Параллельная и последовательная работа насосов на трубопроводную систему, характеристики.

Параллельная работа насосов. Необходимым условием для слияния двух или более напорных потоков жидкой среды является равенство их энергий в месте слияния, в противном случае поток с меньшим напором будет вытесняться потоком, напор которого больше. Таким образом, условием параллельной работы двух или нескольких насосов с одинаковыми или различными подачами на общий трубопровод будет равенство их напоров, т.е.

(4.6)

Чтобы найти режимную точку параллельно работающих насосов в общий трубопровод, необходимо построить суммарную напорную характеристику, пересечение которой с характеристикой трубопровода и определит положение режимной точки.

Рис. 4.6. Построение суммарной характеристики при параллельной работе двух разнотипных насосов.

На рис. 4.6приведены характеристика трубопровода S, характеристики разнотипных насосов I и II и построенная их суммарная напорная характеристика (Q– Н) ₁₊₂.

На основании условия (4.6) началу совместной параллельной работы насосов соответствует точка В. Далее суммарная характеристика получается путем сложения абсцисс, выражающих подачи насосов при одинаковых напорах. Рабочей точкой параллельной работы насосов I и II в сети трубопроводов S является точка А, которая определяет суммарную подачу Q₍₁₊₂₎при напоре Н_А. Горизонтальная линия, проведенная из точки А, пересекает напорные характеристики насосов в точках 1 и 2, которым соответствуют подачи насосов Q₁^/ и Q₂^/ при работе их отдельно.

Из анализа характеристик следует, что если бы насосы в данный трубопровод подавали раздельно, то каждая из их подач Q₁ и Q₂ была бы больше. Эти подачи соответствуют точкам 7 и 8. Перпендикуляры, опущенные из точек 1 и 2 до пересечения с характеристиками Q₁ - N, Q₂–N, Q₁- η и Q₂- η, определяют соответственно мощности (точки 3 и 5) и КПД (точки 4 и 6) насосов при их совместной работе.

При совместной параллельной работе насосов достигается увеличение подачи и напора. Напор при совместной работе насосов Н_А больше каждого из напоров насосов, работающих индивидуально. Причем эффект увеличения подачи тем больше, чем характеристика сети будет положе. С увеличением крутизны характеристики трубопровода уменьшается эффект увеличения подачи и увеличивается суммарный напор.

На рис. 4.7 показан графический способ определения параметров общей режимной точки А при параллельной работе трех одинаковых насосов при подаче в один трубопровод. Режимная точка определится пересечением суммарной напорной характеристики (Q - Н)₁₊₂₊₃ с характеристикой трубопровода S. Общая подача Q_A = 3Q₁, где Q₁ - подача каждого из трех параллельно работающих насосов. КПД каждого насоса будет определятся точкой 3.

Рис. 4.7. Параллельная работа трех одинаковых насосов на один трубопровод. а)- характеристики; б) – схема трубопровода и насосной станции.

Определение режимов при параллельной работе насосов аналитическим методом. Если m одинаковых насосов работают на общий трубопровод, то для получения их суммарной характеристики (ΣQ– Н) необходимо сложить их подачи при одинаковом напоре, для чего решим уравнения характеристик относительно Q и проведем сложение:

где Н – равный для всех параллельно работающих насосов напор; Q₁= Q₂=Q_m – равные подачи параллельно работающих насосов.

(4.7)

Суммарная абсцисса ΣQ при напоре Н определится уравнением:

(4.8)

где m – количество параллельно работающих насосов.

Решая уравнение(4.8) относительно Н, приведем его к виду, аналогичному уравнению характеристики (Q - Н) для индивидуального насоса:

(4.9)

Выражение (4.9) является уравнением суммарной напорной характеристики mпараллельно работающих одинаковых насосов.

КПД насосов подсчитывается по формуле:

Последовательная работа насосов. Последовательным называется такое включение, при котором напорный патрубок первого насоса соединяется со всасывающим патрубком второго насоса (рис. 4.8, б).

Насосы соединяются последовательно для увеличения напора в сети.

На рис. 4.8, а приведены характеристики трубопроводов S₁ и S₁ + S₂ , характеристики разнотипных насосов 1 и 2 и построенная их суммарная напорная характеристика

(Q - H)₁₊₂. Построение суммарной характеристики производится путем сложения ординат напоров насосов при одинаковых их подачах. Например, чтобы определить положение точки А₁, принадлежащей суммарной характеристике насосов, необходимо при расходе Q₁ сложить отрезки Q₁–A₁ и Q₁-1. Повторяя аналогичные построения для других точек, получим суммарную характеристику (Q - Н)₁₊₂

Рис. 4.8. Построение суммарной характеристики при последовательной работе двух различных насосов: а – характеристики; б – схема установки.

Каждый из насосов при индивидуальной работе на трубопровод с характеристикой S₁ (жидкая среда поступает в бак Б, задвижка г закрыта) развивал соответственно подачу Q₁ и Q₂ при напорах H₁ и H₂.Мощность и КПД первого насоса характеризовались точками 2 и 5, а второго –3 и 6. При последовательной работе насосов на трубопровод с характеристикой S, их совместный режим определяется рабочей точкой А, которая характеризуется подачей Q₍₁₊₂₎ и напором H₍₁₊₂₎. Из рассмотрения характеристик видно, что последовательное включение насосов приводит не только к увеличению напора. Суммарная подача возрастает также, если ее не ограничивать.

Если по условиям задачи требуется сохранить прежний расход (например, Q₁), но поднять жидкую среду на высоту, в два раза большую - 2Н_г (жидкая среда поступает в бак Б при закрытой задвижке в), то характеристика сети трубопроводов изобразится кривой S₁ + S₂, а рабочая точка перейдет в положение А₁Этой точке соответствует подача насосов Q₁ при суммарном напоре H₁ + H₂. Мощность и КПД насоса 1 по-прежнему характеризуется точками 2 и 5, а насоса 2 – точками 4 и 7.

Последовательное соединение насосов на одной насосной станции в практике перекачки производится редко по следующим причинам: замена двух последовательно соединенных насосов одним (большим одноступенчатым), обеспечивающим суммарный напор, всегда экономически более целесообразна; для создания высоких напоров промышленностью выпускаются многоступенчатые насосы.