Регулирование насосов и вентиляторов
Регулирование насосов и вентиляторов
Под регулированием машины понимают изменение ее рабочих параметров — подачи и напора. К регулированию прибегают главным образом с целью изменения подачи машины. Оно осуществляется путем изменения характеристики машины либо характеристики сети. С целью экономии потребляемой энергии регулирование желательно выполнять таким способом, чтобы потери при этом были минимальными.
Регулирование путем изменения характеристики машины достигается: изменением частоты вращения вала машины, угла установки лопастей рабочего колеса, угла установки лопастей направляющего аппарата на входе, переключением ступеней многоступенчатого насоса с последовательной работы на параллельную, впуском воздуха на входе в насос. Изменение характеристики сети осуществляется с помощью задвижки (шибера) на всасывающей или напорной линиях. Из перечисленных выше способов регулирования центробежных насосов, наиболее распространенными являются дросселирование на напорной линии и изменение частоты вращения вала насоса.
Регулирование дросселированием на напорной линии наиболее просто, но не экономично. Оно пояснено на рис. 2.37. Насос с напорной характеристикой работает на сеть Н„. При полном открытии задвижки он подает в сеть жидкость в количестве Qa. Прикрытие задвижки увеличивает крутизну характеристики сети и приводит к перемещению рабочей точки. Этой точке (В) будут соответствовать новые параметры Нв и Qs. Но из суммарного напора Нв полезно используется только напор Нп, а часть напора Нв— Нп =** ha будет потеряна в задвижке.
Мощность насосного агрегата при подаче Qb будет
а к. п. д. установки —
Отношение „п = т]н можно назвать коэффициентом использования нв
напора. Таким образом,
При таком способе регулирования снижение к. п. д. установки может происходить и за счет снижения к. п. д. агрегата ла = ЛнЛдв> как это видно из рис. 2.37. По данным ВНИИВОДГЕО потери из-за неэкономичного способа регулирования для городских водопроводных станций составляют 10—15 % суммарного потребления электроэнергии.
Регулирование дросселированием на всасывающей линии насоса более экономично, чем на напорной, но к нему прибегают в исключительных случаях из-за опасности срыва работы насоса, ухудшения его кавитационных качеств. Регулирование изменением частоты вращения вала машины является наиболее экономичным. Этот способ регулирования поясняется рис. 2.38. При частоте вращения рабочей точкой является точка А, которой соответствуют подача Qa и напор На- При увеличении частоты вращения до п2 новой рабочей точкой будет точка В, характеризуемая напором Нв и большей подачей Qb. При уменьшении частоты вращения до п3 напорная характеристика насоса опускается вниз, подача Qc < Q/- Как видно, в данном случае характеристика сети остается без изменений.
Потери напора в задвижке вычисляются по формуле
а мощность, соответствующая этим потерям,—
Приводами машины, позволяющими плавно изменять частоту вращения, могут быть паровая или газовая турбины, двигатель внутреннего сгорания, электродвигатели постоянного тока. Из них наиболее экономичными являются турбины или двигатели внутреннего сгорания. Такие приводы находят применение на тепловых, атомных электрических станциях, на теплоходах и т. п. В промышленности в качестве привода насосов и вентиляторов чаще всего используются электродвигатели переменного тока с нерегулируемой частотой вращения. В последние годы начинают внедряться такие регулируемые электроприводы и их элементы, как вентильные каскады, коллекторные электродвигатели, индукторные муфты скольжения. В некоторых случаях для изменения частоты вращения вала машины находят применение гидравлические и магнитные муфты.
Регулирование путем изменения угла установки лопастей рабочего колеса возможно у машин с большими подачами, имеющих поворотные лопасти. Оно широко используется в осевых насосах. Из рис. 2.39 видно, что при таком способе регулирования значительное изменение подачи достигается без заметного снижения к. п. д.
Изменение рабочих параметров с помощью изменения угла установки лопастей направляющего устройства на входе широко применяется в вентиляторах. Этот способ позволяет преобразовывать напорную характеристику за счет изменения окружной, составляющей скорости си— Нужно отметить, что при регулировании с помощью направляющих аппаратов больший эффект получается у рабочих колес с лопастями, загнутыми назад.
Регулирование насоса путем впуска воздуха во всасывающую полость является заманчивым и, как показывают исследования, проведенные на кафедре гидравлики и гидромашин Одесского политехнического института, весьма обнадеживающим. В частности, оно может найти применение в тех случаях, когда подача происходит по короткому напорному трубопроводу в открытый бассейн. Изменение параметров многоступенчатого насоса переключением его ступеней с последовательной работы на параллельную осуществляется за счет золотниковых устройств.
Помимо перечисленных способов регулирование подачи и напора, осуществляемое изменением характеристик машин или сети, можно производить с помощью аккумулирования запаса жидкости с периодическим пуском и остановкой насоса, перепуска части жидкости из напорной линии во всасывающую, распределения максимально заданной подачи между несколькими насосами, число которых меняется, использования поворотных закрылков рабочих лопастей шахтных вентиляторов.