Насосная установка и ее характеристики. Регулирование режима работы лопастного насоса

На рис. 5.26 изображена схема насосной установки. К насосу 7, приводимому от электродвигателя 6,жидкость поступает из прием­ного резервуара 1 по подводящему трубопроводу 12. Насос нагнетает жидкость в напорный резервуар 2 по напорному трубопроводу 3. На напорном трубопроводе имеется регулирующая задвижка 8,при помощи которой изменяется подача насоса. Иногда на напорном тру­бопроводе устанавливают обратный клапан10, автоматически пере­крывающий напорный трубопровод при остановке насоса и препят­ствующий благодаря этому возникновению обратного тока жид­кости из напорного резервуара. Если давление в приемном резервуаре отличается от атмосферного или насос расположен ниже уровня жидкости в приемном резервуаре, то на подводящем трубопроводе устанавливают монтажную задвижку 11, которую перекрывают при остановке или ремонте насоса. В начале подводящего трубопровода часто предусматривают приемную сетку 13, предохраняющую насос от попадания твердых тел, и пятовой клапан 14, дающий возможность залить насос и подводящий трубопровод жидкостью перед пуском. Работа насоса контролируется по расходомеру 4, который измеряет подачу насоса, по манометру 5 и вакуумметру или мадометру 9, дающим возможность определить напор насоса.

Назовем уровни свободной поверхности жидкости в приемном и напорном резервуаре приемным и напорным уровнями; разность Н_Р высот напорного и приемного уровней — геометрическим напором насосной установки.

Для того чтобы перемещать жидкость по трубопроводам установки из приемного резервуара в напорный, необходимо затрачивать энер­гию на подъем жидкости на высоту H_Г, на преодоление разности дав­лений р" - р' в резервуарах и на преодоление суммарных гидравли­ческих потерь Σh_П всасывающего и напорного трубопроводов. Таким образом, энергия, необходимая для перемещения единицы веса жид­кости из приемного резервуара в напорный по трубопроводам уста­новки, или потребный напор установки.

(5.51)

где Н_потр = Н_Г + (р" — p')/(ρg) — статический напор установки.

Характеристикой насосной установки называется зависимость потребного напора от расхода жидкости. Геометрический напор Н_г, давления р" и р' и, следовательно, статический напор Н_ст от расхода обычно не зависят. При турбулентном режиме гидравлические потери пропорциональны расходу во второй степени:

Рис. 5.26

где k — сопротивление трубопроводов насосной установки.

На рис. 5.27 (стр. 244) справа изображена характеристика насосной уста­новки, слева — схема установки. Уровни, на которых размещены элементы установки, на схеме вычерчены в масштабе оси напоров графика. Уровень в прием­ном резервуаре совмещен с осью абсцисс. Так как ста­тический напор установки от подачи насоса не зависит, характеристика насосной ус­тановки представляет сум­марную характеристику под­водящего и напорного тру­бопроводов Σh_П=kQ², смещенную вдоль оси напоров на величину Н_СТ.

рис. 5.27

Для того чтобы изменить режим работы насоса, необходимо изменить либо характеристику насоса либо насосной установки. Это изменение характеристик для обеспечения требуемой подачи называется регулированием. Регулирование центробежных и малых осевых насосов может осуществляться либо при помощи регулирующей задвижки (изменяется характеристика насосной установки) или изменением частоты вращения (изменяется характеристика насоса). Иногда малые осевые насосы регулируют перепуском части расхода из напорного трубопровода во всасывающий. Работа установки со средними и крупными осевыми насосами, имеющими поворотные лопасти, регулируется изменением угла установки лопастей рабочего колеса, при котором меняется характеристика насоса.

Регулирование работы насоса дросселированием вызывает дополнительные потери энергии, снижающие КПД установки, поэтому этот способ неэкономичен.

Регулирование изменением частоты вращения вала насоса. Изменение частоты вращения насоса ведет к изменению его характереристи. Для регулирования изменением частоты вращения необходимы двигатели с переменной частотой вращения. Регулирование поворотом лопастей. Оно применяется в средних м крупных поворотнолопастных осевых насо-сах. При повороте лопастей изменяется характеристика насоса и следовательно, режим его работы. КПД насоса при повороте лопастей изменятся незначительно, поэтому этот способ регулирования значительно эко-номичнее чем регулирования дроссели-рованием. Регулирование перепуском. Оно осуществляется перепуском части жидкости, подаваемой насосом, из напорного трубопровода во всасывающий но обводно-му трубопроводу, на котором установлена задвижка.

2 Подача роторного насоса и её равномерность. Регулирование подачи

Подача роторного насоса пульсирующая, однако неравномерность ее невелика, и гасители пульсации не требуются.

Подача роторного насоса из-за сложных закономерностей перемещения рабочего объема, как правило, равномерной не бывает.

Подача роторного насоса зависит не только от числа его оборотов, по также от давления нагнетания и от кинематического коэффициента вязкости перекачиваемой жидкости.

Подача роторного насоса зависит не только от числа его оборотов, но также от давления нагнетания и от кинематического коэффициента вязкости перекачиваемой жидкости.

Подача роторных насосов пропорциональна частоте вращения. Из подачи вычитаются объемные потери, которые изменяются в широких пределах в зависимости от вязкости жидкости и развиваемого давления. Присутствие нерастворенных газов также уменьшает подачу. Мощность, потребляемая насосами, изменяется пропорционально давлению и частоте вращения. При постоянной частоте вращения и развиваемом давлении она зависит от вязкости жидкости. По принципу действия роторные насосы аналогичны поршневым, но из-за отсутствия возвратно-поступательного движения поршня и клапанов они имеют большое преимущество.

Регулирование подачи ро­торных насосов (при неизменной частоте вращения вала насоса) осуществляется двумя способами:

1) с помощью переливного (перепускного) клапана;

2) изменением рабочего объема насоса.

1 способ Когда давление насоса становится равным давлению открытия клапана (р_н = р_кл), клапан начинает открываться и степень его открытия будет увеличиваться по мере увеличения давления насо­са р_н (это возможно при уменьшении расхода жидкости в систе­ме). При этом все большая часть подачи насоса возвращается через клапан во всасывающую линию, следовательно, подача в си­стему будет

где Q_H — идеальная подача насоса; q_kji — расход жидкости через клапан; q_у — расход утечек жидкости в насосе.

2 способ При втором способе изменяют величину рабочего объема насоса. Этот способ является более экономичным по рас­ходу энергии, но возможен у насосов, содержащих дополнительные технические устройства, и, следовательно, более дорогих.

Регулирование подачи изменением рабочего объема возможно в шиберных (пластинчатых), аксиально- и радиально-поршневых ро­торных насосах однократного действия.