Совместная работа насоса и напорного трубопровода

Кривая зависимости напора в трубопроводе от его производительности называется характеристикой трубопровода; она строится по следующей формуле:

Н_тр=Н_г+h_с

Где Н_тр – напор в трубопроводе (манометрический), м.вод.ст.;

Н_г – геодезический напор (геометрическая высота подачи), м.вод.ст.;

h_с – гидравлические сопротивления в трубопроводе, включая скоростной напор, м.вод.ст.

Как известно:

Где:  – скорость движения жидкости в трубопроводе.

Тогда:

но так как:

то:

Величина = R_т и называется константой трубопровода, т.к. она характеризует физические свойства, конструкцию и форму данного трубопровода и является для него постоянной величиной.

Окончательно имеем:

Напор в трубопроводе зависит от квадрата производительности, поэтому характеристика трубопровода будет иметь вид параболы А (рис. 8) [10].

Напор насоса определяется сопротивлением в трубопроводе, которое ему приходится преодолевать, поэтому режим работы насоса будет зависеть от характеристики трубопровода.

Точка R (пересечение характеристик насоса и трубопровода) называется рабочей точкой. Положение этой точки определяет производительность насоса и высоту подачи (рабочий режим насоса). При характеристике трубопровода А₁ положение рабочей точки будет иное, а, следовательно, и производительность насоса изменится.

При выборе режима насоса следует стремиться к тому, чтобы насос работал при максимальном к.п.д.

Насос может работать на данный трубопровод лишь в случае наличия рабочей точки; для этого необходимо, чтобы статический напор при закрытой задвижке Н_ст был больше геодезической высоты подачи Н_г, т.е. Н_ст > Н_г. Насос не будет работать на трубопровод с характеристикой А₂, так как Н_ст < Н_г.

Изменение характеристики трубопровода обычно производится регулированием задвижки на напорном трубопроводе, что сильно увеличивает R_т. Чем больше R_т, тем круче поднимается кривая А.

Регулирование центробежных насосов.

Производительность и напор центробежных насосов регулируют в широких пределах. Работу центробежных насосов регулируют главным образом для получения соответствующей производительности [6,10].

Регулировку центробежных насосов проводят:

• Изменением числа оборотов рабочего колеса.

• Изменением сопротивления всасывающего трубопровода с помощью задвижки.

• Перепуском жидкости из нагнетательного во всасывающий трубопровод.

• Впуском воздуха во всасывающий трубопровод.

• Изменением сопротивления нагнетательного трубопровода посредством задвижки.

• Изменением числа колес.

Изменение числа оборотов рабочего колеса – наиболее экономичный способ регулирования. Однако, при снижении числа оборотов напор насоса и производительность резко снижаются. Данный метод не получил широкого применения, так как требует технически сложного управления скоростью вращения вала электродвигателя, или применения дополнительных механических редукторов и гидравлических муфт.

Каждая индивидуальная характеристика насоса соответствует определенному числу оборотов рабочего колеса. При изменении числа оборотов меняется и характеристика, которая может быть получена теоретически путем пересчета по следующим формулам:

; ;

Где: n₁, n₂ – число оборотов вала насоса;

Н₁, Н₂ – напоры при различных n;

N₁, N₂ – мощности при различных n;

Q₁, Q₂ – производительности при различных n.

Наибольшее распространение получил метод регулирования посредством задвижки на нагнетательном трубопроводе. Это самый простой метод из всех, однако он связан с большим расходом электроэнергии на преодоление сопротивлений в задвижке. Регулирование таким образом позволяет менять производительность насоса в значительных пределах. (рис. 9). Индекс 1 соответствует открытому положению задвижки, а 2 частично закрытому [10].