Регулирование подачи и напора насоса

Регулирование подачи и напора насоса

Дроссельную шайбу (рис. 1) устанавливают между двумя фланцами на напорном трубопроводе. Диаметр отверстия шайбы определяют по формуле

где D — расход, т/ч;
∆р — давление, подлежащее дросселированию, м вод. ст.

При дросселировании перекачиваемой жидкости снижается к. п. д. насоса, так как часть мощности двигателя расходуется непроизводительно. Мощность, затраченная на дросселирование, тем выше, чем больше разность давлений до и после дросселирующего устройства. Она выражается формулой 

где γ — объемная масса жидкости, кг/см³;
∆р — разность давления до и после дросселирующего органа, м;
Q — подача, м³/с.

Поэтому, если к дросселированию приходится прибегать постоянно и значение ∆р велико, то следует заменить насос или применить другой способ регулирования подачи.

Рециркуляцией уменьшают подачу насоса за счет возврата части перекачиваемой жидкости из напорного трубопровода во всасывающий. Для этой цели в насосной установке предусматривают рециркуляционный трубопровод с регулирующим органом.

Как и дросселирование, рециркуляция уменьшает к. п. д. насосной установки. Следует отметить, что у насосов с круто падающей характеристикой падение к. п. д. при рециркуляции незначительно. Примером могут служить вихревой и центробежно-вихревой насосы, у которых при незначительном повышении подачи резко снижается напор и уменьшается потребляемая мощность, т. е. кривая Q — Н круто идет вниз. Потребляемая мощность у этих насосов с повышением давления растет быстрее, чем у насосов с пологой характеристикой. Поэтому подачу насосов с круто падающей характеристикой выгоднее регулировать рециркуляцией.

Во всех случаях регулирование подачи с помощью рецирку­ляции применяется при достаточном обосновании.

Регулирование подачи за счет изменения числа обо­ротов рабочего колеса является экономически наибо­лее оправданным, но его применение ограничивается тем, что подавляющее большинство насосов имеют непосредственное со­единение с двигателем. В свою очередь числа оборотов электро­двигателей изменяются ступенчато. В отдельных случаях возможен перевод насоса на более низкие обороты за счет уста­новки более тихоходного двигателя меньшей мощности. Целесо­образность такого решения следует проверить расчетом.

Искомое число оборотов определяют из зависимостей

где n₁, Q₁, H₁ — число оборотов, подача и напор установленного насоса;
Q₂, H₂ — необходимые значения подачи и напора.

При решении этой задачи может оказаться, что насос удовлетворяет необходимым требованиям, если, например, вместо двигателя со скоростью вращения 1450 об/мин установить двигатель со скоростью вращения 960 об/мин.

Изменения подачи насоса можно достигнуть также за счет изменения диаметра трубопровода. При проектировании насосных установок путем расчета нескольких вариантов подбирают такие диаметры трубопроводов, при которых за счет изменения сопротивления сети достигается необходимая подача насоса, т. е. сдвигают рабочую точку насоса по кривой характеристики в нужном направлении. При этом пользуются правилом, что в расчетном режиме к. п. д. насоса будет составлять не менее 0,9 его максимального значения для выбранного насоса.

Этот способ можно применить также в процессе эксплуатации насоса при необходимости изменения его параметров. Так, для увеличения подачи насоса в отдельных случаях бывает достаточно увеличить диаметр трубопровода на магистральном участке, где скорость жидкости, а следовательно, потери напора, максимальны. Решение об этом следует принимать на основании расчета. При гидравлическом расчете системы трубопроводов следует иметь в виду, что расход электроэнергии на перекачивание жидкости, а следовательно, и стоимость перекачки, будутвозрастать с увеличением скорости ее транспортирования, т. е. с уменьшением диаметра.

В то же время для уменьшения скорости движения жидкости необходимо увеличить диаметр трубопровода, что ведет к увеличению капитальных затрат на строительство, хотя и снижает эксплуатационные расходы. Таким образом, приходится выбирать оптимальный вариант, при котором и капиталовложения и эксплуатационные расходы соответствовали бы принятым нормам. Для этого производится технико-экономический анализ вариантов насосных установок.

Рекомендуемые в настоящее время скорости движения жидкости в трубопроводах приведены в табл. 1.

Уменьшить подачу и напор насоса можно также за счет уменьшения диаметра рабочего колеса, т. е. обточки его на токарном станке. Для этого колесо устанавливают на оправке в центрах и протачивают его по наружному диаметру до расчетного размера.

Искомый диаметр колеса можно с достаточной для практических целей точностью определить из зависимостей

где D₁, Q₁, H₁ — диаметр, подача и напор установленного насоса;
Q₂, H₂ — подача и напор после обточки колеса.

Пределы обточки рабочих колес зависят от коэффициента быстроходности насоса n_s. Для колес с n_s = 60÷20 допускается уменьшение диаметра рабочих колес на 20%, для n_s = 120÷200 — на 15%, а для n_s = 200÷300 — на 11%. Для насосов с коэффициентом быстроходности более 350 обточку колес не применяют.

Для расширения границ применения насосов промышленность выпускает несколько однотипных насосов с разными диаметрами рабочих колес. При этом в обозначении насоса ставится буква «а» или «б». Так, насос 2К-6 с диаметром рабочего колеса 162 мм имеет два варианта с уменьшенным колесом: 2К-6а — 148 мм и 2К-66 — 132 мм, Если отсутствует необходимый насос с уменьшенным рабочим колесом, то вместо него можно применить насос с нормальным колесом. Для этого необходимо на месте обточить колесо и заменить электродвигатель в соответствии с потребной мощностью.