7.4.3. Регулирование напора и подачи воды

Потери напора во всасывающей и рукавной линиях, м, определяют по формулам:

h_вс = S_вс Q²; h_н = S_нQ², (7.2)

где S_вс, S_н – коэффициенты сопротивлений линий всасывания и нагнетания, м; Q – расход воды через ствол, л/с.

При работе насоса на заданную рукавную линию фиксированы как ее длина, так и диаметры рукавов. Фиксированы также высота подъема Н_г и свободный напор Н_св, следовательно, Н_г + Н_св = А, т. е. величина для рассматриваемой конкретной рукавной линии постоянная. Следовательно, насос должен развивать напор, м, представленный функцией расхода:

Н = А + SQ² , (7.3)

где S – коэффициент сопротивления рукавной линии.

Это выражение называется характеристикой насосной установки или характеристикой рукавной линии.

При тушении пожаров приходится изменять Q или Н, т. е. регулировать работу насосной установки.

Построим главную характеристику насоса Q–Н (кривая 1 на рис. 7.17) и характеристику рукавной линии (кривая 2). В точке А пересечения характеристик насоса и рукавной линии расходы Q и напора Н насоса и рукавной линии одинаковы. Следовательно, этой точкой выражается условие материального и энергетического баланса. Поэтому ее называют рабочей точкой.

Из рис. 7.17 следует, что для изменения подачи и напора насоса возможно изменять или характеристику рукавной линии (кривая 2), или характеристику насоса (кривая 1).

1

2

3

Н, м

В

А

6

4

5

Q, л/с

Q_А

Q_С

Q_В

Q_D

C'

C

D

Н_г = Н_ств

n₁

n₂

n₃

Н_D

Рис. 7.17. Порядок регулирования подачи насоса:

1 – H = f(Q) при n₁; 2 – h₁ = A + S₁Q²; 3 – h₂ = A + S₂Q²; 4 – H₁ = f(Q) при n₂ < n₁;

5 – H₂ = f(Q) при n₃ < n₂; 6 – h₃ = A + S₂Q²; n₁–n₃ – частота вращения вала насоса, об/мин

Регулирование задвижкой. Предположим, что насос должен иметь подачу не Q_А, а Q_В, т. е. Q_В < Q_А. Этой подаче должна соответствовать точка В характеристики насоса.

Если на напорном трубопроводе насоса прикрыть задвижку, то появится дополнительное местное сопротивление и увеличится местное сопротивление рукавной линии, и характеристика ее пойдет круче (линия 3).

Следовательно, при ранее проложенной рукавной линии изменялась ее характеристика.

Регулирование изменением частоты оборотов рабочего колеса насоса. Рабочая характеристика насоса (кривая 1 на рис. 7.17) получена при частоте вращения n₁, об/мин, рабочего колеса насоса. Уменьшим частоту его вращения до n₂ < n₁ (кривая 4). Тогда на основании законов подобия можно записать:

; (7.4)

. (7.5)

Этим значениям Q₂ и Н₂ будет соответствовать подача Q_с и Н_с в точке С.

Комбинированный способ регулирования. Он осуществляется изменением частоты вращения колеса насоса и регулированием задвижкой.

Предположим, необходимо установить рабочую точку D. Для этого следует уменьшить частоту вращения колеса насоса до n₃ (кривая 5), а затем из точки С', прикрывая задвижку, перейти в точку D с подачей Q_D, соответствующей значению напора H_D (кривая 6).

Указанным способом можно регулировать Q и Н в поле характеристики насосной установки, ограниченном кривыми 1 и 2, а также осью ординат Н. Вне этого поля потребуется замена рукавной линии с рукавами большего диаметра.