Регулирование режима работы насоса. Последовательная и параллельная работа насоса на сеть

Новосибирский Государственный Аграрный Университет

Инженерный  Институт

Кафедра механизации животноводства и переработки  сельскохозяйственной продукции

 

 

РЕФЕРАТ

 

 

Тема: Регулирование  режима работы насоса. Последовательная и параллельная работа насоса на сеть.

 

 

 

Студент: Вавилов Д.В.

Группа 331

№зачетной книжки 04-07

Руководитель: Лисица А.П.

 

 

 

Новосибирск 2009

Содержание

Стр.

1)Регулирование  работы насосов                                                           4

2)Классификация  способов регулирования подачи                            7

3)Последовательная  и параллельная работа насосов                         8

4)Достоинства  и недостатки насосов различных  типов                     10

5)Список используемой  литературы                                                    14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Регулирование работы насосов.

В практике эксплуатации насосов  нередко приходится прибегать к  регулированию их параметров, главным  образом подачи, реже — напора. Так, например, режим работы мелиоративных  насосных станций диктуется графиком водоподачи, имеющим значительные колебания во времени и течение поливного сезона, а иногда и в течение суток. Этим вызывается необходимость регулирования подачи насосной станции. Регулирование подачи может также иметь место на насосных станциях городского водоснабжения, на гидроаккумуляторных установках, на установках для перекачки нефти, на циркуляционных и питательных насосах теплоэлектростанций и т. п.

Под регулированием насоса понимают процесс произвольного  изменения его подачи для обеспечения  требуемой ее величины.

Насос и внешняя сеть образуют единую систему, равновесное состояние  которой определяется материальным и энергетическим балансом. Материальный баланс выражается условием равенства  подачи насоса расходу во внешней  сети, энергетический - равенством напора насоса напору, потребляемому сетью. Графически условие материального  и энергетического баланса системы  выражается точкой пересечения характеристик  насоса и сети. При данных характеристиках  насоса и сети существует только одна точка, отвечающая условиям устойчивого  равновесия. Величина водопотребления, как правило, изменяется во времени, в соответствии с чем должна перемещаться рабочая точка системы. С этой целью необходимо регулировать подачу насоса.

В связи с тем, что рабочая  точка системы определяется характеристиками, как насоса, так и сети, то регулировать подачу можно за счет изменения характеристики сети (количественный метод) или за счет изменения характеристики насоса (качественный метод). Изменение подачи и напора насосной установки за счет изменения характеристики сети можно добиться изменением статической составляющей сопротивления системы (геометрической высоты нагнетания или всасывания, давления над поверхностью жидкости в приемном резервуаре), изменением гидравлического сопротивления движению жидкости во всасывающем или напорном трубопроводе, изменением схемы сети (например, за счет введения запасной линии).

Качественно работа системы  «насос-сеть» регулируется изменением частоты вращения рабочего колеса насоса, геометрии проточных каналов  насоса и кинематики потока на входе  в рабочее колесо.

Существуют также комбинированные  способы регулирования, при которых  изменение характеристики сети и  изменение характеристики насоса происходят одновременно и взаимосвязано.

а)К количественным способам регулирования лопастных насосов относятся:

• дросселирование напорной стороны насоса;
• дросселирование всасывающей стороны насоса;
• перепуск (байпасирование);
• сброс части поднятого количества воды в нижний бьеф;
• впуск воздуха во всасывающую трубу насоса;
• авторегулирование (изменение статической составляющей напора);
• комбинацией включения параллельно/последовательно работающих ступеней в многосекционных насосах;
• применение баков-гидроаккумуляторов;

На крупных насосных станциях применяют следующие способы  регулирования, которые также можно  отнести к количественным способам:

• применение ячеистого успокоителя в аванкамере насосной станции;
• применение перепускного трубопровода, соединяющего нитки напорных коммуникаций крупных насосных станций;
• изменение числа параллельно работающих насосов (применение разменных агрегатов).

б)К качественным способам регулирования относятся:

• изменение частоты вращения рабочего колеса;
• изменение угла установки лопастей направляющего аппарата на входе в рабочее колесо насоса;
• изменение угла установки лопастей направляющего аппарата на выходе из рабочего колеса насоса;
• изменение ширины рабочего колеса;
• изменение степени открытия поперечного сечения каналов рабочего колеса;
• изменение угла установки лопастей рабочего колеса;
• саморегулирование;
• обточка рабочего колеса.

в)К комбинированным способам регулирования относятся:

• саморегулирование с перепуском;
• перепуск по малому контуру с закруткой потока перед рабочим колесом;
• дросселирование с перепуском;
• перепуск с подкруткой;
• дросселирование и изменение частоты вращения рабочего колеса;
• комбинация лопастного и водоструйного насосов и другие.

г)Количественные способы регулирования подачи

• Дросселирование напорной стороны насоса
• Дросселирование всасывающей стороны насоса
• Перепуск (байпасирование)
• Сброс части поднятого количества воды в нижний бьеф
• Впуск воздуха во всасывающую трубу насоса
• Авторегулирование (изменение статической составляющей напора)
• Комбинацией включения параллельно/последовательно работающих ступеней в многосекционных насосах
• Применение баков-гидроаккумуляторов
• Применение ячеистого успокоителя в аванкамере насосной станции
• Применение перепускного трубопровода, соединяющего нитки напорных коммуникаций крупных насосных станций
• Изменение числа параллельно работающих насосов (применение разменных агрегатов)

д)Прочие способы:

• Введение в жидкость добавок высокомолекулярных соединений
• Магнитогидродинамическая закрутка потока перед рабочим колесом
• Перепуск по малому контуру с закруткой потока перед рабочим колесом
• Дросселирование с перепуском
• Комбинация лопастного и водоструйного насосов

2.Классификация способов регулирования подачи.

1. Регулирование производится только изменением характеристики насоса.
2. Изменение характеристики сети, а характеристика насоса остается неизменной.
3. Изменение характеристики насоса и сети.
4. Автоматическое регулирование может быть зависимым и независимым. Зависимое, или программное, регулирование считается наиболее совершенным. Заданный параметр при автоматическом регулировании должен меняться по определенному заранее установленному графику.
5. Различают также непрерывное или прерывное (позиционное) регулирование процесса.
6. При позиционном прерывном регулировании подача воды то прекращается, то вновь восстанавливается.
7. При непрерывном регулировании регулятор все время поддерживает заданную величину параметра (давления, расхода) – показателя регулирования. Всякое изменение этой величины воспринимается чувствительным элементом измерительной системы и полученная информация о рассогласовании передается на исполнительный элемент регулятора.
8. Изменение характеристик насоса можно сделать постоянным (долговременным) или текущим.
9. При постоянном (долговременном) регулировании насос переводится в новый режим работы на достаточно длительный срок. Такое регулирование выполнить проще, чем регулировать подачу и напор в процессе работы системы.
10. Под текущим регулированием подразумевается непрерывное изменение характеристики Q–H в процессе работы установки в зависимости от поступления жидкости к насосу или потребления жидкости в системе.

3.Последовательная и параллельная работа насосов.

Часто, при строительстве новых промышленных и бытовых объектов вновь созданные водопроводные системы подключаются к уже используемым, что сказывается на общей производительности сети, подаче и напоре.

Изменение параметров внешней  водопроводной сети требует соответствующего изменения параметров насоса. Одним  из возможных способов регулирования  гидравлических параметров группы насосов  служит варьирование числа совместно  работающих насосов, а также способов их соединения.

Последовательная работа насосов применяется для увеличения напора. При определении рабочего режима необходимо провести суммирование ординат характеристик отдельных  насосов при фиксированных подачах. Последовательное соединение группы насосов  целесообразно при крутой характеристике внешней сети и приводит к незначительным увеличениям подачи. Насосы при последовательном соединении могут быть расположены  как близко друг от друга, так и  на значительном расстоянии.

В первом случае корпус каждого  последующего насоса должен выдерживать  полное давление, создаваемое предыдущим насосом. Обычно в каталогах насосов  приводится предельное допустимое давление во всасывающем патрубке. Оно наряду с надежностью работы концевых уплотнений и будет ограничивать число последовательно  включенных насосов.

Параллельная работа насосов  применяется для увеличения подачи. При определении рабочего режима необходимо провести суммирование абсцисс  характеристик отдельных насосов  при фиксированных значениях  напора. Параллельно можно соединить  насосы различных типов, с одинаковыми  и различными характеристиками. Наиболее благоприятной формой характеристики параллельно работающих насосов  является непрерывно падающая линия.

Для уменьшения крутизны характеристики водопроводной сети могут быть использованы трубопроводы, параллельные основному  трубопроводу. Необходимо выполнение условия: предельный допустимый напор при совместной работе насосов с западающими характеристиками не должен быть больше напора при нулевом расходе того насоса, у которого он имеет наименьшее значение.

Максимальное число параллельно  включенных насосов ограничивается устойчивостью и экономичностью, суммарная подача - допустимыми гидравлическими  потерями во внешней сети, включая  потери в длинных соединительных трубопроводах. Пуск одинаковых насосов, имеющих одну и ту же частоту вращения, обычно производится одновременно. Насосы со стабильными (устойчивыми) характеристиками могут запускаться в работу последовательно.

В процессе работы возможно регулирование (дроссельное или  изменением частоты вращения) любого из насосов. При пуске в параллельную работу одинаковых насосов, имеющих  разную частоту вращения, необходимо выдерживать дополнительное условие: статический напор сети не должен превышать напор насоса, работающего  с меньшей частотой вращения. Иначе  отсутствие обратного клапана у  насоса с повышенной частотой вращения приведет к изменению направления  вращения другого насоса.

4.Достоинства и недостатки насосов различных типов.

Если говорить о возможной  подаче, то по мере ее увеличения насосы располагаются в следующем порядке: объемные, центробежные и осевые. Если же в качестве определяющего параметра  рассматривать максимально возможное  значение напора, то порядок будет  обратным. Что касается водоподъемников  специальных типов, то все они. Включая струйные насосы, в поле H-Q занимают области, прилегающие к осям координат и характеризуемые малыми значениями либо напора, либо подачи. Таким образом, практически весь диапазон напоров от 1 до 10 000 м и подач от нескольких литров до 150 000 м3 в 1 ч перекрывается большим числом типоразмеров хорошо освоенных промышленностью насосов.

В то же время при решении  вопроса об использовании, какого либо насоса в той или иной технологической установке решающее значение помимо рабочих параметров приобретают его эксплуатационные качества.

Проанализируем в этой связи достоинства и недостатки рассмотренных нами насосов, определяющие области их возможного применения в  сооружениях систем водоснабжения  и канализации.

а.Лопастные насосы. Центробежные и осевые насосы обеспечивают плавную и непрерывную подачу перекачиваемой жидкости при высоких значениях коэффициента полезного действия. Относительно несложное устройство обеспечивает высокую их надежность и достаточную долговечность. Конструкция проточной части лопастных насосов и отсутствие поверхностей трения допускает возможность перекачивания загрязненных жидкостей. Простота непосредственного соединения с высокооборотными приводными двигателями способствует компактности насосного агрегата и повышению его КПД.

Все эти положительные  качества центробежных, диагональных и осевых насосов привели к  тому, что они являются, по существу, основными насосами всех сооружений водоснабжения и канализации. Центробежные и осевые насосы широко используют также в системах оборотного движения жидкостей, в судоподъемных сооружениях, на оросительных и осушительных насосных станциях.

К недостатком центробежных насосов следует отнести ограниченность их применения в области малых подач и высоких напоров, что объясняется снижением КПД при увеличении числа ступеней. Известные сложности в эксплуатации насосных установок с центробежными насосами возникают также из-за необходимости их заполнения перекачиваемой жидкостью перед включением в работу.