Паралельна робота кількох однотипних

насосів на два водоводи.

Необхідно визначити режим роботи системи, яка складається із трьох однотипних насосів, що працюють на два паралельні водоводи. Відомі характеристики насосів. Раз насоси однотипні, то характеристики усіх трьох насосів співпадають між собою. Відомі характеристики кожного із водоводів S_aQ² i S_бQ². На рисунку 24 зображено характеристики двох водоводів, які подають воду від насосної станції в спільний резервуар і мають різні коефіцієнти опору (наприклад різні діаметри). Слід визначити режим роботи усієї системи в цілому, а також, кожного із насосів і водоводів окремо. Крім того, слід проаналізувати різні варіанти роботи цієї системи (роботу одного, двох і трьох насосів на один і два водоводи).

Рисунок 24.

 

Для аналізу різних варіантів роботи системи слід побудувати сумарні характеристики паралельної роботи двох і трьох насосів, а також, сумарну характеристику паралельної роботи двох водоводів.

Сумарні характеристики паралельної роботи двох (Q-H)₁₊₂ і трьох (Q-H)₁₊₂₊₃ насосів будуємо так же, як і в попередньому параграфі. Подвоюючи, та потроюючи абсциси характеристики (Q-H)_1,2,3 при рівних напорах отримуємо дві сумарні характеристики насосів.

Принцип побудови сумарної характеристики паралельної роботи двох водоводів той же, що і при побудові сумарної характеристики насосів. При рівних напорах сумуються витрати по кожному із водоводів. Фізична суть цієї побудови така. Характеристика трубопровода показує, який напір слід створити у початку трубопровода, щоб у ньому підтримувалася потрібна витрата. За допомогою характеристики трубопровода можна розв’язати і зворотню задачу. Якщо відомий напір у початку трубопровода, то по характеристиці можна визначити яка витрата буде в трубопроводі при цьому напорі. При побудові сумарної характеристики використовується якраз ця зворотня задача. Ми задаємося довільним напором у початку трубопроводів і визначаємо, яка витрата при цьому напорі буде по кожному із водоводів. При одночасній паралельній роботі водоводів сумарна витрата по двох водоводах при цьому напорі буде дорівнювати сумі витрат по кожному із водоводів. Задаючися різними напорами, отримуємо ряд точок сумарної характеристики водоводів. Проводячи через ці точки плавну криву, отримуємо сумарну характеристику S_а+бQ² двох водоводів, які працюють паралельно.

Точка перехрещення сумарної характеристики водоводів і сумарної характеристики трьох насосів (точка А) є робочою точкою системи і вона визначає усі параметри роботи системи: (Q₁₊₂₊₃)_а+б - подача трьох насосів при роботі на два водоводи; (Н₁₊₂₊₃)_а+б - створюваний при цьому напір; Q_a i Q_б - витрати відповідно по водоводу а і по водоводу б, Q_a + Q_б = (Q₁₊₂₊₃)_а+б; Q_1,2,3 - подача кожного із насосів при їх паралельній роботі на два водоводи Q₁+Q₂+Q₃=(Q₁₊₂₊₃)_а+б; N_1,2,3 - потужність кожного із насосів; h _1,2,3 - коефіцієнт корисної дії кожного із насосів.

У випадку роботи двох насосів на два водоводи робочою точкою буде точка  Б. При цьому витрата в системі буде (Q₁₊₂)_а+б, а напір - (Н₁₊₂)_а+б.

При роботі одного насоса на два водоводи робочою точкою буде точка В, а витрата і напір відповідно (Q₁)_а+б і  (Н₁)_а+б.

Якщо відключити один водовод б і працювати трьома насосами тільки на водовод а, то робочою точкою буде точка  1. При роботі двох і одного насоса на водовод  а робочими точками будуть, відповідно, точки  2  і 3.

Якщо відключити водовод а і працювати тільки на водовод б, то при роботі трьох, двох і одного насоса робочими точками будуть, відповідно, точки 4, 5 і 6. Усі параметри роботи системи в цих випадках визначаються робочими точками і на рисунку не показані, щоб не захаращувати креслення.

Якщо із роботи будуть виключатися тільки окремі ділянки водоводів, а не водоводи цілком (наприклад при наявності перемичок між водоводами), то сумарна характеристика водоводів у цих випадках буде займати проміжне положення між лініями S_а+бQ² i S_бQ².

Нестійка робота насосів.

 

Нестійка робота можлива при використанні насосів із нестабільними (лабільними) характеристиками. Крива Q-H таких насосів має максимум у зоні невеликих подач. Розглянемо можливість виникнення нестійкої роботи такого насоса на прикладі подачі води в систему з водонапірною колоною (рисунок 25 а).Спочатку при Н_геом < Н₀ насос працює стабільно (наприклад в точці 1). Якщо при цьому витрата рідини, яку відбирає споживач із системи менше ніж подає насос (Q_спожив < Q_нас  = Q₁), то рівень води в напірній колоні почне підвищуватися, а подача насоса зменшуватися. Підвищення рівня води триватиме поки він не досягне рівня 2-2. Якщо і надалі буде зберігатися умова Q_спожив < Q_нас = Q₂ , то рівень води повинен був би продовжувати рости. Але це неможливо, тому що насос не в змозі створювати більший напір. Рівновага порушується і система насос - мережа перехо-

а)   б) Рисунок 25. Нестійка робота насосів. а) - одного насоса; б) - двох насосів при паралельнійй роботі

дить у, так званий, режим помпажа. Напір, який створює насос, падає до значення напору холостого ходу Н₀, насос уже не може стримувати стовп рідини висотою Н₂, і рідина починає рухатися у зворотньому напрямі (якщо на напірному трубопроводі не змонтовано зворотнього клапана). При наявності зворотнього клапана він закривається і насос буде працювати як на закриту засувку

не подаючи воду у систему. В обох випадках рівень води в напірній колоні почне знижуватися (відбір води споживачем із бака продовжується). Як тільки рівень знизиться до величини Н₀, насос знову почне подавати воду в систему. При цьому його подача буде відповідати точці 3. Якщо режим роботи системи на цей час не зміниться, то описане явище повториться знову. Слід сказати, що при рівнях води вищих за Н₀, характеристика трубопроводу буде пересікати характеристику насоса в двох точках (тобто система матиме дві можливі робочі точки). Це також призводить до нестійкої роботи насоса при переходах з однієї робочої точки до іншої.

Нестійкий режим роботи насоса в системі призводить до коливань подачі і напора і може супроводжуватися гідравлічними ударами в мережі. Головним засобом запобігання нестійкій роботі насоса є гарантоване виконання умови Н_геом < Н₀.

Нестійка робота може виникнути і при паралельній роботі кількох насосів з нестабільними характеристиками (рисунок 25 б). При цьому сумарна характеристика паралельної роботи насосів розгалуджується і в нестабільній зоні має кілька гілок (Q-H)_I+II та (Q-H)^’_I+II (дивися рисунок 25 б).

 На відміну від випадку роботи одного насоса з нестабільною характеристикою коливальні процеси (помпаж) при паралельній роботі можуть виникати і при Н_геом < Н₀, якщо характеристика трубопроводу (мережі) пересікає кілька гілок сумарної характеристики насосів (наприклад в точках 2 і 3).

При аналізі сумісної паралельної роботи насосів з нестабільними характеристиками слід враховувати можливі зміни характеристики системи внаслідок зміни режиму споживання, або інших причин, наприклад, дроселювання окремих ділянок мережі. На прикладі рисунку 25 б видно, що при більш крутій характеристиці трубопроводу S₂Q² нестійка робота насосів може виникати і при постійній висоті підйому води. При проектуванні і експлуатації насосів з нестабільними характеристиками слід забезпечити їх стійку роботу в системі.