6. Способы регулирования режима работы насоса и их анализ

Выбранным характеристикам насоса и рассчитанным характеристикам трубопроводной системы соответствует только одна рабочая (режимная) точка и соответственно только одно значение расхода и напора . Однако величина Q в разных условиях выполнения технологических процессов может изменяться, а это значит, что необходимо при имеющейся насосной установке изменять величину Q в соответствии с потребностями. Чаще всего этого можно достичь изменением режима работы насосной установки: изменением частоты вращения насоса (в этом случае меняется характеристика насоса) или дросселированием с помощью задвижки, которая стоит на нагнетательной линии (в этом случае изменяется характеристика трубопроводной системы). Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки.

Основным недостатком дросселирования является нестабильность характеристики дросселя при изменении температуры рабочей жидкости, обусловленная зависимостью вязкости рабочей жидкости от температуры. Потери на трение в дросселях практически отсутствуют, благодаря чему расход через дроссель не зависит от вязкости жидкости, и, следовательно, характеристика дросселя остаётся стабильной в широком диапазоне эксплуатационных температур. Это преимущество нелинейных дросселей определило их широкое применение в гидравлических системах. Основным недостатком нелинейных дросселей является стачивание с течением времени кромок дросселирующей шайбы при больших скоростях или образование отложений на твёрдой поверхности (облитерации) при малых скоростях и, следовательно, изменение площади проходного сечения.

Будем проводить регулирование трубопроводной системы с насосной подачей жидкости на расход .

6.1. Регулирование дросселированием

При таком способе регулирования для того, чтобы обеспечить расход Q_П, необходимо увеличить потери напора в трубопроводной системе. Это можно осуществить, изменяя коэффициент местных сопротивлений задвижки (необходимо её прикрывать), которая стоит на нагнетательной линии помпы.

Чтобы определить рабочую точку, которая будет соответствовать необходимому расходу , необходимо при каждом значении коэффициента местных сопротивлений (три, четыре наибольших значения) [1, табл. 21] рассчитать характеристику необходимого напора (так называемые дроссельные кривые ). Расчёт таких характеристик необходимо осуществлять согласно с методикой, которая была представлена в п.5.1. Затем необходимо построить характеристику насоса по данным табл.5.1 и на этот же график нанес-

ти в том же масштабе все дроссельные кривые. Эти кривые будут пересекать характеристику насоса в разных точках. Чаще всего точка с необходимым значением попадает между двумя соседними дроссельными кривыми, поэтому необходимо методом интерполяции определить степень открытия задвижки и соответствующий в этом случае коэффициент местных сопротивлений.

При степени открытия задвижки – 0.3 величина коэффициента задвижки составляет .

Суммарные потери нагнетательного трубопровода ( ) и при текущем расходе ( ) определяются по формуле (3.6.1):

;

По формуле (3.1) определяем величину необходимого напора, учитывая суммарные потери на всасывающем трубопроводе ( ):

.

Все дальнейшие расчёты сводим в таблицу 6.1:

Таблица 6.1

	0	2	4	8	10	12	14
	0	0.255	0.94	3.47	5.245	7.54	10.156
	27.42	27.68	28.38	30.97	32.79	35.13	37.81

При степени открытия задвижки – 0.2, величина коэффициента задвижки составляет . Суммарные потери нагнетательного трубопровода при и при текущем расходе определяются по формуле (3.6.1):

.

По формуле (3.1) определяем величину необходимого напора, учитывая суммарные потери на всасывающем трубопроводе ( ):

.

Все дальнейшие расчёты при текущих расходах сводим в таблицу 6.2:

Таблица 6.2

	0	2	4	8	10	12	14
	0	0.328	1.27	4.812	7.419	10.582	14.299
	27.42	27.75	28.71	32.31	34.96	38.18	41.95

При степени открытия задвижки – 0.4 величина коэффициента задвижки составляет .

Суммарные потери нагнетательного трубопровода при и при текущем расходе определяются по формуле (3.6.1):

.

По формуле (3.1) определяем величину необходимого напора, учитывая суммарные потери на всасывающем трубопроводе ( ):

.

Все дальнейшие расчёты при текущих расходах сводим в таблицу 6.3:

Таблица 6.3

	0	2	4	8	10	12	14
	0	0.23	0.838	3.06	4.64	6.798	8.91
	27.42	27.65	28.28	30.56	32.15	34.22	36.56

По значениям таблиц 6.1, 6.2, 6.3 строим дроссельные кривые (приложение 4), которые соответствуют различным степеням открытия задвижки и коэффициентам местных сопротивлений. Точкам пересечения этих кривых соответствуют свои текущие расходы. Точка К – точка пересечения вертикальной прямой, идущей от оси расходов, с характеристикой насоса, лежит на пересечении дроссельной кривой с той же характеристикой насоса. Этой точке дроссельной кривой соответствует значение коэффициента сопротивления задвижки - .

Регулирование работы помпы дросселированием вызывает дополнительные потери энергии, что снижает КПД помпы. Однако, благодаря тому, что это очень простой способ регулирования, он нашёл широкое применение на практике.