11 Тақырып. Центрден тепкіш насос пен жылу желісінің бірігіп жұмыс істеуі және оны реттеу

Энергия деңгейінің өзгеруінен сұйықтың құбыр өткізгіш бойымен ағуы насостың жұмысы арқылы жүзеге асырылады, ол энергетикада қазіргі кезде кеңінен қолданылады. Құбыр өткізгіштің насоспен бірігіп жұмыс істеуін және сұйықтың насосты берілісті құбыр өткізгішінің есеп принципін қарастырайық.

Сұйықтың насосты берілісті құбыр өткізгіші ажыратылған түрде болуы мүмкін, яғни, сұйық бір ыдыстан екінші ыдысқа сорылады, (сурет. а), немесе тұйықталған (сақиналы ), мұнда бірдей мөлшерлі сұйық айналады (сурет. б).

Сурет . Насосты берілісті құбыр өткізгіштер

P ₀ қысымды төменгі резервуардан келесі P₃  қысымды резервуарға сұйық ағатын құбыр өткізгішін қарастырайық. (сурет. а). Насостың осі орналасқан биіктігі H₁  сорылудың геометриялық биіктігі деп аталады, ал сұйық насосқа ағатын құбыр өткізгіш сорғыш құбырөткізгіш немесе сору сызығы деп аталады. Құбыр өткізгіштің соңғы қимасы орналасқан биіктігі  H₂  айдағыштың геометриялық биіктігі деп аталады, ал сұйық насостан ағатын құбыр өткізгіш ағынды немесе айдағыш сызығы деп аталады.

Сорғыш құбыр өткізгіштегі жұмыстың сұйықтықтың ағыны үшін Бернулли теңдеуін құрамыз, яғни 0-0 және 1-1 қималары үшін  (α = 1 деп аламыз):

Бұл теңдеу сорғыш құбыр өткізгіштердің есебі үшін негізгі теңдеу болып табылады.

Енді Бернулли теңдеуін жазатын ағынды құбыр өткізгішті қарастырайық, яғни 2-2 және 3-3 қимасы үшін:

Бұл теңдеудің сол бөлігі насостың шығысындағы сұйықтықтың энергиясын білдіреді. Ал насостың кірісіндегі сұйықтық энергиясын ұқсас түрде мына өрнектен алуға болады:

Осылайша, насос арқылы өтетін сұйықтық энергиясының өсімшесін табуға болады. Бұл энергия сұйықтыққа насос арқылы хабарланады, сондықтан әдетте ол былай белгіленеді H_нас.

Ағынды табу үшін H_нас мына теңдеуді шешеміз:

мұнда Δz – сұйықтықты көтерудің толық геометриялық биіктігі, Δz = H ₁ + H₂; КQ^m – гидравликалық жоғалтулардың суммасы, P₃ және Р₀ – сәйкесінше, жоғарғы және төменгі сыйымдылықтың бөлігіндегі қысым.

Егер деңгейдің нақты әр түрлілігіне Δz пьезометрлік биіктіктердің айырымын ( P₃ - Р₀ ) ( ρg ) қосса, онда деңгейдің арттырылған әр түрлілігін қарастыруға болады

Және формуланы былай жазуға болады:

H_нас = H_ст + KQ^m

Бұл формуладан мынадай қорытынды жасаймыз

Бұдан насостың тұрақты жұмысының келесі ережесі шығады: құбыр өткізгіште сұйықтықтың орныққан ағуы кезінде насос қажеттіге тең ағысты дамытады.

Бұл теңдікте насосты беруі бар құбыр өткізгішті есептеу әдісі негізделеді, ол бір графикте бірдей масштабтағы бар екі қисықты біріктіру құруға негізделген: ағын H_потр = f₁(Q)және насостың сипаттамалары H_нас = f₂(Q) және олардың қиылысу нүктелерін табу (сур.).

Сур. Жұмыс нүктелерін графикалық табу

Насостың сипаттамасы деп насостан пайда болатын ағынның насостың валының айналудың тұрақты жиілігі кезіндегі оның берілуінен (сұйықтықтың шығыны) тәуелділігін айтады. Суретте графиктің екі нұсқасы берілген: а - турбулентті режим үшін; б - ламинарлы режим үшін. Қажетті ағынның қисығының насостың сипаттамасымен қиылысу нүктесі жұмыс нүктесі деп аталады. Басқа жұмыс нүктесін алу үшін реттегіш кранның ашылуын өзгерту керек (құбыр өткізгіштің сипаттамасын өзгерту) немесе насостың валының айналу жиілігін өзгерту керек.

Насосты эксплуатациялау практикасында олардың параметрлерін реттеуге жүгінуге тура келеді, ең алдымен беруді, ең сирек түрде –насостың берілуі. Осылайша, мысалы, мелиоритивті насос станцияларының жұмыс режимі уақыт бойынша және суару (поливного) сезонында, ал кейде тәулік ішінде айтарлықтай тербеліске ие су беру графигімен басқарылады. Осы арқылы насосты станцияның беруін реттеудің қажеттілігі туғызылады. Беруді реттеу қалалық сумен жабдықтаудың насостың станцияларында, гидроаккумулятор қондырғыларында, мұнайды сорып алу қондырғыларында, жылу станциясының циркуляционды және қоректендіргіш насостарында және т.б жерлерде орын алады.

Насосты реттеу деп оған қажетті шаманы қамтамасыз ету үшін қажетті туынды өзгерту процесін айтады.

Насос және сыртқы желі біркелкі жүйені құрайды, ол материалдық және энергетикалық баланспен анықталатын тепе теңдік күйін айтады. Материалды баланс сыртқы желідегі насостың берілу шығынының теңдік шартымен сипатталады, ал энергетикалық –тұтынатын желінің ағынының насос ағынына теңдігімен анықталады. Жүйенің материалдық және энергетикалық балансының графикалық шарты насос пен желінің сипаттамаларының қиылысу нүктемесімен сипатталады. Насостың және желінің сипаттамаларының мәліметтері кезінде тұрақты тепе теңдік шартына жауап беретін тек қана бір нүкте болады. Суды тұтыну шамасы, негізінен, уақыт бойынша өзгереді, соған сәйкес жүйенің жұмыс нүктесі орын ауыстыруы керек. Осы мақсатпен насосты беруді реттеу қажет.

Осыған байланысты жүйенің жұмыс нүктесі насостың сияқты, желінің де сипаттамаларымен анықталады, онда беруді желінің сипаттамасын өзгерту (сандық әдіс) есебінен реттеуге болады, немесе насостың сипаттамасы өзгеру есебінен (сапалық әдіс) ретеуге болады. Желі сипаттамасын өзгерту есебінен насосты қондырғының беруін және ағынды өзгертуге желінің статикалық құраушы кедергісін (айдау мен сорудың геометриялық биіктігі, қабылдағыш резервуардағы сұйықтық беттігіндегі қысымы) өзгерту арқылы, сорғыш немесе ағынды құбыр өткізгіштегі сұйықтықтың козғалуына қарсы кедергінің өзгерту, желінің сызбасының өзгерту (мысалы, байпасты линияны енгізу есебінен) арқылы қол жеткізуге болады.

«Насос –желі» жүәенің жұмысы сапалы түрде насостың жұмыс доңғалағының айналу жиілігінің, насос каналының тікелей (проточный) геометриясының және жұмыс доңғалағына кірердегі ағынның кинематикасының өзгеруімен реттеледі.

Комбинирленген реттеудің әдістері де болады, мұнда желінің сипаттамасы мен насостың сипаттамасының өзгеруі бір мезетте және өзара байланысты өтеді.

Лопасты насостарды реттейтін сандық әдістерге жатады:

• насостың ағынды жағын дросельдеу;

• насостың сорғыш жағын дросельдеу;

• қайта жүктеу (байпасирование);

• төменгі бьефде көтерілген су бөлігін түсіру;

• насостың сорғыш құбырына ауаның берілуі;

• автоматты реттеу (ағынды стстистикалық өзгеру);

• көп секциялы насостардағы жұмыс істейтін деңгейлердің параллельді және тізбектей қосылу комбинациясы ;

• бактік –гидроаккумуляторлардың қолданылуы;

Ірі насостық станцияларда сандық әдістерге жататын келесі реттеу әдістері жатады :

• насостық станцияда аванкамерада торлық тыныштандырғыштар қолданылады;

• Ірі насостық станцияларда ағындық коммутациялардың инесін біріктіретін перпускной құбыржетек қолданылады;

• параллельді жұмыс істейтін насостардың сандарының өзгерісі (өлшемді агрегаттарды қолдану).

Сандық реттеу тәсілдеріне жатады :

• жұмыстық дөңгелектің айналу жиілігінің өзгерісі ;

• насостың жұмыстық дөңгелегінде кірісінде аппаратты бағыттайтын лопастарды орнату бұрышының өзгерісі ;

• насостың жұмыстық дөңгелегінде шығысында аппаратты бағыттайтын лопастарды орнату бұрышының өзгерісі ;

• жұмыстық дөңгелектің ұзындығының өзгеруі;

• жұмыстық дөңгелектердің каналында тік ағыстың деңгейінің өзгеруі;

• жұмыстық дөңгелектің лопастарының орнатылу бұрышының өзгеруі;

• Өзіндік реттеу;

• Жұмыс доңғалағының нүктелілігі (обточка).

Комбинирленген реттеу тәсілдеріне жатады :

• перепускпен өзіндік реттеу;

• Перепуск ағын закруткасы аз контур арқылы жұмыстық дөңгелектің алдында ;

• Перепускпен дросельдеу;

• Перепускпен айналдыру;

• жұмыстық дөңгелектің айналу жиілігінің өзгеруі мен дросельденуі;

• насостардың ағынды сулық және лопастық комбинациясы .

СӨЖ арналған бақылау сұрақтары:

1. Қандай теңдеу сорғыш құбыр өткізгіштердің есебі үшін негізгі теңдеу болып табылады?

2. Сұйықтың насосты берілісті құбыр өткізгішінің есеп принципін суреттеңіз.

3. Лопасты насостарды реттегіш сандық әдістерге не жатады?

4. Ірі насостық станцияларда насостарды реттеудің қандай әдістері қолданылады?