2.7. Способы регулирования режимов работы насоса и их анализ
Принятой графической характеристике Н = f (Q), выбранного в п. 2.6 насоса и рассчитанной характеристике трубопровода Нп = f (Q) соответствует только одна рабочая точка с параметрами Q1 и Н1. Однако в процессе выполнения различных технологических процессов величина расхода Q может изменяться, а это значит, что при имеющейся насосной установке возникает необходимость в изменении расхода в соответствии с требованиями. Чаще всего этого можно достичь регулированием режима работы насосной установки: дросселированием т.е. изменением степени открытия задвижки, установленной на нагнетательной линии насоса (в этом случае изменяется характеристика трубопроводной системы Нп = f (Q), а характеристики насоса Н = f (Q), N = f (Q), η = f (Q) остаются неизменными) или изменением частоты вращения рабочего колеса насоса n (в этом случае изменяются характеристики насоса, а характеристика трубопроводной системы Нп = f(Q) остается неизменной). Каждый из этих способов имеет свои достоинства и недостатки. Поэтому будущему инженеру необходимо их освоить хотя бы на примере своей трубопроводной системы. Регулирование следует осуществлять на потребный расход Qр = (0,85–0,9)Q1, где Q1 – расход, полученный при определении условий работы насоса на один нагнетательный трубопровод (п. 2.6.1). В случае, если величина Q1 значительно (более чем на 8–10%) превышает расход Q, заданный в индивидуальном задании, регулирование необходимо осуществлять на заданный расход Q.
2.7.1. Регулирование дросселированием
При таком способе регулирования, чтобы обеспечить потребный расход Qр, необходимо увеличивать потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений в трубопроводной системе. Этого можно достичь регулируя степень открытия задвижки, вследствие чего будет изменяться коэффициент местных сопротивлений з, а , следовательно, и величина гидравлических сопротивлений на нагнетательной линии. Что касается всасывающей линии, то все расчетные параметры, полученные при определении условий работы насоса на один нагнетательный трубопровод, остаются неизменными и их учитывают при определении потребного напора при дросселировании. Чтобы определить рабочую точку, которой будет соответствовать потребный расход Qр, необходимо из имеющейся характеристики при открытой задвижке (см. п.2.6.1.) определить необходимый дросселируемый напор в задвижке hдр (рис. 2.9).
Рис. 2.9
Затем определить коэффициент потерь напора в задвижке
.
Для полученного значения коэффициента местных сопротивлений задвижки з рассчитать величину потребного напора для тех же расходов, что были приняты и при расчете всасывающей линии насоса, т. е. получить параметры для построения так называемой дроссельной кривой Нп = f (Q), соответствующих данной степени открытия задвижки. Расчет такой характеристики производится по методике, изложенной в п. 2.6.1. После этого по данным таблицы п. 2.5 построить характеристики насоса Н = f (Q), N = f (Q), η = f (Q) и в таком же масштабе нанести характеристику дроссельной кривой Нп = f (Q), которая будут пересекать характеристику насоса Н = f (Q) в рабочей точке.
Для полученного значения коэффициента местных сопротивлений задвижки з по табл. 2.7 определить степень открытия задвижки . Чаще всего, как показывает практика, степень открытия задвижки соответствующая необходимому коэффициенту сопротивления з будет располагаться между двумя соседними значениями. Поэтому необходимо методом интерполяции установить значения степени открытия задвижки, при которой будет обеспечен необходимый коэффициент местных сопротивлений.
Таблица 2.7
|
|
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
|
з |
200 |
77 |
33 |
11 |
4,70 |
2,35 |
1,23 |
0,67 |
0,31 |
0,11 |
0,05 |
Это же значение коэффициента местных сопротивлений задвижки з, при котором будет обеспечен расход Qр можно установить и другим образом. Приняв несколько значений з из табл. 2.7 (как показывает практика расчетов четыре первых значения) рассчитывают характеристики потребного напора, так называемые дроссельные кривые Нп = f (Q). Расчет их производят согласно методике, изложенной в п.2.6.1. Затем строится характеристика насоса по данным таблицы 2.2 и на этот график наносятся все дроссельные кривые, которые будут пересекать характеристику насоса в различных точках. Вероятнее всего точка с необходимым значением Qр будет располагаться между двумя смежными дроссельными кривыми. Поэтому методом интерполяции между ними необходимо установить коэффициент сопротивления задвижки з и степень ее открытия.
Регулирование работы насосной установки дросселированием вызывает дополнительные затраты энергии обусловленные необходимостью преодоления дополнительных гидравлических сопротивлений, создаваемых задвижкой. Однако, благодаря тому, что он является весьма простым способом регулирования, он находит широкое распространение на практике.