процессы -гидравлические / гидравлические / гидравлические / 2.1. Насосные установки (3 часть)

В случае регулируемого насоса (рис 2.33, б), уменьшая рабочие объемы q_H,, изменяем характеристику насоса. Подача уменьшается до требуемой величины без повышения давления (Р_А1 <Р_А <Р_НК), мощность насоса также уменьшается.

Выбор насоса, работающего на сеть, осуществляется в следующей последовательности:

- в зависимости от параметров, сообщаемых жидкости насосом (подачи и напора), а также требований по обеспечению их постоянства при работе насоса выбирают вид насоса (динамический или объемный). Следует помнить, что динамические насосы имеют «мягкую» напорную характеристику, а объемные – «жесткую»;

- в зависимости от рода перекачиваемой жидкости и ее физико-химических свойств выбирают тип насоса (в рамках выбранного типа целесообразно использование специального насоса, например, для перекачки молока используются центробежные насосы специальной конструкции – «молочные»);

- используя заданную подачу, выполняют геометрический и гидравлический расчеты трубопроводов насосной установки;

- используя геометрические характеристики и параметры работы насосной установки, по формуле (2.29) определяют требуемый напор насоса;

- в том случае, если задана не подача, а требуемый напор, то выполняется гидравлический расчет методом последовательных приближений, рассчитывается возможная подача насоса;

- по полю Q-Н насосов выбранного типа по заданной подаче и рассчитанному напору (или заданному напору и рассчитанной подаче) выбирают марку насоса;

- строят рабочие характеристики выбранного насоса (по каталогу или паспорту на насос) и на его напорную характеристику Q-Н накладывают характеристику сети Q-Н_тр, описываемую уравнением (2.30);

- определяют рабочую точку насоса и соответствующую ей подачу Q_А;

- если подача Q_А, соответствующая рабочей точке, не равна заданной, то необходимо отрегулировать работу насоса на сеть. При этом важно, чтобы требуемая подача не выходила из пределов рабочей зоны.

Основы и способы регулирования работы насоса на сеть. При эксплуатации насосов, когда появляется необходимость изменения режима их работы, пользуются законами подобия рабочих колес:

; (2.31)

; (2.32)

. (2.33)

Формулы гидродинамического подобия (2.30) – (2.32) имеют очень большое практическое значение, т. к. позволяют создать серии однотипных насосов, отличающихся друг от друга по подаче и напору, изменять подачу и напор насоса путем изменения частоты вращения вала рабочего колеса насоса, вывести критерий, называемый критерием быстроходности, который позволяет сравнивать различные типы колес центробежных и осевых насосов, выполняемых для различных подач и напоров.

Коэффициентом быстроходности n_s называется частота вращения вала рабочего колеса такого эталонного насоса, геометрически подобного данному, но с размерами, обеспечивающими подачу Q_э= 0,075 м³/с и напор Н_э= 1 м.

, (2.34)

где Q – подача насоса, м³/с; n – частота вращения вала рабочего колеса насоса, об/мин; Н – напор насоса, м.

Коэффициент быстроходности является очень важным универсальным показателем, поскольку он одновременно учитывает три технических показателя насоса: напор, подачу и частоту вращения. Благодаря этому коэффициент быстроходности довольно полно характеризует тип насоса. Величина коэффициента быстроходности n_s определяет и форму рабочего колеса. Большой напор, развиваемый тихоходным центробежным насосом (n_s = 60), создается за счет увеличения диаметра колеса на выходе d₂ и малого диаметра на входе колеса D₀ (большого значения d₂/D₀). Течение жидкости происходит в плоскости, перпендикулярной оси вращения колеса. С увеличением коэффициента быстроходности отношение d₂/D₀ уменьшается (лопатки укорачиваются), а относительная ширина колеса b₂/d₂ растет. Течение жидкости выходит из плоскости вращения (90°) и отклоняется к оси. В пределе при максимальных значениях n_s получаем течение вдоль оси вращения колеса – осевое колесо.

По коэффициенту быстроходности n_s лопастные насосы делятся на следующие разновидности: тихоходные (n_s = 60), нормальные (n_s = 70…150), быстроходные (n_s = l50…350), диагональные (n_s = 350…600) и осевые (n_s = 600…1200). На рис 2.34 даны эскизы рабочих колес для указанных выше разновидностей.

Существует два основных подхода к регулированию работы динамических насосов – изменение характеристики сети (дросселирование задвижкой, перепуск части жидкости из напорного трубопровода во всасывающий) и изменение характеристики насоса (изменение частоты вращения вала рабочего колеса, обточка рабочего колеса насоса, изменение угла наклона лопастей рабочего колеса насоса, впуск воздуха во всасывающий патрубок насоса, использование совместной последовательной или параллельной работы насосов на сеть).

Р

Рис 2.34. Классификация насосов в зависимости от их коэффициента быстроходности

егулирование работы насоса на сеть изменением характеристики сети. Анализ характеристики сети (2.30) позволяет

88