Регулирование работы насосов.

Регулированием называется процесс искусственного изменения характеристики насоса или трубопровода для получения требуемой подачи. Существуют количественный и качественный способы регулирования подачи насосов. При количественном спо­собе регулирования изменяют характеристику трубопровода, а при качественном - напорную характеристику насоса.

Количественный способ достигается дросселированием потока, качественный - изменением частоты, вращения вала, для осе­вых и диагональных насосов - также изменением угла установ­ки лопастей рабочего колеса.

Регулирование дросселированием основано на увеличении со­противления в напорной линии при закрытии на ней задвижки или затвора. При дросселировании характеристика трубопровода становится более крутой и режимная точка (рис. 1.44.) смещается левее в точку В, в запорном устройстве теряется напор h и мощность DN = r ´ g ´ h ´ , где h_В - КПД насоса при подаче Q_B. Так как здесь часть напора не используется, то КПД насосной уста­новки снижается где h_В - КПД электродвига­теля.

Применение дросселирования эффективно для насосов с по­логими напорными характеристиками, при которых подачу мож­но плавно изменять в широких пределах.

Допустим, что данной характеристике насоса и насосной установки соответствует только одна рабочая точка. Между тем, требуемая подача может изменяться. Для того чтобы изменить режим работы насоса, необходимо изменить характеристику насоса либо насосной уста­новки. Это изменение характеристик для обеспечения требуемой подачи называется регулированием. Регулирование центробежных и малых осевых насосов может осуществляться либо при помощи ре­гулирующей задвижки (изменяется характеристика насосной уста­новки) или изменением частоты вращения (изменяется характери­стика насоса). Иногда малые осевые насосы регулируют перепуском части расхода из напорного трубопровода во всасывающий. Работа установки со средними и крупными осевыми насосами, имеющими поворотные лопасти, регулируется изменением угла установки лопа­стей рабочего колеса, при котором меняется характеристика насоса.

Регулирование задвижкой (дросселированием). Предположим, что насос должен иметь подачу не Q_А соответствующую точке А пересечения характеристики насоса с характеристикой насосной установки, a Q_B < Q_A (рис. 1.44). Этой подаче соответствует рабочая точка В характеристики насоса. Чтобы характеристика насосной установки пересекалась с кривой напоров Н = f(Q) в точке В, необходимо увеличить потери напора в установке. Это осуществляется прикры­тием регулирующей задвижки, установленной на напорном трубо­проводе. В результате увеличения потерь напора в установке харак­теристика насосной установки пойдет круче и пересечет кривую напоров Н = f(Q) насоса в точке В. При этом режиме потребный напор установки складывается из напора Н_ВУ, расходуемого в уста­новке при эксплуатации с полностью открытой задвижкой, и потери напо­ра h_З в задвижке. Таким образом, регулирование работы насоса дросселированием вызывает дополнитель­ные потери энергии, снижающие КПД установки, поэтому этот спо­соб неэкономичен. Однако благода­ря исключительной простоте регу­лирование дросселированием полу­чило наибольшее распространение. Этот способ применяют кратковременно и только для малых насосов.

Регулирование изменением часто­ты вращения насоса. Изменение час­тоты вращения насоса ведет к изме­нению его характеристики и, следо­вательно, рабочего режима (рис. 1.45.). Для регулирования измене­нием частоты вращения необходимы двигатели с переменной частотой вращения электродвигатели по­стоянного тока, паровые и газовые турбины и двигатели внутрен­него сгорания). Наиболее распространенные асинхронные электро­двигатели с короткозамкнутым ротором практически не допускают изменения частоты вращения.

Применяется также изменение частоты вращения включением сопротивления в цепь ротора асинхронного двигателя с фазовым ро­тором, а также гидромуфтой, установленной между двигателем и насосом.

Регулирование работы насоса изменением его частоты вращения более экономично, чем регулирование дросселированием. Даже при­менение гидромуфт и сопротивления в цепи ротора асинхронного дви­гателя, связанное с дополнительными потерями мощности, экономич­нее, чем регулирование дросселированием.

Регулирование перепуском. Оно осуществляется перепуском части жид­кости, подаваемой насосом, из напорного трубопровода во всасывающий по обводному трубопроводу, на котором установлена задвижка (см. схему уста­новки на рис. 1.47. задвижка 2). При изменении степени открытия этой задвижки изменяются расход перепускаемой жидкости и, следовательно, расход во внеш­ней сети. Энергия жидкости, проходящей по обводному трубопроводу, теряется, поэтому регулирование перепуском неэкономично.

Регулирование поворотом лопастей. Оно применяется в средних и крупных поворотнолопастных осевых насосах. При повороте лопа­стей изменяется характеристика насоса и, следовательно, режим его работы (рис. 1.44). КПД насоса при повороте лопастей изменяется незначительно, поэтому этот экономичнее регулирования дросселированием.

Рис. 1.45. регулирование работы насоса изменением частоты вращения.	Рис. 1.46. Регулирование работы осевого насоса изменением угла установки лопастей