4.1.1. Підбирання насоса до магістралі

Для підбирання насоса до магістралі необхідно знати гідравлічну характеристику магістралі і характеристику насоса. Таке підбирання насоса здійснюється графічним шляхом. Для цього спочатку будують характеристику гідравлічної магістралі, використовуючи залежність втрат тиску в магістралі від прокачування рідини, тобто Q=f(H). На цю залежність накладають характеристику насоса.

На рис. 4.5 наведена характеристика відцентрового насоса

(крива 1) і гідравлічна характеристика магістралі (крива 2). Точка перетину цих кривих В – граничні можливості насоса в цій магістралі. Експлуатаційний режим вибирають з умови роботи насоса при мак­симальному ККД.

Рис. 4.5. Сполучені характеристики насоса (крива 1), трубопро­водові (крива 2) і ККД (крива 3)

У зв'язку з цим, на цей самий графік накладають криву залежності ККД насоса від прокачування (крива 3). Діапазон прока­чування від Q₁ до Q₂ називають робочою частиною характеристики на­соса, тому що він відповідає максимальним значенням ККД.

Різниця між дійсним напором при розрахунковому прокачуванні Q_p і потрібним напором для подолання гідравлічного опору магістралі H в реальній ситуації повинна бути якнайменшою. У гра­ничному випадку криві 1 і 2 перетинатися в точці В.

При цьому насос розвиває такий тиск, який дорівнює гідравлічному опору магістралі при найвищому ККД насоса. Для того, щоб максимально наблизитися до такої ситуації, необхідно або змінити гідравлічну характеристику магістралі, або змінити ха­рактеристику насоса.

Зміну характеристики трубопровідної магістралі можна одержати за рахунок встановлення засувки в усмоктувальній магістралі на ділянці трубопроводу, що нагнітає, встановленням перепускної лінії з на­порної ділянки в усмоктувальну лінію із встановленням засувки на ній, а також зміною діаметра трубопроводу.

Перекриваючи засувку на усмоктувальній або напорній лініях, можна зменшувати подачу насоса. Проте встановлення засувки в усмоктувальній лінії насоса вкрай небажане, оскільки це може призвести до порушення режиму роботи насоса через можливість виникнення кавітації.

У реальній ситуації слід підбирати такий насос, в якому тиск при необхідному прокачуванні був би на 10–15 % більше тиску, необхідного для подолання гідравлічного опору магістралі.

Збільшення крутизни гідравлічної характеристики трубопровідної магістралі можна досягти і зменшуючи діаметр трубопроводу.

Змінити характеристику насоса для оптимального його сполу­чення з наявною магістраллю можна шляхом зміни частоти обертів та діаметра робочого колеса.

Зміна частоти обертів робочого колеса зумовлює зміну по­дачі та напору, утворюваного насосом, у таких співвідношеннях:

Цей спосіб регулювання є найбільш економічним. Проте здійснення його на практиці ускладнене у зв'язку з тим, що з’являється потреба використання двигунів зі змінною частотою обертів або устаткування, що дозволяє змінювати частоту обертів робочого колеса насоса без зміни частоти обертів вала двигуна.

Найбільш поширеними приводами насосів на складах ПММ є три­фазні синхронні електродвигуни, що мають постійну, цілком визначену частоту обертів валу – 720, 960, 1450, 2900 об/хв.

Змінювати частоту обертів вихідного вала можуть деякі елект­родвигуни постійного струму, газові турбіни і двигуни внутрішнього згоряння. Для зміни частоти обертів робочого колеса насоса можуна так саме застосовувати, гідравлічні й електромагнітні муф­ти.

Слід також пам'ятати, що експлуатація насоса з підвищеною час­тотою обертів може призвести до механічної руйнації його опор або інших частин. Тому при необхідності експлуатації насоса з підвище­ною частотою обертання робочого колеса потрібне узгодження із заво­дом-виготовлювачем. У деяких випадках, коли потрібна зміна робочих характеристик насоса в невеликих межах, можна змінювати діаметр робочого колеса. Найпростійший спсіб зменьшити діаметр – об­точити (обрізати) робоче колесо, (деякі заводи-виготовлювачі комплектують насоси колесами різного діаметра). При цьому розрахунок робочих характеристик насосів здійснюють за наступними формулами:

Зробивши деякі перетворення, одержимо:

Отже, режими, що задовольняють цім рівнянням, розташовуються у полі графіка H = f (Q) у виді гілок парабол, що мають вершини на початку координат. На рис. 4.6 лінії 3 і 4 є гілками двох парабол, збудованих для двох робочих точок А і Б, що відповіда­ють максимальним значенням ККД насоса.

Рис. 4.6. Робоча характеристика насоса при обрізанні робочого колеса: 1 –характеристика насоса з вихідним робочим колесом; 2 –харак-еристика насоса з обрізаним робочим колесом; 3,4 –криві рівного ККД

Экономічна експлуатація насоса можлива тільки в області висо­ких ККД, оскільки обрізання робочого колеса зменшує ККД насоса. Заштрихована зона на рис. 4.6 між точками АВСD – робоче поле характеристики насоса, яке відповідає максимальним значенням ККД. Ниж­че наведені рекомендовані межі обрізання колес залежно від ко­ефіцієнта швидкохідності:

Коефіцієнт швидкохідності

насоса, n_s 60–120 120 –200 200–300

Припустимі межі

обрізання робочого колеса, % 20–15 15–11 11–7

Це поле для більшості насосів подається заводами-виготовлювачами в інструкціях і паспортах насосів, виготовлених ними. Робочі поля характеристик широко поширених відцентрових насосів для перекачування нафтопродуктів наведені в [16].