8. Построение совмещенных характеристик работы насосов и водоводов. Анализ работы насосов при различных режимах работы системы. Регулирование подачи воды насосами

Для построения характеристики водоводов составляем табл. 4.

Зависимость между расходом и потерями напора в водоводе Таблица 4

q	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
q2	0	0,01	0,04	0,09	0,16	0,25	0,36	0,49	0,64	0,81
	0	0,24	0,96	2,17	3,86	6,03	8,68	11,82	15,44	19,54

Определяем статический напор, т.е. ту часть общего напора, которая условно считается постоянной и не зависит от расхода:

, м.

Статический напор равен:

в час максимального водопотребления

при пожаре

На рис. 4 представлен график совместной работы насосов и водоводов. Дадим его краткий анализ.

В час максимального водопотребления в соответствии с графиком должно работать три насоса. При максимальном водопотреблении насосы подают 1,39 м³/с с напором 72,4 м (точка А), а требуется подать 1,21 м³/с с напором 70 м. Подача воды насосами превышает требуемый расход. Для того чтобы обеспечить заданную подачу, необходимо перевести рабочую точку А в точку А₁ (рис. 4). Это возможно путем качественного регулирования работы насосов за счет обточки рабочего колеса.

На первой ступени работает два насоса, а на второй подключается еще один (третий). Изменение характеристики насоса можно выполнить для случая максимального водопотребления (II ступень работы насосов). Проведем расчет срезки рабочего колеса насосов.

Коэффициент быстроходности насоса Д1600-90 равен:

Величина срезки рабочего колеса при коэффициенте быстроходности 60  n_s  120 допускается в пределах 1520% от нормального размера колеса [4].

Подачу Q_ср и напор Н_ср насоса, имеющего срезанное рабочее колесо диаметром D_ср, можно определить по уравнениям закона подобия. Так как n_s  150 воспользуемся следующими формулами:

Из уравнения подобия получим

;

Определим коэффициент пропорциональности

где H и Q – напор и подача, соответствующие требуемой рабочей точке А₁.

Произвольно задаемся подачей Q и вычисляем значения Н (табл. 5).

Зависимость между подачей и напором Таблица 5

Q, м3/с	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5
	0	0,01	0,04	0,09	0,16	0,25
	0	4,3	17,2	38,7	68,8	107,5

По полученным данным строим параболу подобных режимов (рис. 4). Точка В пересечения параболы с кривой Q–Н, соответствующей необточенному колесу D = 510 мм есть та точка, которая при срезке колеса переходит в точку Г. Координаты точки В равны:

Q = 0,423 м³/с, Н = 77 м. Отсюда

Принимаем диаметр срезанного рабочего колеса D_ср = 486 мм. Срезка колеса составит: , что не превышает допустимую величину 15–20%.

Вычислив диаметр срезанного колеса, построим характеристику насоса Q_ср–Н_ср.

;

Принимая произвольно подачу Q и определяя соответствующий ей напор Н по кривой Q–Н (при D = 486 мм), вычисляем координаты Q_ср и Н_ср. Результаты вычислений заносим в табл. 6 и по ее данным строим характеристику Q_ср–Н_ср на рис. 4.

Данные для построения характеристик Q_ср–Н_ср насоса Таблица 6

Номер точки	При D = 510 мм		При Dср = 486 мм
	Q, м3/с	Н, м	Qср, м3/с	Нср, м
1	0	94	0	85,35
2	0,1	92	0,095	83,54
3	0,2	89	0,19	80,81
4	0,3	84,8	0,286	77
5	0,4	78,8	0,38	71,55
6	0,5	67,4	0,476	61,2

Проверяем работу насосной станции при подаче пожарного расхода. Как было подсчитано ранее, насосная станция во время пожара должна подавать 1465 л/с с напором 44,85 м. Статический напор равен . Строим характеристику водоводов при пожаре.

Анализ выполнен с помощью совместного графика работы насосов и водоводов, приведенного на рис. 4, из которого видно, что во время пожара должны работать три насоса Д1600-90 с диаметром рабочего колеса 486 мм.

Рабочая точка для трех насосов имеет параметры Q и Н, обеспечивающие подачу пожарного расхода под требуемым напором.

Таким образом, в насосной станции должно быть установлено три рабочих насоса. Станция относится к первой категории надежности работы, поэтому согласно п. 7.3 [1] число резервных насосов равно двум, общее число насосов в станции – пять.