Лекция 20. Эксплуатационные расчёты насосной установки при её работе на сеть
Характеристика насоса, характеристика трубопровода, рабочая точка, регулирование подачи, условия бескавитационной работы насосов на сеть. Работа одного насоса на два трубопровода.
Основное содержание лекции
Элементарная гидросистема для перемещения жидкости насосом называется насосной установкой. Она в основном состоит из приёмного резервуара, всасывающего трубопровода и напорного резервуара.
Потребным напором Нпотр установки называется энергия, которую необходимо сообщить единице веса жидкости для её перемещения из приёмного резервуара в напорный по трубопроводу установки при заданном расходе:
,
где hН
– геометрическая высота нагнетания;
hВ
–
геометрическая высота всасывания; р2
– р1
– разность давлений в напорном и приёмном
резервуарах; 
- сумма потерь напора во всасывающем и
нагнетательном трубопроводах; НСТ
– статический напор установки.
При установившемся режиме работы установки развиваемый насосом напор равен потребному напору установки:
.
Определение режима работы насоса (подбор насоса) производится совмещением на одном и том же графике в одинаковых масштабах рабочей характеристики насоса с характеристикой насосной установки. Последняя представляет собой параболу (при турбулентном режиме течения), смещенную вдоль оси напоров на величину статического напора установки. Насос в такой установке работает в таком режиме, при котором потребный напор равен напору насоса. Точка пересечения указанных двух характеристик называется рабочей точкой. Если рабочая точка отвечает оптимальному режиму работы насоса, то насос считается подобранным правильно. Однако величину требуемой подачи насоса можно изменять. Для этого необходимо изменить либо характеристику насоса (путём изменения частоты вращения насоса), либо характеристику насосной установки (дросселированием). Наиболее экономичный метод регулирования подачи и напора – регулирование путём изменения частоты вращения. Оно в основном осуществляется применением электродвигателей постоянного тока или специальных передач.
Из-за чрезмерного падения давления на всасывающей стороне насоса может возникнуть кавитация (пустообразование), вследствие которой резко падает к. п. д. насоса, снижается его подача и напор. Кроме того, появляется сильная вибрация, сопровождаемае характерным шумом. Для избежания кавитации насос необходимо установить таким образом, чтобы давление жидкости в нем было больше давления насыщенного пара жидкости при данной температуре. Это обеспечивается ограничением высоты всасывания насоса. Допустимая высота всасывания определяется следующим соотношением:
где рп
— давление насыщенного пара; hп.в
— потеря напора во всасывающем
трубопроводе при полной величине подачи;
— коэффициент
кавитации, часто определяемый по формуле
С. С. Руднева;
Н—полный
напор насоса.
Допускаемая высота всасывания в насосах чаще всего определяется по допустимой вакуумметрнческой высоте всасывания, которая обозначается на характеристиках всех типов насосов как функция расхода. Необходимо помнить, что при изменении частоты вращения, изменяется и допустимая вакуумметрическая высотавсасывания. Разрушательному действию кавитации подвергаются также гидравлические турбины, а также золотники, клапаны и другие аппараты объемного гидропривода.
Вопросы для самопроверки
1. Как определяется напор насоса по показаниям измерительных приборов? 2. Зависит ли потребный напор насоса от подачи(расхода во всасывающем и в нагнетательном трубопроводах)? Почему? 3. Как определяется подача и мощность насоса, работающего в сети? 4. Как регулируется подача лопастного насоса? 5. Как при подборе насоса для работы в сети учитываются потеринапора на трение во всасывающем и нагнетательном трубопроводах? 6. В каких системах целесообразно насосы подключать последовательно и в каких - параллельно? 7. От чего зависит геометрическая высота всасывания насоса? Как она определяется? 8. Если диаметры всасывающего и нагнетательного трубопроводов различны, то какой из них обычно бывает больше? Почему? 9. Чем ограничивается допустимая высота всасывания насоса? 10. Как изменится допустимая высота всасывания с увеличением подачи насоса, если диаметры всасывающей и нагнетательной труб останутся прежними?