книги / Насосы, компрессоры и холодильные установки. Перемещение жидкостей, насосные машины

3.Открытие кранов, подводящих охлаждающую воду к сальникам насоса.

Общий порядок остановки центробежного насоса:

1.Закрытие задвижки на напорной линии.

2.Выключение двигателя.

3.Закрытие задвижки на всасывающей трубе.

4.Выключение охлаждения сальников и подшипников.

1.15. Способы регулирования производительности

Существуют следующие способы регулирования производительности центробежного насоса: количественные, качественные и комбинированные.

Количественные способы регулирования. Изменяется только характеристика сети, а характеристика насоса остается неизменной. Некоторые способы количественного регулирования:

1. Дросселирование – гашение части напора, создаваемого насосом, с помощью искусственно вводимого в напорную или всасывающую линию гидравлического сопротивления (частичное перекрытие задвижки, дроссельная шайба). Для данных способов характерно то, что рабочая точка насоса перемещается по напорно-расходной характеристике вверх, при этом напор H увеличивается ↑, подача Q и КПД снижаются ↓.

1.1. Дросселирование на линии нагнетания. Принципи-

альная схема дросселирования на линии нагнетания насоса приведена на рис. 1.15.1. На рис. 1.15.2 показано изменение положения рабочей точки насоса при использовании данного способа регулирования.

На рис. 1.15.2 линия 1 – это характеристика насоса; 2 – характеристика сети до регулирования; 3, 4 – характеристики сети после регулирования. Рабочей точке А до регулирования соответствует исходная подача насоса QА . Если по услови-

ям работы системы в нее следует подавать жидкость с меньшим QB QА , то следует частично закрыть задвижку на

71

напорном патрубке насоса (см. рис. 1.15.1), уменьшая его подачу. При этом линия 2 исходной характеристики сети изменит свою форму и преобразуется в линию 3, которая соответствует некоторой степени закрытия задвижки на линии нагнетания. Линия 4 соответствует еще большей степени закрытия задвижки.

Рис. 1.15.1. Принципиальная схема дросселирования на линии нагнетания насоса

Рис. 1.15.2. Изменение положения рабочей точки насоса при дросселировании на линии нагнетания

72

Достоинство регулирования путем дросселирования на линии нагнетания заключаются в простоте конструктивного исполнения.

Недостатки: расход энергии не уменьшается, так как часть напора, создаваемого насосом, бесполезно тратится на преодоление сопротивления задвижки и при этом рассеивается соответствующая мощность; растет давление внутри корпуса насоса, снижается КПД.

1.2. Дросселирование на линии всасывания. Принципи-

альная схема дросселирования на линии всасывания насоса приведена на рис. 1.15.3. На рис. 1.15.4 приведено изменение положения рабочей точки насоса при использовании данного способа регулирования.

Рис. 1.15.3. Принципиальная схема дросселирования на линии всасывания насоса

На рис. 1.15.4 линия 1 – это исходная характеристика насоса; 2 – характеристика сети; 3, 4 – редуцированные характеристики, отвечающие разной степени открытия дроссельной задвижки на всасывающем трубопроводе.

Редуцированная характеристика – характеристика насоса, отнесенная к какой-то точке трубопровода после задвижки.

Для получения редуцированной характеристики от взятой точки откладывают потери напора на участке от насоса до данной точки. Разница ординат характеристики насоса и построенной характеристики потерь напора даст редуцированную характеристику. Способ регулирования всасывающей

73

задвижкой особенно выгоден при пологой характеристике системы.

Рис. 1.15.4. Изменение положения рабочей точки насоса при дросселировании на линии всасывания

Достоинство регулирования путем дросселирования на линии всасывания: оно экономически является несколько более выгодным по сравнению с дросселирвоанием на линии нагнетания.

Недостаток: применение этого способа ограничено требованием поддержания высоты всасывания меньшей, чем предельная для обеспечения нормальной работы насоса.

2. Возврат жидкости из напорного трубопровода во всасывающий, перепуск. При использовании данного способа количественного регулирования необходимый расход жидкости в системе обеспечивается за счет отвода части перекачиваемой насосом жидкости из напорного трубопровода во всасывающий по перепускному трубопроводу.

Принципиальная схема дросселирования на линии всасывания насоса приведена на рис. 1.15.5. На рис. 1.15.6 показано изменение положения рабочей точки насоса при использовании данного способа регулирования.

74

Для уменьшения подачи от значения QА до значения Qрег производят частичное открытие задвижки на перепускном

трубопроводе. Поскольку при этом в трубопроводной сети, на которую работает насос, добавляется дополнительный участок (перепускной трубопровод), то характеристика сети принимает форму линии 4. Общая подача насоса при этом увеличится до значения QВ . В перепускном трубопроводе циркулирует некото-

рое количество жидкости Qпер , а потребителю насос будет обеспечивать производительность Qрег QB Qпер QA .

Достоинства регулирования путем возврата жидкости из напорного трубопровода во всасывающий трубопровод: простота конструктивного исполнения; возможность частичной автоматизации при установке отрегулированного клапана для сброса жидкости; насос всегда работает с постоянной подачей и напором при оптимальном КПД.

Недостатки: при снижении нагрузки по сети потребление электроэнергии не изменяется; из-за возрастания мощности насоса может вызвать перегрузку электродвигателя.

3. Впуск воздуха в нагнетательный трубопровод. Способ аналогичен способу регулирования задвижкой на всасывающей трубе, так как впуск воздуха уменьшает вакуум и связанную с ней высоту всасывания. Введенный во всасывающую трубу воздух уменьшает величину подачи воды насосом на величину объема воздуха.

Изменение положения рабочей точки насоса при использовании данного способа регулирования аналогично способу дросселирования на линии всасывания (см. рис. 1.15.4).

На рис. 1.15.4 аналогично линия 1 – это характеристика насоса до регулирования; 2 – характеристика сети; 3, 4 – характеристика насоса после регулирования.

При впуске воздуха происходит смещение вниз исходной характеристики насоса (линия 1) до линий 3, 4. При данном способе регулирования возможно подобрать режим работы на-

76

соса, соответствующий меньшим необходимым подачам QВ , QC . При впуске воздуха КПД насосной установки снижается

тем больше, чем больше воздуха впускается в насос, т.е. чем больше отношение объема воздуха к объему воды.

Достоинство регулирования путем впуска воздуха в нагнетательный трубопровод заключается в том, что впуск воздуха при небольших изменениях подачи (не менее 0,7 от оптимальной) является более выгодным, чем дросселирование.

Недостатки: работа насоса при наличии воздуха в рабочем колесе становится неустойчивой; создается опасность разрыва водяного столба во всасывающей линии и возможность срыва работы насоса.

Качественные способы регулирования. Изменяется толь-

ко характеристика насоса, а характеристика сети остается неизменной. Некоторые способы качественного регулирования:

1. Изменение частоты вращения вала, частотное регу-

лирование. Конструктивно реализуется применением реостатов, сопротивлений, выбор задействованных обмоток ротора. Применяются в системах с частыми и сильными колебаниями расхода, при высокой стоимости электроэнергии.

Если принять величину теоретического напора Hт1 при частоте вращения вала n1 в соответствии с выражением (1.4.9), то

77

Если принять теоретическую подачу центробежного насоса Q1 при частоте вращения вала n1 в соответствии с выра-

жением (1.4.6) и учетом пропорциональности окружной скоро-

78

подача, напор и мощность насоса, соответствующие частоте вращения рабочего колеса n2 .

На рис. 1.15.7 приведено изменение положения рабочей точки насоса при использовании данного способа регулирования.

Рис. 1.15.7. Изменение положения рабочей точки насоса при изменении частоты вращения рабочего колеса

На рис. 1.15.7 линия 1 – это исходная характеристика насоса при частоте вращения n1 ; 2 – исходная характеристика се-

ти; 3 – характеристика насоса при частоте вращения n2 n1 ; 4 – линия мощности насоса при частоте вращения n1 ; 5 – характеристика мощности насоса при частоте вращения n2 n1 .

79

При изменении частоты вращения вала насоса от исходного значения n1 до некоторого значения n2 (на рис. 1.15.7 это

уменьшение частоты вращения, так как принято, что n2 n1 )

происходит изменение положения линий характеристик насоса и мощности (на рис. 1.15.7 характеристики смещаются вниз). Изменение положения линий характеристик на рис. 1.15.7 приводит к уменьшению подачи насоса от QA до QВ , напора от

H A до H В , мощности от N A до NВ .

Достоинства регулирования путем изменения частоты вращения вала: высокая эффективность; мягкий пуск; снижение пусковых токов.

Недостаток – высокая стоимость оборудования.

2. Обточка (обрезка) рабочего колеса. Обточка (обрезка)

рабочего колеса реализуется путем уменьшения наружного диаметра рабочего колеса D2 при его обтачивании на токарном станке.

Принципиальная схема изменения диаметра рабочего колеса насоса при его обточке приведена на рис. 1.15.8.

Опытно установлено, что обточка рабочих колес приводит к следующим пропорциональным зависимостям:

где H , Q, N, D2 – номинальные напор, подача, мощность, наружный диаметр рабочего колеса до обточки; Hобт , Nобт ,

80