Побудова регулювальних характеристик насоса і розрахунок втрат потужності при дросельному і частотному регулюванні
II ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИН
Технологічна схема свердловинної системи водопостачання
Рисунок 2.1 – Загальний вигляд свердловинної системи водопостачання:
1 – свердловинний насос з електродвигуном; 2 – станція керування і захисту;
3 – манометр; 4 – засувка; 5 – бак; 6 – фільтр.
Вибір типу та розміру насоса
Обчислюємо значення подачі:
,
де - верхня межа дебіту свердловини.
Значення напору обчислюємо за формулою:
,
де ,
де - глибина свердловини від нульової відмітки до рівня води в насосі;
S – передбачуване зниження рівня свердловини за графіком питомого дебіту ( );
- втрати напору в трубопроводі, засувках і кранах, які знаходимо за каталогом з таблиці №4.
Отже, при подачі 4 м3/год задовільну для охолодження двигуна швидкість потоку 1,93 м/с забезпечує труба з умовним прохідним діаметром 25. У цій трубі втрати напору складають 20,615 м на 100 м довжини. Отже,
З каталогу вибираємо насос ЕЦВ 4-2.5-100.
Таблиця 2.1
Подача ,м3/год | |||
Напір Н, м | |||
Споживана потужність Р 2 кВт (графічна) | 1,216 | 1,28 | 1,344 |
ККД, | 0,45 | 0,52 | 0,53 |
Розрахункова Потужність | 1,208 | 1,298 | 1,375 |
Рисунок 2.2– насос ЕЦВ 4-2,5
Далі у таблиці наведені технічні дані електродвигуна потрібного насоса.
Таблиця 2.2
Типорозмір насоса | Електродвигун | Кількість ступенів | Габаритні і приєднувальні розміри | Маса, кг | |||||
Тип | P2, кВт | D | L | A | B | G | |||
ЕЦВ 4-2,5-100 | ПЕДВ 4-2,2 | 2,2 | G1 1/4" – B ГОСТ 6357 | 27,0 |
Технічні характеристики двигуна ПЕДВ 4-2,2 шукаємо з таблиці в каталозі і записуємо в таблицю 2.3.
Таблиця 2.3
Типорозмір електродви- гуна | Потуж-ність, P2, кВт | , A | ККД,% | Частота оберта- ння n1, об/хв | Перерізкабеля, мм2 | ||
ПЕДВ 4-2,2 | 2,2 | 0,62 | 1,5 |
Аналіз характеристик насоса
Рисунок 2.3 – Характеристики Н-Q і насоса ЕЦВ 4-2,5-100
Для складання схеми живлення насосного агрегату, розрахунку і вибору елементів комутації, захисту, контролю та керування, побудови механічної та регулювальних характеристик необхідно обчислити основні технічні параметри установки.
1. Механічну потужність насоса в номінальному режимі визначимо за формулою:
.
2. Споживану потужність насоса визначимо за формулою:
.
3. Знайдемо розрахункові значення на краях робочого діапазону.
Запишемо отримані дані в таблицю 2.2.
Побудова регулювальних характеристик насоса і розрахунок втрат потужності при дросельному і частотному регулюванні.
Будуємо характеристику системи. Длятого на напірній характеристиці насоса 1 відмітимо дві точки – точку статичної складової напору на ординаті і точку робочого режиму з координатами . Проміжні точки визначимо за формулою . За цією формулою . У точці номінального режиму . Знайдемо значення Ні в інших точках.
, м3/год | 0,5 | 1,5 | 2,5 | 3,5 | ||||
, м | 61,6 | 66,4 | 74,4 | 85,6 | 117,6 | 138,4 |
Наносимо точки на координатну сітку і отримуємо криву 2.
Далі побудуємо напірну характеристику при частоті обертання насоса 2280 об/хв. Для того скористуємось законом пропорційності:
За цим законом
,
де - значення подачі по шкалі подач;
- відповідне значення напору при частоті ;
- відповідне значення напору при частоті ;
В нашому прикладі
Обчислюємо значення напору при частоті 2280 об/хв для кожного значення подачі і дані заносимо в таблицю, а точки відмічаємо на рис. 2.3. Отримуємо криву 3.
, м3/год | 0,5 | 1,5 | 2,5 | 3,5 | ||||
Далі потрібно побудувати дросельну характеристику системи, тобто характеристику при положенні засувки на нижній межі подачі (1 м3/год). ЇЇ будуємо тим же способом, як і характеристику системи. В результаті отримуємо криву 4.
Рисунок 2.3 – Регулювальні характеристики насоса
Зауваження до рекомендацій виробника насосів ЕЦВ по застосуванню перетворювачів частоти для регулювання подачі:
· для забезпечення достатнього охолодження двигуна насос повинен працювати в робочому діапазоні подач, його подача не повинна знижуватися більше, ніж на 20% від номінальної;
· подача пропорційна частоті обертання, значить і частоту не можна знижувати більше ніж на 20% від номінальної;
· номінальне значення частоти 2850 об/хв, 20 % від 2850 дорівнює 570.
· при такому співвідношенні нижня межа діапазону частотного регулювання
· об/хв;
· в тих же рекомендаціях виробник насосів пише, що для нормальної роботи радіальних і опорного підшипників частота обертання вала двигуна не повинна бути нижчою 2700 об/хв, що обмежує діапазон регулювання до 5%.
· в реальних системах водопостачання діапазон регулювання подачі може бути до 45 % (див. рис. 1.1);
· крім того, виробник насосів попереджає, що застосування ЧРП в системах з переважаючою статичною складовою характеристики системи призводить до спаду ККД насоса.
· Отже, якщо керуватися рекомендаціями виробника, то застосування ЧРП у свердловинних системах доцільне тільки у межах 5 % в системах з переважаючою динамічною складовою характеристики. Але при такому вузькому діапазоні регулювання економічний ефект від застосування частотного перетворювача буде незначним.
Враховуючі викладені зауваження, в курсовому проекті приймаємо діапазон регулювання частоти 20%, тобто частоту регулюємо в діапазоні , обчислюємо втрати потужності при частотному і дросельному регулюванні, визначаємо економефект і приймаємо рішення щодо застосування ЧРП – доцільно чи не доцільно застосування ЧРП.