Тема 6. Насосная установка и ее характеристика. Работа насоса на сеть

Характеристиками лопастного насоса называются графические зависимости напора, мощности и КПД насоса от его подачи при постоянной частоте вращения.

В Приложении 14 представлены рабочие характеристики отдельных центробежных консольных насосов общего назначения для воды. Характеристики получены опытным путем по данным испытания насосов на специальных стендах на заводах-изготовителях.

Рисунок 6.1 – Схема насосной установки

В реальных же условиях эксплуатации того или иного насоса его главные параметры определяются гидравлическими особенностями насосной установки, на которой он работает (рис. 6.1). При этом насос по своей характеристике должен соответствовать гидравлическому расчету трубопровода, в который нагнетается вода. Если расчет трубопровода и выбор центробежного насоса производятся без учета их совместной работы, то возможны случаи неудачных решений, когда насос не сможет обеспечивать необходимую подачу или напор.

С целью исключения этой ситуации расчет насосной установки ведут при условии установившегося режима ее работы, когда расход в системе трубопроводов не изменяется со временем, то есть (6.1)

а также развиваемый насосом напор равен потребному напору установки:

(6.2)

где – соответственно подача и напор насоса;

–соответственно расход и потребный напор установки.

Потребный напор в общем случае равен

(6.3)

где – геометрическая высота подъема, м;

–свободный напор, необходимый в конечном сечении трубопровода, регламентируемый строительными нормами и правилами, м;

–избыточное давление на свободной поверхности напорного резервуара. Чаще всего свободная поверхность напорного резервуара сообщается с атмосферой и тогда третье слагаемое в формуле (6.3) равно нулю;

–суммарные гидравлические потери по длине и местные сопротивления во всасывающем и напорном трубопроводах.

Обозначив в формуле (6.3)

(6.4)

где - статический напор, м;

, (6.5)

где – суммарное сопротивление трубопроводов установки, зависящее как от геометрии (диаметров, длин), так и гидравлических коэффициентов трения и местных сопротивлений, с²/м⁵:

(6.6)

где – длины и диаметры участков сети;

–соответственно коэффициенты трения по длине и местных сопротивлений,

то получим выражение потребного напора сети в форме:

, (6.7)

называемое характеристикой сети, которая в поле координат -Н представляется параболой, при условии турбулентного режима.

Если характеристику сети совместить с главной характеристикой насоса , то получим точку пересечения характеристик (точкаА, рис. 6.2), называемую рабочей точкой насоса, соответствующей единственно возможному режиму его совместной работы с трубопроводом при заданных условиях. Возможны различные характеристики сети: , когда весь напор насоса расходуется на преодоление гидравлических сопротивлений;, при этом пересечение характеристики сети с осью абсцисс дает значение_o – расход жидкости из верхнего резервуара в нижний самотеком. При подача жидкости должна обеспечиваться за счет энергии насоса.

Если параметры рабочей точки не будут соответствовать основным требованиям эксплуатации сети, то есть необходимому расходу и необходимому напору, то следует изменить режим работы установки способами, подробно рассмотренными в учебном пособии «Основы теории и особенности подбора насосов» [7].

Н – напор насоса; Н_тр – потребный напор в трубопроводе;

–расход жидкости самотеком; Н_А, _А – параметры рабочей точки А

Рисунок 6.2 – Режимы работы насоса на сети при различном

статическом напоре

Мощность на валу насоса N (Вт) определяют по параметрам рабочей точки:

(6.8)

где ρ – плотность жидкости, кг/м³;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

КПД насоса в рабочей точке.

Мощность приводного двигателя при условии непосредственного соединения его с насосом определяют из выражения:

(6.9)

где k – коэффициент запаса, равный 1,2…1,25 для двигателей мощностью до 50 кВт и k = 1,1…1,15 для мощности более 50 кВт.