Схемы насосных установок

Для измерения давления в насосных установках используются приборы вакуумметры и манометры. Вакуумметр измеряет вакуумметрическое давление (недостаточное до атмосферного ) в точке присоединения штуцера прибора к трубопроводу. Манометр – избыточное (над атмосферным) на оси трехходового крана прибора. Ниже на рисунке схематично показано устройство прибора для измерения давления. Прибор состоит из корпуса со шкалой, серповидной полой камеры, штуцера, стрелки с зубчатым колесом, насаженных на ось и зубчатого сектора, соединенного рычагом с камерой. Последняя, под действием разницы абсолютных давлений внешнего (атмосферного) и внутреннего, передаваемого от трубопровода по штуцеру прибора, деформируется (при уменьшении давления в камере, она сгибается, при увеличении разгибается) и перемещает рычаг, который поварачивает зубчатый сектор. Зубчатый сектор вращает зубчатое колесо со стрелкой. Отклонение стрелки пропорционально изменению давления в камере. Шкала прибора протарирована на стенде с эталонным манометром.

Вакуумметр измеряет величину вакуума (разницу между атмосверным и абсолютным давлением) в точке присоединения штуцера (трубки) прибора к трубопроводу, т.к. трубочка прибора заполнена воздухом.

Р_вак = Р_атм - Р_абс,

где: Ратм – атмосферное давление;

Рабс – абсолютное давление в точке измерения.

Манометр измеряет величину избыточного давления (разницу между абсолютным давлением и атмосферным) в точке находящейся на оси трехходового крана, т.к. трубочка прибора заполнена водой.

Р_ман = Р_абс - Р_атм.

Термины и определения:

Н_г = ∆ВУ – ∆НУ = h_в+h_н - геодезическая высота подъема;

h_в - геометрическая высота всасывания. Она положительна если ось насоса расположена выше уровня воды в водоисточнике и отрицательна если ниже;

h_н - геометрическая высота нагнетания. Она положительна если ось насоса расположена ниже уровня воды в водоприемнике и отрицательна если выше;

Кр – трехходовой кран для продувки штуцера (трубки) вакуумметра и проливки штуцера (трубки) манометра;

У_в, У_н – расстояние по вертикали от оси насоса до точки замера давления прибором;

Z_изм - расстояние по вертикали между точками замера давления манометром и вакуумметром;

Насосная установка с положительной высотой всасывания

Насосная установка, у которой ось насоса расположена выше уровня воды в водоисточнике и ниже уровня воды в водоприемнике называется насосной установкой с положительной высотой всасывания. Обычно такая насосная установка комплектуется приборами для измерения давления – вакуумметром, установленном на всасывающем трубопроводе перед насосом и манометром, установленном на напорном трубопроводе за насосом.

Схема насосной установки с положительной высотой всасывания

Определение требуемого напора насоса

Для определения напора насоса требуемого для подачи воды из водоисточника в водоприемник составим уравнение Бернулли для сечений 1 - 1 и 2 - 2, приняв за плоскость сравнения плоскость, проходящею через отметку оси насоса.

+ - h_в = + + h_н + – H,

где: – атмосферное давление;

v_ви – скорость в водоисточнике;

v_ви - скорость в водоприемнике;

h_в - геометрическая высота всасывания;

h_н - геометрическая высота нагнетания.

H – напор насоса.

- суммарные гидравлические потери во всасывающей и напорной линиях насосной установки.

= + + ,

где: - потери во всасывающей линии насосной установки;

потери в напорной линии насосной установки;

потери напора в задвижке.

Выразим из уравнения Бернулли напор насоса:

H = h_в + h_н + + –

h_в + h_н = H_г,

где: H_г – геодезическая высота подъема;

– ≈ 0, т.к. v_ви ≈ v_ви ≈ 0, то

H = Hг +

Напор насоса должен быть равен геодезической высоте подъема плюс гидравлические потери во всасывающей и напорной линиях насосной установки.

Определение напора насоса по показаниям приборов

Для определения напора насоса по показаниям приборов составим уравнение Бернулли для сечений в-в и н-н, приняв за плоскость сравнения плоскость, проходящею через отметку оси насоса. Потерями напора во всасывающей и напорной линиях насосной установки на участке между сечениями в - в и н - н пренебрегаем из-за их малой величины Потери в насосе уже учтены в его напоре. Тогда:

+ - У_в = + + У_н – H,

где: – абсолютное давлениев точке «в» сечения в-в;

v_в – скорость в сечении в - в;

– абсолютное давление в точке «н» сечения н-н;

V_н - скорость в сечении н - н;

У_в – расстояние по вертикали от оси насоса до точки замера давления вакуумметром -точка «в»;

У_н – расстояние по вертикали от оси насоса до точки замера давления манометром -точка «н»;

H – напор насоса.

Выразим из уравнения Бернулли напор насоса:

H = – + + У_н – У_в

Добавим и вычтем в правую часть полученного уравнения атмосферное давление – Получим:

H = ( – ) + + ( У_н – У_в)

Обратим внимание, что:

( – = - вакуумметрическое давление в точке «в» сечения в-в. Напомним, что вакуумметр измеряет давление в точке присоединения штуцера (трубки) прибора к трубопроводу;

) = – манометрическое давление в точке «н» сечения н-н. Напомним, что манометр измеряет давление в точке, находящейся на оси трехходового крана;

( У_н – У_в) = Z_изм - расстояние по вертикали между точками замера давления манометром и вакуумметром;

Тогда:

H = + + Zизм

Напор насоса равен показанию вакуумметра плюс показание манометра плюс разница скоростных напоров в напорном и всасывающем патрубке насоса плюс расстояние по вертикали между точками замера давления манометром и вакуумметром.