Способы регулирования производительности центробежных насосов

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 подачи насоса.

Основной задачей регулирования подачи насоса является подача в сеть расхода Q(м 3 /ч), заданного определенным графиком. При этом характеристики насоса, такие как Н(напор), p(давление), N(мощность) и η(коэффициент полезного действия) имеют тенденцию изменяться.

Однако сеть трубопроводов и потребители накладывают на некоторые из параметров определенные условия. Например насосы должны создавать определенные потребителем расход и давление, отвечающее гидравлическим свойствам системы трубопроводов.

Содержание статьи

Компрессоры в некоторых случаях работают на сеть с переменным Q, но должны обеспечить постоянное давление р (например, пневматический инструмент) в других случаях они работают с постоянным Q при переменном р.

Таким образом возможны различные варианты регулирования подачи. Самые актуальные способы регулирования подачи насоса рассмотрены в этой статье.

Дроссельное регулирование при постоянной частоте оборотов.

Предположим, что насос подключен так, как показано на схеме.

Отложим на графике характеристики напора, мощности и КПД центробежного насоса при постоянном числе оборотов.

На этом же графике изобразим характеристику трубопроводной сети, на которую работает насос. При этом считается, что регулирующий дроссель открыт полностью.

Установившийся режим работы центробежного агрегата возможен только если напор насоса равен напору, расходуемому в системе. Это равенство наблюдается в точке а.

В случае прикрытия дросселя на напорной трубе точка а передвинется по характеристике влево и займет положение а / , задав новые значения параметров Q / , H / , N / . Дальнейшее перекрывание дросселя вызывает смещение характеристики трубопроводной системы ещё больше вверх, и точка а передвигается в точку а // , дающую значения параметров Q // , H // , N // и т.д.

Следовательно, дроссельное регулирование при постоянной частоте вращения достигается введением дополнительного гидравлического сопротивления в сеть трубопроводов машины.

Поскольку наибольшая подача достигается при полностью открытом дросселе (точка а), дроссельное регулирование применяют только с целью уменьшения подачи. Энергетическая эффективность такого регулирования низка, но благодаря своей простоте этот способ широко применяется.

При дроссельном регулировании центробежных машин, подающих жидкость, дроссель располагают на напорной трубе. Если расположить его на всасывающей трубе, то при глубоком регулировании может возникать кавитация.

Изменение частоты вращения вала

В тех случаях, когда имеется возможность изменять частоту вращения вала двигателя, приводящего в движение центробежную машину, целесообразно воспользоваться этим вариантом.

Насос подключен к трубопроводу так же, как и в предыдущей схеме и работает при частотах вращения n1, n2, n3, причем n1

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 Н_тр в трубопроводе складываются из статического Н_ст (геометрического) и динамического Н_д (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 Н_д (рис. 37,а).

Графическое сложение статического и динамического напоров дает кривую Н_тр, 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

Регулирование центробежных насосов

При рассмотрении характеристики насосной установки было выяснено, что гидравлические величины насоса изменяются в зависимости от расхода в системе трубопроводов. Насос и внешняя сеть составляют единую систему, установившийся режим работы которой возможен лишь при определенных условиях, когда соблюдается равенство расходов через насос и сеть при одном и том же напоре. Этому соответствует одна рабочая точка.

Между тем величина расхода изменяется по времени в соответствии с чем должна перемещаться и рабочая точка насосной установки. Для этого необходимо принудительно изменять характеристику насоса или сети. Процесс изменения характеристики сети или насоса для обеспечения заданного расхода называется регулированием.

1) изменением характеристики трубопровода путем частичного перекрытия его задвижкой,

2) изменением характеристики насоса путем перехода на другое число оборотов,

3) изменением характеристики путем поворота лопаток рабочего колеса или направляющего аппарата.

При эксплуатации водопроводных и канализационных насосных станций применяются первые два способа регулирования.

1 — Дроссельное регулирование позволяет изменить расход с помощью задвижки, расположенной на напорной линии в непосредственной близости от насоса. Этот способ наиболее прост, так как не требует внесения в насосную установку дополнительных устройств. Вместе с тем он экономически невыгоден, так как часть напора теряется на преодоление сопротивления задвижки. Дросселирование с помощью задвижки, установленной на всасывающей трубе, не рекомендуется, так как это может вызвать кавитацию. Каждому положению диска задвижки соответствует новая характеристика трубопровода (рис. 52),

Рис. 52. Регулирование насоса с помощью задвижки.

поэтому рабочая точка перемещается по характеристике насоса. Регулирование напорной задвижкой применяется на насосных станциях первого подъема при колебаниях уровня воды в источнике.

2 — Регулирование путем изменения числа оборотов насоса не влечет значительного изменения к. п. д. Оно осуществимо при применении двигателя с плавным изменением числа оборотов или путем введения между двигателем и насосом специальных устройств.

В подавляющем большинстве случаев насосные станции и установки оборудованы электродвигателями переменного тока, работающими с постоянным числом оборотов. В связи с этим регулирование центробежных насосов путем изменения числа оборотов не получило широкого распространения и применяется только в тех случаях, когда насос приводится двигателем, работающим с различным числом оборотов.

При этом способе регулирования изменяется характеристика насоса при неизменной характеристике трубопровода. Характеристика насоса изменяется так, что рабочая точка перемещается по характеристике трубопровода. Рассмотрим в общих чертах двигатели и устройства, позволяющие осуществить регулирование насосов изменением числа оборотов.

Электродвигатели постоянного тока позволяют плавно изменять число оборотов посредством реостата и при наличии общей электросети постоянного тока весьма удобны для регулирования насосов. Однако электродвигатели постоянного тока в настоящее время для этих целей почти не применяются из-за необходимости в установке преобразователей при питании от сети переменного тока.

Паровые и газовые турбины пригодны для регулирования числа оборотов центробежных насосов, так как при незначительном изменении числа оборотов, как это обычно требуется для насосов, к. п. д. этих двигателей изменяется незначительно. Однако турбины на насосных станциях применяются редко в связи с громоздкостью вспомогательных устройств и трудностью обслуживания в условиях насосной станции.

Они находят применение лишь на крупных насосных станциях, предназначенных для питания больших промышленных предприятий, тепловых и атомных электростанций. В некоторых случаях турбины применяются также в качестве резерва на случай выхода из строя общей энергосистемы.

Двигатели внутреннего сгорания могут работать с различным числом оборотов, что позволяет применять их в качестве регулирующего привода насосов. Для этих двигателей не требуется специальной котельной, так как топливо и воздух вводятся непосредственно в цилиндр двигателя, где происходит горение.

Наибольшее распространение в качестве основных двигателей на насосных станциях получили электродвигатели переменного тока, несмотря на невозможность регулирования числа оборотов без специальных устройств.

На водопроводных и канализационных насосных станциях применяются асинхронные и синхронные электродвигатели переменного тока. Из них наибольшее применение имеют асинхронные машины, так как они не требуют сложных пусковых устройств.

При небольшой мощности насосов применяют короткозамкнутые электродвигатели, а при мощности свыше 20 квт рекомендуется применять асинхронные электродвигатели с фазным ротором. Разница между ними состоит в том, что обмотка короткозамкнутого двигателя замкнута внутри ротора, а у двигателей с фазным ротором обмотка соединяется с наружным пусковым реостатом через три контактные кольца с щетками.

Перед пуском такого двигателя в цепь ротора вводится дополнительное сопротивление, благодаря чему при включении увеличивается пусковой момент, а число оборотов нарастает постепенно, без значительного увеличения пускового тока. При достижении нормальных оборотов сопротивление выводится из цепи ротора, а обмотка его закорачивается.

Применение синхронных электродвигателей требует установки сложных пусковых устройств, поэтому синхронные электродвигатели применяют для насосных агрегатов мощностью более 100 квт. Трехфазные асинхронные и синхронные электродвигатели при работе без специальных устройств дают постоянное число оборотов. Однако с применением специальных устройств эти машины можно регулировать в необходимых для насоса пределах.

При приводе насосов от электродвигателей переменного тока возможны следующие способы изменения числа оборотов:

• изменение числа оборотов двигателя введением сопротивления в цепь ротора или переключением обмотки на различное число пар полюсов;
• изменение числа оборотов насоса при постоянном числе оборотов двигателя путем включения между их валами гидромуфты или специальной коробки передач.

Гидромуфта облегчает пуск центробежного насоса и позволяет плавно изменять число оборотов насоса при неизменном числе оборотов двигателя. В гидромуфте мощность передается к насосу через жидкость (обычно масло), циркулирующую в полости между двумя полуторами, снабженными лопатками (рис. 53).

Рис. 53. Схема гидравлической муфты: 1- ведущий вал; 2- ведомый вал; 3- насосное колесо; 4- турбинное колесо; 5- корпус гидромуфты.

Ведущий полутор 3 (насосное колесо) соединен с валом двигателя, а ведомый (турбинное колесо) — с насосом. При вращении ведущего вала масло, находящееся в полости гидромуфты, двигается в направлении, указанном стрелками, и приводит во вращение турбинное колесо 4.

Таким образом, энергия передается от ведущего вала к ведомому через масло, причем оба вала будут вращаться с различным числом оборотов. Изменяя наполнение гидромуфты рабочей жидкостью, можно плавно регулировать число оборотов насоса при неизменном числе оборотов электродвигателя переменного тока. Наличие гидромуфты дает возможность включения и выключения центробежного насоса с открытой задвижкой.

«Видео о компании»

«Благодарим за посещение сайта компании «Горный родник». Будем рады подготовить
для Вас необходимую техническую документацию для проектирования. И в сжатые
сроки изготовим блочные очистные сооружения и современные комплектные насосные
станции «Родник» для жилого района или промышленного объекта.»

Для получения технического описания и стоимости оборудования заполните опросный лист

Скачать опросный лист на водопроводные и пожарные насосные станции «Родник» Скачать опросный лист

Скачать опросный лист на канализационные насосные станции «Родник» Скачать опросный лист

Скачать опросный лист на ливневые очистные сооружения Скачать опросный лист

Скачать опросный лист на биологические очистные сооружения Скачать опросный лист

Скачать опросный лист на жироуловитель Скачать опросный лист

Источник