Працюючих турбомеханізмів

Заштриховані сектори на ділянці визначають втрати гідравлічної потужності у припущенні незмінності вихідного тиску H(t). Ці втрати відсутні при нескінченно великому числі ступенів або за наявності регульованого електропривода. Аналогічний результат може бути отриманий, якщо у складі станції одночасно працює k аґреґатів. Один з них з регульованою швидкістю обертання, а інші – з номінальною швидкістю. Так, на інтервалі часу повинні працювати два аґреґати з нерегульованою швидкістю обертання, а один – з регульованою; на інтервалі – три з нерегульованою швидкістю обертання і один – з регульованою.

Узагальнюючи вищенаведене, можна сформулювати наступні основні недоліки сучасного електроустаткування водопровідних НУ [9–13]:

– регулювання продуктивності НУ дроселюванням і числом увімкнення (відключення) НА спрямовані на розв'язання технологічних задач і практично не стосуються енергетичних режимів роботи НУ. У результаті від 5 до 15 %, а в деяких випадках до 25–30 % споживаної електроенергії втрачається через створення надмірних напорів у мережі, втрат енергії при дроселюванні, наявність витоків і непродуктивних витрат води в мережі й у споживача;

– нічим не керовані пускові режими НА призводять до зниження надійності роботи устаткування;

– при частому вмиканні (відключенні) НА в мережі спостерігаються гідравлічні удари, які часто призводять до аварійності та збоїв у роботі системи водопостачання.

1.6 Вплив зміни діаметра робочого колеса насоса на його характеристики

Насоси, що випускаються заводами, мають номінальний розмір діаметра робочого колеса. В експлуатаційних умовах для того, щоб узгоджувати роботу насоса з характеристиками мережі, в якій працює насос, широко використовується спосіб обрізання робочих коліс без зміни форми робочих лопатей. При цьому під обрізанням розуміють зменшення зовнішнього діаметра робочого колеса шляхом обточування його на токарному верстаті.

Перерахунок параметрів НА для обточеного колеса до значення діаметра можна з достатнім ступенем точності провести за формулами подібності:

; ; .

З рівнянь виходить, що при зміні діаметра колеса відношення квадрата діаметра колеса до напору або подачі є величиною постійною:

; .

З останніх виразів випливає: . Позначивши , одержимо: Отже, точки, що задовольняють рівняння пропорційності, розташовуються на прямих, які проходять через початок координат (рис. 1.13).

Рисунок 1.13 – Зміна напірно-витратної характеристики насоса

залежно від діаметра робочого колеса

Для робочих коліс відцентрових насосів при коефіцієнті швидкохідності точніший результат виходить при перерахунку напірної характеристики за формулами:

; .

З останнього рівняння виходить: , тобто режимні точки при обточуванні розташовуються на параболах з вершиною у центрі координат (рис. 1.13, пунктирні лінії).

Для визначення оптимального значення ККД при обточуванні робочого колеса з достатньою точністю можна скористатися формулою Муді [13]:

.

1.7 Існуючі способи опису характеристик насосних аґреґатів

Використовуючи характеристики пропорційності, відомі з літератури [14–19], характеристики насоса при заданій частоті обертання можна перерахувати для різних швидкостей обертання робочого колеса насоса:

– продуктивність турбомеханізму пропорційна швидкості обертання

або ; (1.7)

– напір H, що розвивається турбомеханізмом, пропорційний квадрату швидкості обертання

або ; (1.8)

– корисна потужність , що розвивається турбомеханізмом, пропорційна кубу швидкості

або ; (1.9)

– ККД турбомеханізму в наближених розрахунках можна вважати постійним;

– потужність, що підводиться до вала, також пропорційна кубу швидкості

або ; (1.10)

– момент аеродинамічного опору насоса пропорційний квадрату швидкості

або . (1.11)

У формулах (1.7) – (1.11): , , , , – витрата, напір, корисна потужність, споживана потужність, момент опору НА під час роботи на дану мережу при номінальній швидкості обертання турбомеханізму; , , , , – те саме при швидкості , відмінній від номіналь-ної. Спільний розв’язок рівнянь (1.7) і (1.8) дозволяє одержати рівняння так званих характеристик пропорційності:

. (1.12)

Характеристики пропорційності, що являють собою квадратичні параболи, показують, як змінюється напір і продуктивність при реґулюванні швидкості обертання турбомеханізму й роботі на мережу з постійними параметрами. Характеристики пропорційності збігаються з характеристиками мережі, де ККД насоса залишається постійним. Залежності (1.7) – (1.11) дійсні для випадку, коли турбомеханізм працює на гідравлічну мережу без протитиску.