Параллельная работа центробежных насосов на сеть

Общие сведения:

Насосами называются гидравлические машины, предназначенные для сообщения протекающей через них жидкости механической энергии. Насосы являются одной из самых распространенных разновидностей гидравлических машин и применяются для различных целей, начиная с водоснабжения населения и промышленных предприятий и кончая гидропередачами. Работа центробежного насоса складывается из процесса всасывания жидкостей в насос, перемещения ее лопатками рабочего колеса и радиального выбросе ее в нагнетательный трубопровод. При вращении колеса за счет центробежной силы, возникающей при взаимодействии потока жидкости с лопатками колеса, жидкость перемещается по каналам, образованным двумя соседними лопатками и корпусом колеса. Из каналов она выбрасывается в зазор между окружностью колеса и корпусом колеса, откуда попадает в нагнетательный трубопровод. На долю центробежных насосов приходится 80-90 % от общего числа всех применяемых благодаря ряду их преимуществ перед другими типами насосов. Очень часто один насос не может обеспечить требования потребителя, поэтому появляется необходимость установки нескольких насосов. Их можно соединить последовательно или параллельно в зависимости от того, какие показатели работы насоса необходимо улучшить.

Характеристики насоса:

Важнейшими показателями работы насоса являются его производительность Q или полный напор H.

Полным напором называется энергия, сообщаемая им границей веса (1 кг или 1 Н) перемещаемой жидкости.

Производительностью (подачей) Q насоса называется объем жидкости, перемещаемый насосом за единицу времени.

Зависимость между полным напором, развиваемым насосом и его производительностью представляет собой НАПОРНУЮ ХАРАКТЕРИСТИКУ НАСОСА.

Каждый насос обладает своей напорной характеристикой. Теоретическую напорную характеристику центробежного насоса можно получить из уравнения Эйлера и формулы теоретической производительности

(1)

(2)

Из (2)

где U₂- окружная выходная скорость,

- относительная скорость,

b₂ – ширина канала рабочего колеса на выходе;

- наружный диаметр рабочего колеса;

- угол между направлениями относительной и окружной выходной скоростями;

Q_Т – теоретическая производительность;

Н_Т – теоретический напор при бесконечном числе лопаток.

Из уравнения 3 видно, что зависимость теоретического напора при бесконечном числе лопаток от расхода Q_T линейная. При подаче, равной нулю (задвижка на напорном трубопроводе закрыта полностью)

(4)

обозначив (5)

(6)

Уравнение зависимости теоретического напора от расхода через рабочее колесо можно записать в виде:

(7), при n=const

однако действительная напорная характеристика центробежного насоса отличается от теоретической, т.к. часть напора в насосе теряется. Эти потери состоят из потерь при входе в рабочее колесо и в отвод, потерь в каналах подвода рабочего колеса и отвода. Т.к. все эти потери невозможно описать одним уравнением, нельзя построить напорную характеристику насоса расчетным способом – она плохо согласуется с данными опыта.

Рабочая характеристика может быть получена лишь опытным путём.

Снятие напорной характеристики насоса:

Т.к. полный напор насоса выражает удельную энергию, которая передается насосом жидкости, то, если Н_вс – полный напор жидкости в насосе, а Н_н на нагнетании

(8)

Из уравнения (8) видно, что полный напор насоса складывается из приращения трёх видов активного напора жидкости: геодезического, пьезометрического и динамического.

Обычно на входе в насос имеет место разрежение (для замера устанавливается вакууметр, на выходе из насоса – положительное избыточное давление (для замера устанавливается манометр). Точки подсоединения приборов к патрубкам насоса считается входом и выходом. Тогда

Z=Z_H-Z_вс (9),

где Z_H – расстояние по вертикали между точками присоединения

манометра. (рис.2).

В уравнении полного напора (8) входят абсолютные значения давлений Рн и Рвс, Ра манометр и вакууметр измеряют избыточное давление. Кроме того, импульсная трубка, соединяющая нагнетательный патрубок с манометром, почти всегда заполнена жидкостью, что отразится на показаниях манометра. Исходя из сказанного можно написать:

(10)

где: Ра – атмосферное давление,

Ризб – избыточное давление на нагнетательном патрубке насоса в точке присоединения манометра;

Рм – показания манметра;

Zм – расстояние по вертикали между манометром и точкой его присоединения.

Zм берется с (+), если манометр установлен выше точки его присоединения, и с (-), если ниже.

Для давления на входе в насос:

(11)

где: Ризб – избыточное давление (отрицательное) на всасывающем патрубке в точке присоединения вакууметра.

Рв – показания вакууметра ( ) с учетом этих двух уравнений можно написать:

(12)

• уравнение полного напора примет вид:

(13)

Q – расход жидкости;

dn и dвс – диаметры всасывающего и нагнетательного патрубоков.

Очень часто при снятии рабочей характеристики насоса можно без большой погрешности погрешности принебречь изменением в насосе геодезических и динамических напоров по сравнению с изменением пьезометрических напоров, тогда

(14)

Такой полный напор обычно называют манометрическим полным напором.