9. Параллельное и последовательное соединения нагнетателей

В зависимости от условий эксплуатации и производственного назначения нагнетатели могут работать группами на общую трубопроводную сеть.

При групповой установке нагнетателей применяются два способа их соединения для совместной работы: параллельное и последовательное. Возможно и комбинированное соединение.

Параллельное соединение нагнетателей применяется при ограниченной подаче отдельных нагнетателей для покрытия неравномерного графика потребления сети с высокими расходами.

На рис. 33, а показана схема установки с тремя параллельно соединенными динамическими насосами. При параллельном соединении нагнетателей полная подача группы представляется сум­мой подач отдельных нагнетателей и выполняется так, чтобы имелась возможность выключения из работы любого нагнетателя.

Параллельное соединение дает большие удобства в процессе ре­гулирования подачи группой нагнетателей путем отключения от­дельных нагнетателей и регулирования подачи любого из них.

Если система, состоящая из нагнетателей и трубопроводной сети, не имеет значительной емкости, аккумулирующей расходы, и работает на покрытие суточного графика с переменными расходами (рис. 33, б), то в любой момент времени нагнетатели должны давать в сеть подачу, равную расходу в сети. В пиковой части графика нагнетатели должны обеспечивать подачу Qmax, в провалах графика Qmin.

Рис.33.Схема установки параллельно работающих насосов I…III (a) и суточный график подач установки центробежных насосов (б).

Если установка состоит из одного нагнетателя, то нагнета­тель должен быть выбран на расход Qmax и иметь возможность глубокого регулирования до подачи Qmin. Регулирование расхода связано с потерями энергии, и такой насос будет иметь низ­кий эксплуатационный КПД. Перерывы в подаче в сеть недо­пустимы, поэтому на случай ава­рии в установке должен иметь­ся второй насос с подачей не менее Q max , т.е резерв будет составлять 100%. Следовательно, при неравномерном графике расходов установка с одним рабочим насосом невыгодна из-за высокой стоимости резерва и больших потерь энергии при эксплуатации.

Если принять к установке два насоса, то резерв будет снижен до 50% и эксплуатационная эффективность будет повышена.

В целом увеличение количества рабочих нагнетателей уменьшает резерв и до определенного предела увеличивает эффективность эксплуатации.

На рис. 34, а представлена схема двух центробежных насосов при параллельном соединении, их напорные характеристики H1 и H11 и общая характеристика, которая без учета сопротивления соединительных трубопроводов получается путем сложения абс­цисс характеристик отдельных насосов для постоянных ординат H1= const. Точка пересечения общей характеристики с характери­стикой системы Hс определяет рабочую точку параллельно рабо­тающих насосов. Очевидно, что

Q_{׀ + ׀׀} < Q_׀ + О_׀׀ , т.е суммарный расход параллельно работающих насосов меньше суммы расходов каждого насоса при индивидуальной работе на ту же сеть.

Рис. 34. Характеристики совместной работы насосов: а - при параллельном соединении; б — при последовательном соединении

Параллельное соединение насосов наиболее эффективно при пологой характеристике системы (сети), что подтверждается срав­нением расходов в сети Нс и H^′c.

Последовательное соединение нагнетателей применяется для повышения напора, развиваемого установкой в целом. В этом случae выходное отверстие первого по ходу жидкости (газа) нагнета­теля соединится трубопроводом с входом последующего нагнета­теля .

Массовые подачи нагнетателей, если нет утечек и отборов, в этом случае одинаковы. Для насосов, подающих жидкость с плотностью ρ = const, одинаковы и объемные подачи.

На рис. 34, б представлена схема двух центробежных насосов при последовательном соединении, их напорные характеристики H1 и H11 и общая характеристика H₁₊₁₁. Общая напорная характеристика строится путем суммирования ординат характеристик от­дельных насосов при Q₁ = const. Точка пересечения общей характе­ристики системы (сети) Н_с определяет рабочую точку последова­тельно соединенных насосов. Очевидно, что

H₁₊₁₁ < H₁ + H₁₁

т. е. суммарный напор последовательно соединенных насосов мень­ше суммы напоров каждого насоса при индивидуальной работе на ту же сеть.

Последовательное соединение насосов экономически себя оп­равдывает при крутых характеристиках системы с малым значением Нст, что подтверждается сравнением напоров в сети Hс и H₁c.

Из рис. 34, 6 следует, что при последовательном соедине­нии увеличивается как суммарный напор, так и несколько увеличивается общий расход Q_{1 + 11}. Это положение легко объяснить энергетически: включение второго насоса последовательно к первому увеличивает энергию потока. Для равновесного, ус­тойчивого состояния системы должна соответственно возрасти энергия, затрачиваемая в общем трубопроводе на выходе из второго насоса, а это возможно только при увеличении подачи и напора установки.