к какой-то точке напорного трубопровода после задвижки. Так как степень закрытия эадвнж-кн может быть различной, то можно построить и несколько дроссельных кривых. Прн полностью открытой задвижке дроссельная кривая совпадает с паспортной характеристикой насоса.

Дроссельную характеристику насоса можно построить относительно любой точки напорного трубопровода. В этом случае от любой точки характеристики насоса должны быть отложены вниз потери напора на участке напорного трубопровода от насоса до данной точки. Такими характеристиками удобно пользоваться, например, для определения подачи насоса в баки большой высоты (см. рис. 3.6,а), а также при вычислении подачи скважинных центробежных насосов.

Для оценки экономичности регулирования с помощью задвижки на напорном патрубке необходимо рассмотреть изменение мощности и КПД регулируемой установки.

Как видно из выражений (3.6) и (3.7), регулирование задвижкой на напорном патрубке невыгодно, особенно в насосных установках при больших подачах и относительно малом напоре. В некоторых случаях применяют регулирование подачи перепуском части подаваемой жидкости. Если в насосной установке с перепускной (байпасной) линией (рис. 3.9) требуется уменьшить подачув систему от величины Qi до Qc, то по перепускной линии жидкость с расходом qa направляют из напорного трубопровода во всасывающий. При этом общая подача насоса (расход в точке о) увеличи-лается до значения Qa, а подача в сеть (от точки б) уменьшается до величины Qe- За счет уменьшения расхода в сети ее характеристика изменится—станет положе (кривая Р2 по сравнению с кривой Р( на рис. 3.9). Прн этом напор, развиваемый насосом, уменьшится до величины Нг. а мощность уменьшится с величины ЛГ| до Nt-

Указанный способ регулирования экономичен для насосов с коэффициентом быстроходности л»300 и для вихревых насосов, у которых при увеличении подачи мощность уменьшается. В центробежных насосах с меньшими коэффициентами быстроходности регулирование подачи перепуском поведет к увеличению мощности насоса и может вызвать перегрузку электродвигателя. Кроме того, при этом способе регулирования усложняется система, увеличиваются количество арматуры и габаритные размеры установки.


Коэффициент полезного действия зарегулированной установки определяется выражением.

Иногда применяют способ регулирования подачи путем впуска воздуха во всасывающий патрубок насоса. Такой способ целесообразен, когда фактическая высота всасывания для данного иасоса значительно меньше допустимой, а впуск воздуха не ухудшает работы системы. Сущность этого способа иллюстрируется рис. 3.10, а.

При впуске воздуха характеристика Q — Н насоса как бы смещается вниз, и поэтому можно подобрать режим работы насоса, соответствующий условиям подачи заданного расхода Qr (кривая, проходящая через точку R на рис. 3.10,о). При впуске воздуха КПД установки снижается тем больше, чем больше воздуха впускается в насос, т.е. чем больше число К» — отношение объема воздуха к объему воды. Этот способ регулнровання, как правило, более экономичен, чем регулирование напорной задвижкой.

Существенным недостатком регулирования путем впуска воздуха явлис-кз снижение срока службы рабочих колее под действием кавитационного износа.

Регулирование путем изменения частоты вращения рабочего колеса насоса. Наиболее экономичным способом регулирования работы насосного агрегата является изменение частоты вращения рабочего колеса. Такое регулирование осуществляется с помощью гидромуфт, электромагнитных муфт, электродвигателей с изменяемым числом оборотов и другими способами.

Частоту вращения рабочего колеса выбирают такой, чтобы характеристика Q—Н насоса прошла через рабочую точку при заданном расходе Qa (см. рис. 3.10,6). Тонки характеристики Q — H находят путем пересчета их ординат ио заданному соотношению Qh/Qh. при этом пользуются формулами приведения.

Изменение частоты вращения рабочего колеса позволяет регулировать подачу в достаточно широких пределах. При этом КПД установки изменится незначительно.

Устройства для регулирования частоты вращения электродвигателей, применяемых в качестве привода центробежных насосов (особенно большой мощности), пока еще конструктивно сложный дороги. Поэтому этот способ регулирования чаще всего используют путем применения двух- или четырехскоростиых электродвигателей, т. е. осуществляют ступенчатое регулирование. На насосных станциях с несколькими агрегатами частоту вращения регулируют обычно у одиого-двух насосов. Регулирование путем изменения частоты вращения широко применяют, например, в пожарных автонасосах, так как они приводятся в действие двигателями внутреннего сгорания, частота вращения которых легко регулируется.

Leave A Reply