Лекция 8
СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ НАСОСОВ.
ЯВЛЕНИЕ КАВИТАЦИИ.
Центробежные насосы
Центробежные насосы
Способы регулирования производительности насосов
При работе на сеть насос развивает определенную производительность.
По условиям производственного процесса возникает необходимость менять подачу насоса и реже напор насоса, т.е. возникает задача изменения параметров работы насоса.
Следует помнить, что при изменении Q и H меняются N и η. Регулирование производительности возможно несколькими путями.
Способы регулирования подачи (расхода) центробежных нагнетателей:
•Дроссельное регулирование (дроссель, напорная задвижка).
•Частотное регулирование (ЧРП, гидромуфта).
•Подрезание рабочего колеса (чаще на стадии испытаний).
•Байпасное регулирование.
Дроссельное регулирование центробежных насосов
Изменение расхода Q и напора Н, развиваемого насосом, может осуществляться с помощью дросселирования:
Дросселирование - это самый простой, надежный и дешёвый способ. Для уменьшения напора на величину H, м необходимо установить дроссельную шайбу диаметром dДР, мм
d |
ДР |
f Q / g H |
|
|
где f - коэффициент дросселирования, определяемый из графика, Q- расход, м3/ч.
Дроссельное регулирование центробежных насосов
Другой вариант - ставится вентиль (задвижка) на напорной линии вблизи насоса. На ТЭС и АЭС этот способ регулирования не применяется.
Исходные данные: Q0 и H0 Новый режим: Q1 и H1
Однако в новом режиме насос развивает напор не H1, а H'1. Причем H'1> H1.
Разница (H'1-H1) – это дополнительные потери в дросселе, которые появились вследствие прикрытия дросселя с целью получения меньшей подачи.
КПД насосной установки: η' = η Н1/ Н1'
Этот способ не экономичен.
Дополнительные потери тем больше, чем более крутая характеристика насоса H(Q).
Байпасное регулирование (или регулирование перепуском) центробежных насосов
Байпас с нагнетания на всас насоса
Для быстроходных насосов с коэффициентом быстроходности более 250 уменьшение подачи приводит к увеличению потребляемой мощности. Поэтому для таких насосов рекомендуется использовать регулирование перепуском, при котором увеличивается расход жидкости через насос.
Q1’ = Q2 - Qп
Здесь Q1 – подача потребителю при наличии только сопротивления R1. Q2 - подача через насос при наличии сопротивлений R1 и R2 .
Q1’ - подача потребителю при наличии сопротивлений R1 и R2 . Qп – расход жидкости на перепуск
При включении в сеть добавочной линии R2, параллельной основной линии R1, характеристика системы будет уже (R1+ R2) и вместо рабочей точки А1, появится новая точка А2.
Напор снизится до А2 , подача насоса возрастёт до Q2.
Однако уменьшение напора насоса вызовет уменьшение расхода через основную линию R1 до требуемой величины Q1’ = Q2 - Qп. Для центробежных насосов с ns>250 регулирование перепуском вызывает увеличение потребляемой мощности и дополнительно нагружает двигатель.
Байпасное регулирование (или регулирование перепуском) центробежных насосов
Байпас с нагнетания на всас насоса
Регулирование центробежных насосов изменением скорости вращения рабочего колеса
Регулирование скорости вращения насоса - наиболее энергетически эффективный и экономичный способ.
Способы изменения частоты вращения приводного двигателя:
•двигатель постоянного тока,
•паровая турбина,
•двигатель внутреннего сгорания,
•асинхронные двигатели с фазным ротором,
•использование гидромуфты между электродвигателем и насосом.
Иногда между асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором (n=const) и насосом ставят гидромуфту (гидравлический вариатор), который
имеет на входном валу n=const, на выходном валу имеет n=var. Основными |
|
|||||
элементами гидромуфты являются специальный насос, вал |
которого |
Частотно-регулируемый привод (ЧРП) |
||||
соединен с валом двигателя, и турбина, вал которой соединен с валом |
||||||
|
||||||
машины. При вращении двигателя в гидромуфте происходит циркуляция |
|
|||||
жидкости (масло, реже вода). Из насоса жидкость поступает на рабочие |
|
|||||
лопатки турбины, а затем, отдав большую часть энергии лопаткам, она |
|
|||||
снова поступает в насос. nнас≠nтурб. Регулирование передачи отношения |
|
|||||
осуществляется |
посредством |
изменения |
количества |
жидкости, |
|
|
циркулирующей в гидромуфте.
Недостатки гидромуфты:
-η гидромуфты падает с ростом передаточного отношения;
-сложны в изготовлении;
-дорогие;
-усложняют эксплуатацию.
Регулируемая гидромуфта (ГМ)
Регулирование центробежных насосов изменением скорости вращения рабочего колеса
При изменении n напорные характеристики насоса H(Q) представляют собой кривые, и рабочая точка, перемещаясь по характеристике сети, имеет различные значения подачи Q.
При скорости вращения колеса насоса n рабочая точка А.
При снижении скорости вращения колеса насоса до n1 характеристика насоса смещается ниже и рабочая точка А1.
Если статическая составляющая характеристики сети Нст = 0, то КПД в обеих рабочих точках одинаковы.
Чем больше статическая составляющая характеристики сети Нст, тем больше отличие КПД в рабочих точках А и А1.