Насосна установка з відцентровим насосом

  та її характеристики

Типову схему насосної установки наведено на рис. 8.23.

До насоса 7, що має привод від електродвигуна 6, рідина надходить з приймального резервуара 1 по підвідному трубопроводу 12. Насос нагнітає рідину в напірний резервуар 2 по напірному трубопроводу 3. У напірному трубопроводі встановлено регулювальну засувку 8, за допомогою якої змінюється подача насоса. Інколи у напірному трубопроводі встановлюється зворотний клапан 10, що автоматично перекриває напірний трубопровід у випадку зупинення насоса і перешкоджає завдяки цьому виникненню зворотного струму рідини з напірного резервуара. Якщо тиск у приймальному резервуарі відрізняється від атмосферного або насос розміщений нижче за рівень рідини в приймальному резервуарі, то в підвідному трубопроводі встановлюють монтажну засувку 11, яку перекривають у разі зупинення або ремонту насоса.

На початку підвідного трубопроводу часто передбачають прий-
мальну сітку 13, що запобігає потраплянню в насос твердих тіл, і п’ятковий клапан 14, що дає змогу залити насос і підвідний трубопровід рідиною перед пуском. Робота насоса контролюється за допомогою витратоміра 4, який вимірює подачу насоса, манометра 5 і вакуумметра або манометра 9, що дозволяє визначити напір насоса.

Рис. 8.23. Типова схема установки з відцентровим насосом

 

Назвемо рівні вільної поверхні рідини в приймальному і напірному резервуарі приймальними і напірними рівнями; різниця  висот напірного і приймального рівнів становить геометричний напір насосної установки.

Для перекачування рідини по трубопроводах установки з приймального резервуара в напірний необхідно витрачати енергію на піднімання рідини на висоту , на подолання різниці тиску  у резервуарах і на подолання сумарних гідравлічних утрат  всмоктувального і напірного трубопроводів. Таким чином, енергія, необхідна для переміщення одиниці ваги рідини з приймального резервуара в напірний по трубопроводах установки, або потрібний напір установки буде становити:

             (8.34)

де  — статичний напір установки.

Характеристикою насосної установки називають залежність потрібного напору від витрати рідини. Геометричний напір , тиск  і  і, отже, статичний напір  від витрати зазвичай не залежать. Для турбулентного режиму течії гідравлічні втрати пропорційні витраті другого степеня:

де  — опір трубопроводів насосної установки.

На рис. 8.24 справа наведено характеристику насосної установки, зліва — схему установки.

 

Рис. 8. 24. Характеристика насосної установки

Рівень вільної поверхні рідини у приймальному резервуарі суміщений з віссю абсцис. Оскільки статичний напір установки від подачі насоса не залежить, характеристика насосної установки є сумарною характеристикою всмоктувального і напірного трубопроводів  яка зміщена вздовж осі напорів на величину .

Робота насоса на мережу. Насос насосної установки працює у режимі, для якого потрібний напір дорівнює напору насоса, тобто коли енергія, споживана під час руху рідини по трубопроводах установки, дорівнює енергії, що передається рідині насосом.

Для визначення режиму роботи насоса потрібно на одному й і тому ж графіку в однакових масштабах нанести характеристику насоса і насосної установки (рис. 8.25).

Рівність напору насоса і потрібного напору установки буде відповідати режиму, визначеному
точкою  перетину характеристик. Розглянемо окремі випадки насосних установок.

1. Приймальний і напірний рівні збігаються. У цьому випадку
геометричний напір установки  а характеристикою насосної установки буде крива  (рис. 8.26).

 

Рис. 8.26. Визначення режиму роботи відцентрового насоса
на насосну установку за

Весь напір витрачається на подолання гідравлічного опору в
системі. Нанесемо на характеристику установки характеристику насоса. Перетин кривої напору  насоса з характеристикою установки  буде робочою точкою  що визначає режим роботи насоса.

2. Напірний рівень нижчий від приймального (рис. 8.27). Гео-метричний напір для цього випадку від’ємний, тому його слід відкладати вниз від осі абсцис.

 

 

Рис. 8. 27. Визначення режиму роботи відцентрового насоса
на установку з від’ємним геометричним напором

Припустімо, що  Приймальний рівень схеми установки суміщений з віссю абсцис. Побудувавши від прямої  уверх криву втрат  отримаємо характеристику установки. На перетині кривої напорів характеристики насоса з характеристикою насосної установки знаходимо точку  що визначає режим роботи насоса.

Точка перетину характеристики установки з віссю абсцис визначить витрату  у трубопроводі без насоса. Використання насоса збільшує витрату в системі на величину

Нестійка робота насосної установки ( помпаж ). У деяких випадках робота відцентрового насоса є нестійкою: подача різко змінюється від певного значення до нуля, напір коливається в значних межах, спостерігаються гідравлічні удари, шум та струси всієї машини і трубопроводів. Це явище називають помпажем. Помпаж відбувається у насосах, що мають криву напорів  із падаючою лівою гілкою (рис. 8.28), тобто криву напорів з максимумом за витратою, більшою від нуля. Таку характеристику мають зазвичай тихохідні насоси.

Зрив подачі насоса і перехід його на нестійкий режим роботи можуть відбутися і за незмінної характеристики установки (рівень у резервуарі 5 постійний), якщо характеристика установки перетинає характеристику насоса в двох точках (точки  і  характе-ристики). Це може виникнути у випадку зниження обертів робочого колеса (наприклад, унаслідок тимчасового падіння напруги
електромережі, що живить двигун).

Характеристика насоса стане меншою за характеристику установки і відбудеться зрив подачі до нуля. У разі подальшого збільшення обертів насос продовжуватиме працювати у холостому режимі ( ), оскільки напір, що створюється ним за  буде меншим від статичного напору установки.

 

Рис. 8.28. Визначення зони нестійкої роботи відцентрового насоса

 

Розглянемо нестійку роботу відцентрового насоса на прикладі схеми, показаної на рис. 8.28. Насос 1 подає рідину по трубопроводу 3 у резервуар 5, звідки вона надходить по трубопроводу 4 до споживача. Припустімо, що спочатку резервуар заповнений рідиною до рівня  У цьому випадку насос буде працювати на режимі, що визначається точкою  Якщо витрата рідини, що надходить до споживача, менша від подачі насоса  то рівень рідини в резервуарі буде підвищуватися, характеристика установки зміщуватиметься уверх, а подача насоса відповідно до кривої напору  буде зменшуватися доти, доки робоча точка не займе положення  Якщо подача насоса буде більшою за витрату, яка відводиться з резервуара 5 по трубопроводу 4, то рівень у резервуарі підвищиться ще більше і характеристика установки стане вищою за характеристику насоса. Тоді потрібний напір стане більшим за напір насоса, унаслідок чого відбудеться зрив подачі насоса. Під дією зворотного потоку рідини зворотний клапан 2 закриється. Насос почне працювати у режимі нулевої подачі ( ) з напором  Оскільки рідина у резервуар 5 не надходитиме, то рівень її у ньому знижуватиметься (рідина продовжуватиме подаватися з резервуара 5 по трубопроводу 4). Після того, як рівень рідини у резервуарі знизиться до значення, що відповідає напору  насос знов запрацює. Його подача різко зросте до  що відповідає робочій точці  Рівень рідини у резервуарі знову почне підніматися, і явище повториться.

Покажемо, що відцентровий насос не може працювати на режимах, що лежать лівіше від точки  Припустімо, що режим насоса відхилиться від режиму, що характеризується точкою  у бік
більших подач (точка ). Тоді потрібний напір  стане меншим від напору насоса  У цьому випадку рідина буде мати надлишок енергії, який призведе до приросту її кінетичної енергії. Швидкість рідини почне збільшуватися доти, доки витрата не до-сягне значення, що відповідає режиму точки

Якщо режим насоса відхилиться від режиму, що характеризується точкою  у бік менших витрат, то потрібний напір стане більшим від напору насоса. Недостача енергії рідини зменшить її швидкість, а отже, подача насоса спаде до нуля.

Це підтверджує висновок, що режими роботи відцентрового насоса, що лівіші від точки  будуть нестійкими. Так само можна показати, що режими, розміщені правіше від точки  будуть стійкими. Режими ж між точками  і  є небезпечними у зв’язку з можливістю виникнення помпажу, оскільки на цих режимах характеристика установки перерізає характеристику насоса у двох точках, тому межею стійких режимів є точка  а не точка

Характеристики насосів, що не мають нестійкої області, називають стабільними. Насоси, які використовуються для подачі рідини з можливими змінами режимів роботи, повинні мати стабільні характеристики.

Регулювання режиму роботи насоса. Певним характеристикам насоса і насосної установки відповідає тільки одна робоча точка. Проте під час експлуатації установки потрібна подача може змінюватися. Для того щоб змінити режим роботи насоса, необхідно змінити характеристику насоса або насосної установки. Таку зміну характеристик для забезпечення потрібної подачі називають регулюванням.

Регулювати відцентрові та малі осьові насоси можна здійснюватися або дроселюванням рідини на виході насоса за допомогою регульованої засувки (зміною характеристики насосної установки, рис. 8.29) або зміною обертів робочого колеса (зміною характеристики насоса, рис. 8.30).

Рис. 8.29. Регулювання режиму роботи відцентрового насоса дроселюванням	Рис. 8.30. Регулювання режиму роботи відцентрового насоса зміною обертів

Іноді малі осьові насоси регулюються перепусканням частини витрати з напірного трубопроводу у всмоктувальний.

Роботу установки із середніми і великими осьовими насосами, що мають поворотні лопаті, можна регулювати також зміною кута установки лопаток робочого колеса, що призводить до зміни характеристики насоса.

Регулювання режимів роботи відцентрового насоса дроселюванням зумовлює додаткові втрати енергії та зниження ККД установки, тому цей спосіб регулювання не економічний. Проте завдяки простоті він більш поширений, ніж регулювання зміною обертів.

 

Запитання для самоконтролю

1. За яким принципом працюють відцентрові насоси?

2. З яких основних конструктивних частин складається відцентровий насос?

3. Які основні конструктивні різновиди відцентрових насосів?

4. Які основні параметри відцентрових насосів?

5. Що таке ідеальний відцентровий насос? Наведіть його основну характеристику.

6. Як впливає кількість лопаток робочого колеса на основну характеристику відцентрового насоса?

7. Що таке індикаторний напір відцентрового насоса?

8. Як впливають втрати напору всередині відцентрового насоса на його основну характеристику?

9. За якою формулою перераховують напір подібних відцентрових насосів?

10. Що таке коефіцієнт швидкохідності відцентрового насоса?

11. Які є різновиди лопатевих насосів за коефіцієнтом швидкохідності?

12. Для чого обточують робочі колеса відцентрового насоса?

13. Що таке геометричний і потрібний напори насосної установки з відцентровим насосом?  

14. Як визначити режим роботи відцентрового насоса на мережу?

15. Що таке помпаж відцентрового насоса і які причини його виникнення?

16. Які є методи регулювання режимів роботи відцентрового насоса та які їх особливості?

⇐ Предыдущая12345678

Поделиться: