Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
256
Добавлен:
12.03.2015
Размер:
13.24 Mб
Скачать

2.1.18 Параллельное и последовательное соединение центробежных насосов

Насосные установки состоят обычно из нескольких машин, включенных параллельно в общую трубопроводную систему. Это обусловлено в основном необходимостью работы установки на покрытие графика переменного расхода.

Если гидравлическая система не имеет ёмкости, аккумулирующей расходы, и должна покрывать график с переменными расходами (рис.2.54), то в любой момент насосы должны давать в сеть подачу, равную расходу из сети. При прохождении пиковой части графика насосы должны давать подачу , в провалах графика.

Если установка состоит из одного рабочего насоса, то он должен быть выбран на подачу не менее чем и иметь возможность глубокого регулирования до. Поскольку регулирование связано с потерями энергии, то такой насос будет иметь низкий КПД. Кроме того, требование бесперебойной подачи воды в сеть обусловливает необходимость установки резервного насоса с подачей не менее; при одном рабочем насосе требуется резерв 100 %. Следовательно, установка одного рабочего насоса при неравномерном графике расходов невыгодна по причине высокой стоимости резерва и потерь энергии при эксплуатации.

Рисунок 2.54 График подач установки центробежных насосов

Установка двух одинаковых насосов может уже существенно повысить энергетическую эффективность эксплуатации и снизить аварийный резерв до 50%. Увеличение количества рабочих насосов уменьшает аварийный резерв установки и при благоприятной форме характеристики обеспечивает энергетически эффективную эксплуатацию.

Поэтому большинство насосных установок выполняется в виде ряда насосов, включаемых в сеть параллельно. Центробежные машины, включенные в сеть параллельно, взаимно влияют одна на другую: подача, напор, мощность и КПД каждой из них существенно зависят от режимов нагрузки совместно работающих машин.

Рассмотрим графически параллельную работу двух одинаковых центробежных насосов, включенных в сеть симметрично (параллельно) (рис.2.55). Насосы А и Б по условию одинаковы, поэтому их характеристики А и Б на графике 2.56 при наложении совпадают.

Рисунок 2.55 Схема симметричного параллельного соединения двух одинаковых центробежных насосов

Запишем баланс энергии установки (рис.2.55), рассматривая поток от уровня 1 – 1 до точки соединения напорных трубопроводова и б машин А и Б.

Рисунок 2.56 График параллельной работы двух симметрично соединённых центробежных насосов

Энергия давления в резервуаре 1, Складываясь с энергией, сообщаемой потоку жидкости машиной А и Б, обеспечивает подъём поток на высоту расположения точки , создание в этой точке некоторых количеств потенциальной и кинетической энергии и преодоление гидравлических сопротивлений всасывающего и напорного трубопроводов. Следовательно

(2.102)

где - энергия, передаваемая жидкости любым из насосовА и Б; - энергия давления в точке;- потери энергии во всасывающем и напорном трубопроводах любого из насосовА или Б; - кинетическая энергия потока в напорном трубопроводе любого из насосов. Отсюда можно получить удельную энергию давления в точке

(2.103)

Здесь по известным соображениям сумма потерь энергии трубопроводов и кинетической энергии потока принята пропорциональной квадрату подачи каждого из насосов, т.е.

.

Задавая в графике на рис. 2.56 произвольные подачи по характеристикам насосовА и Б, можно получить соответствующие значения Н; зная постоянные и рассчитав для этих подач, можно вычислить по (2.103) энергию давленияв точкесоединения труб. Напоры в точкебудут

.

Откладывая вычисленные значения на графике рис.2.56, получаем характеристики машинА и Б, приведённые в точке :.

Ординаты приведённых в точке характеристик представляют собой высоты или в определённом масштабе давления жидкости в точкесоединения труба и б. Абсциссы этих характеристик – подачи одного из насосов. Насосы А и Б , работая параллельно , создают в точке одинаковые давления. Поэтому для любой заданной в точкевысоты давлениясуммарная подача обоих насосов получается сложением абсцисс. . Отсюда вытекает следующий способ построения общей характеристики обоих насосов, приведённой в точке.

Проводим на графике линии произвольных постоянных высот давления

; ;

и суммируем соответствующие им абсциссы характеристиками . Получаем точкиI,II,III общей характеристики , насосов, приведённой к точке.

Если брать за аргумент суммарную подачу обоих насосов при их параллельном включении. То ординаты характеристики будут давать высоты давлений в точке. Эти давления обусловливаются, с одной стороны работой насосов и подчиняются уравнению (2.103), с другой стороны, они обусловлены давлениемна уровне2 – 2 геометрической высотой и гидравлическим сопротивлениемтрубопроводаb, т.е.

(2.104)

Последнее равенство – аналитическое выражение характеристики трубопровода b, изображённой на рис. 2.56 в виде восходящей параболы (кривая b).

Давление, развиваемое в узловой точке насосамиА и Б, должно быть равно противодавлению в этой точке со стороны трубопровода b. Режим работы системы определяется точкой пересечения характеристикиb.

Получив точку , определим, как показано на графике стрелками, параметры насосов при параллельной работе

- общая подача насосов;

- подача каждого насоса;

- полный напор каждого насоса;

- мощность каждого насоса.

Пользуясь характеристиками насоса, можно построить общую характеристику мощности насосов, соединённых параллельно следующим образом. Подача каждого из насосов при режиме, определяемом точкой , найдётся проведением горизонтальной линии из точкидо точких на единичных характеристиках насосов. Абсцисса точких – подача каждого насоса при параллельной работе.

Мощность каждого из насосов определяется как ордината характеристики мощности насосов при. Откладывая суммуна ординате, проведённой через точку, получаем точку общей характеристики мощности параллельно соединённых насосов. На рис. 2.56 сделано аналогичное определение точек для режимовI и II.

Построенные графики позволяют выяснить закономерности параллельной работы насосов центробежных насосов.

Если в установке (рис.2.55) один из насосов, например Б, включен, а другой А работает один, то подача последнего определяется абсциссой точкии развиваемый им напор равен.

Включение насоса Б в параллель с А, несмотря на то, что насосы одинаковы, не увеличивает подачу установки в 2 раза.

Из графика рис. 2.56 видно, что при одинаковых насосах подключение второго насоса в параллель к первому увеличивает подачу установки в 2 раза только в том случае, когда общий трубопровод системы от сечения до напорного резервуара не даёт гидравлического сопротивления (или оно незначительно). В этом случае характеристика трубопроводаb – прямая линия, параллельная оси абсцисс.

Чем больше гидравлическое сопротивление трубопровода b, тем круче поднимается его характеристика и тем меньше увеличивается подача установки при параллельном подключении второго насоса. Например, если трубопровод b обладает характеристикой , т.е. его сопротивление очень значительно, то повышение подачи установки при включении насосаБ в параллель с А составляет только , что, как видно из графика составляет около 0,17.

Включение центробежного насоса параллельно с работающим понижает мощность последнего. Наблюдается и обратное явление: если один из насосов, работающих параллельно, отключить, то и другие, остающиеся в работе, самопроизвольно повысят подачу и мощность. Это объясняется тем. Что при отключении одного из насосов подача установки уменьшается. Гидравлическое сопротивление общего трубопровода падает, давление в узловом сечении понижается и оставшиеся в работе насосы будут работать при пониженном давлении. Понижение давления при обычных формах характеристик сопутствуют повышение подачи и увеличение мощности.

Изложенные общие соображения о способе графического исследования параллельной работы двух одинаковых симметрично включенных центробежных насосов можно распространять и на большее число насосов с разными характеристиками, соединённых несимметрично.

Регулирование подачи центробежных машин при параллельном соединении может производиться всеми указанными выше способами.

Регулирование подачи насосных установок, состоящих из нескольких насосов, может производиться последовательно и параллельно.

Если изменение подачи установки достигается регулированием только одного насоса с доведением его подачи до нуля и дальнейшим переходом к регулированию следующего насоса и т.д., то такое регулирование называют последовательным.

Изменение подачи установки можно вести одновременно регулированием всех или нескольких машин; такое регулирование называют параллельным.

В насосных установках встречается последовательное соединение насосов с целью повышения давления. В этом случае напорный трубопровод присоединяют к всасывающему патрубку последующего насоса и происходит сложение напоров, развиваемых насосами. В некоторых случаях необходимость последовательного соединения диктуется технологическими соображениями. Например, в регенеративном цикле паротурбинной установки поток конденсата проходит последовательно через ряд подогревателей, в результате чего постепенно повышается его температура. Конечная температура подогрева подогрева конденсата в современных установках значительна, и это требует высокого давления водного тракта подогревателей.

Однако постановка всех подогревателей под высоким давлением невыгодна. Поэтому подогреватели разбивают на две последовательные группы (рис.2.57): через первую группу конденсат подаётся насосом I низкого давления, далее конденсат поступает во всасывающий трубопровод насоса II высокого давления и прокачивается последним через группу подогревателей высокого давления. Т.е рассмотренные насосы соединены последовательно.

Рассмотрим характеристики двух последовательно соединённых центробежных насосов А и Б (рис. 2.58); характеристик напора и мощности этих насосов при их раздельной работе заданы.

Каждый из последовательно соединённых насосов даёт одну и ту же подачу, следовательно, их общая характеристика получается суммированием ординат и, получаем точкуе, принадлежащей общей характеристике насосов (обозначена на графике 2.58 условно А+Б). Аналогично получается точка f общей характеристики мощности. Общие характеристики напора и мощности показаны на графиках штриховыми линиями.

Рис. 2.57 Схема последовательного соединения центробежных машин в регенеративном цикле паротурбинной установки

Рисунок 2.58 График работы двух различных центробежных машин при их последовательном соединении

График показывает, что последовательное соединение насосов увеличивает напор и существенно влияет на подачу установки. Это объясняется тем, что при последовательном соединении увеличивается энергия, передаваемая потоку жидкости, и при постоянной статической высоте подачи избыток энергии в силу закона сохранения энергии должен быть израсходован на повышение кинетической энергии и преодоление гидравлических сопротивлений сети. Это обусловливает рост подачи установки.

Соседние файлы в папке Лекции насосы, компрессоры, вентиляторы