2.3.1.3. Режим работы грунтового насоса

Характеристика грунтового насоса представляет собой график зависимости (в виде кривых) развиваемого напора Q-Н, потребляемой мощности Q-N, коэффициента полезного действия Q-η, допустимой вакуумметрической высоты всасывания Q-Н^доп_вак от подачи насоса Q при постоянной частоте вращения. Рабочую точку характеристики насоса определяют по максимальному значению КПД. Так, у насоса ГрУТ2000/63 (16ГрУТ-8М) с рабочим колесом диаметром 1030 мм рабочая точка характеризуется следующими показателями:

-подача 2200 м³/ ч,

-напор 60 м,

-мощность насоса 520 кВт,

-допустимая вакуумметрическая высота всасывания 7,7 м,

-КПД насоса 72,5 %.

Каждый насос имеет не одну рабочую точку на своей характеристике, а целую зону или поле Q-Н, определяющее область применения данного насоса. Рабочая зона насоса определяется значением КПД, которое в крайних точках зоны не должно опускаться более чем на 5 % ниже максимального. У насоса ГрУТ2000/63 (16ГрУТ-8М) с рабочим колесом диаметром 1030 мм рабочая зона находится в пределах подач 1500...3000 м³/ч; у насоса ГрУТ4000/71 (20ГрУТ-8М) с рабочим колесом диаметром 1360 мм - в пределах подач 3250...5400 м³/ч.

Работа грунтовых насосов аналогична работе центробежных насосов для воды с поправками на плотность пульпы, которая зависит от свойств разрабатываемого грунта и объемной консистенции.

Режим работы грунтового насоса определяется режимом работы всасывающей и напорной линий. Подача насоса снижается при увеличении консистенции пульпы, расстояния гидротранспортирования грунта, высоты намываемого сооружения, что ведет к уменьшению скорости движения пульпы и заиливанию пульпопровода. Этому же способствует неравномерная консистенция пульпы в процессе грунтозабора, что связано с всасывающей способностью насоса и кавитацией.

Кавитация вызывает разъедание (эрозию) металла, повышает износ грунтового насоса. При кавитации изменяется характеристика насоса, резко падает напор и подача, происходит заиливание пульпопровода, снижается его КПД. Для устранения кавитации снижают консистенцию пульпы промывкой водой, применяют эжектирующие устройства и т. д.

В процессе сооружений возникает необходимость изменять характеристики насосов изменением частоты вращения, подачи и напора. При этом используют формулы приведения или законы подобия центробежных машин.

Для оптимизации режима работы грунтовых насосов и расширения области их применения можно изменить (обточить, наплавить) выходной диаметр рабочего колеса, не изменяя частоту его вращения. Так, при намыве земляного полотна дорог на дальние участки трассы с небольшим объемом земляных работ обычно наваривают пластины на лопатки рабочего колеса, а при работе на ближних участках рабочее колесо обтачивают. Нельзя увеличивать или уменьшать диаметр рабочих колес: трехлопастных - более чем на 10...12 % и четырехлопастных - более чем на 12...15 %. При этом условии КПД не будет уменьшаться более чем на 2...3 %.

При обточке рабочих колес нужно пользоваться следующими соотношениями для определения новых параметров Q₂, Н₂ и N₂, получаемых после изменения диаметра нормального колеса (Q₁, H₁, N₁):

Q₂/Q₁=(D₂/D₁)^mQ;

H₂/H₁=(D₂/D₁)^mH;

N₂/N₁=(D₂/D₁)^mN.

В этих формулах показатели степени принимают в зависимости от числа лопаток рабочего колеса. При числе лопаток n=3 принимают m_Q=1,7; m_H=2,63 и m_N=4,33; при n=4 m_Q=1,57; m_H=2,46; m_N=3,9.