Эксплуатационные расчеты лопастных машин

Элементарная гидросистема для перемещения жидкости насосом называется насосной установкой. Она в основном состоит из приемного резервуара, всасывающего трубопровода, насоса, нагнетательного трубопровода и напорного резервуара.

Потребным напором Н_потр установки называется энергия, которую необходимо сообщить единице веса жидкости для ее перемещения из приемного резервуара в напорный, по трубопроводу установки при заданном расходе

, (13)

где h_н - геометрическая высота нагнетания;

h_в - геометрическая высота всасывания;

Р₂-Р₁ - разность давлений в напорном и приемном резервуарах;

𝛴h_n=h_nв+h_nн - сумма потерь напора во всасывающем и нагнетательном трубопроводах;

Н_ст - статический напор установки.

При установившемся режиме работы установки развиваемый насосом напор равен потребному напору установки

. (14)

Следует отличать потребный напор насоса от напора насоса. Потребный напор определяется самой насосной установкой (высотой подъема жидкости, давлениями в напорном и приемном резервуарах, гидравлическими потерями во всасывающем и нагнетательном трубопроводах), т.е. давлениями у насоса во всасывающем и в нагнетательном трубопроводах. Напор насоса определяется прочностью его корпуса, частотой вращения, иногда объемным КПД.

Определение режима работы насоса (подбор насоса) производится совмещением на одном и том же графике в одинаковых масштабах рабочей характеристики насоса с характеристикой насосной установки. Последняя, представляет собой параболу (при турбулентном режиме течения), смещенную вдоль оси напоров на величину статического напора установки (13). Насос в такой установке работает в таком режиме, при котором потребный напор равен напору насоса. Точка пересечения указанных двух характеристик называется рабочей точкой. Если рабочая точка отвечает оптимальному режиму работы насоса, то насос считается подобранным правильно. Однако величину требуемой подачи насоса можно изменять. Для этого необходимо изменить либо характеристику насоса (путем изменения частоты вращения насоса), либо характеристику насосной установки (дросселированием). Наиболее экономичный метод регулирования подачи и напора - регулирование путем изменения частоты вращения. Оно в основном осуществляется применением электродвигателей постоянного тока или специальных передач.

Из-за чрезмерного падения давления на всасывающей стороне насоса может возникнуть кавитация (пустотообразование), вследствие которой резко падает КПД насоса, снижается его подача и напор. Кроме того, появляются сильная вибрация и толчки, сопровождаемые характерным шумом. Для избегания кавитации насос необходимо установить таким образом, чтобы давление жидкости в нем было больше давления насыщенного пара жидкости при данной температуре. Это обеспечивается ограничением высоты всасывания насоса (см. рисунок 9). Допустимая высота всасывания определяется следующим отношением:

(15)

где Р_n - давление насыщенного пара;

h_nв - потери напора во всасывающем трубопроводе при полной величине подачи;

σ - коэффициент кавитации, часто определяемый по формуле С.С.Руднева;

Н - полный напор насоса.

Допускаемая высота всасывания в насосах чаще всего определяется по допустимой вакуумметрической высоте всасывания, которая обозначается на характеристиках всех типов насосов как функция расхода. Необходимо помнить, что при изменении частоты вращения изменяется и допустимая вакуумметрическая высота всасывания. Разрушительному действию кавитации подвергаются также гидравлические турбины, а также золотники, клапаны и другие аппараты объемного гидропривода.