Паралельна робота різнотипних насосів

Робота насосів з різними характеристиками є більш загальним випадком у порівнянні із роботою однотипних насосів. Тому розглянемо його більш детально. Припустимо, що нам необхідно розрахувати режим паралельної роботи двох різних насосів на один водовод. Як вихідні дані маємо характеристики кожного із насосів (Q – H)1; (Q – H)2; )2; (Q – N)1; (Q – N)2 і характеристику трубопровода SQ2h)1; (Q – h(Q – . Необхідно визначити, яку подачу і напір будуть створювати два цих насоси, працюючи паралально на цей трубопровід. Крім того, слід визначити, в , Nhякому режимі буде працювати кожен із насосів, тобто визначити Q, H, кожного із насосів при паралельній роботі. Для розв’язанння задачі в першу чергу потрібно побудувати сумарну характеристику (Q – H)1+2 двох насосів, які працюють паралельно. Як уже зазначалося, паралельна робота двох насосів можлива тільки в тому випадку, коли вони створюють однакові напори. Тому насос № 2 зможе подавати воду у спільний напірний трубопровід тільки після того, як напір насоса № 1 знизиться до величини (Н2)0. Із рис. 7.2, напір, що створює насос № 1, зменшується із збільшенням подачі. Випадку, коли напір насоса № 1 дорівнює величині (Н2)0 (напору, який створює насос № 2 на закриту засувку), відповідає точка Б на характеристиці (Q – H)1. Саме з цієї точки і необхідно починати побудову сумарної характеристики. Сумарна характеристика будується шляхом додавання значень подач, які створюються кожним із насосів за однакових напорів. 57 Рис. 7.2 – Схема паралельної роботи двох різнотипних насосів Графічно це зображується так. При напорі Ні проводиться пряма, паралельна осі абсцис (лінія рівних напорів). Визначається, яку подачу розвиває кожен із насосів при цьому напорі (точки перехрещення проведеної прямої з характеристиками (Q – H) насосів). Ці дві подачі (Q1)i i (Q2)i додаються, і отримана сума означає величину спільної подачі двох насосів при цьому напорі (Q1+2)i . Отриману точку з координатами (Q1+2)i , Ні наносять на графік. Таким чином отримують ряд точок при різних значеннях напору Ні . Через ці точки проводять плавну криву (Q – H)1+2, яка і буде сумарною характеристикою двох насосів під час паралельної роботи. Перехрещення цієї кривої з характеристикою трубопроводу дає робочу точку системи (точка А). Опускаючи із точки А перпендикуляри на осі координат, визначаємо сумарну подачу Q1+2 і напір Н1+2 двох насосів, які працюють паралельно на один трубопровід. Для визначення режиму роботи кожного із насосів із точки А проводять лінію рівних напорів (пряму, яка паралельна осі абсцис). Перехрещення цієї лінії з характеристиками (Q – H) насосів дає робочі точки кожного із насосів (точки 1 і 2), а ці точки, в свою чергу, визначають усі параметри роботи насосів. Опускаючи із точки 1 перпендикуляр на вісь абсцис, отримуємо подачу насоса № 1 Q1. )1 і (Q – N)1 дає значенняhПерехрещення цього перпендикуляра з кривими (Q – 1 і потужності N1 насоса №1. Опустивши такий жеhкоефіцієнта корисної дії 2 i N2.hперпендикуляр із точки 2, отримуємо величини Q2, За рис.7.2, напори обох насосів однакові: Н1 = Н2 = Н1+2. 58 Крім того Q1+2 = Q1 +Q2.

7.2.2. Паралельна робота кількох однотипних насосів на два водоводи Необхідно визначити режим роботи системи, яка складається із трьох однотипних насосів, що працюють на два паралельні водоводи. Відомо характеристики насосів. Якщо насоси однотипні, то характеристики усіх трьох насосів співпадають. Відомо характеристики кожного із водоводів SaQ 2 i SбQ 2 . На рис. 7.3 зображено характеристики двох водоводів, які подають воду від насосної станції в спільний резервуар і мають різні коефіцієнти опору (наприклад, різні діаметри). Необхідно визначити режим роботи усієї системи в цілому, а також кожного із насосів і водоводів окремо. Крім того, потрібно проаналізувати різні варіанти роботи цієї системи (роботу одного, двох і трьох насосів на один і два водоводи). Для аналізу різних варіантів роботи системи слід побудувати сумарні характеристики паралельної роботи двох і трьох насосів, а також, сумарну характеристику паралельної роботи двох водоводів. Сумарні характеристики паралельної роботи 2–ох (Q – H)1+2 і 3–ох (Q – H)1+2+3 насосів будуємо так, як і в попередньому параграфі. Подвоюючи та потроюючи абсциси характеристики (Q – H)1,2,3 за рівних напорів отримуємо дві сумарні характеристики насосів. Рис. 7.3 – Схема роботи трьох однотипних насосів на два різні водоводи 59 Принцип побудови сумарної характеристики паралельної роботи двох водоводів той же, що і при побудові сумарної характеристики насосів. За рівних напорів сумуються витрати з кожного із водоводів. Фізична сутність цієї побудови така. Характеристика трубопровода показує, який напір потрібно створити на початку трубопровода, щоб у ньому підтримувалася необхідна витрата. За допомогою характеристики трубопроводу можна розв’язати і зворотну задачу. Якщо відомо напір на початку трубопровода, то за характеристикою цього трубопроводу можна визначити, яка витрата буде в трубопроводі при цьому напорі. Під час побудови сумарної характеристики використовується ця зворотна задача. Ми задаємося довільними значеннями напору на початку трубопроводів і визначаємо, яка витрата за цього напору буде на кожному із водоводів. За одночасної паралельної роботи водоводів сумарна витрата на двох водоводах за цього напору буде дорівнювати сумі витрат на кожному із водоводів. Задаючися різними величинами напорів, отримуємо ряд точок сумарної характеристики водоводів. Проводячи через ці точки плавну криву, отримуємо сумарну характеристику Sа+бQ 2 двох водоводів, які працюють паралельно. Точка перехрещення сумарної характеристики водоводів і сумарної характеристики трьох насосів (точка А) є робочою точкою системи, вона визначає усі параметри роботи системи: - (Q1+2+3)а+б – подача трьох насосів при роботі на два водоводи; - (Н1+2+3)а+б – створюваний при цьому напір; - Qa i Qб – витрати відповідно на водоводі а і на водоводі б, Qa + Qб = (Q1+2+3)а+б; - Q1,2,3 – подача кожного із насосів за їхньої паралельної роботи на два водоводи Q1 + Q2 + Q3 = (Q1+2+3)а+б; - N1,2,3 – потужність кожного із насосів; 1,2,3 – коефіцієнт корисної дії кожного із насосів.h- У випадку роботи двох насосів на два водоводи робочою точкою буде точка Б. Одночасно витрата в системі буде (Q1+2)а+б, а напір – (Н1+2)а+б. Під час роботи одного насоса на два водоводи робочою точкою буде точка В, а витрата і напір, відповідно (Q1)а+б і (Н1)а+б. Якщо відключити водовод б і працювати трьома насосами тільки на водовод а, то робочою точкою буде точка 1. Під час роботи двох і одного насоса на водовод а робочими точками будуть, відповідно, точки 2 і 3. Якщо відключити водовод а і працювати тільки на водовод б, то під час роботи трьох, двох і одного насоса робочими точками будуть, відповідно, точки 4, 5 і 6. Усі параметри роботи системи в цих випадках визначаються робочими точками і на рисунку не вказані, щоб не захаращувати креслення. Якщо із роботи будуть виключатися тільки окремі ділянки водоводів, а не водоводи повністю (наприклад при наявності перемичок між водоводами), то сумарна характеристика водоводів у цих випадках буде займати проміжне положення між лініями Sа+бQ 2 i SбQ 2 . 60

Нестійка робота насосів

Нестійка робота можлива в разі використання насосів із нестабільними (лабільними) характеристиками. Крива Q – H таких насосів має максимум у зоні невеликих подач. Розглянемо можливість виникнення нестійкої роботи такого насоса на прикладі подачі води в систему з водонапірною колоною (рис. 7.4, Н0 насос працює стабільно (наприклад, в точці 1).<а). Спочатку, при Нгеом Якщо водночас витрата рідини, яку відбирає споживач із системи менша, ніж Qнас = Q1), то рівень води в напірній колоні почне<подає насос (Qспожив підвищуватися, а подача насоса зменшуватися. Підвищення рівня води триватиме доти, доки він не досягне рівня 2–2. Якщо і надалі буде зберігатися Qнас = Q2, то рівень води повинен був би продовжувати рости.<умова Qспожив Але це неможливо, тому що в насосі неможливо створити більший напір. Рівновага порушується, і система насос – мережа переходить у, так званий, режим помпажу. Напір, який створює насос, падає до значення напору холостого ходу Н0. Насос уже не може стримувати стовп рідини висотою Н2, і рідина починає рухатися у зворотному напрямі (якщо на напірному трубопроводі не змонтовано зворотний клапан). а) б) Рис. 7.4 – Нестійка робота насосів а) – одного насоса; б) – двох насосів при паралельній роботі За наявності зворотного клапана він закривається, і насос буде працювати 61 так, як при закритій засувці, не подаючи воду у систему. В обох випадках рівень води в напірній колоні почне знижуватися (відбір води споживачем із бака продовжується). Як тільки рівень знизиться до величини Н0, насос знову почне подавати воду в систему. Одночасно його подача буде відповідати точці 3. Якщо режим роботи системи до цього часу не зміниться, то це явище повториться знову. Слід зазначити, що при рівнях води вищих за Н0, характеристика трубо-проводу буде перетинати характеристику насоса в двох точках (тобто система матиме дві можливі робочі точки). Це також призводить до нестійкої роботи насоса під час переходу з однієї робочої точки до іншої. Нестійкий режим роботи насоса в системі призводить до коливань подачі й напору і може супроводжуватися гідравлічними ударами в мережі. Головним засобом запобігання нестійкої роботи насоса є гарантоване виконання умови Н0.<Нгеом Нестійка робота може виникати і під час паралельної роботи кількох насосів з нестабільними характеристиками (рис. 7.4, б). До того ж сумарна характеристика паралельної роботи насосів розгалужується і в нестабільній зоні має кілька гілок (Q – H)I+II та (Q – H)/ I+II. На відміну від випадку роботи одного насоса з нестабільною характеристикою, коливальні процеси (помпаж) під час паралельної роботи можуть Н0, якщо характеристика трубопроводу (мережі) перетинає<виникати і при Нгеом кілька гілок сумарної характеристики насосів (наприклад, в точках 2 і 3). Під час аналізу сумісної паралельної роботи насосів з нестабільними характеристиками слід враховувати можливі зміни характеристики системи внаслідок зміни режиму споживання або інших причин, наприклад, дроселювання окремих ділянок мережі. Із рис. 7.4, б зрозуміло, що за більш крутої характеристики трубопроводу S2Q 2 нестійка робота насосів може виникати і при постійній висоті підйому води. Під час проектування і експлуатації насосів з нестабільними характеристиками необхідно забезпечити їх стійку роботу в системі.