Графічні енергетичні характеристики насосів

Основні параметри лопатевих насосів (подача Q, напір Я, потужність N, коефіцієнт корисної дії η і частота обертання вала робочого колеса п) знаходяться в певній залежності, яка найкраще усвідомлюється з розгляду характеристик кривих (рис. 5.3).

Характеристикою насоса називають графічно виражену залежність Я, Ν, η від подачі Q при постійній частоті обертання вала робочого колеса і, в'язкості і щільності рідкого середовища на вході в насос.

Значення напору, потужності і ККД для ряду значень подачі можуть бути представлені у вигляді системи точок в координатах Q-Н, Q-N, Q- η. Поєднуючи точки плавними кривими, отримуємо безперервну графічну характеристику залежності розглянутих параметрів від подачі насоса при постійній частоті обертання п. Основною характеристикою кривої насоса є графік, що виражає залежність розвиває їм напору від подачі Я = = / (О при постійній частоті обертання п = const.

При розрахунку режиму роботи насоса користуються паспортними характеристиками, які отримують дослідним шляхом при випробуванні насоса на заводі-виробнику (рис. 5.3).

Максимальному значенню ККД відповідають подача Про і натиск Яр (розрахункові параметри). Крапку Р характеристики Q-Н, що відповідає максимальному значенню ККД, називають оптимальною режимної точкою (рис. 5.3, а).

Рис. 5.3. Енергетичні характеристики відцентрового насоса:

а - стабільна; 6 - висхідна

З теоретичної залежності Н від Q випливає, що зі зменшенням подачі натиск зростає і досягає максимального значення при подачі, рівною нулю, тобто при закритій засувці на напірному трубопроводі. Проте випробування насосів показують, що деякі насоси розвивають максимальний напір після відкриття засувки, напір зростає при початковому збільшенні подачі, а потім падає. Такі графічні характеристики називають висхідними (рис. 5.3, б).

З графіка 5.3, б очевидно, що натиску Я відповідають дві подачі - Q a і Q б. Зміна подачі насоса настає раптово, супроводжується сильним шумом і гідравлічними ударами, сила яких залежить від діапазону зміни подачі і довжини трубопроводу. Роботу насоса в межах подачі від нуля до Q1 називають областю нестійкої роботи.

На кривих Q-Н нанесені звивисті лінії, вище і нижче яких насос не рекомендується застосовувати але економічних міркувань, так як ККД насоса різко знижується. Ділянка кривої в межах звивистих ліній називають робочою частиною характеристики.

Необхідний напір в системі водопостачання дорівнює геометричній висоті підйому і втрат напору (в м):

де, тобто графічна характеристика системи виражається квадратичної параболою з вершиною на осі ординат в точці

У системі координат Q і II можна зобразити характеристики насоса і системи. Точка перетину кривих Q-H насоса і системи є режимною точкою роботи системи.

При підборі насоса потрібно прагнути до того, щоб необхідний режим роботи насоса лежав в області максимального значення ККД насоса і висота всмоктування не перевищувала межі, встановленої для даного насоса.

Паралельне і послідовне включення відцентрових насосів

Паралельна робота декількох однотипних насосів

Паралельною роботою насосів називають одночасну спільну роботу декількох насосів на загальний напірний трубопровід (рис. 5.4, а); вона застосовується в тому випадку, коли необхідну витрату води неможливо забезпечити подачею одного насоса. При значних змінах витрати, пов'язаних з добовими або сезонними графіками водопотребле- ня, доцільно регулювати подачу зміною числа спільно діючих насосів. У цьому випадку також виникає необхідність у спільній роботі декількох однакових або різноманітних насосів. Для побудови сумарної характеристики Q-H при спільній роботі декількох насосів на загальний напірний колектор складають подачу насосів при однакових значеннях напору. На рис. 5.5 представлена робоча характеристика Q-Н трьох насосів.

Рис. 5.4. Схеми паралельної (а) і послідовної (б) роботи насосів

Рис. 5.5. Графічні характеристики паралельної роботи трьох однакових насосів:

- Характеристика одного насоса (будь-якого з знаходяться в паралельній роботі); - характеристика спільної роботи двох насосів; характеристика спільної роботи трьох насосів; - характеристика роботи одного трубопроводу; - характеристика паралельної роботи двох однакових трубопроводів; - графік ККД насоса; - графік споживаної потужності насоса ; - графік допустимої вакуумметричних висоти всмоктування насоса; 1,2,3 - приклад знаходження величин ККД, споживаної потужності і допустимої вакуумметричних висоти всмоктування насоса в обраній режимної точці роботи насоса А; А, Б, В - режимні точки роботи відповідно одного з трьох насосів, одного з двох насосів і одного насоса вакуумметричних висоту всмоктування насоса при спільній роботі. З малюнка випливає, що подача кожного насоса дорівнює 1/3 їх сумарної подачі, тобто

Так як насоси одного типорозміру, то їх характеристики збігаються. Для отримання сумарної характеристики потроюється абсциссу характеристики при вибраних величинах напору, які вибираються довільно. Для двох паралельно працюючих насосів: і, для трьох насосів:

.

За отриманими точкам і В 'будуємо сумарну характеристику паралельно працюючих двох насосів, а по точках характеристику паралельно працюючих трьох насосів.

Аналогічним прийомом будуємо характеристику паралельної роботи двох однакових трубопроводів.

Сумарну фактичну подачу трьох насосів можна визначити за режимної точці, тобто по точці перетину характеристики і характеристики відвідав

Для визначень подачі, потужності і ККД кожного насоса при їх спільній роботі необхідно провести з точки лінію, паралельну осі абсцис, до перетину з характеристикою в точці А. Координати цієї точки визначають подачу і натиск кожного насоса при їх спільній роботі. Для визначення ККД насоса необхідно в точці А відновити перпендикуляр до перетину з кривою у точці 1. Координати цієї точки визначають ККД насоса при даній подачі. Для визначення споживаної потужності і допустимої вакуумметричних висоти всмоктування необхідно опустити перпендикуляр до перетину з кривими і в точках 2 і 3. Координати цих точок відповідно визначають споживану потужність і допускаемую

При паралельній роботі двох з розглянутих насосів на даний трубопровід їх подачу, напір, споживану потужність, ККД і вакуумметричного висоту всмоктування визначають за режимної точці Б. При роботі одного з розглянутих насосів на даний трубопровід режим його роботи визначається робочою точкою В. З графіка на рис . 5.5 очевидно, що сумарна подача двох і трьох паралельно працюючих насосів менше сумарної подачі цих же насосів при окремою їх роботі, тобто і

Зниження сумарної подачі пояснюється тим, що при зростанні подачі зростає тиск у трубопроводі (і), що веде до зменшення подачі кожного насоса в порівнянні з одиночною роботою.

Величина зменшення подачі залежить як від збільшення тиску в заданому трубопроводі, так і від крутизни кривої QH насоса, тому паралельна робота насосів може бути досить ефективною при пологах характеристиках трубопроводів.

Паралельна робота насосів з різними характеристиками можлива в тому випадку, коли напір, що розвивається насосами, будуть рівні.

Послідовна робота насосів. Послідовною роботою двох насосів називають варіант їх з'єднання, коли напірний патрубок одного насоса приєднують до всмоктуючого патрубка другого насоса (див. Рис. 5.4, б), застосовується у разі необхідності збільшення напору при постійній витраті. При побудові сумарної характеристики послідовно працюючих насосів складають напір (ординати) при однакових подачах (абсцисах) (рис. 5.6). Послідовну роботу насосів застосовують у тих випадках, коли рідина подається по трубах на дуже великі відстані або на велику висоту.

Рис. 5.6. Графічна характеристика послідовної роботи двох однакових відцентрових насосів:

- Сумарна характеристика послідовної роботи двох однотипних насосів; - характеристика одного з двох насосів; - характеристика трубопроводу (-ів); К - режимна точка роботи послідовно з'єднаних насосів; 1,2 - засувки

Виберемо довільно подачі і складемо значення напорів: і. Отримані точки А, Б та В з'єднують плавною кривою, яка є сумарною характеристикою послідовної роботи відцентрових насосів.

Режимна точка роботи послідовно з'єднаних насосів визначається точкою К, отриманої перетинанням сумарною характеристики з характеристикою трубопроводу

Два послідовно з'єднаних насоса приводять в дію за допомогою пуску насоса I на закриті засувки (див. Рис. 5.6). Після того як насос I розвине напір, відкривають засувку 1 і пускають насос II. Коли насос II розвине натиск 2 Н 0, відкривають засувку 2.

Послідовна робота насосів частіше застосовується на насосних станціях систем водовідведення, оскільки випускаються фекальні насоси розвивають невеликий напір.