40.Работа насоса на сеть. Определение положения рабочей точки насоса.

На рис. 11.5 изображена схема насосной установки. Насос 1 (рис. 11.5) засасывает жидкость из расходного резервуара 2 по всасывающему трубопроводу 3 и нагнетает ее в напорный резервуар 4 по напорному трубопроводу 5. На напорном трубопроводе имеется регулировочная задвижка 6, при помощи которой изменяется подача насоса. Работа насоса контролируется по манометру М и вакуумметру В, дающим возможность определить напор насоса.

Рис. 11.5. Схема насосной установки

Для того, чтобы перемещать жидкость по трубопроводам установки из расходного резервуара в напорный, необходимо затрачивать энергию на подъем жидкости на высоту Н_г (разница уровней свободных поверхностей жидкости в расходном и напорном резервуарах), на преодоление разности давлений в резервуарах и на преодоление суммарного гидравлического сопротивления h_гидр всасывающего и напорного трубопроводов. Таким образом, энергия, необходимая для перемещения единицы веса жидкости в установке, или потребный напор, определяется из выражения

, (11.12)

где - статический напор установки.

Гидравлическое сопротивление h_гидр складывается из сопротивления линии всасывания и линии нагнетания, и подсчитывается по формуле

, (11.13)

где , l, d и - коэффициент гидравлического сопротивления трения, длина, диаметр и сумма коэффициентов местных сопротивлений линии всасывания (индекс в) и линии нагнетания (индекс н).

В случае, когда d_н = d_в = d

, (11.14)

где l - суммарная длина линии всасывания и нагнетания.

Характеристикой сети называется зависимость потребного напора от расхода жидкости. Геометрический напор Н_г и давления и от расхода обычно не зависят. Как видно из формулы (11.14), гидравлические потери зависят от расхода.

Таким образом, характеристика сети представляет собой кривую h_гидр = f(Q), смещенную вдоль оси напоров на величину Н_ст (рис. 11.6).

Режим работы насоса на сеть характеризуется его подачей, напором и потребляемой мощностью. Для определения режима работы насоса в сети, необходимо на его характеристику нанести в том же масштабе характеристику сети (рис.11.6).

Насос работает в таком режиме, при котором напор насоса Н равен потребному напору Н_потр. Следовательно, режим работы насоса определяется точкой А пересечения характеристики насоса и сети, которая называется рабочей точкой (рис. 11.6).

Рис. 11.6. Определение рабочей точки насоса и сети

Рис. 11.7. Характеристики насоса и сети

Для того, чтобы изменить режим работы насоса, следует изменить либо характеристику сети, либо характеристику насоса. Первую можно изменить при помощи регулировочной задвижки 6 (рис.11.5) - регулирование дросселированием. Если задвижку прикрывать, то потери напора в сети увеличиваются, характеристика ее пойдет круче (рис. 11.7, а), и точка пересечения характеристик насоса и сети переместится влево из А в В. Подача насоса при этом уменьшится.

Регулирование дросселированием связано с дополнительными потерями энергии в задвижке и поэтому неэкономично. Однако этот способ регулирования весьма прост, вследствие чего он получил наибольшее распространение.

Характеристику насоса можно изменить, изменив его частоту вращения (рис. 11.7, б). Например, при увеличении частоты вращения напор насоса увеличивается, его характеристика смещается вверх, и точка пересечения характеристик насоса и сети перемещается по характеристике сети вправо из А в В. При этом подача насоса увеличивается.

Рисунок 7.4 – Рабочая точка центробежного насоса при совместной работе с трубопроводной сетью

На рисунке 7.4. при совмещении главной характеристики насоса с напорной характеристикой трубопровода, выраженной зависимостью , получена точка М. Эта точка называется рабочей точкой насоса, и она показывает, с какой производительностью V_p работает насос на данный трубопровод

При работе центробежного насоса на сеть большое влияние на устойчивость работы насоса оказывает взаимное расположение характеристик насоса и сети, при этом имеется устойчивое и неустойчивое расположение.

При внезапном уменьшении подачи насоса от V_Pдо V₁(∆V=V₁-V_p) создается положительная разность напоров (∆Н=Н_Н1-Н_С1), это приводит к автоматическому увеличению подачи насоса и рабочая точка вернется в исходное положение, т.е. V₁.уменьшится до V_P.

При внезапном увеличении расхода (∆V=V_Р-V₂ >0), соответственно увеличится скорость движения жидкости по трубам. Это приведет к увеличению гидравлического сопротивления трубопровода и снижению расхода жидкости, т.е. рабочая точка вновь вернется в исходное положение. Такой режим работы насоса на сеть считается устойчивым.