Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Трушин, В. Н. Механическое оборудование и установки курс лекций

.pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
21.10.2023
Размер:
10.06 Mб
Скачать

47

насосов выключить, то производительность другого повышается, а напор понижается, Увеличение производительности просиходит за счет снижения полного напора вследствие уменьшения потерь напора в сети.

Коэффициент полезного действия каждого из совместно рабо­ тающих насосов определяется точкой I, а при раздельной рабо­ те - точкой 2. Параллельная работа насосов наиболее экономич­ на в тех случаях, когда точке I соответствует максимальный к.п.д.

Применение параллельной работы насосов наиболее эффективно при пологих характеристиках сети. В противных случаях не до­

стигается

значительного

увеличения

 

суммарной

производительности

при

переходе

на совместную

работу

насосов.

 

2. П а р а л л е л ь -

н а я р а б о т а т р е х

н а с о с о в

с о д и ­

н а к о в ы м и

х а-

р а к т е р и с т и к а -

м и.

Суммарная характе­

ристика Q

 

-

трех

одинаковых

 

насосов

по­

казана

на рис.1.27

(при

ее построении

абсциссы

Рис.1.27. Характеристики при

параллельной работе трех

характеристик

каждого

одинаковых насосов

насоса должны

быть утро­

 

ены). Из этой характеристики видно, что с увеличением количе­ ства параллельно работающих насосов уменьшается производитель­ ность каждого насоса по сравнению с производительностью этого

жѳ насоса при раздельной работе ^

Режим параллельной работы трех (и более) насосов определяет­

ся так же, как и режим

работы двух насосов.

 

3. П а р а л л е л ь н а я

р а б о т а

н а с о с о в

с р а з л и ч н ы м и

х а р а к т е р и с т и к а м и .

Сушарная характеристика при параллельной работе двух насосов (и более) с разными параметрами строится так же, как и для насосоВ' с одинаковыми характеристиками.

48

ттля-рассматриваемого случая начало построения суммарной ха­

рактеристики Q - Нси2), т.е. начало

совместной работы насосов,

 

будет в точке I (рис.1.28), так как второй

насос (низконапорный)

может начать совместную работу с первым (высоконапорным) лишь

 

после того, как напор, развиваемый первым насосом снизится до

 

 

напора

Н т ) .

 

 

 

 

Построение суммарной ха­

 

рактеристики (от точки I)

 

 

производится путем отклады­

 

 

вания на графике

суммарной

 

 

производительности насосов

 

 

при одинаковых напорах.

 

 

Совместная работа

насо­

 

 

сов характеризуется точкой А .

 

Режим работы каждого насоса

 

 

при параллельной работе опре­

 

деляется положением точек 3

 

 

и 2. При совместной работе

 

Рис.1.28. Характеристики при па­

насосы имеют производитель­

 

раллельной работе двух насосов

ность:

первый -

G,' ,

вто­

 

с разными параметрами

 

рой -

З г' , т.е.

 

Qj +

.

 

 

При этом каждый насос развивает напор Н д . При раздельной ра­

боте насосов на ту же сеть

производительность первого

насоса

равна

й, , второго

- Q z . Каждый насос

при совместной

работе

на сеть дает меньшую производительность,

чем при раздельной,

т.е. 0/ < Q, и

Qj <

.

 

 

 

 

4.

П а р а л л е л ь н а я

р а б о т а

н а с о с о в ,

у с т а н о в л е н н ы х

н а

р а з н ы х

с т а н ц и я х .

На рис.1.29 представлен график параллельной работы двух разных насосов, установленных на разных станциях и соединенных трубо­ проводом длиной L - Кривая Q - Н,- характеристика насоса, установленного на станции I, кривая Q. - Нг- характеристика насоса, установленного на станции U.

На этом же графике дана характеристика О -Е' соединитель­ ного трубопровода и характеристика С - £ - общего трубопровода от течки а . Чтобы подучить характеристику первого насоса Q'-Hj,

приведенную к узловой

точке а , нужно из ординат характеристи­

ки Q - И, вычесть значения напора

на участке соединительного

трубопровода, т.е. ординаты кривой

0 -Е' . Для построения сум­

марной характеристики

Q - И(и.2) складываем характеристики Q ’-Hj

49

и fl - Hj_. Совместная работа насосов характеризуется точкой Ап. Режим работы каждого насоса характеризуется точками I и 2.

В том случае, когда отметки уровня жидкости в заборных ре­ зервуарах станций различны, ординаты приведенной характеристи­ ки станции с более низкой отметкой уровня жидкости в резервуаре

Рис Л . 29. Характеристики при параллельной работе насосов, установленных на разных станциях

следует уменьшить на величину разности отметок уровня жид­ кости в резервуарах обеих станций.

Последовательная работа насосов

Последовательная работа насосов применяется в тех случаях, когда при неизменном (или мало изменяющемся) расходе один насос не может обеспечить требуемый напор.

График последовательной работы двух одинаковых насосов по­ казан на рис.1.30, где Q - Н0 2- характеристика насосов, а

С- В - характеристика сети.

Суммарная характеристика fl - Н(1+1? строится путем отклады­

вания на графике удвоенного напора при одной и той же произ­ водительности для трех-четырех произвольно выбранных режимов работы. Например, для нахождения точки а на суммарной харак­

теристике удваивается отрезок

Ъс и

откладывается

на графике

(Ъс = аЪ ).

С - Е

 

 

Для сети с характеристикой

режим работы

одного на­

соса при раздельной работе определяется точкой А , а двух

50

Рис.1.30. Характеристики при последовательной работе двух одинаковых насосов

насосов при совместной работе - предельной точкой

А, .

Этим

режимам соответствуют производительности

S,

и

Q a +г)

(причем

ö(f+u > Q/) и напори НІ2 и

Н ѵ+г)

(где Н а+г) ^

Н іг). Таким

 

образом,

при последовательной

 

работе насосов несколько уве­

 

личивается их общая производи­

 

тельность и

напор.

 

 

 

Для сети

с характеристикой

 

С' - Е', которой соответствует

 

рабочая точка

Д2 суммарной ха­

 

рактеристики насосов (лежащая

 

на одной вертикали с точкой А),

 

расход равен

 

й 1 * а полный на­

Рис.I.31. Схема последова­

пор -

2 Н 1г . Ъ данном случае

кадцый насос развивает такой же

тельной работы насосов

напор, как и при раздельной

 

 

работе.

 

 

 

 

 

Последовательная работа трех одинаковых насосов, а также

насосов с разными характеристиками протекает аналогично.

Пуск двух последовательно

включенных насосов производится

51

следующим образом. При закрытых задвижках I и 2 (рис.I.31) пускают насос I. После того, как этот насос разовьет напор, со­ ответствующий холостому ходу, пускают насос П при закрытой за­ движке 2, открывая задвижку I.

Следует отметить, что последовательное соединение двух и более насосов обычно менее выгодно, чем применение одного одноколесного насоса с требуемым напором.

§ I.I7. ВЛИЯНИЕ КОЛЕБАНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ

НА РЕЖИМ РАБОТЫ НАСОСА

 

На рис.1.32 представлены кривые

Q - И и

Q'-H' , отве­

чающие двум различным режимам работы, и кривая

С - В - харак­

теристика трубопровода.

 

 

Принимаем, что нормальные условия эксплуатации насоса в

течение длительного времени работы

соответствуют режиму работы

Рис.1.32. Характеристики работы насоса при изменении уровня жидкости в источнике

при

низком горизонте. Этому режиму

отвечает

точка А' и, сле­

довательно, производительность Q'

, напор

/Ул' и мощность N' .

При

высоком горизонте уровня жидкости геометрическая

высота

подъема уменьшается до Н г , напор

становится равным

, про-

52

изводительность увеличивается до Q. , а мощность - до N . Таким образом, потребляемая мощность увеличивается на ве­

личину Д/V по сравнению с мощностью, потребляемой при низком горизонте. Если электродвигатель не рассчитан на это увеличе­ ние мощности, то он может выйти из строя.

§ I .18. РЕГУЛИРОВАНИЕ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

Работа центробежного насоса на заданную сеть характери­ зуется одной рабочей точкой, которой соответствует постоянное значение производительности и напора. Однако если расход жад­ ности меняется во времени, то в соответствии с этим должна пе­ ремещаться и рабочая точка, для чего необходимо изменять харак­ теристику трубопровода или насоса.

Искусственное изменение характеристики трубопровода или насоса для обеспечения заданных величин производительности и напора насоса называется регулированием.

Р е г у л и р о в а н и е х а р а к т е р и с т и к с е т и . Изменения характеристики сети добиваются дросселиро­

ванием напорного трубопровода задвижкой, которая всегда уста­ навливается на нем для отключения насоса от сети. Изменением степени открытия задвижки, т.е. изменением потерь напора в за­

движке

hj

(см.рис.1.21), можно получить любую производитель­

ность от

Q a (при полностью

открытой задвижке) до нуля

(при

закрытой задвижке).

 

 

 

 

Полный напор насоса при

< /2Д будет складываться из гео­

метрической высоты подъема

Нг , потерь напора в трубопроводе

£ bj

и потерь напора в задвижке

, т.е. Н=Нг^ И ^

+

Так как при дроссельном регулировании не весь напор,

созда­

ваемый насосом, полезно используется в сети, то к.п.д. насосной

установки

уменьшается. Теряемая при таком способе регулирова­

ния мощность равна

 

 

Д/Ѵ

Т Qflftf

 

 

 

 

' Щ ь

где Gß -

производительность насоса при прикрытой задвижке;

г^в -

к .п .д .н а со са при производительности Ц& .

Отсюда видно, что дроссельное регулирование хотя и является наиболее простым, но экономически невыгодно.

53

Регулировать работу насоса можно и обратным отводе« части жидкости из напорного трубопровода на всасывающий. Этот способ также снижает к.п.д. установки и требует устройства дополни­

тельных трубопроводов.

 

 

 

 

 

Р е г у л и р о в а н и е

и з м е н е н и е м

ч и с л а

о б о р о т о в

н а с о с а ,

При атом способе реіулирования

изменяют характеристику на­

 

 

 

 

соса таким

образом,

чтобы

 

 

 

 

новая характеристика пропиш

Я

а - я

 

Е

через требуемую точку

Б

 

 

 

 

 

 

 

 

\ /

(рис.I.33).

 

 

 

 

 

а'-н'

 

 

 

 

 

 

*

 

Для изменения

числа

 

прип

 

 

 

оборотов

колеса

насоса

г

 

I

при /7.

можно изменять число

 

обо­

 

I

ротов двигателя.Однако этот

 

 

 

 

 

 

 

способ легко

осуществим

Иг

 

I

n > n t

только для

электродвигате­

L

 

I

 

 

I

 

лей постоянного

тока

и

 

а.

 

 

 

двигателей

 

внутреннего

 

 

 

 

сгорания. Регулирование же

Ряс .1.33. Рабочая характеристика

 

числа оборотов электродви­ насоса при изменении числа оборотов гателей переменного тока (кроме коллекторных) возможно только при применении специальных

устройств, что связано с усложнением эксплуатации.

Можно регулировать число оборотов вала насоса и при по­ стоянном числе оборотов двигателя автоматически при помощи гид­ равлических и магнитных муфт, устанавливаемых между валом насо­ са и валом двигателя. Данный способ регулирования насосов по сравнению с другими дает большие преимущества.

§1.19. ОСЕВОЕ ДАВЛЕНИЕ И СПОСОБЫ ЕГО РАЗГРУЗКИ

Осевое давление возникает у насосов с односторонним входом жидкости. Это давление стремится сдвинуть вал с насаженным на него колесом в сторону, обратную направлению движения жидкости на входе в колесо.

Рассмотрим схему возникновения осевого давления

в центро­

 

бежном насосе

(рис.1.34). При работе насоса давление

р 1 в

про­

 

странстве

А

при входе в колесо возрастает до давления

рг

на

 

выходе. Просачивающаяся через зазоры жидкость проникает

в про-

.

страяства

8 и

С .

 

 

 

 

54

Рис.1.34. Схема возникновения осевого давления

Примем в нервом приближении, что давление в пространствах В и С равно р г . Жидкость, проникающая черев зазор, давит на наружную поверхность заднего диска (справа) с силой

 

н

_

* ( Д ? - с А

 

 

г г

ц

)

где d - диаметр вала;

 

 

 

 

D t - диаметр внешней

окружности колеса.

Со стороны всасывающего патрубка (слева) жидкость давит на

колесо с силой

 

 

 

 

 

р

ЖС ül-dl)

"*■Pi

SCDl-Df)

Pi

 

ц

ц

где D, - диаметр внутренней окружности колеса. Остальные обозначения прежние. Результирующая осевая сила будет

Р

 

3t ( D f ~ d z)

рн ~ рв - ^Рг Рі5

(1.25)

 

4

Формула (1.25) дает величину осевого давления с некоторым запасом, так как в действительности среднее давление в прост­ ранствах В ж С меньше р г .

55

В центробежных насосах имеется еще одна составляющая осево­ го давления, вызванная тем, что движенію жидкости в колесе от­ клоняется от осевого направления, переходя в радиальное. При этом возникает реактивное давление на колесо, действующее на­ встречу осевому.

Величина силы этого давления Рр может быть определена на основе закона количества движения

 

Рр - Я7(Сг-С,)=

с7 ,

 

где j

- объемный вес жидкости;

 

 

Q

- производительность насоса;

 

 

с1 - осевая составляющая абсолютной скорости потока при

 

входе в колесо;

 

 

сг - осевая составляющая абсолютной скорости потока при

 

выходе из колеса (для колес с радиальным выходом по­

 

тока Сг = 0).

 

 

Результирующая осевая сила будет равна

 

 

х(Д г-<іЪ

Т в

(1.26)

 

*

9

 

 

Осевое давление стремится вызвать смещение колеса насоса и вала и должно быть уравновешено, так как в противном случае колесо войдет в соприкосновение с неподвижными стенками кожуха и будет истираться.

Для разгрузки осевого давления в одноколесном насосе могут

быть использованы следующие способы:

 

1. Применение рабочих колес двустороннего входа

( см.

рис.1.4). Это наиболее радикальное средство разгрузки. Остаточ­ ные случайные осевые давления в этих насосах воспринимаются ра­ диально-упорными подшипниками.

2.Устройство уплотнений с наружной стороны дисков колеса

иперепускных (разгрузочных) отверстий во втулке (рис.1.35), благодаря чему выравнивается давление по обе стороны колеса. Площадь сечения всех разгрузочных отверстий должна быть не ме­ нее чем в 4 раза больше площади сечения зазора между уплотне­

ниями рабочего колеса и корпуса насоса. При этом способе к.п.д. насоса снижается на 4 - 6% за счет возникающего сопротивления при прохождении струи жидкости через отверстия навстречу основ-

56

 

ному потоку, идущему через

 

колесо, а также за счет утеч­

 

ки перекачиваемой жидкости.

 

3. Устройство перепускной

 

трубы, соединяющей полость за

 

задним диском колеса со всасы­

 

вающей полостью насоса. При

 

этом способе разгрузки оста­

 

точные усилия воспринимаются

 

радиально-упорными подшипни­

 

ками.

Рис.I.35. Колесо насоса с уплот-

4. Восприятие осевого дав­

ления упорным подшипником.Дан­

яѳнияии и разгрузочными отвер­

стиями:

ный способ с точки зрения по­

I и 2 - уплотняющие кольца;

вышения к.п.д. насоса с одно­

3 - разгрузочное отверстие

сторонним входом наилучший

 

вследствие незначительных потерь мощности на трение в упорных подшипниках.

Уравновешивание осевого давления в многоколесных насосах (в которых общее осевое давление равно сумме давлений, дейст­ вующих на каждое колесо) производится следующими способами:

1.Симметричным взаиморасположением рабочих колес (рисіЗб).

2.Применением уравновешивающего диска (рис.1.37). В этом случае уравновешивание осевых усилий достигается следующим об­ разом. Жидкость из рабочего колеса I поступает через кольцевой

зазор 2 в промежуточную камеру 3 и через торцевой зазор 4 в

Рис.1.36. Схема симметрич­

Рис.1.37. Колесо насоса с урав­

ного взаиморасположения

новешивающим диском:

колес

І-колесо; 2-кольцевой зазор;

 

3-промежуточная камера; 4-тор-

 

цевой зазор; 5-разгрузочная

 

камера; 6-трубка; 7-уравнове-

іпитѵтщітй ДИСК

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ