2.1.6. Регулирование подачи центробежных нагнетателей

Основной задачей регулирования насоса является подача в сеть заданного расхода жидкости. Для этого может использоваться один из следующих способов: дросселирование; байпасирование; изменение частоты вращения рабочего колеса; регулирование поворотными направляющими на входе в рабочее колесо, т. е. подкрутка потока на входе. Первые три способа описаны ниже, четвертый обычно применяют для регулирования подачи вентиляторов и центробежных компрессоров; так, при α₁ < 90^о напор, создаваемый нагнетателем, уменьшается (см. (2.1) и план скоростей на рис. 2.2), а при α₁ > 90^о напор увеличивается. При включении нагнетателя в сеть соответственно будет уменьшаться или увеличиваться и подача.

Определив характеристику сети, при заданном расходе находят необходимый напор, а затем ориентировочно, с некоторым запасом, подбирают один или несколько типов насосов, способных обеспечить эти два параметра в сети. На практике характеристики насосов обычно заданы графически, поэтому задачи, связанные с подбором наиболее экономичного насоса либо системы параллельно или последовательно включенных насосов, а также способа его (их) регулирования, удобно решать также графически.

Регулирование производительности дросселированием

Метод заключается в том, что в сети последовательно с насосом устанавливается устройство с переменным (регулируемым) живым сечением, именуемое дросселем, в котором рассеивается (диссипируется) часть напора насоса (рис. 2.7).

В качестве таких дросселей используется запорно-регулирующая арматура, т. е. задвижки, вентили, а в воздуховодах — заслонки (поворотного типа и шиберные).

Место установки дросселей для насосов лопастного типа — линия нагнетания, поскольку в случае их установки на линии всасывания давление на входе в насос уменьшается (за счет появления потерь на дросселе), в результате возрастает риск появления кавитации в насосе.

Н а рис. 2.7 показана совмещенная характеристика сети и центробежного насоса при дросселировании. Из графиков видно, что если включить насос в сеть без регулирующих устройств, то рабочая точка, являющаяся пересечением характеристики насоса 1 и характеристики 2 сети, будет иметь абсциссу , лежащую значительно правее абсциссы заданной рабочей производительности .

После включения дросселя в сеть ее сопротивление возрастет. Это означает, что кривая характеристики сети станет круче. Характеристику сети можно плавно регулировать путем изменения степени закрытия дросселя. Таким путем и достигается настройка системы на требуемую производительность . Характеристика сети 3 при этом будет пересекать характеристику насоса 1 в точке с абсциссой . Ордината этой точки Н_н есть напор насоса. Из графиков видно, что этот напор складывается из двух частей: падения напора в сети Н_с и потерь напора в дросселе h_д. Величина Н_с находится как ордината точки пересечения вертикальной линии  =   = const с исходной характеристикой 2 сети; значение h_д — как разность h_д = Н_н – Н_с.

Особенностью регулирования производительности дросселированием является последовательное соединение насоса, сети и дросселя. Поэтому расходы в них будут одинаковыми:  =  . Все характеристики насоса (напор, КПД, эффективная мощность, кавитационный запас) обычно задаются графически как функции расхода. Поэтому в данном случае КПД насоса легко находится как значение ₁ = ( ). Однако общий КПД установки будет меньше, поскольку часть энергии, сообщаемой насосом жидкости, рассеется в дросселе. По определению КПД установки  есть отношение полезной мощности N_пол = g H_с к затраченной (эффективной) N_эф = g H_н/₁, т. е. КПД установки при дросселировании

_д = ₁ < ₁. (2.16)

В насосах объемного типа способ дросселирования использовать нельзя (см. ниже).