2.7 Выбор насосов по заданным рабочим параметрам
Выбор насосов для работы в заданных эксплуатационных условиях должен проводиться на основе технико-экономических расчетов. Насос, приводной двигатель его и вся трубная и электрическая коммуникация насосного агрегата должны быть дешевыми и работать с наивысшим КПД.
Рассмотрим общий метод решения задачи о выборе насоса для заданных рабочих условий.
Гидравлическим расчетом водопроводной сети выясняются необходимый напор насоса и их подача.
Для любого заданного графика подач наиболее простым будет вариант с одним рабочим насосом, покрывающим все заданные расходы от Qмин до Qмакс. При этом установка должна состоять из двух насосов - рабочего и резервного, рассчитанного на расход Qмaкс.
Пользуясь сводным графиком полей характеристик, например рисунок 2.15 находим подходящий тип насоса. Здесь следует заботиться о том, чтобы при регулировании подачи от Q мин до Qмакс режим насоса не выходил из поля его характеристик. Если это не может быть выполнено, то вариант с одним насосом практически неприемлем.
По частоте вращения, указанной в поле характеристик, и в зависимости от предполагаемых условий работы выбирается тип электродвигателя, причем если нет ограничений, то следует выбирать наиболее дешевые, открытые конструкции. Затем эскизно разрабатывается размещение оборудования с указанием трубопроводов и электрической коммутации и нанесением всего вспомогательного оборудования.
Рисунок 2.15. Сводный график полей характеристик насосов типов К и КМ
По справочникам-ценникам определяется стоимость оборудования и его монтажа.
Намечаются тип и кубатура здания (помещения) насосной установки и по укрупненным измерителям определяется стоимость сооружения его.
Годовые эксплуатационные затраты складываются из стоимости электроэнергии, отчислений на амортизацию и капитальный ремонт здания и оборудования, стоимости обслуживания, отчислений на текущий ремонт, стоимости смазочных и обтирочных материалов.
Годовой расход электроэнергии легко вычисляется по графику подач и размерной характеристике принятого типа насоса.
Годовая стоимость электроэнергии получается умножением годового расхода ее на стоимость 1 кВт·ч.
Все указанные выше отчисления (амортизация, ремонты) принимаются по ведомственным данным.
Годовая стоимость обслуживания вычисляется в зависимости от штата обслуживающего персонала и его зарплаты также по ведомственным данным.
Если годовые эксплуатационные затраты, вычисленные описанным способом, R'э, а годовая подача насосной установки Vгод, то стоимость подачи 1 м3 жидкости в первом варианте составляет
.
Порядок расчета, определение рабочего режима установки на заданную сеть, определение допустимой высоты всасывания определение и отсутствие явления кавитации при работе установки.
Пример 2.1. Определить допустимую геометрическую высоту расположения насоса над уровнем всасываемой воды. Установка характеризуется следующими данными: Q = 1450 м3/ч; n = 970 об/мин; D1= 320 мм; D2 = 855 мм; dвс = 500 мм; p0= 100 кПа; Tвод=293 К; ρ = 1000 кг/м3; ∑hвс =0,25 м.
Обозначения даны на рисунке 2.16
Рисунок 2.16. Схема к примеру 2.1
Решение. По таблицам насыщенного водяного пара находим давление насыщения при Tвод = 293 К
Pнас = 2,34 кПа
Воспользуемся соотношением
Следовательно
Геометрическая критическая высота определяется как:
Допустимая высота всасывания
Нвс.доп = Нвс.кр – 0.25 (Нвас – Нвс.кр),
где 0,25 - коэффициент, учитывающий противокавитационный запас напора.
Нвс.доп. = 5,3 - 0,25·(9,9 - 5,3) = 4,15 м.
Скорость во всасывающем патрубке насоса
Допустимая геометрическая высота всасывания
Пример 2.2 Центробежный насос предназначен для отсасывания конденсата из конденсатора паровой турбины, переохлажденного до Т= 323 К.
Данные по установке: Q = 36 м3/ч; диаметр всасывающей трубы насоса d=l60 мм; абсолютное давление в паровом пространстве конденсатора рк=19,8 кПа; n =1480 об/мин; сопротивление всасывающего трубопровода ∑hвс=0,4 м.вод.ст.
Рассчитать, на каком наименьшем вертикальном расстоянии от минимального уровня в конденсаторе должна находиться ось насоса для обеспечения его нормальной работы без кавитационных срывов.
Обозначения даны на рисунке 2.17.
Рисунок 2.17. Схема к примеру 2.2
Решение. Воспользуемся соотношениями
По таблицам насыщенного водяного пара для Т=323 К находим рнас=12,3 кПа, следовательно,
.
Здесь коэффициент Руднева принят для конденсатного насоса с хорошими кавитационными качествами равным 1200.
Скорость на всасывании
м/с
По вышеприведенной формуле
Нвс.доп = 0,042 – 0,25 (0,662 – 0,042) = - 0,113 м.