Регулирование производительности байпасированием

Метод заключается в том, что в сети параллельно с насосом устанавливается байпасная (обходная, bypass [англ.] — посредством перепуска, обхода) линия с дросселем, через которую пропускается избыточная часть жидкости (рис. 2.8), т. е. производительность насоса может быть представлена как сумма

= + ,

где  =  — расход жидкости в сети (рабочий расход); — расход жидкости через байпасную линию.

В схеме регулирования производительности байпасированием полный напор насоса H_н можно считать равным изменению напора в сети H_с:

H_н = H_с.

Н а рис. 2.8 показана совмещенная характеристика сети и насоса при байпасировании. Из графиков видно, что если включить насос в сеть при закрытом дросселе на байпасной линии, то рабочая точка, являющаяся пересечением характеристики 1 насоса и характеристики 2 сети, будет лежать правее заданной рабочей производительности ; при этом  = 0. По мере открывания байпасной линии расход через нее возрастает, а напор в системе снижается (байпасная линия как бы «шунтирует» источник энергии — насос). При этом благодаря наклону характеристик сети и насоса производительность сети будет уменьшаться, а подача насоса — увеличиваться. Этот процесс регулирования продолжается до тех пор, пока расход в сети не станет равным рабочему расходу .

Не вся энергия, передаваемая насосом жидкости, будет использоваться в сети, поскольку часть жидкости с высоким давлением возвращается через байпасную линию на всасывающую сторону насоса с низким давлением, теряя энергию. Коэффициент полезного действия насоса ₂ определяется по его производительности (рис. 2.8). КПД установки  есть отношение полезной мощности N_пол = g H_с к затраченной (эффективной) N_эф = g H_н/₂, откуда, учитывая равенство H_н = H_с, находим КПД установки при байпасировании:

_б = ₂ < ₂. (2.17)

Сравнивая КПД при дросселировании и байпасировании, выбирают наиболее экономичный способ регулирования.

Регулирование производительности изменением частоты вращения рабочего колеса

Изменение частоты вращения, как и геометрических размеров гидравлических машин, должно проводиться с учетом теории гидродинамического подобия (см. выше).

Пусть известна характеристика насоса 1 (рис. 2.9) при частоте вращения n', а также характеристика сети 3. Необходимо обеспечить производительность , т. е. рабочей точкой должна стать точка С. Построим параболу подобных режимов 5, описываемую выражением Н =

Пересечение линий 1 и 5 даст точку А, параметры в которой подобны параметрам в точке С, а КПД одинаковы. Искомая частота вращения n рабочего колеса определяется по любой из формул (2.10, 2.11). Учитывая постоянство размеров колеса насоса, можно записать

n = n = n

Этот способ регулирования производительности является теоретически наиболее экономичным, однако далеко не всегда используется на практике из-за относительно высокой стоимости регулируемого привода.

2.1.7. Соединения центробежных насосов Параллельное включение насосов

Если подобрать насос достаточной производительности не удается, либо производительность наиболее подходящего насоса чрезмерно велика, и КПД при регулировании байпасированием оказывается очень низким, то возможна установка в сети двух или более параллельно работающих насосов. Варианты соединения нагнетателей с разными характеристиками изложены в специальной литературе [6, 9].

На рис. 2.10 показан случай параллельного соединения двух одинаковых насосов, когда сопротивлением участка трубопровода, смонтированного для подключения второго насоса, можно пренебречь.

С уммарная характеристика строится следующим образом. На оси ординат выбирается некоторое значение напора Н₁ одиночного насоса, по характеристике 2 насоса определяется производительность одиночного насоса . При параллельном соединении напоры насосов одинаковы, а расходы суммируются, поэтому при значении напора Н₁ производительность двух насосов составит 2 . Аналогичные построения выполняются для ряда точек, по которым затем строится плавная линия 3, которую и можно считать суммарной характеристикой двух одинаковых насосов, включенных параллельно.

При работе одиночного насоса рабочей является точка С (пересечение линий 1 и 2), ей соответствует расход . При установке второго насоса рабочая точка В находится как пересечение линий 1 и 3, ей соответствует расход , который в общем случае не равен 2 . Это связано с тем, что при увеличении расхода через сеть потери напора в ней возрастают (т. е. характеристика сети 1 — возрастающая функция).

Производительность каждого из параллельно включенных насосов можно найти аналитически как = N_пол/(gH_р), а также из графика, проводя горизонталь из точки В до пересечения с характеристикой 2 одиночного насоса в точке А. Каждый из двух насосов работает с подачей , по которой и следует находить КПД насосов. Общий КПД установки есть отношение полезной мощности N_пол = g H_р к затраченной двумя насосами N_эф = 2 /_пар, откуда нетрудно найти  = _пар.

Подобным образом можно построить характеристику трех и более параллельно включенных насосов.