5.10. Методы регулирования производительности насосной установки

Во время эксплуатации насосных установок приходится по тем или иным причинам менять подачу жидкости в сеть. Можно выделить четыре способа регулирования производительности насоса, основанных на изменении характеристики сети или насоса.

Дроссельный метод основан на изменении гидравлического сопротивления трубопровода с помощью вентиля или задвижки на нагнетательной стороне насоса. В принципе регулировать можно и запорным устройством, установленным на всасывающей стороне, но делать этого не рекомендуется из-за возможности возникновения явления кавитации (см. подразд. 5.2).

При дроссельном регулировании характеристика насоса остается неизменной, с изменением сопротивления трубопровода рабочая точка перемещается по кривой (рис. 5.17). Если рабочая точка в начальный момент находилась в положении , то, закрывая задвижку, мы перемещаем ее в точку , а открывая − в точку .

Рис. 5.17. Изменение положения рабочей точки насоса

при дроссельном регулировании

При регулировании производительности насоса рекомендуется соблюдать следующее правило: отклонение КПД от его максимального значения не должно превышать 7 %. Проведя через график линию постоянного КПД , получим точки и , соответствующие крайним значениям КПД, за пределы которых выходить не следует.

Участок характеристики насоса от точки до точки является его рабочим участком, в пределах которого .

Дроссельный метод с точки зрения энергетических затрат невыгоден, так как приходится тратить энергию на преодоление гидравлических сопротивлений в дросселе. Однако он применяется чаще всего в силу своей простоты.

Регулировка изменением числа оборотов. Согласно уравненям пропорциональности, изменение числа оборотов рабочего колеса приведет к изменению характеристик насоса, характеристика сети при этом останется постоянной, как видно из рис. 5.18. Числу оборотов соответствуют производительность и напор , меньшему значению − меньшие величины и . Снижение и приводит к снижению мощности насоса.

Рис. 5.18. Изменение положения рабочей точки насоса

при изменении числа оборотов рабочего колеса

Метод изменения числа оборотов в промышленных условиях применяется крайне редко из-за необходимости установки между двигателем и насосом устройства, позволяющего менять число оборотов (вариатора, коробки скоростей, электромагнитной муфты). Все это достаточно сложное и дорогостоящее оборудование, снижающее к тому же общий КПД насосной установки. По этой причине в целях облегчения подбора насоса в насосостроении пошли по пути увеличения типоразмеров насосов.

Регулирование изменением угла установки лопаток. Этот метод, так же как и предыдущий, связан с изменением рабочей характеристики насоса и применяется только для регулировки производительности осевых (пропеллерных) насосов с поворотно-лопастными рабочими колесами. Схема такого насоса показана на рис. 5.19. Рабочее колесо насоса, помещенного в корпус (трубу) 1, не имеет ни переднего, ни заднего диска. Задним диском служит ступица 3 на которой вертикально устанавливаются поворачивающиеся лопасти 2 под углом к направлению потока (к оси вала). Передним диском служит корпус. После выхода из насоса жидкость проходит через неподвижные направляющие лопатки, в которых кинетическая энергия переходит в потенциальную энергию давления. Поворот лопастей производится специальным механизмом.

1

2

3

Рис. 5.19. Схема осевого насоса:

1 – корпус; 2 – рабочая лопатка; 3 – ступица

Осевые насосы относятся к типу быстроходных. Коэффициент быстроходности достигает в них 1000 и более, т. е. эти насосы имеют наиболее высокие подачи и самые низкие напоры.

Регулирование изменением наружного диаметра рабочего колеса. При изменении внешнего диаметра рабочего колеса и неизменных других геометрических размерах подобие колес нарушается и уравнения пропорциональности становятся непригодными.

В данном случае имеет место такая зависимость:

.

Часто насосы одного и того же типа комплектуются несколькими колесами разных размеров. Для примера на рис. 5.20 показаны рабочие характеристики центробежного насоса ALC-3 фирмы Alfa Laval с шестью типоразмерами колес, предназначенного для перекачивания пищевых жидкостей.

40

35

30

25

20

15

10

5

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

Рис. 5.20. Рабочие характеристики насоса при различных

диаметрах рабочего колеса