Регулирование подачи насоса методом дросселирования

Цель работы

2.1. Снятие рабочих характеристик центробежных насосов, представляющей совокупность зависимостей полного напора Н от его производительности Q, при совместной работе на данный трубопровод с постоянной частотой вращения рабочего колеса.

2.2. Снятие рабочих характеристик сети.

2.3. Сравнение полученных характеристик с аналитическими представлениями напорно-расходной характеристик.

Краткие теоретические сведения

Рабочие характеристики насосов.

Рабочей характеристикой насоса называется зависимость его основных параметров: напора (Н), потребляемой мощности (N), к.п.д. (h), кавитационного запаса (Dh_ДОП) от подачи (Q). Эта характеристика индивидуальна для каждого типа насосов.

Рассмотрим зависимость напора Н от подачи Q. Примеры таких характеристик приведен ниже (рис. 1,2).

Аналитическая зависимость напорно-расходной характеристики для насоса NK определяется по формуле:

Н = 15.538 – 0.012 × Q2

(1)

Рис. 1. Напорные характеристики насоса Grundfos NK 32-125 с различными диаметрами колеса.

Аналитическая зависимость напорно-расходной характеристики для насоса CR определяется по формуле:

Н = 117.859 – 11.695 × Q2

(2)

Рис. 2. Напорные характеристики насосов Grundfos CR с разным количеством ступеней

Регулирование подачи насоса методом дросселирования.

Дросселирование – гашение части напора, создаваемого насосом, с помощью искусственно вводимого в напорную или всасывающую линию гидравлического сопротивления (рис. 3). Обычно дросселирование достигается частичным закрытием задвижки на напорном трубопроводе насоса. Данный способ является наиболее простым и распространенным, но вместе с тем наименее экономичным, так как часть напора, создаваемого насосом, бесполезно тратится на преодоление сопротивления задвижки и при этом рассеивается соответствующая мощность.

а) б)

Рис.3. Регулирование подачи насоса дросселированием напорной (а) и всасывающей (б) стороны

На рис. 4 показаны расходно-напорные характеристики при дросселировании линий насоса на напорной линии. Рабочей точке 1 соответствует подача насоса Q₁. Если по условиям работы системы в нее следует подавать жидкость с расходом Q₂, меньшим расхода Q₁, прикрывают задвижку на напорном патрубке насоса, уменьшая его подачу (характеристики сети 1, 2 соответствуют различной степени открытия дросселирующего органа). Для определения режима работы насоса из точки Q₂ проведем прямую, параллельную оси ординат. Она пересечет характеристику системы в точке 3 и характеристику насоса – в точке 2. Разница ординат этих точек h_w является излишним напором, подлежащим «погашению» сопротивлением задвижки.

Рис. 4. Расходно-напорные характеристики при дросселировании линии насоса на напорной линии.

Метод регулирования при помощи всасывающей задвижки экономически является несколько более выгодным, чем регулирование с помощью напорной задвижки, но его применение ограничено требованием поддержания высоты всасывания, меньше предельной для обеспечения нормальной работы насоса.

Прикрывая задвижку на всасывающей трубе, увеличивают таким образом разряжение в ней, что равносильно увеличению высоты всасывания. Следует отметить, что увеличение высоты всасывания выше определенных пределов вызывает кавитацию, делает работу насоса неустойчивой и создает опасность срыва работы насоса.

Метод регулирования при помощи всасывающей задвижки экономически является несколько более выгодным, чем регулирование с помощью напорной задвижки, но его применение ограничено требованием поддержания высоты всасывания, меньше предельной для обеспечения нормальной работы насоса. Прикрывая задвижку на всасывающей трубе, увеличивают таким образом разряжение в ней, что равносильно увеличению высоты всасывания. Следует отметить, что увеличение высоты всасывания выше определенных пределов вызывает кавитацию, делает работу насоса неустойчивой и создает опасность срыва работы насоса.

На рис. 5 изображены характеристика сети 2, насоса 1 и редуцированные характеристики 1’, 1”, отвечающие разной степени открытия а дроссельной задвижки на всасывающем трубопроводе. Редуцированная характеристика есть характеристика насоса, отнесенная к какой-то точке трубопровода после задвижки. Для получения редуцированной характеристики от взятой точки откладывают потери напора на участке от насоса до данной точки. Разница ординат характеристики насоса и построенной характеристики потерь напора даст редуцированную характеристику.

Способ регулирования всасывающей задвижкой особенно выгоден при пологой характеристике системы. Если по условиям всасывания допустимо регулирование всасывающей задвижкой, надежнее применить комбинированное регулирование при помощи всасывающей и напорной задвижек.

Рис. 5. Расходно-напорные характеристики при дросселировании линии насоса на всасывающей линии.

Метод регулирования подачи насоса изменением числа оборотов вала наиболее эффективен с позиции экономии энергоресурсов. Вместе с этим, для привода насосов часто используются относительно дешевые, надежные и простые в эксплуатации асинхронные электродвигатели. Изменение числа оборотов таких двигателей сопряжено с необходимостью изменения частоты питающего переменного тока. Этот способ оказывается сложным и требующим значительных затрат. В связи с этим, для регулирования подачи насосов преимущественно используется дросселирование.

3. Описание лабораторной установки «Поток»

3.1. Общие сведения

В данном лабораторном практикуме используется:

1. центробежный насос консольного типа Grundfos NK 32-125 (далее насос №1);

2. центробежный многоступенчатый насос типа Grundfos CR 1-19 (далее насос №3);

3. ультразвуковой расходомер «ВЗЛЕТ»

4. манометры цифровые ДМ.

Центробежные насосы №1 и №3 соединены с помощью упругой муфты с асинхронными электродвигателями. Вода всасывается насосом из питательного бака, свободная поверхность воды в котором выше уровня насоса. В связи с этим насос не требует заливки. На каждом всасывающем трубопроводе установлена задвижка, служащая для создания дополнительного сопротивления на всасывающей линии, а также для отключения насоса от сети во время ремонта. На каждом нагнетательном трубопроводе установлена задвижка для регулирования производительности насоса и манометр для измерения давления. Гидравлическая система замкнута, т. е. насос всасывает воду из питательного бака и подает ее в тот же бак. На пульте управления насосной установкой смонтированы кнопки пуска и остановки насосов.