2.7. Способы регулирования производительности насосов объемного типа

Производительность насосов объемного типа (см. формулы ((2.28) и (2.29)) пропорциональна частоте движения рабочего органа (поршня, шестерен, ротора и т. п.), рабочему объему и объемному КПД. С этими параметрами связаны способы регулирования производительности насосов объемного типа.

Изменение частоты движения рабочего органа и хода поршня в поршневых насосах технически не всегда легко реализовать (при этом нарушается и динамическая балансировка машины), так же как и, например, изменение хода поршня в поршневых насосах.

Иногда всасывающий клапан выполняют управляемым, задерживая его посадку на место (тем самым снижается объемный КПД машины); этот метод считают наиболее экономичным. Другой простой способ уменьшения объемного КПД – байпасирование.

Метод дросселирования в насосах объемного типа не используется, поскольку подача при этом меняется слабо, а потребляемая мощность резко возрастает.

На рис. 2.32 показана схема обвязки поршневого насоса 5, оборудованного предохранительным перепускным клапаном 6, байпасной линией 7 с регулятором расхода 8. Линия 1 соответствует идеальной характеристике насоса объемного типа (  = const), линия 2 — характеристике реального насоса (вследствие утечек с ростом давления подача насоса снижается), предохранительный клапан которого отрегулирован на предельное давление

р_пр= р_о +  g  Н_пр,

с тем чтобы защитить насос и его обвязку от разрыва. Здесь р_о – давление на линии всасывания насоса,  – плотность жидкости, Н_пр – предельный напор.

Рис. 2.32. Работа насоса объемного типа на сеть: 1 – идеальная характеристика насоса;

2 – реальная характеристика насоса; 3 – исходная характеристика сети; 4 – характеристика сети с дросселем; 5 – насос; 6 – предохранительный клапан; 7 – байпасная линия; 8 – байпасный регулятор расхода; 9 – дроссель

Пусть задан рабочий расход в сети . Исходная характеристика 3 сети пересекается с характеристикой 2 насоса в рабочей точке А, и производительность (абсцисса точки А) больше заданной (рис. 2.32).

Предположим, что была предпринята попытка регулировать производительность дросселированием, для чего на линии нагнетания установили дроссель 9. Байпасную линию при этом будем считать закрытой. По мере закрывания дросселя 9 крутизна характеристики сети будет возрастать, при этом рабочая точка А будет перемещаться по характеристике насоса 2 вплоть до точки В. Заметим, что из-за практически вертикальной характеристики насоса 2 производительность при этом будет уменьшаться очень слабо. Как только характеристика сети пройдет выше точки В (а это значит, что изменение давления в сети стало больше предельного), начнет открываться предохранительный клапан 6, пропуская через себя часть жидкости с высоким напором Н_пр. Когда характеристика сети станет соответствовать линии 4, подача через нее составит , а через клапан будет перепускаться жидкость с расходом

= – (см. рис. 2.32).

Мощность, теряемая жидкостью при перепуске через предохранительный клапан, составит

N_пр =  g  Н_пр.

Далее рассмотрим регулирование байпасированием при помощи регулятора расхода 8 на байпасной линии 7. Дроссель 9 при этом будем считать отсутствующим. При заданной подаче в сети находим точку С (см. рис. 2.32), которой соответствует напор Н_б. Сеть и байпасная линия работают параллельно, т. е. при одинаковом напоре. Продолжая горизонталь Н = Н_б до пересечения с характеристикой 2 насоса, находим его производительность . Тогда расход через байпасную линию  =   –  . Мощность, теряемая жидкостью при перепуске через байпасную линию, равна

N_б =  g Н_б N_пр,

откуда ясна чрезвычайно низкая экономичность регулирования дросселированием в объемных насосах. Кроме того, подача при таком способе регулирования определяется степенью открытия клапана, оборудованного пружиной (или грузом), которые не рассчитаны на обеспечение стабильного расхода. По этим причинам установка дросселя на линии нагнетания для объемных насосов бессмысленна. Установка же дросселя на линии всасывания недопустима по тем же обстоятельствам, что и для лопастных насосов. Поэтому способ дросселирования для регулирования подачи насосов объемного типа не применяют.