Работа центробежного насоса на трубопроводную сеть. Управление системой

 

При проектировании трубопроводных систем, включающих насосы, необходимо чтобы насос по своим характеристикам соответствовал результатам гидравлического расчета трубопровода. И, наоборот, параметры трубопровода должны обеспечивать работу насоса в зоне максимального значения к.п.д.

Уравнение баланса энергий потока жидкости в трубопроводе с насосом:

 

или

 

 

Обозначим:

 

- потребный напор, показывающий какой энергией должен обладать поток жидкости для её продвижения по трубопроводу. H_ПОТР представляет собой функцию от расхода жидкости.

 

;

 

- статический потребный напор при Q=0.

 

- коэффициент пропорциональности.

 

Зависимость H_ПОТР(Q) называют характеристикой трубопровода.

Тогда уравнение балланса энергии рабочего режима примет вид:

 

 

При графическом способе определения рабочей точки на одном графике наносятся характеристики трубопровода и насоса.

 

Управление режимом работы системы трубопровод - насос может осуществляться путем изменения характеристик трубопровода или насоса. Изменение характеристики трубопровода возможно за счет изменения коэффициента полного сопротивления z_С установкой регулируемого дросселя в трубопроводе.

 

Вторым способом изменения режима работы системы является изменение характеристики насоса, например, путем изменения частоты вращения рабочего колеса.

В некоторых случаях на один трубопровод могут работать несколько насосов, установленных параллельно или последовательно.

 

При параллельном соединении насосов:

 

, при H = const

 

При последовательном соединении насосов:

 

, при Q = const

 

 

Гидродинамические передачи

 

Гидродинамические передачи (гидропередачи) состоят из соосно расположенных и предельно сближенных в общем корпусе рабочих органов лопастного насоса и гидравлической турбины. Они передают мощность от первичного двигателя приводимой машине посредством потока жидкости. Жесткое соединение входного и выходного валов при этом отсутствует.

Гидропередачи разделяют на гидродинамические муфты (гидромуфты), которые передают мощность не изменяя момента, и гидродинамические трансформаторы (гидротрансформаторы), способные изменять передаваемый момент.

 

Гидромуфты состоят из расположенных в общем корпусе 3 насосоного колеса 1 и турбинного колеса 2. Насосоное колесо соединено с валом двигателя, а турбинное колесо соединено с валом приводимой машины.

Лопасти насосоного и турбинного колес прикреплены к торообразным направляющим поверхностям, которые образуют рабочие полости, в которых циркулирует поток жидкости (чаще всего маловязкого минерального масла), обтекающий лопасти колес.

Насосное колесо получает энергию от двигателя и сообщает посредством своих лопастей жидкости. Поток жидкости обтекает лопасти турбинного колеса, приводит его во вращение и сообщает при этом энергию, используемую приводной машиной.

Гидропередачи способны ограничивать момент сопротивления M₂ и согласовывать его пульсации при неравномерной нагрузке ударного характера. Этим они защищают двигатель и механическую часть трансмиссии от перегрузок. Гидропередачи устраняют перегрузки при пусках двигателя и разгоне приводимых объектов с большой инерцией.

В гидротрансформаторах между насосным и турбинным колесами устанавливают колесо реактора. Это дает возможность бесступенчатого изменения передаваемого момента в зависимости от изменения частоты вращения выходного вала. При возрастании сопротивления потребителя и следовательно, при снижении частоты вращения выходного вала передаваемый момент увеличивается. При этом улучшается использование двигателя по мощности.