10.1.10. Регулирование работы центробежного насоса

Регулированием работы насоса называется процесс искусственного изменения характеристики трубопровода (сети) или насоса для обеспечения работы насоса в требуемой режимной точке, т.е. для сохранения материального и энергетического баланса системы.

С развитием и укрупнением систем водоснабжения возрастает необходимость регулирования подачи насосных станций, поскольку они относятся к крупнейшим энергопотребителям. Кроме того, поддержание требуемого напора в сети приводит к уменьшению утечек и аварий на трубопроводах. В связи с этим в современном насосостроении разрабатываются способы плавного регулирования параметров насосов.

Работа системы «насос - сеть» регулируется:

- изменением характеристики сети (дроссельное регулирование);

- изменением частоты вращения рабочего колеса насоса (объемное регулирование);

- изменением геометрии проточных каналов насоса и кинематики потока на входе в рабочее колесо.

другие способы менее эффективны.

Дроссельное регулирование. Предположим, что центробежный насос должен иметь подачу не Q_А, соответствующую точке А пересечения характеристики насоса с характеристикой сети при полностью открытой задвижке на выходе из насоса, а Q_В < Q_А (рис.10.16).

Рис. 10.16

Этой подаче соответствует рабочая точка В характеристики насоса. Чтобы характеристика сети пересекалась с характеристикой насоса Н = f(Q) в точке В, необходимо увеличить потери напора в сети. Это осуществляется прикрытием регулирующей задвижки, установленной на напорном трубопроводе. В результате увеличения потерь напора в сети характеристика ее пойдет круче и пересечет кривую характеристики насоса Н=f(Q) в точке В. При этом режиме потребный напор складывается из напора Н_ВС, расходуемого в сети с полностью открытой задвижкой, и потери напора h в задвижке. Таким образом, регулирование работы насоса дросселированием вызывает дополнительные потери энергии, снижающие к.п.д. установки; этот способ неэкономичен. Однако благодаря исключительной простоте регулирование дросселированием получило наибольшее распространение.

Объемное регулирование. Изменение частоты вращения насоса ведет к изменению его характеристики, следовательно, и рабочего режима (рис.10.17). Для регулирования изменением частоты вращения необходимы двигатели с переменной частотой вращения (электродвигатели постоянного тока, паровые и газовые турбины и двигатели внутреннего сгорания). В последнее время частоту вращения асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором измеряют путем их питания током другой частоты.

Применяется также изменение частоты вращения гидромуфтой, установленной между двигателем и насосом.

Рис. 10.17

Объемное регулирование является наиболее экономичным. Изменение частоты вращения ведет к изменению характеристики насоса Н = f(Q) таким образом, что рабочая точка соответствует требуемой подаче. Другими словами, например, с уменьшением подачи одновременно уменьшается и требуемый напор в сети, т.е. сохраняется материальный и энергетический баланс системы.