Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Насосные станции. Учебное пособие
.pdf
Таблица 7.3
N опыта
L
bc
ф
, м
3
/ч
L
dc
ф
, м
3
/ч
ndc
L
сe
ф
, м
3
/ч
nсe
0
12,83
6,97
3,485
5,86
0,837
1
12,70
6,63
3,315
6,07
0,867
2
11,84
4,77
2,385
7,07
1,010
3
10,10
3,23
1,615
7,78
1,111
4
10,78
2,82
1,410
7,96
1,137
5
10,56
2,44
1,220
8,12
1,160
6
10,50
2,34
1,170
8,16
1,166
Гидравлическая увязка участков участка сe и dc
Рис. 7.3. Изменение фактических расходов
при гидравлической увязке участков сe и dc
71
Участок
I скорость
II скорость
III скорость
L
I
ф
, м
3
/ч
L
II
ф
, м
3
/ч
%,100
ф
I
ф
II
ф
I
LLL
L
III
ф
, м
3
/ч
%,100
ф
I
ф
III
ф
I
LLL
bc
9,00
8,62
4,22
7,15
20,56
dc
2,00
1,92
4,00
1,58
21,00
de
3,00
3,05
4,68
2,55
20,31
ef
4,00
3,65
3,95
3,02
20,53
Рис. 7.4. Изменение коэффициентов n при увязке участков
Далее, изменяя сопротивление общего участка краном 16,
устанавливаем проектное соотношение расходов.
Переключив насос на II и III скорости, найдём соотношение
расходов по участкам при изменившемся сопротивлении сети.
Таблица 7.4
Соотношение расходов при изменении сопротивления сети
Видно, что при изменении сопротивления сети расходы на
участках изменяются пропорционально.
72
8. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
РЕГУЛИРОВАНИЯ НАСОСОВ
8.1. Регулирование подачи воды в системы
теплоснабжения и отопления
Рассмотрим следующий пример (рис. 8.1).
Рис. 8.1. Смешанная схема работы насосов
Насос 3 подает воду от теплового генератора, насос 1 — в
систему отопления, насос 2 — в систему теплоснабжения калориферов. Так как законы изменения потребности в тепловой
энергии системами отопления и калориферными установками не
совпадают, то и степени регулирования подачи воды насосами 1
и 2 будут разными. В этом случае следует применять комбинированное регулирование, которое тем выгоднее, чем доля регулирования дросселированием будет меньше. Значит, наиболее
экономичным будет вариант с насосами, снабженными плавными регуляторами.
Рассмотрим теперь регулирование насоса 3. Пусть в расчетном режиме его подача L = 40 м3/ч; напор Н = 48 м вод. ст.
(рис. 8.2, точка 3). Потери давления на участке вса
ΔН = 42 м вод. ст. (точка 2).
ΔН
= Н3 - Н2 = 48 - 42 = 6 м вод. ст. Разница ΔН
3-2
3-2
расхо-
дуется на компенсацию потерь давления на участках а1в, а2в. В
результате регулирования подача насоса 3 должна уменьшиться
73
3
L
вса
Н
= ΔН
2
3
3
L
L
32Н
3
Н
3
/ч, соответствующий напор без регулирова-
вса
= 42·0,52 = 10,5 м вод. ст.
в 2 раза.
ния Н
= 59 м вод. ст. (точка 1). Потери напора на участке вса:
1
Δ
= 20 м
Потери напора на участках а1в и а2в также уменьшатся в
квадрате. Тогда Δ
= ΔН
·0,52 = 6·0,25 = 1,5 м вод. ст.
3-2
Следовательно, потери напора в системе, которые должен
компенсировать насос 3,
= 10,5 + 1,5 = 12 м вод. ст.
При регулировании дросселем потери напора в нем
ΔН
= 59 - 12 = 47 м вод. ст., то есть около 80 % энергии будет
др
расходоваться в регулирующем устройстве. Значит, энергетически наивыгоднейший вариант работы насоса 3 после регулирования будет при параметрах: L = 20 м3/ч, Н = 12 м вод. ст., что
может быть обеспечено только частотным регулированием.
Рис. 8.2. Регулирование насоса 3
Одним из возможных способов регулирования в тепловых
сетях является применение параллельной работы насосов. Целесообразность такого метода рассмотрим на примере схемы,
изображенной на рис. 8.3.
74
Рис. 8.3. Параллельная работа трёх насосов
Наличие трех параллельно работающих насосов позволяет
осуществлять трехступенчатое регулирование. Примем, что потери напора на участках раздельной работы и изменение характеристики сети при отключении некоторых насосов пренебрежимо малы. Анализ работы приведен на рис. 8.4.
Рис. 8.4. Характеристика параллельной работы трёх насосов
75
При работе трех насосов подача системы (точка 3)
3
L
3
N
2
L
2
N
1
L3 = 84 м3/ч, напор Н3 = 53,5 м вод. ст. При этом каждый насос
создает подачу
= 28 м
3
/ч, потребляет мощность
= 8,3 кВт
(точка 3'). Суммарная мощность системы N3 = 24,9 кВт.
При работе двух насосов (точка 2) L2 = 68 м3/ч,
Н
= 52 м вод. ст. Один насос создает подачу
2
требляет мощность
= 9 кВт (точка 2'). Суммарная мощность
= 34 м
3
/ч, по-
системы N2 = 18 кВт.
При работе одного насоса (точка 1) L1 = 42 м3/ч,
Н
= 46 м вод. ст., N1 = 9,5 кВт.
1
Соотношение подачи при регулировании:
L3:L2:L1 = 84:68:42 = 1:0,81:0,5.
Соотношение потребляемой мощности:
N3:N2:N1 = 24,9:18:9,5 = 1:0,72:0,38.
В случае применения частотного регулирования мощность
уменьшилась бы по кубическому закону1. Тогда соотношение
мощностей было бы N3 : N 2: N1 = 13 : 0,813 : 0,53 = 1 : 0,53 : 0,125.
Таким образом, регулирование с помощью параллельной работы
энергетически невыгодно. При наличии такой системы в эксплуатации следует оборудовать электродвигатели частотными
регуляторами, отказавшись от периодического отключения части насосов.
Установка ступенчатых регуляторов с применением схемы
«регулятор + отключение одного (двух) параллельных насосов»
приблизит регулирование к плавному. Однако система с плавными регуляторами (без отключения некоторых насосов) экономичнее и проще в управлении.
Отклонением от кубического закона вследствие наибольшего
снижения КПД электродвигателей при регулировании по инверторной
технологии при данном анализе можно пренебречь.
76
8.2. Подбор насосов
0
at
с вс
PP
h H h
g
Выбор насоса осуществляется по заданным напору и подаче
(производительности) по характеристикам насосов. При этом
учитываются свойства перемещаемой среды, ее температура,
температура окружающей среды, возможность регулирования
подачи. Следует также обратить внимание на температуру, допускаемую торцевым уплотнением вала. Например, насосы АК
завода «Линас» имеют допускаемую максимальную температуру перемещаемой среды 160 ºС. Следовательно, они могут применяться в системах теплоснабжения, где температура воды доходит до 150 ºС. Однако допустимая температура стандартного
заводского уплотнения BAQE — 140 ºС. И при более высоких
температурах применяется нестандартный тип, что должно быть
оговорено в заказе. Как и в случае подбора вентиляторов, необходимо соблюсти неравенство: КПД
≥ 0,9
mах.
Затем необходимо убедиться, что выбранный насос обладает качествами, обеспечивающими отсутствие кавитации. Кавитационный запас системы:
где Ра — абсолютное давление на свободную поверхность в резервуаре, из которого забирается жидкость; Р
щенных паров перекачиваемой жидкости при рабочей температуре; ρ — плотность жидкости; Σhвс — суммарные потери напора во
всасывающем трубопроводе; Н
вания. Знак «+» ставится, если резервуар находится ниже насоса,
«-» — если выше. Допускаемый кавитационный запас насоса h и
мощность насоса определяются по графическим характеристикам
выбранного типоразмера при максимально необходимой подаче.
Мощность требуемого электродвигателя определяется по зависимости:
Nэ = kNρ /1000, (8.2)
где N — мощность в расчетной точке, найденная по графику паспорта насоса; k — коэффициент запаса (табл. 8.1).
, (8.1)
— давление насы-
t
— геометрическая высота всасы-
0
77
Таблица 8.1
Nэ, кВт
До 4
4–20
20–40
Более 40
k
1,3
1,25
1,2
1,15
Коэффициент запаса мощности насоса
Наконец, следует убедиться, что выбранный насос позволяет осуществлять требуемое регулирование системы тепло-, водоснабжения.
ПРИМЕР 1
Подобрать насос и проверить на кавитацию при следующих
условиях: расход воды L = 40 м3/ч; потери напора в сети Σ∆hc =
= 46 м вод. ст.; потери напора на всасывании Σ∆hвс =
= 1,5 м вод. ст.; высота подъема жидкости на всасывании —
2 м вод. ст; температура перекачиваемой воды — 40 °С. Ра =
= 100000 Па.
Требуемый напор насоса Н = Σ∆hвс + hвс = 46 + 2 = 48 м вод. ст.
Расчетным расходам воды и напору соответствует насос
АК-32-200 с фактическим диаметром колеса 219 мм, характеристика которого приведена на рис. 3.9. Подбор насоса изображен
на рис. 6.15. Точка 1 является рабочей, точка 2 определяет мощность N = 9,2 кВт, точка 3 определяет минимальный напор перед
насосом ∆h = 1,6 м вод. ст. Парциальное давление насыщенных
водяных паров по табл. 8.2: Pt = 7,37 кПа = 7370 Па. Плотность
воды по табл. 8.3: ρ = 992,2 кг/м
3
. Коэффициент запаса мощно-
сти находим из табл. 8.1: k = 1,25.
78
t, oC
20
25
30
35
40
45
P, кПа
2,34
3,17
4,24
5,62
7,37
9,58
t, oC
50
55
60
65
70
75
P, кПа
12,33
15,74
19,92
25,02
31,17
38,6
Рис. 8.5. Выбор насоса для условий примера 1
Таблица 8.2
Зависимость парциального давления насыщенных
водяных паров от температуры воды t
79
t, oC
80
85
90
95
100
105
P, кПа
47,36
57,81
70,11
84,51
101,32
102,8
t, oC
110
115
120
125
130
135
P, кПа
143,3
169,05
198,54
232,1
270,1
313
t, oC
140
145
150
P, кПа
361,4
415,5
476
Таблица 8.3
t, oC
20
40
60
80
100
120
140
160
ρ,
кг/м
3
998,2
992,2
983,2
971,7
958,4
943,1
926,1
907,4
1,25 9,2 992,2
11,41
1000
Э
N
100000 7370
2 1,5 6,02
992,2 9,8
h
с
Зависимость плотности воды от температуры
Расчетная мощность электродвигателя:
кВт.
Кавитационный запас системы определим по формуле (6.3).
Так как резервуар находится ниже насоса, то Н
берется со зна-
0
ком «+».
м вод. ст.
Кавитационный запас системы превышает минимально допустимый напор перед насосом ∆h = 1,6 м вод. ст.
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]