Работа насоса на трубопровод. Построение характеристики трубопровода. Рабочая точка насоса. Определение расхода и напора.
Изменение параметров внешней водопроводной сети требует соответствующего изменения параметров насоса. Одним из возможных способов регулирования гидравлических параметров группы насосов служит варьирование числа совместно работающих насосов, а также способов их соединения.
Последовательная работа насосов применяется для увеличения напора. При определении рабочего режима необх. провести суммирование ординат характеристик отдельных насосов при фиксированных подачах. Последовательное соединение группы насосов целесообразно при крутой харак-ке внешней сети и приводит к незначит. увеличениям подачи. Насосы при последовательном соединении могут быть расположены как близко друг от друга, так и на значительном расстоянии.
В первом случае корпус каждого последующего насоса должен выдерживать полное давление, создаваемое предыдущим насосом. Обычно в каталогах насосов приводится предельное допустимое давление во всасывающем патрубке. Оно наряду с надежностью работы концевых уплотнений и будет ограничивать число последовательно включенных насосов.
Параллельная работа насосов применяется для увеличения подачи. При определении рабочего режима необходимо провести суммирование абсцисс характеристик отдельных насосов при фиксированных значениях напора. Параллельно можно соединить насосы различных типов, с одинаковыми и различными характеристиками. Наиболее благоприятной формой характеристики параллельно работающих насосов является непрерывно падающая линия.
Для уменьшения крутизны характеристики водопроводной сети могут быть использованы трубопроводы, параллельные основному трубопроводу. Необходимо выполнение условия: предельный допустимый напор при совместной работе насосов с западающими характеристиками не должен быть больше напора при нулевом расходе того насоса, у которого он имеет наименьшее значение.
Максимальное число параллельно включенных насосов ограничивается устойчивостью и экономичностью, суммарная подача - допустимыми гидравлическими потерями во внешней сети, включая потери в длинных соединительных трубопроводах. Пуск одинаковых насосов, имеющих одну и ту же частоту вращения, обычно производится одновременно. Насосы со стабильными (устойчивыми) характеристиками могут запускаться в работу последовательно.
В процессе работы возможно регулирование (дроссельное или изменением частоты вращения) любого из насосов. При пуске в параллельную работу одинаковых насосов, имеющих разную частоту вращения, необходимо выдерживать дополнительное условие: статический напор сети не должен превышать напор насоса, работающего с меньшей частотой вращения. Иначе отсутствие обратного клапана у насоса с повышенной частотой вращения приведет к изменению направления вращения другого насоса.
Уравнение напорной характеристики рассматриваемого трубопровода имеет вид:
где
- геом. высота, м;
а
- сопротивление трубопровода,
.
Задаваясь 5-6 произвольными значениями расхода жидкости Q от 0 до заданного
максимального значения, вычисляем Н и строим характеристику трубопровода.
В табл. 5.1. приведены значения Н при различных расходах жидкости.
|
0 |
30 |
50 |
80 |
100 |
125 |
|
72,0 |
72,8 |
75,0 |
80,8 |
89,7 |
103,7 |
,
,
Напорная характеристика трубопровода представлена на рис 5.1.
Рабочая точка - это точка пересечения характеристической кривой системы с характеристической кривой насоса. Изменение рабочей точки наступает в том случае, когда, например, на канализационной насосной станции высота геодезического напора колеблется между максимальным и минимальным значениями. Вследствие этого изменяется обеспечиваемая насосом объемная подача, так как он может реализовать рабочие точки только на характеристической кривой. Кроме того, причинами колебания рабочей точки могут быть различные величины подпора насоса из-за перепадов давлений перед насосом при его подключении к централизованной системе водоснабжения. Изменение рабочей точки происходит также при изменении давления с напорной стороны насоса. Оно может вызываться засорением трубопроводов (появлением отложений), дросселированием автоматическими клапанами или пользователем.
Определение параметров
Во всех случаях для правильного выбора насоса нужно прежде всего определить его рабочие параметры – расход и напор.
Требуемый расход воды определяется исходя из суммарной потребности всех водоразборных точек объекта с учетом вероятности их одновременного применения..
Для определения требуемого напора суммируют глубину динамического напора воды (пониженный уровень, на котором она будет стоять при интенсивной откачке), высоту от уровня земли до места нахождения самого отдаленного потребителя, запас на потери давления в трубах, запас в 0,5–1 атм, чтобы вода из крана лилась, а не сочилась, а также напор, требуемый для обеспечения работы сантехники. В частности, система водоочистки создает потери напора примерно 2 атм (или 20 метров высоты столба воды), душ с гидромассажем – 4–5 атм, дополнительного напора 0,5–1,5 атм требуют водонагреватели, стиральная машина и т. п. Подобный расчет весьма приблизителен, поскольку на работу системы оказывают влияние и особенности скважины, и материал и диаметр труб, и их протяженность до потребителей, взаимное расположение, режим потребления и т. д. Учитывая, что душ явно требует большего давления, чем другие потребители, его лучше оборудовать отдельным насосом усиления напора. Это позволит снизить расчетное давление в остальной части водопровода и обеспечит более стабильную работу насоса. Естественно, что открытие и закрытие кранов будет вызывать резкие колебания давления и расхода воды в системе водоснабжения. Поэтому насос снабжают блоком управления «по давлению» или «по расходу». Первый служит заменой водонапорной башни – в систему встроен мембранный бак-гидроаккумулятор, залитый водой под давлением, и когда он почти опустошается, насос снова включается и наполняет его доверху. Второй представляет собой четко работающую систему управления насосом («пресс-контроль») и обеспечивает подачу такого количества воды, которое в данный момент необходимо потребителю. Достоинство блоков – компактность и дешевизна. Недостаток – ускоренный износ насоса из-за частых включений-выключений.