Изменение характеристики насоса при изменении частоты вращения рабочего колеса

При эксплуатации насоса величины частоты вращения n и наружного диаметра D₂ рабочего колеса должны быть расчетными, поскольку это обеспечивает наиболее экономичное использование насоса.

В производственных условиях часто возникает необ­ходимость пересчета паспортных характеристик центро­бежного насоса, установленных при частоте вращения рабочего колеса n, на другую, меньшую частоту n₁. При этом пользуются следующими соотношениями (значения КПД насоса принимают одинаковыми для обеих частот):

, или ,

, или ,

, или ,

где Q, Н, N — подача, напор и мощность насоса при частоте вращения рабочего колеса n;

Q₁, Н₁, N₁ - подача, напор и мощность насоса при мень­шей частоте вращения рабочего колеса n₁.

Полученные выражения, описывающие зависимости подачи, напора и мощности от частоты вращения рабо­чего колеса насоса, называют законом пропорциональ­ности частот.

Установленный закон пропорциональности позволя­ет по одной опытной характеристике построить ряд характеристик насоса в широком диапазоне измене­ния частоты вращения рабочего колеса.

Изменение характеристики насоса при обточке рабочего колеса по внешнему диаметру

В производственных условиях часто возника­ет необходимость в уменьшении напора Н и подачи Q насоса, когда эти данные превосходят требуемые. Это можно осуществить обточкой рабочего колеса по внеш­нему диаметру D, ибо изменение диаметра в ограничен­ных пределах изменяет Н и Q насоса (при этом КПД практически почти не изменяется).

Обточка рабочих колес применяется и для расшире­ния области применения выпускаемых насосов.

При уменьшении диаметра D путем его обточки до диаметра D₁ при постоянной частоте вращения, характерис­тики насоса можно определить по следующим формулам:

; ; ,

где Q₁, Н₁, N₁, D₁ - параметры насоса с обточенным рабочим колесом;

Q, Н, N, D - то же до обточки.

Оптимальный КПД для обточенного колеса можно найти по формуле Муда:

,

где - КПД насоса до обточки рабочего колеса.

Практически установлены следующие предельные значения обточки рабочего колеса по внешнему диаметру в зависимости от величины коэффициента быст­роходности n_s:

при 60 < n_s < 120 на 20...15%;

при 120 < n_s < 200 на 15...11%;

при 200 < n_s < 300 на 11...7%.

Рабочая точка насоса

Выбор насоса должен производиться на осно­ве тщательного анализа условий его работы.

Установить, в каком режиме будет работать насос, можно лишь в том случае, если известна характеристи­ка системы, в которую этот насос подает жидкость.

Для обеспечения нормального режима работы насоса необходимо, чтобы насос по своей характеристике соот­ветствовал характеристике трубопровода (сети).

Для этого на одном графике совмещают главную характеристику насоса, т.е. напорную характеристику и характеристику трубопровода .

Совмещенные характеристики насоса и трубопро­вода показаны на рис. 2. Они пересекаются в точ­ке А, которая называется рабочей точкой насоса на заданный трубопровод. По этой точке определяют все данные, характеризующие режим работы насоса: по­дачу Q_p, напор Н_р, а также мощность и КПД насоса (на рис. 2 не показаны).

Рис. 2. Совмещенные характеристики насоса

и трубопровода

Для обеспечения оптимального режима работы цент­робежного насоса необходимо осуществлять выбор тру­бопровода с такой характеристикой, чтобы рабочая точ­ка насоса на заданный трубопровод соответствовала значению максимального КПД.

Насос, работающий на данный трубопровод (при по­стоянной частоте вращения рабочего колеса), не сможет обеспечить большую подачу, чем Q_р. Для увеличения по­дачи необходимо изменить характеристику трубопрово­да: уменьшить величину Н_Г или . Если это не пред­ставляется возможным, тогда следует выбрать насос с другой характеристикой или увеличить частоту враще­ния рабочего колеса. Однако устройства для регулирова­ния частоты вращения вала электродвигателей, приме­няемых в качестве приводных для центробежных насосов (особенно большой мощности), пока еще конструктивно сложны и дороги. Поэтому этот способ регулирования подачи насоса применяют сравнительно редко.

Для уменьшения подачи насоса прикрывают задвиж­ку на его напорном трубопроводе или перепускают часть жидкости из напорного трубопровода во всасывающий.

Способ дроссельного регулирования (задвижкой) уве­личивает сопротивление в напорном трубопроводе, умень­шает КПД насосной установки, неэкономичен, его приме­няют в небольших насосных установках, где регулирование требуется в течение короткого времени.