Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Регулирование подачи насоса

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

Регулирование подачи насоса методом дросселирования

Цель работы

2.1. Снятие рабочих характеристик центробежных насосов, представляющей совокупность зависимостей полного напора Н от его производительности Q, при совместной работе на данный трубопровод с постоянной частотой вращения рабочего колеса.

2.2. Снятие рабочих характеристик сети.

2.3. Сравнение полученных характеристик с аналитическими представлениями напорно-расходной характеристик.

Краткие теоретические сведения

Рабочие характеристики насосов.

Рабочей характеристикой насоса называется зависимость его основных параметров: напора (Н), потребляемой мощности (N), к.п.д. (h), кавитационного запаса (DhДОП) от подачи (Q). Эта характеристика индивидуальна для каждого типа насосов.

Рассмотрим зависимость напора Н от подачи Q. Примеры таких характеристик приведен ниже (рис. 1,2).

Аналитическая зависимость напорно-расходной характеристики для насоса NK определяется по формуле:

Н = 15.538 – 0.012 × Q 2(1)

Рис. 1. Напорные характеристики насоса Grundfos NK 32-125 с различными диаметрами колеса.

Аналитическая зависимость напорно-расходной характеристики для насоса CR определяется по формуле:

Н = 117.859 – 11.695 × Q 2(2)

Рис. 2. Напорные характеристики насосов Grundfos CR с разным количеством ступеней

Регулирование подачи насоса методом дросселирования.

Дросселирование – гашение части напора, создаваемого насосом, с помощью искусственно вводимого в напорную или всасывающую линию гидравлического сопротивления (рис. 3). Обычно дросселирование достигается частичным закрытием задвижки на напорном трубопроводе насоса. Данный способ является наиболее простым и распространенным, но вместе с тем наименее экономичным, так как часть напора, создаваемого насосом, бесполезно тратится на преодоление сопротивления задвижки и при этом рассеивается соответствующая мощность.

Рис.3. Регулирование подачи насоса дросселированием напорной (а) и всасывающей (б) стороны

На рис. 4 показаны расходно-напорные характеристики при дросселировании линий насоса на напорной линии. Рабочей точке 1 соответствует подача насоса Q1. Если по условиям работы системы в нее следует подавать жидкость с расходом Q2, меньшим расхода Q1, прикрывают задвижку на напорном патрубке насоса, уменьшая его подачу (характеристики сети 1, 2 соответствуют различной степени открытия дросселирующего органа). Для определения режима работы насоса из точки Q2 проведем прямую, параллельную оси ординат. Она пересечет характеристику системы в точке 3 и характеристику насоса – в точке 2. Разница ординат этих точек hw является излишним напором, подлежащим «погашению» сопротивлением задвижки.

Рис. 4. Расходно-напорные характеристики при дросселировании линии насоса на напорной линии.

Метод регулирования при помощи всасывающей задвижки экономически является несколько более выгодным, чем регулирование с помощью напорной задвижки, но его применение ограничено требованием поддержания высоты всасывания, меньше предельной для обеспечения нормальной работы насоса.

Прикрывая задвижку на всасывающей трубе, увеличивают таким образом разряжение в ней, что равносильно увеличению высоты всасывания. Следует отметить, что увеличение высоты всасывания выше определенных пределов вызывает кавитацию, делает работу насоса неустойчивой и создает опасность срыва работы насоса.

Метод регулирования при помощи всасывающей задвижки экономически является несколько более выгодным, чем регулирование с помощью напорной задвижки, но его применение ограничено требованием поддержания высоты всасывания, меньше предельной для обеспечения нормальной работы насоса. Прикрывая задвижку на всасывающей трубе, увеличивают таким образом разряжение в ней, что равносильно увеличению высоты всасывания. Следует отметить, что увеличение высоты всасывания выше определенных пределов вызывает кавитацию, делает работу насоса неустойчивой и создает опасность срыва работы насоса.

Читать еще:  Шумка двигателя что лучше

На рис. 5 изображены характеристика сети 2, насоса 1 и редуцированные характеристики 1’, 1”, отвечающие разной степени открытия а дроссельной задвижки на всасывающем трубопроводе. Редуцированная характеристика есть характеристика насоса, отнесенная к какой-то точке трубопровода после задвижки. Для получения редуцированной характеристики от взятой точки откладывают потери напора на участке от насоса до данной точки. Разница ординат характеристики насоса и построенной характеристики потерь напора даст редуцированную характеристику.

Способ регулирования всасывающей задвижкой особенно выгоден при пологой характеристике системы. Если по условиям всасывания допустимо регулирование всасывающей задвижкой, надежнее применить комбинированное регулирование при помощи всасывающей и напорной задвижек.

Рис. 5. Расходно-напорные характеристики при дросселировании линии насоса на всасывающей линии.

Метод регулирования подачи насоса изменением числа оборотов вала наиболее эффективен с позиции экономии энергоресурсов. Вместе с этим, для привода насосов часто используются относительно дешевые, надежные и простые в эксплуатации асинхронные электродвигатели. Изменение числа оборотов таких двигателей сопряжено с необходимостью изменения частоты питающего переменного тока. Этот способ оказывается сложным и требующим значительных затрат. В связи с этим, для регулирования подачи насосов преимущественно используется дросселирование.

3. Описание лабораторной установки «Поток»

3.1. Общие сведения

В данном лабораторном практикуме используется:

1. центробежный насос консольного типа Grundfos NK 32-125 (далее насос №1);

2. центробежный многоступенчатый насос типа Grundfos CR 1-19 (далее насос №3);

3. ультразвуковой расходомер «ВЗЛЕТ»

4. манометры цифровые ДМ.

Центробежные насосы №1 и №3 соединены с помощью упругой муфты с асинхронными электродвигателями. Вода всасывается насосом из питательного бака, свободная поверхность воды в котором выше уровня насоса. В связи с этим насос не требует заливки. На каждом всасывающем трубопроводе установлена задвижка, служащая для создания дополнительного сопротивления на всасывающей линии, а также для отключения насоса от сети во время ремонта. На каждом нагнетательном трубопроводе установлена задвижка для регулирования производительности насоса и манометр для измерения давления. Гидравлическая система замкнута, т. е. насос всасывает воду из питательного бака и подает ее в тот же бак. На пульте управления насосной установкой смонтированы кнопки пуска и остановки насосов.

Дросселирование

ДРОССЕЛИРОВАНИЕ (от нем . drosseln — душить), понижение давления и, следовательно, расширение движущегося газа (жидкости) при прохождении через сужение в трубе или пористую перегородку. Адиабатическое дросселирование обычно сопровождается изменением температуры вещества иначе именуемое — эффект Джоуля — Томсона, который был обнаружен и исследован в 1852-62.Эффект Дросселирование используется в холодильных циклах, а также для получения криогенных температур и сжижения газов. В сантехнике с данным эффектом приходится сталкиваться постоянно — это не полностью открытые краны запорной арматуры, вваренные в стальные стояки, при замене дефектных участков, трубы меньшего диаметра (иногда весьма существенного) для облегчения процесса формирования сварочного шва и др. С появлением же и началом массового использования металлопластиковых труб дросселирование теплоносителя в системах отопления стало обыденным делом.

Считается, например, что аналогом для замены стальной 3/4″ трубы является металлопластиковая труба диаметром 20 мм. Так ли это. Труба стальная 3/4″ имеет проходное сечение — 20 мм. Труба металлопластиковая Ø 20 мм имеет внутренний диаметр — 16 мм, а проходное сечение фитинга уменьшает этот диаметр до 14 мм. При обвязке радиаторов, в целях экономии средств, зачастую используют на перемычках металлопластиковую трубу Ø 16 мм, что в проходном сечении фитинга данной трубы, оставляет лишь Ø 8 мм. Зачастую, весь стояк многоэтажного дома работает через этот Ø 8 мм так, как радиаторы отопления верхних этажей оказываются перекрытыми по причине комфортной температуры в помещении, создаваемой теплоотдачей самих стояков отопления. Многократное заужение проходного сечения труб и приводит к эффекту дросселирования, что, в свою очередь, ведёт, иногда, к колоссальному поэтажному перепаду температур. Производители металлопластиковых труб заверяют нас, что теплоноситель не теряет своих термодинамических свойств за счет «уникальной полировки внутренних поверхностей фитингов», но на практике это оказывается не так. Во — первых не видно (если заглянуть внутрь фитинга) ни какой «уникальной полировки», во — вторых если бы она и была, то образивные частички, неизбежно присутствующие в потоке воды (либо иного теплоносителя) со временем не оставят и следа от любой полировки.

Простейшим примером эффекта дросселирования могут служить две жизненных ситуации:

1) Когда на улице, в морозную погоду, вы хотите согреть озябшие ладони, то выдыхаете на них теплый воздух в большом объёме.

2) Когда же вы хотите слегка охладить горячить чай в кружке или ложку супа, то складываете губы трубочкой и выдыхаете воздух, который на выходе имеет гораздо более низкую температуру, чем в полости рта.

Этот примитивный пример наглядно показывает в чем заключается эффект доросселирования.

При подготовке материала для данного раздела, наткнулся на одно, в высшей степени, остроумное определение термина — дросселирование. Оказывается, «дросселирование» — слово из 15 букв. Всего — то.

Регулирование дросселированием

Блок 1. Насосное оборудование

1.​ Общая классификация насосного оборудования, применяемого в нефтеперерабатывающей, нефтехимической промышленности и при транспорте нефти и нефтепродуктов.

Государственный стандарт определяет насос как машину для создания потока жидкой среды. Развитие этого определения приводит к пониманию насоса как машины, предназначенной для перемещения жидкости и увеличения ее энергии. При работе насоса энергия, получаемая им от

Читать еще:  Шкода октавия какой двигатель установлен

двигателя, превращается в потенциальную, кинетическую и в незначительной мере в тепловую энергию потока жидкости. Подразделяет насосы на два основных класса: динамические и объемные.

В динамических насосах передача энергии потоку происходит под влиянием сил, действующих на жидкость в рабочих полостях, постоянно соединенных с входом и выходом насоса. Характерным представителем этого класса является центробежный насос

В объемных насосах энергия передается жидкой среде в рабочих камерах, периодически изменяющих объем и попеременно сообщающихся с входом и выходом насоса. Для этого класса типичным является поршневой насос

Среди динамических насосов, применяемых в промышленности, наиболее распространены лопастные, в которых жидкая среда перемещается под воздействием движущихся лопастей, и вихревые. В последних жидкость перемещается в тангенциальном направлении благодаря действию плоских радиальных лопастей, расположенных по периферии рабочего колеса. Среди объемных насосов наиболее распространены поршневые и роторные. Машины для подачи газовых сред аналогично машинам для жидкостей также подразделяют на динамические и

2.​ Общая классификация проточных машин: динамические и объемные; нагнетатели и передачи. Основные параметры машин.

Динамические машины. Эти машины представлены в современной промышленноститремя основными группами: центробежными и осевыминасосами, вентиляторами и компрессорами, вихревыминасосами. Машины первых двух групп являются лопастными,третью группу государственный стандарт относитк машинам трения.Большое распространение лопастных машин обусловленоудобством комбинирования их с приводными электродвигателями,компактностью при больших подачах, достаточновысоким КПД, возможностью достижения высоких давлений,В отличие от центробежных и осевыхмашин в вихревой машине вход и выход жидкости производятся на периферии рабочего колеса.

Объемные машины. Работа таких машин выполняется путем всасывания и вытеснения жидких или газовых сред твердыми телами —поршнями; пластинами, зубцами, движущимися в рабочих полостях — цилиндрах, корпусах специальных форм. При этом открытие и закрытие всасывающего и напорного клапанов происходят автоматически. Периодичность движения поршня обусловливает неравномерность подачи и всасывания и возникновение инерционных сил. Эти факторы проявляются тем существеннее, чем значительнее изменение скорости на полном ходу поршня. Поэтому привод таких машин высокооборотными двигателями недопустим. Эти обстоятельства вызвали появление объемных насосов вращательного типа, называемых роторными. Широко используемыми представителями этой группы насосов являются шестеренные и пластинчатые.

Машинами, развивающими малые напоры и наибольшие подачи, являются осевые.Вихревые машины занимают промежуточную область между центробежными и поршневыми.

3.​ Устройство и принцип действия центробежного и осевого насосов. Основные рабочие органы. Способы разгрузки осевых усилий. Уплотнения. Типичные конструкции лопастных насосов.

Схема центробежного насоса Рабочие лопасти /, жестко скрепленные с дисками, один из которых закреплен на валу, соединенном с валом приводного двигателя, вращаются вокруг оси вала. Под влиянием центробежных сил, обусловленных массами жидкости, находящимися в межлопастных пространствах, жидкость повышает свою энергию, выбрасывается в спиральный

канал, образованный корпусом, и далее вытесняется в напорный трубопровод. Через приемное отверстие происходит непрерывное всасывание жидкости.

Схема осевого насоса. Лопасти / закреплены на втулке под некоторым углом к плоскости

нормальной оси вала насоса, образуя рабочее колесо. При вращении лопасти взаимодействуют с потоком жидкости, сообщая ей энергию и перемещая ее вдоль оси насоса.

Отличительной особенностью подобных насосов, имеющих рабочие колеса с односторонним входом, является то, что во время их работы возникает осевое гидравлическое давление, которое направлено против движения жидкости во всасывающем патрубке насоса и стремится сдвинуть вал с рабочим колесом в эту сторону. Оно возникает вследствие отсутствия симметрии в рабочем колесе с односторонним входом.

1)применение рабочих колес с двусторонним всасыванием.

2) устройство второго кольцевого уплотнения с наружной стороны заднего диска колеса и отверстий во втулке, вследствие чего выравнивается давление по обе стороны рабочего колеса.

3) устройство механических пят в виде упорных подшипников в опорной части насоса

Важным условием надежной работы центробежного насоса является конструкция его уплотнения. Основное назначение уплотнений насосов — ограничение или полное исключение проникновения рабочей жидкости через соединения полостей разного давления. Все уплотнения насосов делятся на контактные, бесконтактные и комбинированные.

Если жидкость в насосе перемещается вдоль оси вращения рабочего колеса с лопастями, то насос называют осевым, если жидкость перемещается перпендикулярно оси вращения, то насос называют центробежным, если жидкость движется по диагонали между осью вращения и перпендикуляру к ней, то насос называют диагональным.

Различия между этими типами лопастных насосов заключаются не только на направлении движения жидкости, но и в характеристиках. Центробежные лопастные насосы способны развить самый большой напор (среди лопастных машин), осевые — самую большую подачу, диагональные насосы — промежуточный вариант.

4.​ Схема проточной части, кинематика потока.

Проточная часть многоступенчатой турбины выполняется расширяющейся. Объясняется это тем, что плотность газа при его расширении в СА и РК понижается от ступени к ступени, а удельный объем газа увеличивается. Поэтому, чтобы не допустить значительного роста скорости потока и, следовательно, потерь, площадь проточной части турбины необходимо увеличивать. При этом угол уширения между поверхностью втулки и корпусом турбины не должен быть более 15—20°. При большем угле уширения может произойти отрыв потока от стенок канала, что приведет к возрастанию потерь.

В существующих двигателях наибольшее распространение получили следующие схемы проточной части:

— с постоянным наружным диаметром (рис.8,а);

— с постоянным средним диаметром (рис.8,б);

— с постоянным внутренним диаметром (рис.8, в);

— с возрастающими внутренним и наружным диаметрами (рис.8, г).

Читать еще:  Mitsubishi montero sport какой двигатель

Кинематика жидкости устанавливает законы движения частиц жидкости независимо от действующих на них сил. Таким образом, законы кинематики устанавливаются на основе подхода Лагранжа.

Основные законы кинематики жидкости устанавливает теорема Коши-Гельмгольца

«Скорость любой частицы жидкости имеет в общем случае 3 составляющие:

Кинематика жидкости устанавливает законы её движения, независимо от сил, действующих на жидкость.

Кинематика потока жидкости в лопастных гидравлических насосах изучает законы движения жидкости в полости лопастного колеса насоса, независимо от сил, действующих на жидкость со стороны лопастей.

Жидкость, двигаясь в полости лопастного колеса центробежного насоса, участвует в двух движениях: перемещается вдоль лопасти с относительной скоростью и вращается с окружной (переносной) скоростью вокруг оси вращения вала, то вектор абсолютной скорости частицы жидкости, равен векторной сумме двух её скоростей и согласно равенству:

;

5.​ Состав напора, влияние конструктивных и режимных параметров на подачу и напор.

Напором насосаназывается разность энергий веса жидкости в сечении потока в напорном патрубке (после насоса) и во всасывающем патрубке (перед насосом), отнесенная к весу жидкости, т.е. энергия единицы веса жидкости, обычно обозначается латинской буквой Н. Напор насоса равен разности полного напора жидкости после насоса и перед насосом

, (15.1)

где индексами «н» и «вс» – обозначены напорная и всасывающая магистраль. Напор выражается в единицах столба перемещаемой жидкости.

Если подачу измеряют в единицах объема, то ее называют объемной и обозначают Q.

Системой СИ введена массовая подача М, кг/с, — масса жидкости (газа), подаваемой машиной в единицу времени. Очевидно, что M=pQ

где р — плотность среды, кг/мя ; Q — объемная подача, При отсутствии утечек массовая подача одинакова для всех сечений проточной полости машины независимо от подаваемой среды. Объемная подача практически одинакова по всей длине проточной полости только в насосах и приблизительно одинакова в вентиляторах. В компрессорах вследствие существенного повышения давления Происходит уменьшение удельного объема газа и объемная подача по длине проточной полости падает. В расчетах принято исчислять объемную подачу компрессоров при условии всасывания или при нормальных условиях,

т. е. при параметрах среды Т= 293 К, р = 100 кПа, р= 1,2 кг/м3. Подача насоса (вентилятора, компрессора) зависит от размеров и скоростей движения его рабочих органов и свойств трубопроводной системы, в которую он включен.

6.​ Зависимость напора от подачи.

Подача q насоса (производительность насоса) – это количество жидкости, которое перекачивает насос в единицу времени. Обозначается буквой Q. Измеряется в кубических метрах в час(м3/ч), или литрах в час(л/ч).

Напор насоса – это удельная механическая работа, передаваемая насосом перекачиваемой жидкости. Другими словами напор это высота столба воды на которую насос способен поднять жидкость. Напор насоса обозначается буквой H. Измеряется в метрах водного столба (м).

Напор насоса обычно имеет большие значения при меньшей подаче и уменьшается с её возрастанием.

7.​ Потери энергии в насосе.

КПД насоса отношение его полезной мощности к потребляемой.

Полезная мощность насоса всегда меньше затраченной, что есть той которая подводится к валу насоса, от электрического, либо другого двигателя.

Разность между полезно и затраченной мощностью обуславливается потерями энергии в насосе.

Весь комплекс потерь энергии можно разделить на три типа механические, гидравлические объемные.

Механическими называют потери энергии на преодоление механического трения в подвижных узлах, например, трение в подшипниках.

Гидравлическими потерями называют потери энергии на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости в рабочей камере насоса от всасывания к нагнетанию. Эти потери энергии определяют значение гидравлического КПД

В современных динамических насосах гидравлический КПД как правило составляет 0,80. 0,96.

Объемными потерями называют потери энергии, возникающие в результате перетекания жидкости из нагнетания в линию всасывания. Для динамических насосов эти потери более существены чем для объемных, ведь в динамических машинах линии всасывания и нагнетания не разделены. Эти потери определяют объемный КПД насоса. Для современных насосов работающих в оптимальных режимах объемный КПД составляет порядка 0,90. 0,98.

8.​ Характеристика насоса на воде. Нормальные испытания центробежного насоса.

Проверяется отсутствие воздуха в насосе. При открытии вен­тиля в верхней части корпуса из трубки должна ровной струйкой течь жидкость. Необходимость залива центробежного насоса объясняется тем, что плотность воздуха несоизмеримо мала по сравнению с плот­ностью жидкости, и рабочее колесо, воздействуя на воздух, не может

создать необходимого перепада давлений для поступления жидкости в насос.

4.2. Закрывается задвижка на нагнетании. Это необходимо для
обеспечения минимума потребляемой мощности у насосов малых

ко­эффициентов быстроходности, к которым относится испытуемый

на­сос.4.3. Проверяется стопорение статора двигателя. Этонеобходимо для снятия динамического рывка с силового динамометра в момент
пуска двигателя. 4.4. Пускается электродвигатель.

4.5. Плавно открывается задвижка на нагнетании. Снимать ха­рактеристику насоса надо в диапазоне подач 0 3 /с при максимальном КПД.

Коэффициент быстроходности можно определить, воспользовавшись законом подобия для разных диаметров колеса при разных числах оборотов.

Универсальность nS заключается в том, что он одновременно учитывает три наиболее существенных параметра любого насоса: частоту вращения, подачу (или мощность) и напор. Учитывая nS сопоставить различные типы рабочих колёс насосов, произвести изучение больших насосов по их уменьшенным моделям, составить гидравлическую классификацию насосов.

Тихоходные центробежные насосы при 50

Дата добавления: 2019-07-15 ; просмотров: 496 ; Мы поможем в написании вашей работы!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector