<<
>>

§ 2.18. ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСОСОВ ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ

Насосные установки состоят обычно из нескольких машин, включенных параллельно в общую трубопроводную систему. Это обусловлено в основном необходимостью работы установки на покрытие графика переменного расхода.

Если гидравлическая система не имеет емкости, аккумулирующей расходы, и должна покрывать график с переменными расходами (рис. 2.54), то в любой момент на­сосы должны давать в сеть подачу, равную расходу из сети. При прохождении пиковой части графика насосы должны давать подачу Qm l..c, в провалах графика Qmuh.

Если установка состоит лишь из одного рабочего насоса, то он должен быть выбран на подачу не менее чем QMaKCи иметь возможность глубокого регулирования до Qmuh.

Рис. 2.54. График подач установки центробежных машин

Поскольку регулирование связано с потерями энергии, такой насос будет иметь низкий эксплуатационный КПД. Кроме того, требование бесперебойности подачи воды в сеть обусловливает необходимость установки резервного насоса с подачей не менее QMaKC[***]; при одном рабочем насосе требуется резерв 100%. Следовательно, установка одного рабочего насоса при неравномерном графике расходов невыгодна по причине высокой стоимости резерва и потерь энергии при эксплуатации.

Установка двух одинаковых насосов может уже существенно повысить энергетическую эффективность эксплуатации и снизить аварийный резерв до 50 %.

Рис. 2.55. Схема симметричного параллельного соединения двух одинаковых центробежных насосов

Вообще увеличение количества рабочих насосов уменьшает аварийный резерв установки и при благоприятной форме характеристики η=f (Q)обеспечивает энер­гетически эффективную э ксплуатацию .

На основании изложенного большинство насосных установок выполняется в виде ряда насосов, включаемых в сеть параллельно. Центробежные машины, включенные в работу параллельно, взаимно влияют одна на другую: подача, напор, мощность и КПД каждой из них существенно зависят от режимов нагрузки совместно работающих машин.

Рассмотрим графически параллельную работу двух одинаковых центробежных насосов, включенных в сеть симметрично (рис. 2.55). Насосы А и Б по условию одина­ковы, поэтому их характеристики А и Б на графике 2.56 при наложении совпадают.

Запишем баланс энергии установки (рис. 2.55), рассматривая поток от уровня 1-1до точки Δсоединения напорных трубопроводов а и б машин А и Б.

Рис. 2.56. График параллельной работы двух симметрично соединенных центробежных насосов

Очевидно, что энергия давления в резервуаре 1, складываясь с энергией, сообщаемой потоку жидкости машиной А или Б, обеспечивает подъем потока на высоту расположения точки Д, создание в этой точке некоторых количеств потенциальной и кинетической энергий и преодоление гидравлических сопротивлений всасывающего и напорного трубопроводов. Следовательно, где gH- энергия, передаваемая жидкости любым из насосов А или Б; pD∣ p — энергия давления в точке ∆; g ∑ h — потери энергии во всасывающем и напорном трубопроводах любого из насосов Aили Б; c2/c — кинетическая энергия потока в напорном трубопроводе любого из насосов. Отсюда можно получить удельную энергию давления в точке ∆

Здесь по известным соображениям сумма потерь энергии трубопроводов и кинетической энергии потока принята пропорциональной квадрату подачи каждого из насосов, т. е.

Задавая на графике рис.

2.56 произвольные подачи по характеристикам H=f(Q)насосов Aи Б, можно получить соответствующие значения Н; зная постоянные p1,H1,НD и рассчитав для этих подач mQ2,можно вычислить по (2.103) энергию давления pD / pв точке ∆соединения труб. Напоры в точке ∆будут

Откладывая вычисленные значения pD]γна графике рис. 2.56, получаем характеристики машин А и Б, приведенные к точке ∆:

Ординаты приведенных в точке ∆характеристик представляют собой высоты или в определенном масштабе давления жидкости в точке ∆соединения труб а и б. Абсциссы этих характеристик - подачи одного из насосов. Ясно, что насосы А и Б, работая параллельно, создают в точке ∆одинаковые давления. Поэтому для любой заданной в точке ∆высоты давления pD/γсуммарная подача обоих насосов получается сложением абсцисс. Отсюда вытекает следующий способ построения общей характеристики обоих насосов, приведенной к точке ∆.

Проводим на графике линии произвольных постоянных высот давления и суммируем соответствующие им абсциссы характеристикиПолучаем точки

I, II, IIIобщей характеристикнасосов, приведенной к точке ∆.

Если брать за аргумент суммарную подачу обоих насосов при их параллельном включении, то ординаты характеристики' будут давать высоты давлений

в точке ∆. Эти давления обусловливаются, с одной стороны, работой насосов и подчиняются уравнению (2.103), с другой стороны, они обусловлены давлением p2на уровне 2-2,геометрической высотой H2- НDи гидравлическим сопротивлением ∑ hb трубопровода b, т.

е.

Последнее равенство - аналитическое выражение характеристики трубопровода b, изображенной на рис. 2.56 в виде восходящей квадратичной параболы (кривая b).

Давление, развиваемое в узловой точке Δнасосами А и Б, должно быть равно противодавлению в этой точке со стороны трубопровода b. Отсюда ясно, что режим работы системы определяется точкой а" пересечения характеристик pD/γ= f (QA + Qe )z и b.

Получив точку a11, определим, как показано на графике стрелками, параметры насосов при параллельной работе:

Пользуясь характеристиками насоса, можно построить общую характеристику мощности насосов, соединенных параллельно, следующим образом. Подача каждого из насосов при режиме, определяемом точкой a // , найдется проведением горизонтальной линии из точки а" до точки х на единичных характеристиках pD∕γ = f Q1)насосов. Абс­цисса точки х - подача каждого насоса при параллельной работе.

Очевидно, мощность N А = NAкаждого из насосов определяется как ордината характеристики мощности насосов при Q А = QA5. Откладывая сумму NA + NAна ордина­те, проведенной через точку a // , получаем точку общей характеристики мощности параллельно соединенных насосов. На рис. 2.56 сделано аналогичное определение точек для режимов Iи II.

Построенные графики позволяют выяснить закономерности параллельной работы центробежных насосов.

Если в установке (см. рис. 2.55) один из насосов, например Б, выключен, а другой — А работает один, то подача последнего определяется абсциссой QА точки а1и разви­ваемый им напор равен HА .

Из графика ясно, что включение насоса Б в параллель с А, несмотря на.то, что

Из графиков рис.

2.56 видно, что при одинаковых насосах подключение второго насоса в параллель к первому увеличивает подачу установки в 2 раза только в том случае, когда общий трубопровод системы от сечения Δдо напорного резервуара не дает гидравлического сопротивления (или оно незначительно). В этом случае характеристика трубопровода b- прямая линия, параллельная оси абсцисс.

Чем больше гидравлическое сопротивление трубопровода b,тем круче поднимается его характеристика и тем меньше увеличивается подача установки при параллельном подключений второго насоса. Так, например, если трубопровод bобладает характеристикой b1, т.е. его сопротивление достаточно велико, то повышение подачи установки при включении насоса Б в параллель с А составляет только (Qa + Qe Yf - QА, что, как видно из графика, составляет всего около 0,17Q'ai.

Легко убедиться в том, что включение центробежного насоса параллельно с работающим понижает мощность последнего. Наблюдается и обратное явление: если один из насосов, работающих параллельно, отключить, то другие, остающиеся в работе,

самопроизвольно повысят подачу и мощность1. Это объясняется тем, что при отключений! одного из насосов подача установки уменьшается, гидравлическое сопротивление общего трубопровода падает, давление в узловом сечении ∆ понижается и оставшиеся в работе насосы будут работать при пониженном давлении. Но понижению давления при обычных формах характеристик сопутствуют повышение подачи и увеличение мощности.

Изложенные общие соображения о способе графического исследования параллельной работы двух одинаковых симметрично включенных центробежных насосов можно распространить и на большее число насосов с разными характеристиками, соединенных несимметрично.

Регулирование подачи центробежных машин при параллельном соединении может производиться всеми указанными в § 2.16 способами [26].

Регулирование подачи насосных установок, состоящих из нескольких насосов, может производиться последовательно и параллельно.

Если изменение подачи установки достигается регулированием только одного насоса с доведением его подачи до нуля и дальнейшим переходом к регулированию следу­ющего насоса и т. д., то такое регулирование называют последовательным.

Изменение подачи установки можно вести одновременным регулированием всех или нескольких машин; такое регулирование называют параллельным.

Экономичность этих способов регулирования неодинакова. Пользуясь описанными графическими методами исследования параллельной работы центробежных насосов, можно выяснить затраты энергии всей установкой при этом и другом способах регулирования и рекомендовать для применения способ более экономичный.

В насосных установках встречается последовательное соединение насосов с целью повышения давления. В этом случае напорный трубопровод насоса присоединяют к вса­сывающему патрубку последующего насоса и, таким образом, происходит сложение напоров, развиваемых насосами. В некоторых случаях необходимость последовательного соединения диктуется технологическими соображениями. Так, например, в регенеративном цикле паротурбинной установки поток конденсата проходит по­следовательно через ряд подогревателей, в результате чего постепенно повышается его температура. Конечная температура подогрева конденсата в современных установках значительна, и это требует высокого давления водного тракта подогревателей.

Рис. 2.57. Схема последовательного соединения центробежных машин в регенеративном цикле паротурбинной установки

Рис. 2.58. График работы двух различных центробежных машин при их последова­тельном соединении

Однако постановка всех подогревателей под высокое давление невыгодна. Поэтому подогреватели разбивают на две последовательные группы (рис. 2.57): через первую группу конденсат подается насосом Iнизкого давления, далее конденсат поступает во всасывающий патрубок насоса IIвысокого давления и прокачивается последним через группу подогревателей высокого давления. Таким образом, насосы Iи IIсоединены последовательно.

Рассмотрим характеристики двух последовательно соединенных центробежных насосов А и Б (рис. 2.58); характеристики напора и мощности этих насосов при раздельной работе их заданы.

Каждый из последовательно соединенных насосов дает одну и ту же подачу, и, следовательно, общая характеристика их получается суммированием ординат характеристик А и Б при произвольно задаваемых подачах. Так, например, задавая произвольную подачу Q1и суммируя ординаты HA1и HБ1, получаем точку е, принадлежащую общей характеристике напора насосов А и Б (обозначена на графике 2.58 условно А+Б). Аналогично получается точкаfобщей характеристики мощности. Общие характеристики напора и мощности показаны на графиках штриховыми линиями

Если насосы работают последовательно на трубопровод с характеристикой то их подача определится точкой а и будет равна Qa+sпри общем напоре H А+Б и мощности NА+Б. При одиночной работе каждый насос развивал бы соответственно подачи Qaи Q^ напоры Haи ИБ и имел мощности Naи Ne.

График показывает, что последовательное соединение насосов увеличивает напор и существенно влияет на подачу установки. Это объясняется тем, что при последовательном соединении увеличивается энергия, передаваемая потоку жидкости, и при постоянной статической высоте подачи избыток энергии в силу закона сохранения энергии неизбежно должен быть израсходован на повышение кинетической энергии и преодоление гидравлических сопротивлений сети. Все это и обусловливает рост подачи установки.

<< | >>
Источник: В. М. КАСЬЯНОВ, С. В. КРИВЕНКОВ, А. И. ХОДЫРЕВ, А. Г. ЧЕРНОБЫЛЬСКИЙ. ГИДРОМАШИНЫ И КОМПРЕССОРЫ. Конспект лекций для студентов ВУЗов.

Еще по теме § 2.18. ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСОСОВ ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ:

  1. Последовательность операций при создании и ведении базы данных ИРБИС при использовании системы смыслового анализа текстов
  2. § 2.13. ВЛИЯНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ И ВЯЗКОСТИ СРЕДЫ НА ХАРАКТЕРИСТИКУ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА
  3. § 2.17. СВОДНЫЕ ГРАФИКИ НАСОСОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ РЕГУЛИРОВАНИЯ
  4. § 2.11. ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИ ПОСТОЯННОЙ ЧАСТОТЕ ВРАЩЕНИЯ
  5. § 4.9. ХАРАКТЕРИСТИКА ТУРБИНЫ ПРИ ПОСТОЯННОМ РАСХОДЕ ЖИДКОСТИ.
  6. Последовательность разработки ИУС
  7. § 13.1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛОПАСТНЫХ КОМПРЕССОРОВ. ПЕРЕСЧЁТ ХАРАКТЕРИСТИК
  8. § 2.15. ИСПЫТАНИЯ НАСОСОВ
  9. § 3.8. ОСОБЫЕ КОНСТРУКЦИИ АГРЕГАТОВ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ НАСОСАМИ
  10. § 3.4. ТИПЫ ХАРАКТЕРИСТИК
  11. § 8.3. РОТОРНО - ПОСТУПАТЕЛЬНЫЕ НАСОСЫ