Способы регулирования режимов работы насосных агрегатов

Регулирование подачи и напора насоса - основные аспекты, приковывающие внимание специалистов, когда речь идет о регулировании работы насосного агрегата, эксплуатируемого при изменяющихся параметрах. Цель изучения данных аспектов - определение пограничных параметров, для точного подбора характеристик насоса.

В обычной ситуации типоразмер и характеристики насосавыбираются исходя из максимальных значений подачи и напора указанных в паспорте агрегата, а также диапазона изменения этих показателей, образующих так называемое поле " Q-H" (расход-напор).

Основные способы изменения показателей подачи и напора насоса.

Метод байпасирования

В основе метода перепускание рабочей жидкости из выпускного трубопровода во всасывающий путем обратного перетока жидкости по трубопроводу, с регулируемой задвижкой. Изменение положения задвижки регулирует показатель подачи агрегата. В этом методе режим работы самого агрегата не изменяется, просто жидкость перемещается частично " в холостую". Разумеется, основной недостаток данного способа - низкий КПД установки, также возникают трудности при обслуживании установки и некоторые сложности обслуживающего персонала, когда им приходится искать запчасти насоса.

Регулирование основной задвижки на выходе из насоса

За каждой насосной установкой находится запорная задвижка. Установка запускается при раскрытой задвижке, однако ею же может и регулироваться. Задвижка может регулировать величину подачи и напора рабочей жидкости во время работы установки. При открытии задвижки подача (Q) растет, одновременно растет и потребляемая мощность установки (P), а величина (P) ограничена мощностью привода. При закрытии основной задвижки гидравлический рабочий процесс самого насоса замедляется, при малых расходах в нем одновременно появляются обратные токи рабочей жидкости, а также возникает вибрация и характерный шум. Еще одной характеристикой такого торможения является нагрев насосного агрегата. Разумеется, все перечисленные факторы, вызванные дросселированием основной задвижки, приводят к потерям энергии.

Изменение числа оборотов вала агрегата

Данный тип регулирования достигается путем использования в качестве источника переменного тока не сети с промышленной частотой 50 Гц, а устройства, регулирующего данную частоту - частотного преобразователя. Преобразователь частоты регулирует частоту сети от 1 до 100, и выше Гц, в результате асинхронный двигатель меняет частоту вращения вала. Так как двигатель как правило охлаждается вентилятором на валу, изменение (уменьшение) частоты вращения вала влечет к ухудшению качества охлаждения корпуса и магнитных частей двигателя. Вместе с изменением частоты работы двигателя в его обмотке возникают электромагнитные процессы, вызывающие сокращение срока службы двигателя. Для решения этих проблем в приводе применяют специальные асинхронные электродвигатели, адаптированные для работы в составе частотно-регулируемого электропривода.

Данный метод значительно удорожает и усложняет конструкцию установки, удорожает обслуживание, но позволяет при новых числах оборотов существенно сохранить подобие характеристик насоса, в которых изменение уровня подачи, напора и мощности прямо пропорциональны 1, 2 и 3 степени изменения оборотов. Максимальные значения Нmax, Nmaх и Qmaх при этом также остаются под контролем.

Обточка или подрезка рабочего колеса

В некоторых случаях нет необходимости нагружать насос в верхней области поля Q-H. Достаточно опустить точку. Это приведет к определенному снижению энергоэффективности, а также к нагреву проточного тракта насоса. Если же произвести специальную обточку (подрезку) рабочего колеса насоса по наружному диаметру, то фактически появляется новое рабочее колесо со своим рабочим полем Q-H, расположенное ниже и левее старого поля Q-H.

Размер обточки колеблется в пределах от 8 до 15% от диаметра рабочего колеса насоса. В особых случаях проточку доводят до 20%.

При обточке колеса подача (Q) насоса снижается прямо пропорционально отношению нового и старого диаметров рабочих колес, а напор насоса изменяется согласно квадратичной зависимости. Фактически данный метод регулирования путем обточки рабочего колеса эмитирует замену электродвигателя на менее мощный, при неизменных оборотах.