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

Отсюда видно, что КПД насосной установки уменьшается с увели-г чением разности между напором, развиваемым насрсом, и напором, требуемым в сети. .I

Из-за существенных недостатков (неэкономичность и возможность . регулирования только в сторону уменьшения подачи) способ дроссельного регулирования можно применять только на имеющих плавную характеристику небольших насосных агрегатах, где регулирование требуется в течение короткого времени.

Регулирование подачи насоса перепуском жидкости из напорной линии во всасывающую применяют с целью устранения неустойчивой работы насосов. Наиболее часто такое регулирование применяется в осевых насосах, у которых кривая мощности снижается с увеличением подачи.- • .

Перепуск жидкости во всасывающий трубопровод улучшает кавитационные качества насоса, но наличие циркуляции снижает КПД системы, требует устройства циркуляционного трубопровода и установки дополнительной арматуры, что усложняет коммуникации трубопроводов в помещении насосной станции. Поэтому данный способ не получил распространения в практике городского водоснабжения.

Регулирование впуском воздуха во всасывающий трубопровод является более экономичным, чем дросселирование, но позволяет только ограниченно изменять расход из-за резкого ухудшения кавитационных качеств насоса. В системах водоснабжения этот способ вообще не применим, так как нельзя подавать в сеть воду, смешанную с большим объемом воздуха. . ,

Регулирование режима работы насоса изменением частоты вращения рабочего колеса является наиболее экономичным способом. Изменение частоты вращения ведет к -изменению характеристики Q-Я насоса (по закону пропорциональности) таким образом, что точка пересечения кривой Qx-Нх насоса с характеристикой трубопровода соответствует требуемой подаче Qx при напоре Ях, т. е. сохраняется материальный и энергетический баланс системы. .

Частоту вращения рабочего колеса насоса можно изменять двигателями с переменной частотой вращения (электродвигателями постоянного тока, электродвигателями переменного тока с переключением обмотки на различное число пар полюсов, коллекторными электродвигателями, паровыми и газовыми турбинами, двигателями внутреннего сгорания). .

На насосных станциях городского и промышленного водоснабжение наиболее широко применяют короткозамкнутые асинхронные электродвигатели переменного тока, которые не допускают изменения частоты вращения. В этом случае для изменения частоты вращения рабочего колеса насоса можно соединить насос с электродвигателем с помощью регулируемой гидромуфты или- электромагнитной муфты .скольжения (ЭМС) либо применить каскадное включение двигателя. Введением сопротивления (реостата) в цепь фазного ротора асинхронного электродвигателя переменного тока также можно изменять частоту вращения.

Регулирование частоты вращения двигателя введением сопротивления в цепь ротора дает существенный экономический эффект по сравнению с дроссельным регулированием.

При малых мощностях регулирование Включение.м сопротивления достаточно просто и надежно. При больших мощностях приходится включать крупные реостаты, и экономическая эффективность применяемого способа резко снижается.

KpctMe того, этот способ обладает следующими недостатками: умень-

шаются пределы регулирования при малых нагрузках- и усложняются конструкции двигателя вследствие добавления колец и щеток для подключения реостатк.

При применении асинхронных электродвигателей, имеющих обмот-ку-на статоре, которая переключается во время работы двигателя на различное число пар полюсов, экономическая эффективность регулирования параметров Я и Q насосов возрастает. Двигатели этого типа выпускаются двух-, трех- и четырехскоростными.

Наиболее простым способом изменения частоты вращения ротора асинхронного электродвигателя является изменение частоты тока. В настоящее время разработаны частотные приводы с .полупроводниковыми преобразователями, применение которых значительно повышает экономическую эффективность регулирования параметров насоса.

Регулирование скорости вращения ротора асинхронного электродвигателя возможно также с помощью каскадного соединения,его с другими Машинами. Различают два типа каскадного соединения:

1) электромеханический каскад - энергия скольжения с ротора регулируемого электродвигателя через выпрямитель подается на якорь двигателя постоянного тока и возвращается (за вычетом потерь) на вал регулируемого электродвигателя с помощью механической связи между ними;

2) электрический каскад - энергия скольжения с ротора регулируемого электродвигателя возвращается непосредственно в электросеть.

. Экономическая эффективность этого способа регулирования за пос-, леднее-время значительно возросла в связи с применением полупроводниковых выпрямителей.

Регулирование частоты вращения рабочего колеса насоса при постоянной частоте вращения электродвигателя можно осуществить с помощью гидродинамической передачи (регулируемой гидромуфты).

Рис. 4.3. Регулируемая пидромуфта леременного «апсухнения

/ - ведомый вал; .2-«олесо турби-ны; 3-цсорцуч:; 4 - колесо насоса; 5 - ведущей вал; S - 6i рабочей жиджосга

Рабочими элементами гидромуфты являются колесо дентробежного насоса (рис. 4.3) и колесо турбины, размещенные в общем корпусе и предельно сближенные (зазор 3-10 мм). Рабочее колесо центробежно- . го насоса насажено на ведущий вал (электродвигателя). Колесо турбины закреплено на ведомом валу (валу насоса), соосном с ведущим валом. При вращении ведущего вала рабочая жидкость, находящаяся в каналах колеса насоса, получает приращение механической энергии и передает ее лопаткам колеса турбины.

При выходе из колеса турбины рабочая жидкость вновь попадает во всасывающие отверстия колеса насоса, и цикл повторяется. Основным способом регулирования частоты вращения ведомого вала является изменение наполнения рабочего пространства колес гидромуфты из бака рабочей жидкости. Потери в гидромуфте- составляют около 2-3%, поэтому полного равенства между частотой вращения ведущего и ведомого валов быть не может.

Разность частоты вращения ведущего и ведомого валов, отнесенная к частоте вращения ведущего вала, называется скольжением гидромуфты:

где rii -частота вращения ведущего вала (двигателя); П2 - то же, ведомого вала (насоса). Следовательно, частота вращения ведомого вала будет:

Tlrrujrii. (4.11)

Из выражения (4.11) следует, что потери энергии в гидромуфте увеличиваются с уменьшением передаточного числа, т. е. они увеличиваются при возрастании глубины регулирования. Это обстоятельство является недостатком гидравлических муфт. Кроме того, гидравлические муфты конструктивно более сложны, чем насосы, и имеют слишком большие размеры, почти одинаковые с размерами насосов.

С экономической точки зрения регулирование включением сопротив.-ления в цепь ротора асинхронного электродвигателя и регулирование с помощью гидромуфты равноценны, так как в том и другом случае потери энергии привода прямо пропорциональны передаточному числу (Л2М1).

Основным достоинством регулирования частоты вращения с помощью гидромуфт является бесступенчатое, автоматическое и быстрое изменение частоты вращения ведомого вала.

В последнее время созданы новые системы регулируемого электропривода, которые могут быть применены для изменения частоты вращения рабочего колеса центробежного насоса. К ним относятся приводы с электромагнитными муфтами скольжения (ЭМС), Электромагнитная муфта состоит из двух вращающихся частей - индуктора и якоря. Якорь жестко соединен с валом электродвигателя, имеющего постоянную частоту вращения, а индуктор - с валом насоса. Якорь и индуктор максимально сближены и имеют между собой небольшой воздушный зазор. При отсутствии электротока в обмотке индуктора крутящий момент электродвигателя не передается на вал насоса. При включении индуктора возникает электромагнитноеполе, под воздействием которого индуктор с некоторым скольжением вращается вслед за якорем и передает