Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 [ 18 ] 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

ров, которые не поддаются точному определению и которыми приходится задаваться. Поэтому на практике отдают предпочтение опытным характеристикам.

§ 15. РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСОСОВ И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ

Основная трудность в получении рабочих характеристик насосов расчетным путем заключается в выборе коэффициентов потерь, влияющих на подачу и напор насоса. Поэтому при расчете режима работы насоса пользуются опытными рабочими характеристиками, которые получают при испытаниях насосов. Насосы, изготовляемые насосостроч-тельными заводами Советского Союза, подвергаются испытаниям в соответствии с ГОСТ &134-7Т*. Мелкие и средние насосы испытываются на заводском испытательно.м стенде. Крупные насосы допускается испытывать на месте эксплуатации при частоте вращения, отличающейся -от номинальной не более чем на 5%-

На основании опытных измерений вычисляют напор и коэффициент полезного действия насоса по формулам (2.2) и (2.10) для соответствующей подачи при постоянной частоте вращения. Полученные значения напора, мощности, коэффициента полезного действия и допустимой вакуумметрической высоты всасывания для ряда значений подачи можно представить в виде системы точек в координатах Н, N, т]. Яд и Q (рис. 3.3). Соединяя соответствующие точки плавными линиями, получаем кривые зависимости рассматриваемых параметров от подачи насоса при постоянной частоте вращения и определенном диаметре рабочего колеса.

Полученные кривые Q-Я, Q-N, Q-т] и Q-Яв называются рабочими характеристиками центробежного насоса и вписываются в паспорт насоса. Из рис. 3.3, а (насос 12Д-*19) видно, что максимальному значению КПД соответствует подача Qp и напор Яр (расчетные параметры). Точка Р характеристики Q-H, отвечающая максимальному значению КПД, называется оптимальной режимной точкой.

Из теоретической зависимости Я от Q следует, что с уменьшением подачи напор возрастает и достигает максимального значения при подаче, равной нулю, т.е. при закрытой задвижке на напорном трубопроводе. Однако испытания насосов показывают, что некоторые насосы (например, 8i<-18; рис. 3.3, б) развивают . максимальный напор после открывания-задвижки, т. е. напор возрастает при начальном уве-

Рис. 3.3. Рабочие характеристики центробежных насосов

личении подачи, а затем падает. Из рис. 3.3, б видно, что напору На соответствуют две подачи: Qa и Qi. Изменение подачи насоса наступает внезапно, сопровождается сильным шумом и гидравлическими ударами, сила которых зависит от диапазона изменения подачи и длины трубопровода.

Характеристические кривые Q-Н, имеющие максимальный напор при некоторой-промежуточной подаче, называются восходящими. Режим работы насоса в пределах подачи от нуля до Qi называется областью неустойчивой работы.

Характеристики, не имеющие возрастающей ветви, называются стабильными.

Форма рабочей характеристики Q-Я зависит от коэффициента быстроходности насоса ns (см. § И):, чем больше коэффициент быстроходности, тем круче кривая Q-Я. Режим работы насосов, имеющих стабильную рабочую характеристику Q-Н, протекает устойчиво во всех точках кривой.

При стабильной пологой характеристике напор насоса, даже при значительном изменении расхода, изменяется незначительно. Насосы с пологими характеристиками целесообразно применять в системах, где при постоянном напоре требуется регулирование подачи в широких пределах, например, в безбашенной системеводоснабжения.

Насосы со стабильной крутопадающей характеристикой обычно применяют в системах со значительными колебаниями напора при необходимости сохранения по возможности постоянной подачи, например на насосных станциях I подъема (на нерегулируемых реках).

Насосы с возрастающей рабочей характеристикой можно применять в системах, где подача не снижается до Qi (до подачи, соответствующей напору при закрытой задвижке).

Крутизну кривой Q-Я можно оценить по отношению

где Яо - напор насоса при работе с закрытой задвижкой; Ях - напор насоса при максимальном КПД.

Пологая характеристика обычно имеет крутизну 8-12%, крутопадающая - 25-30 %.

Е. А. nperepi на основе анализа рабочих характеристик Q-Я составил уравнение, дающее аналитическую зависимость между параметрами Я и Q.-

Ограничиваясь лишь рабочей частью характеристик Q-Я, можно упростить указанное уравнение, а именно: для водопроводных насосов

для фекальных насосов

H = a - bQ.

Приведенные уравнения справедливы в пределах, где рабочие характеристики Q-Я могут быть приняты за прямую или квадратичную кривую. Коэффициенты а и Ь постоянны и установлены для выпускаемых типоразмеров насосов.

П р е г е р Е. А. Аналитические зависимости между параметрами лопастны.к насосов. Научные труды ЛИСИ, вып. 20, 1955.

§ 16. ИЗМЕНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК НАСОСОВ

ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

И ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ РАБОЧЕГО КОЛЕСА

В производственных условиях часто возникает необходимость пересчета рабочих характеристик, установленных при частоте вращения п для перехода на другую частоту вращения рабочего колеса rii при D2=Const. Так как диаметр рабочего колеса по наружному обводу остается постоянным, то отнощение DilDsl будет равно единице. Тогда из закона подобия центробежных насосов имеем (см. § И):

(3.3) (3.4) (3.5)

Яз=10-

Полученные выражения называются законом пропорциональности. Высота всасывания насоса при работе его с частотой вращения щ определяется по уравнению

10-Яв - . \п j \

где в -допускаемая вакуумметрическая высота всасывания при частоте вращения пи Яв - то же, при ча,стоте вращения, п. Установленный закон пропорциональности позволяет по одной опытной характеристике Q-Я построить ряд характеристик насоса в широком диапазоне изменения частоты вращения.

Исключая из уравнений (3.3) и (3.4) частоту вращения, получим:

x=Qf= const Q\ .

т. е.. уравнение параболы с вершиной в начале координат, проходящей через точку Л с координатами Qa и На- Парабола OAi А2 А А (рис. 3.4) представляет собой геометрическое место точек, определяющих режимы работы насоса, подобные режиму в точке А, и называется параболой подобных режимов.

Очевидно, что пересчет координат точки А для любой другой частоты вращения по формулам (3.3) и (З.б) приведет к точкам, располагающимся на параболах подобных режимов. (Следовательно, пересчет всякой другой точки характеристики Q-Я при частоте вращения п на частоту вращения по,..., щ даст точки Вь В2,..., В; С, С2,..., и т.д., которые расположатся соответственно на параболах ОВь В; ОСь ..., С. Соединяя точки Аь By Ci,... плавной кривой, получаем характеристику Qi-Hi насоса для частоты вращения п. Повторяя подобные операции для точек А2, Въ Сг,Ai, В-ь Ci,..., получим соответственно характеристики Q-Яг,Q-Hi (см. рис. 3.4,а).

Параболы подобных режимов являются и линиями постоянного КПД. В действительности насос не сохраняет постоянства КПД, так как с увеличением п возрастают скорости потока и пропорционально их квадратам гидравлические потери. С другой стороны, механические потери сказываются сильнее при малых значениях п, т. е. когда мощность насоса мала. Оптимального значения КПД достигает при расчетном значении tiq. При других п, меньших пли больших По, КПД будет уменьшаться по мере увеличения отклонения п от щ.