ВОПРОСЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛОПАСТНЫХ НАСОСОВ Содержание 1 Условия

ВОПРОСЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛОПАСТНЫХ НАСОСОВ

Содержание 1. Условия работы насосов в сеть 2. Рабочая точка насоса. 3. Регулирование работы насосов 4. Совместная работа насосов

Условия работы насосов в сеть Работа насосной установки определяется как самим насосом, так и сетью. . Для установившегося режима работы насосной установки необходимо соблюдение материального и энергетического балансов и

Графически зависимость от Q выражается и Нанесем на этот график кривую H−Q для насоса, получим в месте их пересечения рабочую точку А, соответствующую режиму работы насоса. Если изменять характеристику сети, то рабочая точка А будет перемещаться по кривой H−Q. параболой с вершиной в точке При работе насоса на сеть его подача и напор зависят от характеристики сети. . Рабочая точка насоса

Регулирование работы насосов Величину подачи и напора, соответствующую данному режиму находят по точке пересечения напорной характеристики насоса с характеристикой сети, называемой рабочей точкой. Для получения иного значения расхода в сети требуется изменить положение рабочей точки. Этого можно достичь, изменив или характеристику насоса, или характеристику сети. Процесс изменения положения рабочей точки называется регулированием работы насосной установки.

Регулирование подачи изменением характеристики сети. Существуют различные способы изменения характеристики сети. К ним относятся: Ø дросселирование, Ø байпасирование, Ø изменение статической составляющей напора. Наиболее простым способом регулирования подачи является дросселирование, заключающееся в изменении сопротивления сети путем открытия или закрытия задвижки в линии нагнетания.

Постепенно открывая задвижку, можно плавно регулировать расход сети в диапазоне подач от до Дросселирование – малоэкономичный способ регулирования, так как в местном сопротивлении (задвижке) теряется часть создаваемого насосом напора (превращается в тепло). Кроме того, при уменьшении подачи из-за несоответствия расхода жидкости размерам проточной части происходит интенсивный износ основных деталей насоса, возникают недопустимые осевые усилия на ротор.

Регулирование байпасированием предполагает перепуск части жидкости из линии нагнетания в линию всасывания насоса. Общую характеристику сети получают, суммируя подачи основного и дополнительного трубопроводов при постоянном напоре. Байпасирование целесообразно применять для насосов, имеющих кривую потребляемой мощности, снижающуюся при увеличении подачи, например осевых. В этом случае включение байпасной линии приведет к уменьшению расхода в основной сети и к переводу насоса на режим большей подачи и меньшей потребляемой мощности.

Регулирование подачи изменением характеристики насоса. Способы регулирования: Ø изменение частоты вращения рабочего колеса; Ø поворот лопастей рабочего колеса (для осевого насоса с поворотными лопастями);

Регулирование подачи изменением частоты вращения рабочего колеса Для определения параметров насоса при новой скорости вращения требуется пересчитать характеристику насоса. Пересчет производится по формулам подобия, причем, поскольку диаметр не меняется, тогда При таком способе регулирования отсутствуют непроизводительные потери в системе «насос – сеть» , так как на всех режимах напор насоса соответствует сопротивлению сети.

Кривые подобных режимов. Если насос работает при числе оборотов, отличном от указанного в техническом паспорте, его характеристику можно получить путем пересчета имеющейся характеристики на новое число оборотов по формулам подобия. Найдем в координатах Q – H геометрическое место точек режимов, подобных режиму, который определяется точкой 1. Для этого по формулам подобия вычисляем напор и подачу насоса при различных значениях числа оборотов.

В результате получим ряд точек, соединив которые плавной линией, получим кривую подобных режимов работы насоса. Эта кривая представляет собой квадратичную параболу с вершиной в начале координат. Для подобных режимов гидравлический и объемный КПД практически одинаковы. Поэтому кривые подобных режимов являются также кривыми равных КПД. Механический КПД для подобных режимов не остается постоянным. С увеличением числа оборотов механический КПД увеличивается.

Пример пересчета характеристики насоса Предположим, что от насоса требуется получить подачу Q 2 при напоре H 2. Причем режимная точка не лежит на характеристике насоса, соответствующей числу оборотов n 1. Чтобы получить заданный режим работы, требуется так изменить число оборотов насоса, чтобы напорная характеристика насоса при новом числе оборотов проходила через режимную точку с координатами Q 2 и H 2. Воспользуемся уравнением параболы подобных режимов, Для построения параболы определим коэффициент k

Затем, задаваясь произвольными значениями Q , определяем координаты ряда точек параболы подобных режимов. Пересечение параболы подобных режимов с заданной характеристикой насоса при числе оборотов n 1 определяет положение точки 1, в которой находим координаты Q 1 и H 1. По формулам подобия определяем новое число оборотов n 2. или

Расширение области применения центробежных насосов обрезкой рабочих колес по внешнему диаметру Если режимная точка расположена ниже характеристики насоса, а двигатель насоса не имеет регулировки числа оборотов, то для того, чтобы работа насоса могла соответствовать режимной точке, применяется обрезка рабочего колеса по наружному диаметру. Для расчета характеристики подрезанного колеса можно принять, что подача меняется пропорционально первой степени, а напор – пропорционально второй степени наружного диаметра рабочего колеса. , тогда

Таким образом, и Это означает, что подобные режимы располагаются на параболе, имеющей вершину в начале координат. Эту параболу называют параболой обрезок. Зона между двумя параболами обрезок, ограничивающих зону оптимальных КПД, представляет собой рабочее поле насоса.

Сводный график рабочих полей консольных насосов

Совместная работа насосов В практике возникает необходимость в совместной работе нескольких насосов с одинаковыми или различными напорными характеристиками. При значительных изменениях потребляемых расходов в системах их питание целесообразно производить несколькими параллельно работающими насосами. Основным условием параллельной работы насосов на сеть является равенство их напоров: Для определения подачи совместно работающих насосов строят кривые зависимости напора от суммарной производительности насосов и потребного для сети напора в зависимости от расхода.

Параллельная работа насосов Характеристика при совместной параллельной работе насосов строится путем сложения подач всех насосов при одинаковых напорах, характеристика сети – с использованием зависимости A 1 -2 A 1 A 2 Q +

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНАЯ РАБОТА НАСОСОВ Последовательным называют такое соединение, при котором несколько насосов осуществляют подачу в один общий напорный трубопровод. Н Н 1 -2 Н 1 Характеристика при совместной последовательной работе насосов строится путем сложения напоров всех насосов при одной и той же подаче.

Характеристика сети строится с использованием ˃ зависимости . . Пересечение суммарной характеристики с характеристикой сети дает рабочую точку А, которая определяет подачу обоих насосов и суммарный напор. Пересечение характеристики сети с характеристиками насосов 1 и 2 определяет напоры , и с которыми каждый из насосов работал бы на эту сеть самостоятельно. ˃ Дефицитность в напоре:

Неустойчивая работа насосов. Работа насосной установки считается устойчивой, если после случайных возмущений, которые кратковременно изменяют характеристику насоса или сети, режим ее работы возвращается в исходную точку. Рассмотрим работу насоса в сеть, и оценим, будет ли устойчив режим работы в точке А, расположенной на снижающемся участке напорной характеристики насоса. Если расход кратковременно увеличится, то потребный напор сети окажется больше напора насоса. Это означает, что энергии насоса недостаточно для движения жидкости с той же скоростью, скорость начнет уменьшаться, что приведет к уменьшению расхода до значения, соответствующего режимной точке А. В точке А работа насоса будет устойчивой, так как после кратковременного изменения рабочих параметров, режим работы возвращается в исходную точку.

Рассмотрим, будет ли устойчивым режим работы насоса в точке А 1, расположенной на восходящем участке характеристики насоса. Если расход кратковременно уменьшится, то потребный напор сети окажется меньше напора насоса. Скорость потока увеличится, увеличится и расход, в результате режим работы возвращается в исходную точку. При кратковременном увеличении расхода потребный напор сети окажется больше напора, создаваемого насосом. Скорость потока уменьшится, расход уменьшится, режим работы вернется в исходную точку. Таким образом, работа насоса в сеть будет устойчивой, если потенциальная часть напора сети меньше напора насоса.

Иначе обстоит дело в случае работы насоса на восходящем участке характеристики, когда потенциальный напор сети оказывается больше напора насоса. Рассмотрим работу насоса в точке В на восходящем участке характеристики. При кратковременном увеличении подачи, напор насоса окажется больше потребного напора сети, поток ускорится. Увеличение скорости приведет к дальнейшему увеличению подачи до величины, соответствующей точке В 2. В результате насос будет работать в новом режиме (в рабочей точке В 2).

При кратковременном уменьшении подачи, напор насоса окажется меньше потребного напора сети, поток замедлится. Уменьшение скорости приведет к дальнейшему уменьшению подачи до нуля. В результате насос будет работать в новом режиме (в рабочей точке В 2). Таким образом, работа насоса на восходящей ветви является неустойчивой. Если характеристика сети не пересекает характеристику насоса, а только касается ее, то этот режим также является неустойчивым. Случайное кратковременное увеличение или уменьшение расхода приведет к тому, что потребный напор сети станет больше напора насоса и произойдет срыв подачи.

Рассмотрим неустойчивый режим работы насосной установки с резервуаром на напорной линии, в который насосом подается жидкость с подачей Q и из которого одновременно отбирается жидкость с постоянным расходом Qп. Допустим, в начальный момент времени резервуар наполнен до уровня b. При этом насос работает в неустойчивом режиме, определяемом точкой В, подача насоса Q = Qп. При кратковременном увеличении подачи режим работы насоса скачкообразно перейдет в устойчивое положение, определяемое рабочей точкой D. Так как подача насоса при этом увеличилась, уровень в резервуаре начнет повышаться. Характеристика трубопровода поползет вверх до тех пор, пока в точке С произойдет срыв подачи насоса.

Теперь уровень в резервуаре начнет снижаться, так как от насоса в резервуар жидкость не поступает, а потребитель продолжает забирать жидкость из резервуара. Как только уровень жидкости в резервуаре будет соответствовать режиму холостого хода насоса, начнется подача жидкости насосом, причем произойдет скачкообразный переход к устойчивому режиму в рабочей точке В. Уровень в резервуаре вновь начнет повышаться и процесс будет повторяться. Это явление автоколебаний режима работы насосной установки называется помпажем. Чтобы избежать помпажа, необходимо исключить режимы, при которых рабочая точка находится на восходящей ветви характеристики насоса.