4.7. Изменение характеристик и регулирование нагнетателей

Процесс изменения подачи нагнетателя называется его регулированием. При регулировании нагнетателя изменяются основные рабочие параметры V, Н, N, η. Так, например, насосы в вентиляторы, покрывая заданный график расходов, должны создавать переменное давление, определяемое потребителем и гидравлическими свойствами сети трубопроводов.

Компрессоры в некоторых случаях работают с переменным V, но должны обеспечивать постоянное давление у пневмоприемников - пневматического инструмента, воздушных молотов; в других случаях они должны работать с почти постоянным расходом, но при переменном давлении (доменный процесс, подача дутья в вагранки и т.п.).

Рассмотрим различные способы регулирования нагнетателей.

Д россельное регулирование при n =const

Пусть нагнетатель (насос динамического типа) включен в сеть по рис. 4.18, а. Дроссель предполагаем полностью открытым. Полагаем режим работы этой гидросистемы установившимся (стационарным). Это возможно только в случае, когда напор, развиваемый нагнетателем, равен напору, расходуемому в сети. Это условие соблюдается только в точке пересечения характеристик напора нагнетателя и сети. Эта точка определяет стационарный режим работы гидросистемы, т.е. ее рабочие параметры V, Н, N,  при полностью открытом дросселе.

Прикрывание дросселя вызывает увеличение сопротивления сети; характеристика сети смещается вверх, и рабочая точка передвигается в новое положение. Дальнейшим прикрыванием дросселя можно получать новые режимы и новые положения рабочей точки.

Наибольшая подача достигается при полностью открытом дросселе, и, следовательно, дроссельное регулирование применяется для уменьшения подачи.

Дросселирование уменьшает мощность нагнетателя, но вместе с тем повышает долю энергии, расходуемой на регулирование, поэтому оно неэкономично.

Энергетическая эффективность этого способа регулирования центробежных нагнетателей низка, однако из-за простоты этот способ широко распространен.

При дроссельном регулировании нагнетателей для жидкостей дроссель располагают на напорной трубе. Если поместить его на всасывающей трубе, то при дросселировании давление на входе в насос будет понижаться, и возникающие при этом кавитационные явления будут нарушать нормальную работу насоса.

В нагнетателях, подающих газы, дроссель может располагаться на входном и выходном патрубках;

Регулирование изменением частоты вращения вала нагнетателя

Если нанести в графике характеристику динамического нагнетателя с возможными частотами вращения и характеристику сети, на которую нагнетатель работает, то точки пересечения напорных характеристик нагнетателя с характеристикой сети определяют режимы работы нагревателя при различных частотах вращения (рис.4.11).

Из графика видно, что изменением частоты вращения могут быть получены разные подачи и соответствующие напоры. Мощности и КПД могут быть определены из соответственных характеристик по значениям.

Регулирование подачи этим способом от номинальной частоты может проводиться для увеличения и уменьшения подачи.

При регулировании изменением n дроссель открыт полностью, сопротивление его незначительно и нет затрат мощности в нагнетателе непосредственно на осуществление регулирования. Поэтому такой способ регулирования по затратам энергии на привод выгоднее дроссельного.

Для привода нагнетателей ограниченной мощности применяют асинхронные короткозамкнутые электродвигатели; частота вращения их практически постоянна, регулироваться не может. Поэтому регулирование нагнетателей изменением частоты вращения широкого распространения не получило.

Для привода крупных нагнетателей большой мощности (насосы, турбокомпрессоры) применяются электродвигатели со ступенчатой или плавной регулировкой частоты вращения и паровые турбины. В некоторых случаях применяются электродвигатель с п=const и вариатор скорости или гидромуфта, позволяющие изменять частоту вращения на валу нагнетателя.

Находят применение установки нагнетателей крупной мощности со ступенчатой регулировкой частоты вращения и дроссельной подрегулировкой до необходимого значения подачи; это способ смешанного регулирования.