Определение рабочей точки насоса

Рабочая точка насоса – точка пересечения характеристик трубопровода и насоса (т. Р Приложение 7). Координаты точки пересечения определяют рабочий напор и максимальную производительность насоса при полном открытии задвижки и постоянном числе оборотов. Для определения рабочей точки строят совместный график характеристики выбранного насоса и суммарной характеристики всасывающего и нагнетающего трубопроводов насосной станции. Характеристика насоса строится по данным Приложения 6, а суммарная характеристика трубопроводов по следующей зависимости:

(13)

где А_Н – удельное сопротивление трубопроводов (характеристика) насосной станции, с²/м⁵;

Q – расход, м³/с.

Сопротивление трубопроводов находят из формулы 5 подставляя вместо скорости ее значение, определенное как тогда выражение для определения А_Н будет иметь следующий вид:

(14)

где l_вс, l_н – длины всасывающей и нагнетающей ветви соответственно, м;

l_вс, l_н – коэффициенты сопротивления для всасывающей и нагнетающей ветви;

d_вс, d_н – диаметры трубопроводов всасывающей и нагнетающей ветви, м;

å z_iв, å z_iн – сумма коэффициентов местных сопротивлений всасывающей и нагнетающей ветви.

Значения, входящие в формулу берутся из задания и предыдущих расчетов отдельно для всасывающей и нагнетающей ветви.

Так как т. А (Приложение 7) находится на кривой, соответствующей характеристике трубопроводов, то величину их удельного сопротивления можно определить более просто из формулы:

(15)

где Н_а – напор в т. А, м;

Q_а – расход в точке А, м³/с.

Затем выбирают не менее 6 значений Q в диапазоне расходов характеристики насоса и определяют соответствующие им требуемые значения напоров для трубопроводов насосной станции по формуле 15. Данные расчетов заносят в таблицу. Графики характеристики насоса и суммарной характеристики трубопроводов насосной станции пересекаются в т. Р, которая и является искомой рабочей точкой насоса.

5. Определение параметров обточки
колеса и мощности насоса

Рабочая точка насоса очень редко совпадает с расчетной. Для того, чтобы обеспечить перевод работы насоса из т. Р в т. А существует несколько способов.

1. Изменение крутизны характеристики трубопроводов за счет дросселирования потока воды на выходе из насоса задвижкой. При закрытии задвижки кривая Н_с (Приложение 7) пойдет круче.

2. Изменение заводской характеристики насоса:

а) изменение частоты вращения;

б) подрезание диаметра рабочего колеса

Первый способ наиболее простой, но менее эффективный, т.к. снижается к.п.д. установки. Второй способ (а) применяется редко из-за сложности систем регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей, используемых для привода центробежных насосов. В случае 2 (б) сохраняется высокий к.п.д. установки при минимальных издержках на переоборудование установки.

Для расчета параметров насоса при обточке колеса пользуются теорией подобия. Если соотношение действительного диаметра к подрезанному обозначить через (коэффициент обточки), т.е. то математическая зависимость между основными показателями насоса будет выглядеть следующим образом:

(16)

Из данной формулы следует, что с уменьшением диаметра колеса, характеристики насоса будут проходить ниже заводских. При определенном значении одна из характеристик пройдет через т. А. Задача сводится к нахождению значения . Также следует учитывать, что чрезмерная обточка колеса не допускается из–за снижения к.п.д. Пределы обточки принимают в зависимости от коэффициента быстроходности насоса n_S:

(17)

где n – число оборотов рабочего колеса (Приложение 6);

Q – расход насоса., м³/с;

Н – напор насоса, м

Пределы обточки в зависимости от следующие:

Таблица 1

Пределы обточки колес насосов в зависимости от

	Пределы обточки в %
60... 120	15... 20
120... 200	11... 15
200... 300	7... 11

Значение коэффициента обточки определяют следующим образом. Предварительно задаются максимальным значением коэффициента. Например при n_S=100 значение следует принять от 1, 15 до 1, 2. Затем определяют координаты т. 2 (Приложение 7) подставляя в уравнение 18 вместо H_об и Q_об координаты т. А (H_a и Q_a). Прямая, соединяющая т. А и 2, пересекает заводскую характеристику в т. 1. Теперь значение можно определить через H или Q, подставляя в формулы 20 и 21 значения H₁ и Q₁ (координаты т.1):

(18)

или

(19)

Искомую величину коэффициента обточки получают, как среднее арифметическое значений, определенных по формулам 20 и 21. По значению находят диаметр рабочего колеса после обточки.