Регулирование нагнетателей

Обычно нагнетатели подбирают по максимальному значению требуемой подачи. Однако в условиях эксплуа­тации часто бывают случаи, когда подачу нагнетателя необходимо изменить. Как известно, фактическая пода­ча определяется точкой пересечения характеристики полного давления нагнетателя с характеристикой сети. Следовательно, изменить подачу можно в результате изменения характеристики или нагнетателя или сети.

Под регулированиемпонимают такое изменение по­дачи (и других параметров работы) нагнетателя, кото­рое осуществляется с помощью специального регулиру­ющего устройства (направляющего аппарата, гидро- и электромуфты, дроссель-клапана и т. д.), позволяюще­го получать непрерывноеизменение характеристик без остановамашины.

Цельрегулирования - приспособление параметров нагнетателя к изменяющимся условиям его работы.

Изменения параметров нагнетателя можно достичь и другими способами. Так, в дымососных установках, работающих то на твердом топливе, то на газе, весьма значительное изменение подачи и давления без резко­го снижения КПД можно получить в результате смены рабочего колеса. В вентиляционных установках при наличии клиноременной передачи изменение подачи и давления достигается сменой шкивов. Однако в обоих указанных случаях необходим останов нагнетателя и те или иные переделки в нем. Здесь можно говорить о при­способлении к изменившимся условиям работы, но не о регулировании, так как происходит не плавное, а сту­пенчатое изменение параметров.

Изменение подачи нагнетателя при регулировании, отнесенное к подаче при исходном режиме, характери­зует глубину регулирования.

Все регулирующие устройства в зависимости от их влияния на характеристику или сети, или нагнетателя можно разделить на три группы.

В первую группу входят устройства, дросселирую­щие сеть, т. е. изменяющие характеристику сети, но не изменяющие характеристику нагнетателя. К таким уст­ройствам относятся клапаны, шиберы, задвижки, диа­фрагмы и т. п. При дросселировании параметры рабо­чей точки (подача, давление, мощность и КПД) опре­деляют на характеристике нагнетателя при неизменной частоте вращения рабочего колеса.

Вторую группу образуют устройства, изменяющие частоту вращения рабочего колеса (характеристику на­гнетателя). При этом характеристика сети не меняется. Известно много устройств, позволяющих изменять час­тоту вращения рабочего колеса: электродвигатели по­стоянного тока, фрикционные передачи, гидромуфты и индукторные муфты скольжения и др. В вентиляционно-отопительной технике эти устройства еще не нахо­дят широкого применения, хотя они перспективны в тех случаях, когда требуется глубокое регулирование.

Третья группа включает устройства, одновременно изменяющие характеристику как нагнетателя, так и сети. Примером такого устройства является входной на­правляющий аппарат, устанавливаемый в вентиляцион­ном агрегате. Сопротивление самого направляющего аппарата необходимо учитывать при снятии характери­стики вентиляционного агрегата. Рассмотрим подробно отдельные способы регулирования.

НАГНЕТАТЕЛЬ ТРЕНИЯ

Вихревые насосы

Рабочим органом вихревого насоса является рабочее колесо 1 с радиальными или наклонными лопатками (рис. 51), помещенное в цилиндрический корпус с ма­лыми торцевыми зазорами. В боковых и периферийной стенках корпуса имеется концентричный канал 2, на­чинающийся у всасывающего отверстия и кончающийся у напорного. Канал прерывается перемычкой 4, служа­щей уплотнением между напорной и всасывающей по­лостями. Жидкость поступает через всасывающий пат­рубок 5 в канал, прогоняется по нему рабочим колесом и уходит в напорный патрубок 3.

Напор вихревого насоса в 3-7 раз больше, чем центробежного, при тех же размерах и числе оборотов. Большинство вихревых насосов обладает самовсасываю­щей способностью, т. е. способностью при пуске заса­сывать жидкость без предварительного заполнения вса­сывающего трубопровода. Многие вихревые насосы мо­гут работать на смеси жидкости и газа. Недостатком вихревого насоса является низкий КПД, не превышаю­щий 45%. Наиболее распространенные конструкции имеют КПД 35-38%. Низкий КПД препятствует при­менению вихревого насоса при больших мощностях. Вихревые насосы изготовляют на подачу до 12 л/с. Напор вихревых насосов достигает 240 м, мощность до­ходит до 25 кВт, коэффициент быстроходности = 6-40. Число оборотов вихревого насоса так же, как и лопастного, ограничено только кавитационными явле­ниями. Следовательно, насос может быть непосредст­венно соединен с электродвигателем.

Вихревые насосы применяют:

1) в химической промышленности для подачи кис­лот, щелочей и других химически агрессивных реагентов. Здесь требуются обычно насосы с малыми подача­ми и высокими напорами (максимальная скорость про­текания химических реакций, большие гидравлические сопротивления реакторов и давления, при которых про­текают реакции). Благодаря простой конструкции рабо­чих органов вихревых насосов возможно применение химически стойких пластмасс, а также металлов, пло­хо поддающихся механической обработке и отливке;

2) для перекачивания легколетучих жидкостей (бен­зина, спирта, эфира и т. д.). Испарение легких фракций этих жидкостей приводит к тому, что в насос засасы­вается смесь жидкости и пара. Вихревой насос в от­личие от центробежного может работать на такой сме­си. В частности, вихревые насосы применяют на аэро­дромных и автомобильных бензораздаточных станциях, а также в бензозаправщиках самолетов. В этих слу­чаях требуется быстрая готовность насоса к пуску при частых остановках и надежность в работе при наличии в трубопроводе воздуха или пара. Вихревой насос, бу­дучи самовсасывающим и способным работать на смеси жидкости и газа, удовлетворяет эти требования. Ра­бота насоса в рассматриваемой области кратковременна, поэтому значение КПД несущественно;

3) для подачи жидкостей, насыщенных газами, на­пример, жидкостей, содержащих большое количество растворенного газа, который выделяется при прохож­дении в области пониженного давления; для откачива­ния жидкости с высокой упругостью пара (например, пропан, бутан) при положительной высоте всасывания из емкости, в которой давление равно упругости насы­щенного пара. В последнем случае при подъеме по всасывающему трубопроводу жидкость частично испа­ряется, ее температура понижается и, следовательно, уменьшается упругость насыщенного пара. Это замедляет процесс испарения, но в насос поступает смесь жидкости и пара;

4) в небольших автоматических насосных станциях, например, для сельского водоснабжения. Центробеж­ные насосы здесь малопригодны, так как требуются обычно малая подача и большой напор; поршневые на­сосы дороги, громоздки и также не пригодны вследст­вие того, что условия эксплуатации препятствуют авто­матизации;

5) в насосных установках коммунального хозяйства, например, в качестве бустерных насосов для водоснаб­жения и автомоечных насосов. Здесь требуются малые подачи и большие напоры;

6) вместо водокольцевых компрессоров в качестве вакуум-насосов и компрессоров низкого давления;

7) в качестве питательных насосов малых вспомо­гательных котельных установок.

Рис. 51. Схема вихревого насоса закрытого типа

По типу рабочего колеса вихревые насосы делятся на насосы закрытого и открытого типов, У насосов за­крытого типа (см. рис. 51) лопатки рабочего колеса короткие. Их внутренний радиус равен внутреннему ра­диусу канала. Жидкость подводится из всасывающего патрубка непосредственно в канал. У насосов откры­того типа внутренний радиус лопаток мень­ше внутреннего радиуса канала.

Большинство вихревых насосов обладает самовса­сывающей способностью. Для самовсасывания насос должен быть заполнен перед пуском небольшим коли­чеством жидкости. Достаточно даже количества жид­кости, какое остается в насосе после предыдущего пуска.

Условия входа жидкости на лопатки колеса вихре­вого насоса открытого типа и лопастного насоса мало отличаются. Поэтому теория кавитации лопастных насо­сов применима и для вихревых насосов открытого типа.

У насосов закрытого типа жидкость подводится не­посредственно в канал. Следовательно, на рабочее ко­лесо она поступает на большем радиусе, при больших окружных и относительных скоростях. Поэтому кавитационные качества вихревых насосов закрытого типа очень низки. Движение на входном участке канала на­соса закрытого типа сложное, так как на движение жидкости из всасывающего патрубка в канал наклады­вается продольный вихрь. Поэтому аналитический рас­чет кавитационных качеств насоса закрытого типа в настоящее время невозможен. Для улучшения кавита­ционных качеств насоса закрытого типа перед вихре­вым рабочим колесом подключают центробежную сту­пень. Такой насос называется центробежно-вихревым.

Рис. 52. Определение рабочей точки при дросселировании вихревого насоса

Режим работы вихревого насоса определяется точ­кой А (рис. 52) пересечения характеристики насоса (кривая 2)и характеристики сети (кривая 1).Наибо­лее распространенным способом изменения рабочего режима вихревого насоса является регулирование дрос­селированием, при котором изменение режима осуще­ствляется изменением открытия регулировочной за­движки, установленной на напорном трубопроводе, в ре­зультате чего изменяется характеристика сети. Чтобы уменьшить подачу от до , надо прикрыть регули­ровочную задвижку настолько, чтобы характеристика сети прошла через точку В. При уменьшении подачи насоса дросселированием потребляемая мощность воз­растает, поэтому регули­рование вихревого насоса экономически невыгодно.

Более выгодным способом регулирования подачи вихревого насоса является регулирование перепуском. Для этого напорный и всасывающий пат­рубки насоса соединяют свободным трубопроводом с установленным на нем регулировочным вентилем. Для уменьшения расхода в установке следует открыть вентиль, благодаря чему часть жидкости, подаваемой на­сосом, возвращается через отводной трубопровод обратно во всасывающий патрубок, и расход жидкости во внешней сети уменьшается.

Одним из преимуществ регулирования перепуском перед регулированием дросселированием является воз­можность использования для привода насоса двигателя меньшей мощности. При регулировании перепуском мощность двигателя выбирают по мощности, потребляе­мой насосом при полностью закрытом перепуске, при дросселировании - по мощности, соответствующей ну­левой подаче.