Регулирование поворотными направляющими лопатками на входе в рабочее колесо

В нагнетателях большой мощности - вентиляторах, компрессорах и в редких случаях в насосах - применяется особый способ регулирования подачи направляющим лопаточным аппаратом, располагаемым перед входом в рабочее колесо нагнетателя.

Этот способ основан на уравнении Эйлера:

Второй член правой части этого уравнения оценивает влияние тангенциальной составляющей с_1u абсолютной скорости, т.е. закрутки потока при входе на напор, развиваемый нагнетателем, и, следовательно, на его подачу. Значение с_1u определяется углом входа потока в межлопастные каналы рабочего колеса, и поэтому, изменяя угол входа специальными поворотными лопатками, будем получать различные V, т.е. регулировать нагнетатель.

Экономичность этого способа регулирования существенно выше дроссельного регулирования при n = const.

4.8. Сводные графики рабочих зон нагнетателей

П ри регулировании нагнетателей изменяется их КПД. Работа машины с низким КПД невыгодна, поэтому допустимые отклонения КПД от его максимального значения регламентированы ГОСТ или ведомственными нормативами. Для насосов допустимы режимы с КПД, отличающиеся на 7% от максимального КПД данного насоса, вентиляторы должны работать в соответствии с требованиями ГОСТ так, чтобы КПД не был ниже 0,9 максимального.

Если на характеристике нагнетателя выделить участок с КПД не ниже допустимого, то получим область, называемую рабочей зоной нагнетателя.

Рассмотрим построение рабочих зон при различных способах регулирования нагнетателей.

Пусть нагнетатель регулируется изменением частоты вращения от _мин до _макс (рис. 4.22).

П окажем на графике характеристики Н =f(V) для _мин и _макс и проведем параболы _мин = const и _макс = const. Этими линиями в графике вырезается площадь, представляющая собой поле подач и напоров нагнетателя, удовлетворяющее условию   _мин.

Если в координатной системе V - Н нанести поля подач и напоров нагнетателей данного конструктивного типа, но разных размеров, то получится сводный график полей рабочих параметров.

При регулировании дросселем на напорной трубе связь между подачей и напором нагнетателя выражается графически по уравнению Н = f(V) единственной линией (рис. 4.23).

Очевидно, что минимально допустимое значение КПД определяет участок аb напорной характеристики, для всех точек которого   _мин. Следовательно, при n=const и регулировании дросселем поле рабочих параметров нагнетателя представляется участком аb напорной характеристики.

Лекция 6

Совместная работа при параллельном и последовательном соединении нагнетателей

5.1. Параллельное и последовательное соединение нагнетателей

В зависимости от условий эксплуатации и производственного назначения нагнетатели могут работать группами на общую трубопроводную сеть.

П ри групповой установке нагнетателей применяются два способа их соединения для совместной работы: параллельное и последовательное. Возможно и комбинированное соединение.

Параллельное соединение нагнетателей применяется при ограниченной подаче отдельных нагнетателей для покрытия неравномерного графика потребления сети с высокими расходами.

При параллельном соединении нагнетателей полная подача группы представляется суммой подач отдельных нагнетателей и выполняется так, чтобы имелась возможность выключения из работы любого нагнетателя.

Параллельное соединение дает большие удобства в процессе регулирования подачи группой нагнетателей путем отключения отдельных нагнетателей и регулирования подачи любого из них.

Нагнетатели, соединенные параллельно, в работе взаимно влияют один на другой: подача, напор, мощность и КПД каждого из них существенно зависят от режимов нагрузки параллельно соединенных нагнетателей.

При подъеме жидкости в трубах а и b от насосов А и B давление падает, потому что энергия потока расходуется на подъем жидкости и преодоление сопротивлений, вызванных вязкостью.

Следовательно, чтобы получить напорные характеристики, отнесенные к месту соединения d трубопроводов а и b, следует произвести вычитание из ординат характеристик насосов А и В ординаты характеристик трубопроводов а и b при произвольно задаваемых подачах V. Через полученные вычитанием ординат точки следует провести плавные кривые Н_а = f (V) и Н_b = f (V), ординаты которых дают напоры, развиваемые насосами А и В в месте соединения d.

П остроим суммарную (общую) характеристику насосов А и В, отнесенную к месту соединения d. Сечение в месте соединения является общим конечным сечением трубопроводов а и в, и в этом сечении существует давление, общее для насосов А и В. Поэтому, чтобы построить общую характеристику, отнесенную к месту соединения d, следует взять на графике произвольные значения напоров и провести для них сложение абсцисс характеристик насосов А и В. Соединяя полученные точки плавной кривой, получим общую характеристику насосов, отнесенную к месту соединения d. Ординаты этой характеристики - напоры, развиваемые при совместной работе насосов. Но, с другой стороны, напор в месте соединения d определяется статическим напором Нс и сопротивлением трубопровода. Построим на графике рис. 5.3 характеристику трубопровода. Точка пересечения этой характеристики с общей характеристикой насосов определяет режим работы установки в целом.

Последовательное соединение нагнетателей применяется для повышения напора, развиваемого установкой в целом. В этом случае выходное отверстие первого по ходу жидкости(газа) нагнетателя соединяется трубопроводом с входом последующего нагнетателя.

Рассмотрим графически случай последовательного соединения двух одинаковых центробежных насосов А и В (рис. 5.4).

На рис. 5.5 даны характеристики напора насосов, совмещающиеся в одну линию А, В.

Массовые подачи нагнетателей, если нет утечек и отборов, в этом случае одинаковы. Для насосов, подающих жидкость, с плотностью ρ = const, одинаковы и объемные подачи. Очевидно, что общая характеристика последовательно соединенных насосов может быть получена сложением ординат характеристик А и В при произвольно задаваемых подачах V. На рис. 5.5 общая характеристика представлена линией, условно обозначенной А + В.

Включение второго насоса последовательно к первому увеличивает энергию потока и для равновесного, устойчивого состояния системы должна соответственно возрасти энергия, затрачиваемая в трубопроводе; это возможно только при увеличении подачи и напора установки.

Последовательное соединение насосов применяется во многих случаях, и в частности в регенеративных циклах паротурбинных установок, системах дальнего водоснабжения, нефтепроводной технике.