Регулирование подачи Центробежного Насоса
Существует три способа регулирования производительности насоса:
Дросселирование — самый простой и самый неэффективный способ регулирования подачи центробежного насоса. Чтобы дросселировать поток, увеличивают гидравлическое сопротивление на общем для всей системы напорном участке трубопровода, например, сразу за насосом.
Для дросселирования потока можно применить автоматическую или ручную регулирующую арматуру, либо установить дроссельную шайбу.
Во время дросселирования подачи насоса, рабочая точка перемещается по напорно-расходной характеристике вверх, при этом увеличивается напор, а подача и КПД уменьшаются.
Перепуск — для регулирования производительности насоса на перемычке между его входным и выходным патрубком устанавливают регулятор поддерживающий постоянный перепад давлений на насосе (постоянный напор насоса). При уменьшении подачи насоса возрастает создаваемый им напор — регулятор реагирует на отклонение перепада от заданной отметки и открывается перепуская воду из напорного патрубка во всасывающий. Таким образом, подача насоса остаётся неизменной, а расход воды в сети может колебаться в широких пределах.
Преимуществом данного метода регулирования является то, что насос всегда работает с постоянной подачей и напором в зоне оптимального КПД, а недостатком, является то, что со снижением нагрузки в сети потребление электроэнергии остаётся прежним.
Регулирование подачи насоса перепуском применяют в системах отопления с автоматическими регулирующими клапанами, изменяющими расход в зависимости от потребности здания в тепле, а также для включения насосов, которые не допускают сильных колебаний подачи, в системы с динамическим гидравлическим режимом.
Частотное управление — установка регулятора частоты вращения рабочего колеса, является наиболее эффективным и наиболее дорогим методом управления подачей насоса, так как стоимость регулятора частоты соизмерима со стоимостью насоса.
Физика данного метода проста: снизив в двое частоту вращения рабочего колеса насоса, в два раза уменьшается его подача, в четыре раза уменьшается напор и в восемь раз уменьшается потребление электроэнергии.
Современные регуляторы частоты вращения могут поддерживать постоянную подачу, или напор насоса, а могу изменять их в зависимости от потребности системы в разное время суток или дни недели.
Программное изменение частоты вращения рабочего колеса, не только обеспечит работу насоса с максимальным КПД, но и позволит снизить шумы возникающие во время работы, осуществлять мягкий пуск, снижать пусковые токи и исключить гидравлические удары.
Регулирование подачи центробежного насоса изменением частоты вращения двигателя целесообразно в системах с частыми и сильными колебаниями расхода воды, а также в случае высокой стоимости электроэнергии. В таких системах затраты на регулятор частоты вращения могут окупиться за несколько месяцев.
Источник
Регулирование параметров работы центробежного насоса
Регулирование параметров работы центробежного насоса можно
осуществить при постоянном или измененном числе оборотов рото
ра. При изменении числа оборотов подача, напор и мощность изме
няются по закону подобия согласно формулам (2.18), (2.19) и (2.20).
При перекачке жидкости с изменением ее вязкости результаты ука
занных соотношений несколько отличаются
Регулирование при постоянном числе оборотов. Существует не
сколько способов регулирования:
1.Регулирование дросселированием на напорном трубопроводе
при помощи задвижки — простая операция, поэтому широко приме
няется. Однако при этом происходит потеря энергии, снижается КПД,
так как в задвижке теряется часть напора, создаваемого насосом. Точ
ка пересечения А характеристик насоса и трубопровода перемещает
ся влево по кривой Q-H (рис. 2.13). Абсцисса новой точки соответ
ствует уменьшенной подаче.
2. Регулирование дросселированием на приемном трубопроводе.
Однако этот способ не может быть рекомендован, так как к указанным
недостаткам такого регулирования добавляется еще большее сниже
ние КПД вследствие ухудшения всасывающей способности, выделе
ние паров жидкости и затем возможность появления кавитации.
3. Регулирование впуском небольшого количества воздуха в прием
ную трубу. Однако этот способ, несмотря на его сравнительную эконо
мичность, не применяется при перекачке нефти и нефтепродуктов.
При впуске воздуха в приемную трубу при перекачке легко испаря
ющихся жидкостей, помимо явления кавитации, может произойти взрыв.
4. Регулирование перепуском части нагнетаемой жидкости из на
порного патрубка в приемный. Осуществляется перепуск жидкости
через обводную линию (байпас).
При перепуске части жидкости по обводной линии общая подача
насоса увеличивается, а напор в соответствии с характеристикой сни
жается. Однако этот способ регулирования неэкономичен, так как
с перепускаемой жидкостью теряется затраченная энергия.
В многоступенчатых насосах часть жидкости перепускают не из
напорной линии, а с первой или второй ступени. При этом теряется
меньшая часть энергии и экономичность регулирования повышается.
5. Регулирование изменением схемы соединения насосов. Как было
указано, совместная работа насосов может быть осуществлена при па
раллельном и последовательном их соединении. При последователь
ном соединении однотипных насосов развиваемые ими напоры скла
дываются, а при параллельном соединении складываются подачи. Пре
небрегая потерями, можно считать, что при последовательном соеди
нении одинаковых насосов напор удваивается, а при параллельном их
соединении подача возрастает и распределяется поровну между насо
сами, но получается меньше суммы подач тех же насосов, работающих
в отдельности на заданный трубопровод. Таким образом, переключе
нием насосов с последовательного соединения на параллельное и на
оборот можно изменять подачу жидкости в трубопровод и ее напор.
Указанный способ регулирования можно применять при перекач
ке нефти, когда в зависимости от температуры окружающей среды
(летом, зимой) изменяется противодавление в трубопроводе.
6. Регулирование уменьшением диаметра рабочих колес.
При этом способе не затрачивается лишняя энергия. Способ ши
роко применяется для центробежных насосов спирального типа
и заключается в уменьшении наружного диаметра рабочих колес об
тачиванием в соответствии с универсальной характеристикой.
7. Регулирование уменьшением количества рабочих колес. При
меняется, когда насос может развить напор больший, чем противо
давление в трубопроводе.
8. Регулирование закрытием некоторого количества каналов ра
бочего колеса. При этом уменьшаются подача и напор насоса.
Последние три способа экономичны, но связаны с остановкой
и разборкой насоса и применяются, когда режим работы меняют на
На нефтепромыслах в основном применяют первый и четвертый
Источник
Характеристики и регулировка производительности насосов
Характеристики трубопровода и насосов
При эксплуатации судовых насосов приходится часто регулировать их производительность. Физическая сущность происходящих при этом явлений хорошо понятна и объяснима из выявления и объяснения закономерностей поведения характеристик трубопровода и различных насосов.
Характеристикой трубопровода называется зависимость между объемным расходом жидкости в единицу времени и теряемым при этом напоре в трубопроводе. Напор называется теряемым или потерянным потому, что его должен преодолеть насос для подачи жидкости к потребителю. Потери напора Нтр в трубопроводе складываются из статического Нст (геометрического) и динамического Нд (скоростного) напоров.
Статический напор для каждой системы постоянный и не зависит от изменений расхода жидкости через данный трубопровод. В координатных осях Н—Q статический напор выражается горизонтальной линией (рис. 37, а).
С изменением расхода жидкости изменяется и скорость течения ее в трубопроводе. Поэтому динамический напор изменяется и выражается графически в виде кривой Нд (рис. 37,а).
Графическое сложение статического и динамического напоров дает кривую Нтр, являющуюся характеристикой трубопровода. Чем более пологой будет кривая характеристики, тем меньшие потери напора будут в трубопроводе и тем меньше будет требуемый напор насоса.
Характеристикой насоса называется графическое выражение взаимосвязи двух каких-либо переменных параметров насоса при неизменном третьем. Характеристики насоса подразделяются на главные, рабочие и универсальные.
Наибольший интерес с эксплуатационной стороны представляют рабочие характеристики, которые строятся при постоянном числе оборотов насоса. На рис. 37, б приведена, в частности, рабочая характеристика центробежно-вихревого насоса ЭСН-1/1.
Регулировка производительности насосов
Для регулировки производительности насосов применяется несколько способов.
Дроссельное регулирование применяется у насосов, работающих с постоянным числом оборотов, и осуществляется прикрыванием или открыванием нагнетательного и всасывающего клапана.
Совмещение характеристики трубопровода с рабочей характеристикой насоса в одних координатных осях дает точку пересечения, называемую рабочей точкой системы. Эта
точка определяет максимальное количество жидкости, которое может быть пропущено через данный трубопровод от данного насоса. Соответственно этому определяется и необходимый напор насоса.
Допустим, что рабочая точка 1 (рис. 38, а) соответствует полностью открытому нагнетательному клапану. Этой точке соответствуют производительность Q1 и напор Н1. Для уменьшения производительности насоса прикрывается нагнетательный клапан, чтобы увеличить потери напора в трубопроводе за счет увеличения потери напора в клапане. Следовательно, противодавление насосу увеличивается. По характеристике насоса видно, что с увеличением напора производительность его уменьшается.
По мере прикрытия клапана потери напора увеличиваются и характеристика трубопровода становится круче. Двум разным положениям нагнетательного клапана соответствуют при этом вспомогательные характеристики H’тр и H»тр. Точки 1′ и 1″ являются рабочими точками насоса и соответствующие им про¬изводительности Q2 И Q3 показывают измененный расход жидкости через трубопровод.
Напор жидкости в трубопроводе за нагнетательным клапаном будет меньше развиваемого насосом напора на величину потерь его в прикрытом нагнетательном клапане. Эти потери определяются участками 1—2 и 1—3.
Регулирование производительности насоса прикрытием всасывающего клапана также возможно, но не желательно из-за опасности возникновения кавитации в насосе и трубопроводе. Кавитация сопровождается гидравлическими ударами, в результате чего могут разрушаться поверхности трубопровода и деталей насоса.
Дроссельное регулирование простое и доступное, но в то же время и самое неэкономичное среди прочих способов, так как связано с большими затратами энергии на преодоление потерь напора в нагнетательном клапане. Кроме этого, при дросселировании наблюдается повышенный износ клапанов или клинкетов и ухудшается держащая способность их в закрытом состоянии. Это также является существенным недостатком дроссельного регулирования.
Дроссельное регулирование применяется обычно для центробежных насосов. Применять его для поршневых и ротационных насосов нельзя, так как характеристики этих насосов очень крутые и даже небольшие уменьшения производительности приводят к значительным резким возрастаниям напора, который может привести к повреждениям насоса и трубопровода. Вот почему в правилах обслуживания поршневых и ротационных насосов указывается, что эти насосы должны запускаться при открытом нагнетательном и всасывающем клапане.
Перепускное регулирование применяется, если имеется перепускной трубопровод, соединяющий всасывающий и нагнетательный патрубки насоса. Изменение производительности насоса в этом случае производится перепусканием части жидкости через приоткрытый перепускной клапан.
На рис. 38, б рабочая точка 1 соответствует параметрам системы при закрытом нагнетательном перепускном клапане. С открытием перепускного клапана увеличивается общее сечение для прохода жидкости, скорость ее также увеличивается, а потери напора в трубопроводе становятся меньшими. При определенном положении перепускного клапана вспомогательная характеристика трубопровода будет иметь вид Н’тр. Точка 2 определяет параметры работы насоса. Напоры насоса и трубопровода теперь равны и величина их определяется точкой 3.
Таким образом, и в этом случае регулирования наблюдаются потери энергии за счет увеличения производительности насоса сверх требуемого расхода жидкости через трубопровод.
Применяется перепускное регулирование обычно у ротационных насосов, работающих с постоянными числами оборотов, при небольших производительностях.
Регулирование производительности изменением числа оборотов применяется, когда привод насоса имеет возможность изменять число оборотов.
Рабочая точка 1 системы (рис. 39) соответствует характе¬ристике насоса при работе с полным числом оборотов. С установлением каждого нового уменьшенного числа оборотов будут новые характеристики Н»н и Н»‘н, эквидистантные друг другу, и будут новые рабочие точки 2 и 3.
Таким образом, производительность и напор насоса изменяются совместно в одну сторону и потерь энергии, связанных с изменением производительности насоса, не наблюдается. Данный способ регулирования производительности насоса самый экономичный, и, чтобы сохранить его у насосов с электроприводами переменного тока, применяются дополнительные устройства для скоростной регулировки электродвигателей.
Источник
