75 группа 2 вариант / Тепломеханическое и вспомогательное оборудование ТЭС / Часть 1 / 1. Курс лекций ТМиВО ТЭС_для ФЗВО

Рис. 3.38. Рабочие характеристики центробежного насоса при переменном числе обо-

ротов ротора: обозначения приведены в тексте

40

Преимущества метода:

-самый простой способ регулирования;

-относительно (среди способов регулирования при неизменном числе оборотов ротора) экономичный способ регулирования для насосов с малым коэффициентом быстроходности (центробежных) (см. рис. 3.39).

Недостатки метода:

-неэкономичный способ регулирования для насосов с большим коэффициентом быстроходности (диагональных, осевых, вихревых) (см. рис. 3.39);

-для высоконапорных насосов такое регулирование может сопровождаться пере- грузкой трубопроводных соединений и арматуры из-за увеличения давления до ре- гулятора;

-метод нельзя использовать для объемных насосов.

Регулирование байпасированием (перепуском). Суть метода состоит в воздей-

ствии на характеристику сети путем подключения параллельно работающего участ- ка – байпаса (перепуска) из напорного трубопровода насоса во всасывающий

(рис. 3.40).

Поскольку гидравлические характеристики элементов d и g расположены парал- лельно (относительно насоса), при построении общей характеристики (например, 1’’) нужно суммировать соответствующие им подачи при одинаковых напорах (в примере: а + б = с).

При открытии регулятора d до положения 1 (переход рабочей точки от А к В) уменьшается напор насоса, но увеличивается расход через него. При этом расход в сеть будет соответствовать точке С, а расход через перепуск – точке Д (пересечения горизонтали из точки В с соответствующими характеристиками).

Преимущества метода:

-для высоконапорных насосов такое регулирование применимо, поскольку ис- ключает перегрузку трубопроводных соединений и арматуры из-за увеличения дав- ления (давление на напоре, наоборот, уменьшается);

-относительно экономичный способ регулирования для насосов с большим коэф- фициентом быстроходности (диагональных, осевых, вихревых) (см. рис. 3.40);

Недостатки метода:

-при задействовании перепуска увеличиваются скорости среды на всасе насоса, что приводит к падению давления перед рабочим органом, следовательно, увеличи- вает вероятность кавитации и срыва насоса;

-усложнение схемы обвязки и эксплуатации насосной установки;

-неэкономичный способ регулирования для насосов с малым коэффициентом быстроходности (центробежных) (см. рис. 3.40).

Регулирование изменением частоты вращения ротора. Суть метода состоит в воздействии на характеристику насоса путем изменения числа оборотов ротора при неизменной характеристике сети (рис. 3.41).

При уменьшении числа оборотов ротора характеристика насоса деформируется (линии, соответствующие n1, n2 и т.д.); при этом рабочая точка переходит по харак- теристике сети (А, В, С и т.д.).

Важно, что при частотном регулировании органы регулирования сети целесооб- разно держать в полностью открытом положении для уменьшения гидравлического сопротивления сети и, соответственно, затрат мощности на привод насоса.

41

Рис. 3.39. Регулирование производительности насо- са дросселированием: е – насос с характеристикой ЕА; g – гидравлическое со- противление сети с харак- теристикой 1’; s – регуля- тор (дроссель) с характери- стиками 1, 2, 3 в зависимо- сти от степени открытия; L

– напор; Q – подача

42

Рис. 3.40. Регулирование производительности насоса байпасированием (перепуском): е – насос с характеристикой ЕА; g – гидравлическое сопро- тивление сети с характе- ристикой 1’; d – регулятор (дроссель) на перепуске с характеристиками 1, 2, 3 в зависимости от степени открытия; L – напор; Q – подача

43

Рис. 3.41. Регулирование производительности насоса изменением числа оборотов ротора: 1 – характеристика сети; ni – характеристики насоса при различном числе оборотов ротора; L – напор; Q

– подача

Преимущества метода:

-для высоконапорных насосов такое регулирование применимо, поскольку ис- ключает перегрузку трубопроводных соединений и арматуры из-за увеличения дав- ления (давление, наоборот, уменьшается);

-наиболее экономичный способ регулирования для насосов с любым коэффици- ентом быстроходности (см. рис. 3.40);

-отсутствует увеличение скорости на всасе насоса, исключает вероятность кави- тации и срыва насоса;

-нет нерациональных затрат энергии на преодоление сопротивления дросселя, трубопровода перепуска.

Недостатки метода:

-большие затраты на реализацию (стоимость частотно-регулируемого электро- привода или гидромуфты).

Для реализации рассматриваемого способа регулирования необходим либо ча- стотно-регулируемый электропривод (ЧРП), либо гидромуфта.

44

ЧРП – это система управления частотой вращения ротора электродвигателя, вы- полненная на базе частотного преобразователя. Частотный преобразователь в общем случае состоит из выпрямителя (преобразует переменный ток электросети в посто- янный) и инвертора (преобразует постоянный ток в переменный ток требуемой ча- стоты и амплитуды).

Гидромуфта (гидравлическая муфта) – это один из видов гидродинамической передачи, в которой отсутствует жесткая связь ведущего и ведомого валов.

Рассмотрим конструкцию и принцип действия одного из вариантов гидромуфты (рис. 3.42). Одно колесо гидромуфты жестко связано с валом электродвигателя, вто- рое - с валом насоса. Пространство между колесами может быть заполнено маслом на разный уровень. Колесо, вращаемое двигателем, создает поток масла, побужда- ющий к вращению колесо насоса. Чем больше масла будет залито между колесами, тем лучшее "сцепление", и тем большая механическая мощность будет передана че- рез гидромуфту к насосу. Уровень масла изменяется с помощью ковшевой трубы, откачивающей масло из пространства между колес. Регулирование положения ков- шовой трубы осуществляется специальным исполнительным механизмом.

Гидромуфты и ЧРП часто рассматриваются как альтернативы друг другу. Однако при выборе конкретного технического решения необходимо учитывать преимуще- ства и недостатки каждого из этих двух методов. Сравнительная характеристика ЧРП и гидромуфты дана в табл. 3.1.

Рис. 3.42. Конструктивная схема гидромуфты с регулируемым заполнением

45

Таблица 3.1. Сравнительная характеристика ЧРП и гидромуфты

Характеристика

Удельная стоимость на единицу мощности насоса

Возможность использо- вания одного устройства на несколько насосов

Возможность работы двигателя при внезапной поломке устройства

Надежность устройства

ЧРП

Больше, особенно с тормоз- ным блоком

Да

Да (для ЧРП с автоматическим байпасом – переход на пита- ние от сети)

В среднем выше (нет механических, движу- щихся частей)

Полный КПД насосной	Выше (особенно при низких
установки	числах оборотов ротора)
Обеспечение регулиро-
вочного диапазона	Полностью
нагрузок насоса
Плавность пуска	Ниже
Демпфирование ударов
и крутильных колебаний	Нет
со стороны насоса
Генерация паразитных
токов от инвертора, спо-
собных нарушать работу	Да
соседних электрических
устройств
Требуемая рабочая пло-
щадь	Больше
под установку
Требования к типу
и конструкции электро-	Специальные
двигателя

Гидромуфта

Меньше

Нет

Нет

В среднем ниже, но есть и высоконадежные агрегаты (зависит от производителя)

Ниже

Обычно не позволяет полу- чить максимальную произ- водительность

Выше

Да

Нет

Меньше

Стандартные

46