Регулювання роботи насосних станцій (насосних агрегатів)

Налагодити роботу НА з заданою подачею можна зміною діаметру трубопроводу, рециркуляцією рідини, дроселюванням, зменшенням діаметру робочого колеса або зміною числа обертів робочого колеса. У кожному конкретному випадку можливо застосування одного з перерахованих способів або їх комбінації.

Зміна діаметру трубопроводу.При проектуванні насосних установок шляхом розрахунку декількох варіантів підбирають такі діаметри трубопроводів, при яких за рахунок зміни опору мережі досягається необхідна подача насоса, тобто зрушують робочу точку насоса по кривої характеристики в потрібному напрямі. При цьому користуються правилом, що в розрахунковому режимі ККД насоса складатиме не менше 0,9 його максимального значення для вибраного насоса.

Цей спосіб можна застосувати також в процесі експлуатації насоса при необхідності зміни його параметрів. Так, для збільшення подачі насоса в окремих випадках буває досить збільшити діаметр трубопроводу на магістральній ділянці, де швидкість рідини, а отже, втрати натиску, максимальні. Рішення про це слід приймати на підставі розрахунку. При гідравлічному розрахунку системи трубопроводів слід мати на увазі, що витрата електроенергії на перекачування рідини, а отже, і вартість перекачування, зростатимуть із збільшенням швидкості її транспортування, тобто із зменшенням діаметру.

В той же час для зменшення швидкості руху рідини необхідно збільшити діаметр трубопроводу, що веде до збільшення капітальних витрат на будівництво, хоч і знижує експлуатаційні витрати. Таким чином, доводиться вибирати оптимальний варіант, при якому і капіталовкладення і експлуатаційні витрати відповідали б прийнятим нормам. Для цього проводиться техніко-економічний аналіз варіантів насосних установок.

Рециркуляцією зменшують подачу насоса за рахунок повернення частини перекачуваної рідини з напірного трубопроводу в всмоктуючий. Для цієї мети в насосній установці передбачають рециркуляційний трубопровід з регулюючим органом.

Рециркуляція зменшує ККД насосної установки, що призводить до марних витрат електроенергії в процесі подальшої експлуатації.

У всіх випадках регулювання подачі за допомогою рециркуляції застосовується при достатньому обгрунтуванні.

Дроселювання представляє собою гасіння тиску за рахунок проходження рідини (газу) через зменшений перетин. Зміна характеристики мережі при дроселюванні відображено на рис. 5А. Дросілюючим пристроєм може служити засувка (кран, вентиль). Для дроселювання використовують засувку тільки на напірному трубопроводі насоса, але не на всмоктуючому. Дроселювання всмоктуючою засувкою збільшить опір лінії всмоктування і може вивести насос на режим кавітації.

Регулювання подачі засувкою зручне тим, що з його допомогою можна швидко змінити режим роботи насоса залежно від обставин, тобто якщо насос працює в змінному режимі. В той же час, якщо потрібна якась певна подача, то після зупинки насос необхідно знову регулювати, виводячи його на заданий режим роботи. В цьому випадку слід застосовувати дросельну шайбу, яка забезпечить постійний перепад тиску (при постійній витраті).

При дроселюванні перекачуваної рідини знижується ККД насоса тому, що частина потужності двигуна витрачається марно. Потужність, витрачена на дроселювання, тим вища, чим більше різниця тиску до і після пристрою, що дроселює. Вона виражається формулою

,

де: γ – об'ємна маса рідини, кг/см3;

Q – подача, м³/год;

Dр – різниця тиску органу до і після дроселюючого органа, м;

102 – перевідний коефіцієнт (1 кет – 102 кгм/с).

Якщо до дроселювання доводиться вдаватися постійно і значення Dр велике, то слід замінити насос або застосувати інший спосіб регулювання подачі.

Втрати електроенергії при дроселюванні складають від 5 до 13%. Зменшення діаметра робочого колесатобто проточування його на токарному верстаті. Для цього колесо встановлюють на верстат і проточують його по зовнішньому діаметру до розрахункового розміру. Зміна Q-H характеристики насоса при обточуванні робочого колеса наведена на рис. 5В.

Потрібний діаметр колеса можна з достатньою для практичних цілей точністю визначити по формулам:

; ,

де D₁, Q₁, H₁ — діаметр, подача і тиск встановленого насоса;

Q₂, H₂ — подача і тиск після обточування колеса.

В приведених формулах прийнято, що подача і натиск насоса змінюються по параболі пропорційності, хоча тут має місце більш складна залежність.

Проте при зменшенні діаметра колеса на 15—20% помилка розрахунку не перевищить 2— 5%. Для уникнення падіння ККД насоса не рекомендується зменшувати діаметр його колеса більш ніж на 15—20%.