Регулирование подачи и напора насоса

В процессе наладки и эксплуатации насосной установки в зависимости от конкретных условий часто необходимо изменять подачу и напор насоса. Обеспечить работу насоса с заданной подачей (в пределах его характеристики) можно дросселированием или рециркуляцией жидкости, изменением числа оборотов рабочего колеса, изменением диаметра трубопровода и уменьшением диаметра рабочего колеса. В каждом конкретном случае возможно применение одного из перечисленных способов или их комбинации.

Дросселирование представляет собой гашение напора за счет прохождения жидкости (газа) через уменьшенное сечение. Дросселирующим устройством может служить задвижка (кран, вентиль) или специальная шайба. Применяются также дроссельные втулки.

Для дросселирования используют задвижку только на напорном трубопроводе насоса, но не на всасывающем. Дросселирование всасывающей задвижкой увеличит сопротивление линии всасывания и может вывести насос на режим кавитации.

Регулирование подачи задвижкой удобно тем, что с ее помощью можно быстро изменить режим работы насоса в зависимости от обстоятельств, т. е. если насос работает в переменном режиме. В то же время, если требуется какая-то определенная подача, то после остановки насос необходимо снова регулировать, выводя его на заданный режим работы. В этом случае следует применять дроссельную шайбу, которая обеспечит постоянный перепад давления (при постоянном расходе).


Дроссельная шайба
Рис. 1. Дроссельная шайба.


Дроссельную шайбу (рис. 1) устанавливают между двумя фланцами на напорном трубопроводе. Диаметр отверстия шайбы определяют по формуле


Формула для определения диаметра отверстия шайбы


где D — расход, т/ч;
∆р — давление, подлежащее дросселированию, м вод. ст.

При дросселировании перекачиваемой жидкости снижается к. п. д. насоса, так как часть мощности двигателя расходуется непроизводительно. Мощность, затраченная на дросселирование, тем выше, чем больше разность давлений до и после дросселирующего устройства. Она выражается формулой 



Мощность, затрачиваемая на дросселирование


где γ — объемная масса жидкости, кг/см3;
р — разность давления до и после дросселирующего органа, м;
Qподача, м3/с.

Поэтому, если к дросселированию приходится прибегать постоянно и значение ∆р велико, то следует заменить насос или применить другой способ регулирования подачи.

Рециркуляцией уменьшают подачу насоса за счет возврата части перекачиваемой жидкости из напорного трубопровода во всасывающий. Для этой цели в насосной установке предусматривают рециркуляционный трубопровод с регулирующим органом.

Как и дросселирование, рециркуляция уменьшает к. п. д. насосной установки. Следует отметить, что у насосов с круто падающей характеристикой падение к. п. д. при рециркуляции незначительно. Примером могут служить вихревой и центробежно-вихревой насосы, у которых при незначительном повышении подачи резко снижается напор и уменьшается потребляемая мощность, т. е. кривая Q — Н круто идет вниз. Потребляемая мощность у этих насосов с повышением давления растет быстрее, чем у насосов с пологой характеристикой. Поэтому подачу насосов с круто падающей характеристикой выгоднее регулировать рециркуляцией.

Во всех случаях регулирование подачи с помощью рецирку­ляции применяется при достаточном обосновании.

Регулирование подачи за счет изменения числа обо­ротов рабочего колеса является экономически наибо­лее оправданным, но его применение ограничивается тем, что подавляющее большинство насосов имеют непосредственное со­единение с двигателем. В свою очередь числа оборотов электро­двигателей изменяются ступенчато. В отдельных случаях возможен перевод насоса на более низкие обороты за счет уста­новки более тихоходного двигателя меньшей мощности. Целесо­образность такого решения следует проверить расчетом.

Искомое число оборотов определяют из зависимостей


Число оборотов рабочего колеса


где n1, Q1, H1 — число оборотов, подача и напор установленного насоса;
Q2, H2необходимые значения подачи и напора.

При решении этой задачи может оказаться, что насос удовлетворяет необходимым требованиям, если, например, вместо двигателя со скоростью вращения 1450 об/мин установить двигатель со скоростью вращения 960 об/мин.

Изменения подачи насоса можно достигнуть также за счет изменения диаметра трубопровода. При проектировании насосных установок путем расчета нескольких вариантов подбирают такие диаметры трубопроводов, при которых за счет изменения сопротивления сети достигается необходимая подача насоса, т. е. сдвигают рабочую точку насоса по кривой характеристики в нужном направлении. При этом пользуются правилом, что в расчетном режиме к. п. д. насоса будет составлять не менее 0,9 его максимального значения для выбранного насоса.

Этот способ можно применить также в процессе эксплуатации насоса при необходимости изменения его параметров. Так, для увеличения подачи насоса в отдельных случаях бывает достаточно увеличить диаметр трубопровода на магистральном участке, где скорость жидкости, а следовательно, потери напора, максимальны. Решение об этом следует принимать на основании расчета. При гидравлическом расчете системы трубопроводов следует иметь в виду, что расход электроэнергии на перекачивание жидкости, а следовательно, и стоимость перекачки, будутвозрастать с увеличением скорости ее транспортирования, т. е. с уменьшением диаметра.

В то же время для уменьшения скорости движения жидкости необходимо увеличить диаметр трубопровода, что ведет к увеличению капитальных затрат на строительство, хотя и снижает эксплуатационные расходы. Таким образом, приходится выбирать оптимальный вариант, при котором и капиталовложения и эксплуатационные расходы соответствовали бы принятым нормам. Для этого производится технико-экономический анализ вариантов насосных установок.

Рекомендуемые в настоящее время скорости движения жидкости в трубопроводах приведены в табл. 1.


Таблица 1. Рекомендуемые скорости и расходы.

Внутренний
диаметр
трубы,
мм

Скорость,
м/с

Расход

л/с

м3

100

0,57—0,75

4,5—6

16,2—21,6

150

0,64—0,8

11—14

39,6—50,5

200

0,75—0,9

23,5—28

85,8—100,8

300

0,88—1,1

62—78

223—281

400

0,99—1,25

124—157

446—565

500

1,08—1,4

212—275

762—990

600

1,17—1,6

331—453

1196—1630

1000

1,43—2

1120—1571

4032—5355


Уменьшить подачу и напор насоса можно также за счет уменьшения диаметра рабочего колеса, т. е. обточки его на токарном станке. Для этого колесо устанавливают на оправке в центрах и протачивают его по наружному диаметру до расчетного размера.

Искомый диаметр колеса можно с достаточной для практических целей точностью определить из зависимостей


Диаметр колеса


где D1, Q1, H1 — диаметр, подача и напор установленного насоса;
Q2, H2 — подача и напор после обточки колеса.

В приведенных формулах принято, что подача и напор насоса изменяются по параболе пропорциональности, хотя здесь имеет место более сложная зависимость. Однако при уменьшении диаметра колеса на 15—20% ошибка расчета не превысит 2— 5%. Во избежание падения к. п. д. насоса не рекомендуется уменьшать диаметр его колеса более чем на 15—20%.

Пределы обточки рабочих колес зависят от коэффициента быстроходности насоса ns. Для колес с ns = 60÷20 допускается уменьшение диаметра рабочих колес на 20%, для ns = 120÷200 — на 15%, а для ns = 200÷300 — на 11%. Для насосов с коэффициентом быстроходности более 350 обточку колес не применяют.

Для расширения границ применения насосов промышленность выпускает несколько однотипных насосов с разными диаметрами рабочих колес. При этом в обозначении насоса ставится буква «а» или «б». Так, насос 2К-6 с диаметром рабочего колеса 162 мм имеет два варианта с уменьшенным колесом: 2К-6а — 148 мм и 2К-66 — 132 мм, Если отсутствует необходимый насос с уменьшенным рабочим колесом, то вместо него можно применить насос с нормальным колесом. Для этого необходимо на месте обточить колесо и заменить электродвигатель в соответствии с потребной мощностью.




Количество показов: 32160
Рейтинг:  3.81

Возврат к списку

НТЦ "Промтехкомплект"
© 2000-2015

г. Курск, ул. Л.Толстого
д. 14б, офис 2

Электронная почта: ptk@chereda.net
Телефон:
+7 (4712) 58-67-22
Разработка сайта - Magic-A
VSRT3S1_VILKA