Лабораторна робота №4

“Дослідження впливу змінної продуктивності на режими роботи насосної установки”

Мета роботи: Математичне моделювання режимів роботи насосної установки і визначення витрат енергії за цикл при регулюванні засувкою та частотою обертання двигуна.

Програма роботи

1. Скласти структурну схему системи.

2. Визначити параметри схеми.

3. Здійснити моделювання режимів роботи насосної установки при добовому графіку водопостачання.

4. Побудувати залежності частоти обертання двигуна, напору і продуктивності та потужності за цикл роботи.

5. Визначити добові витрати енергії при регулюванні засувкою та частотою обертання двигуна.

Вихідні дані

Номінальна потужність двигуна – Р_н=75 кВт.

Номінальна швидкість двигуна – n_н=1482 об/хв.

Приведений к.к.д насосної установки – h=0,75.

Приведений момент інерції насосної установки – J=2 кг*м².

Номінальна продуктивність насосу – Q_н=360 м³/ч.

Номінальний напір – Н_н=46 м.

Жорсткість механічної характеристики АД – b= .

Приведена стала часу двигуна – Т_а= с.

Приведена стала часу насосу –Т_н=0,11 с.

Питома щільність води – r=1000 кг/м³.

Діаграма водопостачання наведена на рис.4.1.

Прийняти:

1. Математичну модель АД прийняти лінеаризованою:

2. Насос може бути описаний аперіодичною ланкою першого порядку.

3. Інерційністю засувки знехтувати.

4. Для скорочення часу розрахунку при моделюванні циклу водоспоживання прийняти тривалість години за 1 с.

5. Характеристики насосної установки наведені на рис.4.2.

6. Структурна схема насосної установки наведена на рис.4.3.

7. Схема набору математичної моделі наведена на рис.4.4.

Рисунок 4.1 – Діаграма водопостачання

Рисунок 4.2 – Характеристики насосної установки

Залежність напору насосу від продуктивності

Н_н=Н₀-R_н ,

де Н_н, Н₀ – номінальний та напір при нульовій продуктивності, м;

R_н – номінальний опір насосу;

Q_н – номінальна продуктивність насосу, м³/с.

Характеристика мережі

Н=Н_ст+R_м ,

де

R_м – номінальний опір мережі.

Потужність насосу

,

де r – питома щільність води, 1000 м³/с;

g =9,81 м/с²;

h_нас – ККД насоса.

Залежність продуктивності від швидкості обертання робочого колеса

,

де Н₀ – напір при нульовій продуктивності;

– відносна швидкість обертання робочого колеса.

Номінальний опір насоса визначається при номінальних тиску та продуктивності за виразом

.

Опір мережі при Q_x i H_x визначається

.

Номінальний момент двигуна

де .

Критичне ковзання двигуна

де l – перевантажувальна здатність (2,1...2,3)

При регулюванні продуктивності насоса засувкою в блоці SB1 задається напір Н₀, а в блоці SB2 номінальний опір насосу та опори мережі для точок А1, А2, А3, в блоці SB3 – частота обертання двигуна f=50 Гц.

В блоці SB4 задається добуток h_мех×h_дв відповідно режиму роботи установки.

При регулюванні продуктивності обертанням робочого колеса в блоці SB1 задається R_H та опір мережі в точці А1. В блоці SB3 задається частота обертання двигуна, яка визначається за виразом

.

Максимально можливий діапазон регулювання продуктивності (Q=0) обертанням робочого колеса визначається

.