Регулирование лопастных насосов и компрессоров.

2. Регулирование лопастных насосов и компрессоров.

СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАБОТЫ НАСОСА

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 байпасной 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.
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).
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.
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.

Регулирование лопастных компрессоров

В зависимости от условий работы применяются различные способы регулирования: 1) дросселирование газа в подводящем и напорном трубопроводе; 2) изменение скорости вращения вала машины; 3) изменение направления потока газа поворотом лопаток на подводящих и отводящих газ из рабочего колеса устройствах; 4) частичный выпуск газа в атмосферу или специальную емкость; 5) отключение ступеней сжатия.

Эти способы применяются в зависимости от назначения регулирования, а именно для поддержания постоянного давления или постоянной подачи, для расширения зоны устойчивой работы или для защиты машин от работы в помпажной зоне.

На рисунке 9-9 показано дросселирование на нагнетании, при этом характеристика машины остается неизменной, меняется характеристика сети (рабочие точки А₁, А₂, А₃). Наибольшая подача соответствует точке А₁, а наименьшая - границе помпажа (точке К).