23. Способы регулирование производительности турбомеханизмов (тм)

ТМ-мы – машины массового применения. Основные условия работы ТМ: 1. зависимость производительности, статического момента и мощности от скорости; 2. длител. реж., отсутствие реверсов и торможений;3. ограниченный диапазон регул-ния скорости; 4.отсутствие перегрузок. «+»использ-я регулируемых ЭП для ТМ: 1)↑к.п.д. установок; 2) переход от частичной к полной автоматизации процессов; 3) рост единичных мощ-й ТМ. Важно, что режим работы многих ТМ часто является принцип-но неопределенным. В зависимости от конструкции кажд. ТМ ( насос, компрессор, вент-ор) имеет свою Н-Q хар-ку, кот. приведена в справочн. Кажд. насос имеет свою производительность и совершает «+» работу, которая наз-ся «+»напором, он и обеспечивает запас кинетич. или потенц. энергии, связанный с изменением высоты подъема жидкости. Хар-ка сети имеет вид H = H_ст + R Q², где H_ст – предварительный напор (высота, на кот. поднимают жидкость или преодолевать противодавление); H_дин – харак-ет гидравлич. сопротивление магистрали ,R – коэфф. магистрали ( определ-ся материалом водовода, его диаметром, наличием регулируемой аппар-ры, Q – производительность (подача или расход). Из этих хар-к следует, что можно регулировать производительность ТМ-ов 7 спос-ми:

1) Изменяя скорость (рис. 1) 2)Изменяя сопротивление трубопровода с помощью заслонок (дросселирование - процесс регулирования подачи жидкости, т.е. изменяя хар-ку магистрали ↓ произв-ть и ↑ напор- сам. неэкономич. сп-б) (рис. 2).3) Изменяя угол наклона лопаток направляющего аппарата (рис. 3). 4)Изменяя число ║или последоват. работающих на одну сеть ТМов (рис. 4)- ║выгодно при пологой хар-ке сети; последоват.

– при крутой хар-ке сети (рис. 5). 5)Иногда на канализац. станциях приме- няют сп-б регулир-я путём впуска воздуха во всасывающий патрубок насоса. Хар-ка насоса становится мягче аналогично3 му способу регул-я. «+» сп-б экономичнее 2-го «-» ↓ срока службы рабочих колёс под воздействием кавитационного износа (рис 6а).

Рис. 6а. Рис. 6 б)

Рис.5 Рис.6б

6) Используют также регул-е подачи насосов перепуском части подаваемой жидкости ч/з байпас на вход насоса (рис. 6б ). При этом общая подача насоса Qн ↑, но подача в сеть Q ↓. Применение байпаса снижает общее сопрот-е сетевой магистрали, может привести к перегрузке насоса и эл.двигателя, сп-б экономичен для вихревых насосов, у кот-х при ↑подачи, мощность↓. 7)обрезка рабочего колеса.1-й, 3-й, 4-й способы экономичны, т.к. одновременно со ↓расхода, ↓ и напор.2-й сп-б– пока наиболее применяемый, но самый неэкономич т.к. полезная мощность при ↓производ-ти (рис. 2) – P₂ = C Q₂ H₂; расходуемая мощность P₂ = C Q₂ H₂. Т.о. мощ-ть потерь на задвижке:DP_пот= C Q₂ (H₂ - H₂) = C Q₂ DH. К.п.д. понижается на вел-ну h_рег = . Кр. того, ↓к.п.д. самого насоса. На практике

закладываются завышенные расход и напор. При этом ТМ работают не на мах к.п.д. (0,35 - 0,4 вместо 0,6 - 0,7). Учитывая, что еще на стадии проектир-я мощ-ть Д закладывается с запасом до 20 %, еще более↓общий к.п.д. Другие «-» данного способа:- износ задвижек, необходимость их замены;- износ эл.двигателя и ТМ из-за работы на преодоление дополнит. сопр-я задвижки. При необходимости поддерживать в магистрали постоянный напор при изменении сопротивления, что нужно для долгой работы трубопроводов и предотвращение разрывов в ночное время, регулирование скорости – единственный сп-б регулирования Q (рис. 7).

Необходимая степень снижения скорости может быть найдена, учитывая, что при Q = 0 напор прямо пропорционален квадрату скорости, т. е. для точек Е, С: H_max = H_E = An_ном², H_пред = H_С = An_min², откуда

.Для ТМ при отсутствии противодавления (Н_ст,=0; Н_дин = = RQ²) при регулировании скорости: ;;;,h_ТМ = const и не зависит от скорости. Если Q₁, H₁, n₁ соответствуют оптимальной работе ТМ (h_ТМ = max), то при регулировании скорости будет обеспечен h_ТМmax и для других хар-к. Данные зависимости испол-ся для расчета хар-к ТМ при регулировании скорости и при Н_ст ¹ 0.