Расчёт химического трубопровода, подбор насоса и режимов его работы. 6 Способы регулирования режимов работы насоса и их анализ

• Название: 6 Способы регулирования режимов работы насоса и их анализ
• Анкор: Расчёт химического трубопровода, подбор насоса и режимов его работы
• Дата: 06.09.2022
• Размер: 0.91 Mb.
• Имя файла: 6_Sposoby_regulirovania_rezhimov_raboty_nasosa_i_ikh_analiz.docx
• Тип: Документы; #663984

6 Способы регулирования режимов работы насоса и их анализ

Выбранным характеристикам насоса и рассчитанной характеристикой трубопроводной системы соответствует только один рабочий пункт и соответственно только одно значение расхода Q₁ и напора H₁. Но величины Q в разных условиях выполнения технологических процессов может изменяться, а это значит, что при имеющейся насосной установке изменять величину Q в соответствии с требованиями. Чаще всего это можно достигнуть изменением частоты вращения насоса (в этом случае изменяется характеристика насоса) или дросселированием с помощью задвижки, которая стоит на нагнетательной линии (в этом случае изменяется характеристика трубопроводной системы).

Будем проводить регулирование трубопроводной системы с насосной подачей жидкости на расход Q = 21 л/с.
6.1 Регулирование дросселированием

При таком способе регулирования для того, чтобы обеспечить расход Q_П, необходимо увеличить потери напора в трубопроводной системе. Это можно сделать, изменяя коэффициент местных сопротивлений задвижки, которая стоит на нагнетательной линии насоса.

Чтобы определить рабочий пункт, который будет соответствовать необходимому расходу Q_П, при каждом значении коэффициента сопротивления, которые принимаем из приложения 19 [1], рассчитываем характеристику необходимого напора (так называемые дроссельные кривые H_П = f(Q). Расчет таких характеристик проводим согласно с методикой п. 5.1, но с учётом сопротивления задвижки ξ при соответствующем значении её степени открытия n (ε). Сводим результаты расчётов в таблицы 6.1 - 6.3.

n = 1; ξ = 0,05

Таблица 6.1

Q, л/с	0	4	8	12	16	20	24	28
∑hвс, м	0	0,004	0,015	0,031	0,054	0,081	0,114	0,153
∑hн, м	0	0,149	0,507	1,036	1,720	2,707	3,773	5,003
HП, м	26	26,1	26,5	27,0	27,7	28,8	29,9	31,2

n = 0,9; ξ = 0,11

Таблица 6.2

Q, л/с	0	4	8	12	16	20	24	28
∑hвс, м	0	0.004	0.015	0.032	0.055	0.083	0.117	0.156
∑hн, м	0	0.170	0.575	1.175	2.085	3.136	4.384	5.828
HП, м	26	26,2	26,6	27,1	27,8	28,9	30,2	30,7

n = 0,8; ξ = 0,31

Таблица 6.3

Q, л/с	0	4	8	12	16	20	24	28
∑hвс, м	0	0.004	0.015	0.032	0.055	0.083	0.117	0.156
∑hн, м	0	0.170	0.577	1.180	2.094	3.149	4.404	5.856
HП, м	26	26,2	26,6	27,1	27,9	29,0	30,5	31,1

Наносим характеристики системы при различных степенях закрытия задвижки (рис. 6.1).



Рисунок 6.1 – Характеристики насоса и дроссельные кривые


Рисунок 6.2 – Увеличенный участок характеристика у рабочей точки

Необходимо методом интерполяции установить значение степени открытия задвижки, при котором будет обеспечен необходимый коэффициент местных сопротивлений.

Определим степень открытия задвижки:



_{Определим коэффициент сопротивления:}



В результате получим, что для обеспечения необходимого расхода Q_П = 21 л/с степень закрытия задвижки должна быть n = 0,83 (ξ = 0,249).

Регулирование работы насоса дросселированием вызывает дополнительные потери энергии, что снижает КПД насоса. Но, благодаря тому, что это простой способ регулирования, он нашел широкое применение и распространение на практике.
6.2 Регулирование изменением частоты вращения

Изменение частоты вращения насоса ведет к изменению его рабочих характеристик и, таким образом, к изменению рабочего режима. Регулирование изменением частоты вращения требует применения электродвигателей с переменной частотой вращения.

Для определения частоты вращения n_п, при которой будет обеспечиваться необходимый напор Q_П строим параболу подобных режимов по уравнению H = k·Q², где k – постоянная параболы, а Q – бегущий расход. Поэтому сначала по данным табл. 5.1 строим все характеристики насоса, а также характеристику работы насоса на один нагнетательный трубопровод по данным табл. 5.3. Затем отмечаем на оси расходов значение Q_П и проводим вертикальную линию до пересечения ее с характеристикой трубопровода (мы получим пункт П с параметрами Q_П = 21 л/с и H_П= 29 м). По параметрам этого пункта определяем значения постоянной параболы подобных режимов k:

(6.1)

Зная значение k и задаваясь значениями Q в границах характеристики выбранного насоса (табл. 5.1), по уравнению H = k·Q² определяем координаты пунктов параболы подобных режимов. Результаты расчетов представлены в таблице 6.6.

Таблица 6.4

Q, л/с	0	4	8	12	16	20	24	28
HП, м	0	1.1	4.2	9.5	16.8	26.3	37.9	51.6

Эти значения откладываем на графике и получаем характеристику параболы подобных режимов (рис. 6.3), которая пересекает характеристику насоса в точке В с координатами Q_В = 21,1 л/с и Н_В = 29,3 м.



Рисунок 6.3 – График характеристик параболы подобных режимов

Так как пункты П и В находятся на одной параболе подобных режимов, то режимы, которые им соответствуют, подобны (это следует из теории гидравлического подобия центробежных насосов), и для них справедливы равенства:

; (6.2)

Из данных формул находим новую частоту вращения насоса n_П, при которой будет обеспечен необходимый расход Q_П = 21 л/с:



Делаем перерасчет значений Н и N (значения берем из табл. 5.1) на новую частоту вращения n_П при η = const и расчеты сводим в таблицу 6.6

Таблица 6.5

H, м	32	32.2	32.4	32	31.5	30	27.5	25
HП, м	31.7	31.9	32.1	31.7	31.2	29.7	27.2	24.8
N, кВт	2.8	4.9	6	7	7.7	8.2	9.1	9.5
NП, кВт	2.7	4.8	5.9	6.9	7.6	8.1	9.0	9.4
Q, л/c	0	4	8	12	16	20	24	28
QП, л/с	0.0	4.0	8.0	11.9	15.9	19.9	23.9	27.9

По полученным данным строим графические зависимости H_П= f(Q) и N_П = f(Q) при новой частоте вращения (рис. 6.4).



Рисунок 6.4 – Графические зависимости H_П = f(Q) и N_П = f(Q) при частоте вращения n = 2886 об/мин (сплошные линии) и характеристики насоса до регулирования (штриховые линии)