6. Последовательная работа однотипных насосов. Область применения. Графическое изображение.

Последовательной называется работа насосов, при которой один насос ( 1 ступень) подает перекачиваемую жидкость во всасывающий патрубок ( иногда во всасывающий трубопровод) другого насоса ( 2 ступень), а последний подает ее в напорный водовод.

В условия проектирования и строительства насосных станций последовательную работу насосов применяют в тех случаях, когда жидкость подается по трубам на очень большое расстояние или на очень большую высоту. В некоторых случаях жидкость можно перекачивать только последовательно работающими насосами. Так, например, на Н.С перекачивающих осадок, в момент запуска рабочего насоса требуется создать напор, который превышает напор, развиваемый насосом, и который можно создать при последовательной работе двух насосов. Последовательное соединение применяют и в тех случаях, когда необходимо при постоянном расходе увеличить напор, что невозможно сделать одним насосом.

Рассмотрим случай последовательной работы рядом установленных двух однотипных Ц.Н. Для построения суммарной характеристики Q-Н1+2 последовательной работы двух однотипных насосов необходимо сложить ординаты характеристики Q-Н1,2 при одинаковых подачах. Возьмем произвольно подачи Qа, Qб, Qв и сложим напоры. При закрытой задвижке Н = 2Н0, при подаче Qа напор На = 2аг, соответственно Нб = 2бд, и Нв = 2ве. Полученные точки А, Б, В соединяют плавной кривой, которая является суммарной характеристикой последовательной работы Ц.Н.

На рисунке видно, что напор одного насоса недостаточен даже для подъема воды на геометрическую высоту Нг. При подключении второго однотипного насоса с такой же характеристикой оказывается, что насосы развивают напор , достаточный , чтобы поднять воду на высоту Нг и преодолеть сопротивление в трубопроводе при заданной подаче.

Режимная точка работы последовательно соединенных насосов определяется точкой К, полученной пересечением суммарной характеристики Q- Н1+2 с характеристикой трубопровода Q- Нтр.

Если насосы установлены последовательно на одной станции, то при построении характеристики трубопровода необходимо учесть потери на участке от напорного патрубка I до всасывающего патрубка насоса II и внести поправку в характеристику Q- Н2.

Два последовательно соединенных насоса приводятся в действие следующим образом. При закрытых задвижках 1 и 2 включают насос I . После того как он разовьет напор, равный напору при закрытой задвижке, открывают задвижку 1 и пускают насос II. Когда насос II разовьет напор, равный напору 2Н0, открывают задвижку 2.

При последовательной работе насосов следует обращать особое внимание на выбор насосов, т. к. не все они могут быть использованы для последовательной работы по условиям прочности корпуса. Эти условия оговариваются в техническом паспорте насоса. Обычно последовательное соединение насосов допускается не более чем в 2-е ступени.

7. Кавитация в насосах и меры борьбы с ней.

Кавитация - это нарушение сплошности жидкости, которое происходит в тех участках потока, где давление понижаясь, достигает некоторого критического значения. Этот процесс сопровождается образованием большого числа пузырьков, наполненных преимущественно парами жидкости, а так же газами, выделившимися из раствора. Находясь в области пониженного давления, пузырьки увеличиваются и превращаются в большие пузыри-каверны. Затем эти пузыри уносятся потоком в область с давлением выше критического, где разрушаются практически бесследно вследствие конденсации заполняющего их пара. Т.о. в потоке создается довольно четко ограниченная кавитационная зона, заполненная движущимися пузырьками.

Критическое, с точки зрения возникновения кавитации, давление определяется физическими свойствами жидкости и в зависимости от ее состояния может меняться в довольно значительных пределах. Тем не менее в практических расчетах, связанных с рассмотрением кавитационных режимов работы насосов, в качестве критического давления, при котором начинается кавитация, обычно принимают давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости при данной температуре.

Элементы проточной части гидравлических машин вообще и лопастных насосов в частности представляют собой сочетание направляющих поверхностей, предназначенных для управления потоком. Если кавитационная зона возникает на такой поверхности, то она изменяет ее эффективную форму и, следовательно, изменяет путь потока. Такие изменения нежелательны и сопровождаются дополнительными потерями энергии. Снижение энергетических параметров (подача, напор) и уменьшение КПД являются прямым следствием возникновения кавитации в любой гидравлической машине.

Неустойчивость кавитацилнной зоны и вызванные появлением этой зоны вторичные течения жидкости приводят к значительным пульсациям давления в потоке, которые оказывают динамическое воздействие на поверхности, направляющие поток. Результаты многочисленных экспериментальных исследований и опыт эксплуатации различного гидравлического оборудования указывают на появление сильных вибраций при возникновении кавитации.

Разрушение, или как принято говорить, «захлопывание» кавитационных пузырей при переносе их потоком в область давления выше критического происходит чрезвычайно быстро и сопровождается своего рода гидравлическими ударами. Наложение большого числа таких ударов приводит к появлению характерного шипящего звука, который всегда сопутствует кавитации.

И наконец, кавитация в большинстве случаев сопровождается разрушением поверхности, при которой возникают и некоторое время существуют каветационные пузыри. Это разрушение, являющееся одним из самых опасных последствий кавитации, называют кавитационной эрозией. Механическое повреждение рабочих органов гидравлических машин в результате кавитационной эрозии могут за относительно короткий срок достигнуть размеров, затрудняющих нормальную эксплуатацию машин и даже делающих ее практически невозможной.

Возникновение и последующее развитие кавитации в лопастных насосах является следствием уменьшение абсолютного давления в потоке жидкости.

Зная причины общего и местного понижения давления, мы можем предугадать, а в большинстве случаев и предотвратить появление кавитации в тех или иных элементах проточной части насоса. Следует сразу сказать, что правильный выбор высоты всасывания с учетом геодезической отметки расположения насоса и температуры перекачиваемой жидкости является первым и наиболее надежным мероприятием, направленным на ослабление и предотвращение кавитации. Создание некоторого запаса путем уменьшения высоты всасывания или увеличения подпора по сравнению с подсчитанными величинами гарантируют, как правило, надежную безкавитационную работу насоса.

Для нормально безкавитационной работы насоса необходимо, что бы давление Р1 на входе в насос было больше критического, в качестве которого принимают давление Рпар насыщенных паров перекачиваемой жидкости ( Р1 >Рпар). В противном случае в местах падения давления ниже Рпар начинается кавитация и работа насоса ухудшается.