1.9 Аналіз напірно-витратних й енергетичних характеристик насоса при роботі на гідромережу

Підстановка виразів (1.21), (1.23) до рівнянь (1.13), (1.15), (1.17), (1.18) дає можливість розрахувати параметри насоса при будь-якому значенні відносної швидкості обертання робочого колеса турбомеханізму.

На рис. 1.14 наведено характеристики поодиноко працюючого насосного аґреґата при різних значеннях швидкості обертання робочого колеса насоса.

Роботу одиночного насоса на гідравлічну мережу із протитиском можна описати системою рівнянь вигляду:

(1.24)

Розв'язання системи (1.24) дозволило отримати залежність продуктивності насоса від зміни швидкості його обертання:

. (1.25)

Рисунок 1.14 – Характеристики насоса при зміні швидкості обертання

На рис. 1.15 наведено криві продуктивності насоса типу Д2000-100 з коефіцієнтами апроксимації , , при зміні швидкості обертання робочого колеса й різних параметрах мережі.

Рисунок 1.15 – Залежність продуктивності насоса від швидкості обертання робочого колеса при різних параметрах мережі

Підставивши рівняння (1.25) до виразу (1.15), одержимо залежність потужності, споживаної насосом, від зміни частоти обертання робочого колеса турбомеханізму:

(1.26)

На рис. 1.16 наведено криві залежності потужності, що підводиться до вала відцентрової машини, з коефіцієнтами апроксимації А₃ = 118,1818, В₃ = –619,834, D₃ = 150, від зміни швидкості обертання робочого колеса насоса й параметрів гідравлічної мережі.

З урахуванням (1.25) залежність корисної потужності насоса від швидкості його обертання має вигляд:

, (1.27)

де .

Підставивши вирази (1.26), (1.27) до (1.18) і виконавши ряд перетворень, отримаємо залежність ККД турбомеханізму при зміні швидкості обертання насоса й різних параметрах мережі, на яку цей насос працює:

, (1.28)

де .

Рисунок 1.16 – Залежність потужності, споживаної насосом, від швидкості обертання робочого колеса при різних параметрах мережі

Рисунок 1.17 – Залежність ККД насоса від швидкості його обертання при різних параметрах гідравлічної мережі

На рис. 1.17 наведено графіки залежності ККД насоса від швидкості його обертання під час роботи на мережу із протитиском. Із графіка зміни продуктивності насоса від швидкості (рис. 1.15) видно, що при збільшенні опору й статичного напору мережі діапазон подачі насоса зменшується. З аналізу енергетичних характеристик насоса (рис. 1.16, 1.17) видно, що потужність, споживана аґреґатом, при збільшенні параметрів мережі споживача помітно знижується; при цьому ККД насоса на більшому інтервалі зміни швидкості знаходиться на рівні максимального.

1.10 Визначення діапазону регулювання швидкості поодиноко працюючого насоса

Н

Рисунок 1.18 – Сумісна робота насоса на трубопровідну мережу при зміні швидкості обертання

а рис. 1.18 наведено графік поодиноко працюючого аґреґата на гідравлічну мережу з протитиском при регулюванні продуктивності зміною частоти обертання робочого колеса насоса. Напірно-витратні характеристики насоса (криві I, I, I, I) описуються рівнянням:

;

напірно-витратна характеристика мережі (крива II) – залежністю:

.

При номінальній швидкості обертання режим роботи насоса на мережу споживача визначається точкою А перетину кривих I і II. При цьому продуктивність НА дорівнює величині , напір – . При зменшенні швидкості обертання регульованого насоса точка робочого режиму переміщається за характеристикою мережі II. У точці А продуктивність насоса знижується до нуля. Цьому режиму відповідає крайня нижня границя діапазону регулювання швидкості – відносна критична швидкість обертання. Для неї справедливе рівняння напорів :

. (1.29)

Підставивши у вираз (1.36), одержимо:

, (1.30)

де – відносна критична швидкість обертання двигуна регульованого аґреґата; – коефіцієнт апроксимації, який дорівнює величині напору , що розвивається насосом при нульовій подачі.

Вираз (1.30) приведемо до вигляду:

, (1.31)

де – відносний протитиск мережі.

Таким чином, діапазон регулювання поодиноко працюючого насоса не залежить від опору гідравлічної мережі, а визначається лише статичною складовою напору . Так, для насоса типу Д2000-100 при відносна критична швидкість дорівнює , діапазон регулювання швидкості складає 37 % униз від номінальної; при , діапазон регулювання ; при , , діапазон регулювання .