2. Расчетный напор насоса

Существует экономичный (оптимальный) диаметр НТ (см. рис. 1.1), при котором сумма затрат на капитальные вложения и эксплуатацию НТ минимальна, м:

где:

- стоимость единицы электроэнергии, ;

- длительность работы насосной установки в году, ч;

- коэффициент пересчета цены труб с монтажом с 1984г. на текущий год.

Полученное по формуле (1.1) значение диаметра округляют до ближайшего из стандартного ряда. Для стальных труб: 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800; 900, 1000 мм; для железобетонных труб: 250, 300, 400, 500, 600, 800, 900, 1000мм. Это округленное значение используется в следующих формулах.

Расчетный (потребный) напор насоса:

где:

суммарные потери во всасывающей линии насосной установки:

;

местные потери в напорном трубопроводе (НТ): ;

свободный напор (на излив), м: ;

потери по длине (на трение) в НТ, м;

где:

гидравлический уклон НТ (потери на трение на 1 м длины НТ);

длина НТ, м.

Гидравлический уклон [3]

где:

определяются в зависимости от материала труб и покрытий (табл. 1.4);

расход через НТ (подача насоса), м³/с;

диаметр НТ, м, значение которого получено ранее.

Таблица 1.4.

Гидравлические характеристики труб

Трубы
Стальные с внутренним покрытием	1,180	1,85	4,89
Железобетонные сборные центрифугированные	1,486	1,85	4,89

2. Подбор марки насоса

В насосных станциях (НС) наиболее часто используются центробежные горизонтальные насосы следующих типов: К (консольный), КМ (консольный моноблочный), Д (с двухсторонним входом в рабочее колесо). При выполнении задания следует ориентироваться на насосы типа Д [4], имеющие лучшие антикавитационные качества. В марку насосов, помимо обозначения типа, входят значения подачи , м3/ч, и напора Н, м, соответствующие режиму максимального КПД , %. Например, марка Д1250-65 обозначает: насос типа Д с подачей 1250 м3/ч и напором 65 м.

Марка насоса определяется по расчетным значениям подачи и напора с помощью сводного графика характеристик насосов данного типа. На рис. 1.2 изображены сводные характеристики насосов типа Д. Каждой марке насоса соответствует некоторое поле его эксплуатационных режимов по напору и подаче (криволинейный четырехугольник). Верхние и нижние кривые линии четырехугольника являются напорными характеристиками насоса при максимальном и минимальном наружных диаметрах центробежного колеса. Боковые линии ограничивают подачи рабочего диапазона насоса, при которых насос работает надежно и с достаточно высоким КПД (обычно не менее 0,9 максимального КПД).

Выбирают ту марку насоса, на поле которой попадает расчетная точка А с координатами , (см. рис. 1.2).

Рис. 1.2. Сводные характеристики насосов типа Д.

2. Характеристики насоса

По марке насоса в каталоге [4] находят графическое изображение его характеристик. Характеристики насоса представляют собой при постоянной частоте вращения зависимости напора Н, мощности и КПД от подачи при одном или нескольких значениях наружного диаметра центробежного колеса ( ) и зависимость от подачи допустимого кавитационного запаса (см. рис. 1.3).

Рис. 1.3. Характеристики насоса Д630-90 с частотой вращения 980 об/мин

На напорных характеристиках волнистыми засечками ограничены рабочие диапазоны по подаче. В [5] характеристики насосов даны в табличном виде для максимального диаметра колеса (в скобках указывается минимально допустимый диаметр колеса). Диапазон изменения подач - рабочий.

Вместо допустимого кавитационного запаса в [5] указана допустимая вакуумметрическая высота всасывания , м. Допустимый кавитационный запас связан с высотой всасывания соотношением:

где:

атмосферное давление, Н/м²;

давление насыщенных паров воды, Н/м²;

плотность воды, кг/м³;

ускорение свободного падения;

скорость воды на входе во всасывающий патрубок насоса, м/с.

На уровне мирового океана при температуре воды в источнике не более 30 °С можно принять .

Скорость подачи воды:

где:

диаметр всасывающего патрубка насоса, м (значения диаметра для насосов типа Д приведены в табл. 1.5)

Таблица 1.5

Диаметры всасывающего и напорного патрубков насосов типа Д

Диаметр	Марка насоса
	Д200-95	Д200-36	Д320-70	Д320-50	Д500-65	Д630-90
1	2	3	4	5	6	7
	150	150	200	200	250	250
	100	125	150	150	150	200

Марка насоса
Д800-57	Д1250-65	Д1250-125	Д1600-90	Д2000-21	Д2000-100	Д2500-62
8	9	10	11	12	13	14
300	350	350	400	500	500	500
250	300	200	350	400	450	300

Марка насоса
Д3200-33	Д3200-75	Д4000-95	Д5000-32	Д6300-80	Д6300-27	Д12500-24
15	16	17	18	19	20	21
600	600	700	800	800	800	1200
500	500	500	600	600	600	900

Из [4] или из Приложения характеристики насоса подобранной марки снимают карандашом на кальку. На полученную кальку накладывают расчетную точку А с координатами , (см. рис. 1.3). Выбирается тот диаметр колеса которому соответствует напорная характеристика, расположенная выше и ближе к точке А (см. рис. 1.3, диаметр ). Если точка А попадает на напорную характеристику при максимальном диаметре, то из учебных целей ее следует сместить по напору вниз на 3...4 м.

Характеристики насоса при выбранном диаметре колеса вычерчивают на миллиметровке формата А4 в увеличенном масштабе так, чтобы напорная характеристика занимала примерно половину, а мощностная и КПД - примерно по четверти чертежа каждая (см. рис. 1.4). На чертеже оси подачи, напора и КПД начинаются с нуля. Отметим, что при нулевой подаче КПД насоса равен нулю. Для исключения погрешностей в построении характеристик КПД следует проверить для 6-8 значений подачи, охватывающих диапазон изменения КПД. Проверку ведут с помощью вычерченных в увеличенном масштабе напорной и мощностной характеристик насоса:

Если для построения характеристик используют [5], то выписывают табличные данные для подобранной марки насоса и используют их для вычерчивания характеристик в увеличенном масштабе.