II. Воздействие на характеристику насоса.

К данной группе методов регулирования относятся:

а) Изменение частоты оборотов вала насоса. Этот способ возможен при использовании приводных двигателей с регулируемой частотой вращения или включением между валами двигателя и насоса передачи (например, гидромуфты).

С увеличением числа оборотов характеристика насоса смещается вправо и вверх (рисунок 6.4) в соответствии с зависимостями (5.10).

Как видно из рисунка, при данном методе регулирования насос развивает напор и подачу строго, соответствующие сопротивлению и пропускной способности трубопровода. Поэтому при данном методе нет излишнего расхода энергии.

Достоинство метода - экономичность. Мощность, потребляемая насосом составляет:

. (6.5)

Рисунок 6.4. - Регулирование изменением частоты вращения вала

Недостатки - высокая стоимость электродвигателей, допускающих регулировку частоты вращения и передач, что ограничивает их использование.

б) Изменение диаметра рабочего колеса путём обточки на токарном станке. Предельная величина обточки зависит от коэффициента быстроходности и колеблется от 10 до 20%.

в) Использование сменных роторов (если предусматриваются для данного типа насоса).

г) Изменение количества ступеней в многоступенчатых насосах.

д) Изменение количества работающих насосов и схемы их соединения.

Общим достоинством всех методов регулирования воздействием на характеристику насоса является экономичность.

Общим недостатком методов б, в, г является невозможность изменения режима работы без остановки насоса – не оперативные методы. Кроме того, методы регулирования в, г, д являются ступенчатыми, не всегда обеспечивающими необходимый режим работы. Это требует дополнительного регулирования с помощью других методов например, дросселированием.

При использовании различных методов регулирования, всегда необходимо проверять соответствие параметров работы насоса его рабочей зоне.

6.4 Кавитация в центробежных насосах. Условия бескавитационной работы

Кавитацией называется нарушение сплошности потока жидкости, обусловленное появлением в ней пузырьков или полостей, заполненных паром или газом. Кавитация возникает при снижении давления до давления насыщенного пара. В лопастном насосе это может произойти во входной части насоса вблизи входной кромки лопаток рабочего колеса - области самого низкого давления. Образовавшиеся пузырьки потоком переносятся в область повышенного давления и конденсируются с местным повышением давления, достигающим сотен мегапаскаль. Происходят, так называемые "местные гидроудары".

Последствия кавитации:

1. Эрозия материала стенок каналов насоса

2. Шум и вибрация установки.

3. Уменьшение основных параметров насоса.

Для обеспечения бескавитационной работы насоса необходимо, чтобы минимальное давление во входной полости насоса было больше давления насыщенного пара :

.

Для этого необходимо создать достаточный подпор перед насосом компенсирующий потери во всасывающей полости насоса и обеспечивающий там минимальное давление. Такой подпор выражается через понятие кавитационного запаса насоса.

Кавитационным запасом называется превышение полного напора жидкости на входе в насос над напором от давления насыщенного пара.

, (6.6)

где P₁ и ₁ – соответственно абсолютное давление и скорость жидкости на входе в насос. ( ).

Условия бескавитационной работы насоса по кавитационному запасу выражается:

, (6.7)

где Δh – кавитационный запас насоса при рассматриваемом режиме работы, м;

Δh_доп – допустимый кавитационный запас при данном режиме.

Допустимый кавитационный запас определяется в результате кавитационных испытаний насоса и приводится в его паспорте в зависимости от подачи.

С помощью допустимого кавитационного запаса и на основе уравнения Бернулли для сечений жидкости, соответствующих ее уровню в емкости и входу в насос, может быть определена допустимая высота всасывания насоса Н_s:

, (6.8)

где Р₀ - абсолютное давление в емкости над поверхностью откачиваемой жидкости;

- суммарные гидравлические потери на трение по длине и местные сопротивления во всасывающем трубопроводе.

Условия бескавитационной работы насоса по высоте всасывания выразится:

, (6.8)

где Н_вс – геометрическая высота всасывания (рисунке 2.1)