К количественным способам регулирования лопастных насосов относятся:

дросселирование напорной стороны насоса; дросселирование всасывающей стороны насоса; перепуск (байпасирование); сброс части поднятого количества воды в нижний бьеф; впуск воздуха во всасывающую трубу насоса; авторегулирование (изменение статической составляющей напора); комбинацией включения параллельно/последовательно работающих ступеней в многосекционных насосах; применение баков-гидроаккумуляторов;

На крупных насосных станциях применяют следующие способы регулирования, которые также можно отнести к количественным способам:

применение ячеистого успокоителя в аванкамере насосной станции; применение перепускного трубопровода, соединяющего нитки напорных коммуникаций крупных насосных станций; изменение числа параллельно работающих насосов (применение разменных агрегатов).

К качественным способам регулирования относятся:

изменение частоты вращения рабочего колеса; изменение угла установки лопастей направляющего аппарата на входе в рабочее колесо насоса; изменение угла установки лопастей направляющего аппарата на выходе из рабочего колеса насоса; изменение ширины рабочего колеса; изменение степени открытия поперечного сечения каналов рабочего колеса; изменение угла установки лопастей рабочего колеса; саморегулирование; обточка рабочего колеса.

К комбинированным способам регулирования относятся:

саморегулирование с перепуском; перепуск по малому контуру с закруткой потока перед рабочим колесом; дросселирование с перепуском; перепуск с подкруткой; дросселирование и изменение частоты вращения рабочего колеса; комбинация лопастного и водоструйного насосов и другие.

60. Способы регулирования подачи насосной установки.

Регулирование насоса – процесс произвольного изменения его подачи для обеспечения требуемой ее величины.

Насос и внешняя сеть образуют единую систему, равновесное состояние которой определяется материальным и энергетическим балансом. Материальный баланс выражается условием равенства подачи насоса расходу во внешней сети, энергетический – равенством напора насоса напору, потребляемому сетью. Графически условие материального и энергетического баланса системы выражается точкой пересечения характеристик насоса и сети. При данных характеристиках насоса и сети существует только одна точка, отвечающая условиям устойчивого равновесия. Величина водопотребления, как правило, изменяется во времени, в соответствии с чем, должна перемещаться рабочая точка системы. С этой целью необходимо регулировать подачу насоса.

В связи с тем, что рабочая точка системы определяется характеристиками, как насоса, так и сети, то регулировать подачу можно за счет изменения характеристики сети (количественный метод) или за счет изменения характеристики насоса (качественный метод). Изменение подачи и напора насосной установки за счет изменения характеристики сети можно добиться изменением статической составляющей сопротивления системы (геометрической высоты нагнетания или всасывания, давления над поверхностью жидкости в приемном резервуаре), изменением гидравлического сопротивления движению жидкости во всасывающем или напорном трубопроводе, изменением схемы сети (например, за счет введения байпасной линии).

Качественно работа системы «насос-сеть» регулируется изменением частоты вращения рабочего колеса насоса, геометрии проточных каналов насоса и кинематики потока на входе в рабочее колесо.

Существуют также комбинированные способы регулирования, при которых изменение характеристики сети и изменение характеристики насоса происходят одновременно и взаимосвязано.

59. Схемы основных гидроцилиндров, их графические обозначения.

Гидравлический цилиндр – объемный гидродвигатель с возвратно-поступательным движением выходного звена. Гидроцилиндры широко применяются в качестве исполнительных механизмов различных машин.

По направлению действия рабочей жидкости все гидроцилиндры можно разделить на две группы: одностороннего и двухстороннего дейст­вия. На рабочий орган гидроцилиндра одностороннего действия жидкость может оказывать давление только с одной стороны, как, например, в схе­мах на рис. а,г. Там движение поршня вправо обеспечивается за счет давления жидкости, подводимой в левую полость гидроцилиндра. Обрат­ное перемещение в гидроцилиндрах одностороннего действия обеспечива­ется другим способом. Наиболее часто это достигается за счет пружины (рис. а) или веса груза при вертикальном движении поршня (рис. д). Перемещение рабочего органа гидроцилиндра двухсторонне­го действия в обоих направлениях обеспечивается за счет рабочей жидко­сти (рис. б,в). В таких гидроцилиндрах жидкость может подводиться как в левую полость (тогда поршень движется вправо), так и в правую для обеспечения движения влево.

Гидроцилиндры подразделяются также по конструкции рабочего ор­гана. Наибольшее распространение получили цилиндры с рабочим орга­ном в виде поршня или плунжера. Причем поршневые гидроцилиндры мо­гут быть выполнены с односторонним (рис. а,б) или двухсторонним штоком (в). Плунжерные гидроцилиндры (рис. г) могут быть только одностороннего действия, с односторонним штоком.

По характеру хода выходного звена гидроцилиндры делятся на одно­ступенчатые и телескопические (многоступенчатые). Телескопические гидроцилиндры представляют собой несколько вставленных друг в друга поршней. В качестве примера на рис. д приведена схема двухступенчатого телескопического гидроцилиндра одностороннего действия. В таком гидро­цилиндре поршни выдвигаются последовательно друг за другом. Телеско­пические гидроцилиндры применяются для получения больших перемеще­ний.

,

где Q_m — теоретическая подача насоса; q_ym— суммарная утечка жидкости из области нагнетания в область всасывания.

3. Механические потери — это потери на механическое трение в подшипниках и уплотнениях гидромашины, оцениваемые механическим КПД. Применительно к насосу механический КПД можно определить по формуле .

где — N_тр мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения, возникающих в подшипниках и уплотнениях насоса; N_г — гидравлическая мощность — мощность, которую насос создал бы, если бы не было объемных и гидравлических потерь.

Полный КПД насоса η_н равен произведению трех частных КПД: .

Кроме перечисленных выше, одним из основных параметров, позволяющих судить о возможностях гидромашины, является ее внешняя характеристика. Например, под характеристикой насоса (в большинстве случаев) понимается графическая зависимость его основных технических показателей (напора, давления, мощности, КПД и т.д.) от подачи при постоянных значениях частоты вращения вала насоса, вязкости и плотности рабочей жидкости.

передаваемая гидродвигателю потоком рабочей жидкости;

2. Расход, потребляемый гидродвигателем Q_гд, м³/с — объем жидкости, поступающий в гидродвигатель из трубопровода в единицу времени;

3. Частота вращения выходного вала гидродвигателя n, об/с, или с^-1;

4. Скорость поступательного движения выходного штока v, м/с;

5. Момент на выходном валу гидродвигателя М_гд, Н∙м (для гидродвигателей с вращательным движением выходного звена);

6. Нагрузка (сила) на штоке гидродвигателя F, Н (для гидродвигателей с возвратно-поступательным движением выходного звена);

7. Потребляемая мощность гидродвигателя N, Вт — мощность, передаваемая гидродвигателю потоком жидкости, проходящего через него;

8. Полезная мощность гидродвигателя N_n, Вт — мощность, развиваемая на выходном звене гидродвигателя;

9. Коэффициент полезного действия (КПД) гидродвигателя η_гд — отношение полезной мощности гидродвигателя к потребляемой.

Различают три основных вида потерь.

1. Гидравлические потери — это потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений внутри гидромашины. Они оцениваются гидравлическим КПД η_г. Применительно к насосу гидравлический КПД

где H_m — теоретический напор насоса; — суммарные потери напора на движение жидкости внутри насоса.

2. Объемные потери — это потери на утечки и циркуляцию жидкости через зазоры внутри гидромашины из области высокого давления в область низкого. Они оцениваются объемным КПД η₀.

58. Основные параметры гидромашин, гидравлические, объёмные, механические потери напора.

Гидромашина — устройство, создающее или использующее поток жидкой среды.

Посредством этого устройства происходит преобразование подводимой механической энергии в энергию потока жидкости или использование энергии потока рабочей жидкости для совершения полезной работы. К гидромашинам относятся насосы и гидродвигатели.

Насос – гидромашина, преобразующая механическую энергию привода в энергию потока рабочей жидкости. Основные параметры, характеризующими работу насоса, привод которого осуществляется от источника механической энергии вращательного движения, являются:

1. Напор насоса Н_н, м — приращение полной удельной механической энергии жидкости в насосе;

2. Подача насоса Q_н, м³/с — объем жидкости, подаваемый насосом в напорный трубопровод в единицу времени;

3. Частота вращения вала насоса n, об/с, или с^-1;

4. Угловая скорость ω = 2πn, рад/с;

5. Потребляемая мощность насоса N, Вт — мощность, подводимая к валу насоса;

6. Полезная мощность насоса N_n, Вт — мощность, передаваемая насосом потоку жидкости;

7. Коэффициент полезного действия (КПД) насоса η_н — отношение полезной мощности насоса к потребляемой.

Гидродвигатель — гидромашина, преобразующая энергию потока жидкости в механическую работу. Гидродвигатель использует энергию потока жидкости для выполнения некоторой полезной работы.

Основными параметрами, характеризующими работу гидродвигателя, являются:

1. Напор, потребляемый гидродвигателем Н_гд, м — полная удельная энергия,

2— выпускной клапан; 4 — корпус (цилиндр); 8— впускная проточка; 9 — плунжер; 10 — пружина; 11 — кулачок;