В характеристике центробежного насоса (рис. 2.8. ) указано изменение напора Н , мощности N , потребляемой насосом, и КПД η в зависимости от подачи Q насоса при неизменной частоте вращения вала.
Рис. 2.8. Характеристика лопастного насоса
Режим работы насоса с наибольшим КПД называют оптимальным (Q опт ). Область в пределах изменения подачи при небольшом снижении КПД (Q 1 , Q 2 ) называют рабочей. Насос рекомендуется применять в пределах этих параметров.
В описаниях для их ясности были сделаны некоторые упрощения, которые не влияют на правильность окончательных практических выводов, например, изменение давления рассматривалось как изменения в голове, влияние потока во всасывающей трубе было опущено. Ввод в эксплуатацию непосредственно в рабочей точке. . Самый простой случай - запустить насос с открытым клапаном в сети с сопротивлением, зависящим только от расхода. Процесс запуска насоса совпадает с процессом запуска двигателя. Все параметры увеличиваются с нуля до значения в рабочей точке, которую достигает насос, достигая рабочей скорости.
Теоретический напор насоса (H Т∞) при бесконечном числе лопаток изменяется линейно в зависимости от изменения подачи. Действительно, с изменением подачи меняется только величина скорости с u2∞ прямо пропорциональная количеству жидкости, проходящей через каналы рабочего колеса. Таким образом, напор H Т∞ как функция от подачи представляется прямой линией (см. рис. 2.8.).
Этот случай характерен для запуска циркуляторов и показан на рисунке. Изменение параметров при запуске насоса непосредственно в рабочую точку. Запуск центробежного насоса с закрытым выпускным клапаном. . Изменения параметров при запуске насоса с закрытым насосом, а затем постепенно открываются.
Изменения следуют за утолщенным линиям. Запуск центробежного насоса с открытым клапаном на пустом трубопроводе. . Разгрузочный трубопровод пуст, и его объем вызывает небольшое повышение сопротивления во время наполнения во время запуска двигателя. Рисунок. Если давление в трубопроводе начинает увеличиваться с этого момента, высота подъема будет возрастать, а потребление энергии будет уменьшаться, как показано на диаграммах с линиями выделены жирным шрифтом. Описание упрощает ход явления.
При переходе к реальному насосу напор уменьшается, что обусловлено потерями в связи с конечным числом лопаток (на рис. 2.8. заштрихованная зона 1), потерями напора в каналах насоса (зона 2), потерями на входе в колесо, переходе в отвод и в отводе (зона 3).
Напор насоса обычно наибольший при нулевой подаче на режиме, который называется режимом закрытой задвижки. У некоторых насосов наибольший напор не совпадает с нулевой подачей. Характеристика такого насоса показана на рис. 2.8. пунктиром. Здесь, в области малых подач, работа насоса будет неустойчивой, так как напор не определяет однозначно количество подаваемой жидкости (при одной и той же величине напора может быть подача большая и меньшая).
При фазе запуска двигателя может наблюдаться определенное повышение давления, например, при заполнении вертикального трубопровода. Упрощение в этом случае невелико. Изменение параметров при запуске насоса и заполнении пустого трубопровода. Если трубопровод не имеет клапана, процесс запуска продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто полное заполнение.
Запуск центробежного насоса с обратным клапаном. . Клапан на нагнетательной линии открывается автоматически, когда давление в насосе превышает давление в трубопроводе. Этот случай характерен для установок давления, иллюстрируемых чертежом. Изменение параметров при запуске насоса с обратным клапаном.
Нулевому напору насоса всегда соответствуют нулевой КПД и наибольшая подача насоса, так называемая работа насоса на излив, т. е. без преодоления полезных сопротивлений. Мощность, потребляемая насосом при нулевой подаче или нулевом напоре, не равна нулю, так как при этих режимах имеются потери на дисковое трение, рециркуляцию жидкости у входа и выхода из колеса, механические и объемные потери (утечка).
Сравнение процесса загрузки, центробежные насосы, насос запускаются с типичными характеристики Н и Р и параметры в рабочей точке двигателя должным образом согласован с этими условиями могут происходить по-разному. На рисунке 6 показано, что двигатель должен работать с большей мощностью, чем тот, который соответствует установленным условиям. Длительное рабочее время в условиях перегрузки, прежде чем высота подъема автоматически возрастает и потребление энергии уменьшается, является причиной частых сбоев.
Наиболее благоприятная нагрузка на двигатель при запуске достигается путем включения насоса с обратным клапаном. Сравнение процессов запуска центробежного насоса. Запуск вихревых насосов Специфичность работы ротора пропеллера приводит к различным характеристикам пропеллерных и центробежных насосов. Характеристики спроса на мощность аналогичны. Он сильно уменьшается с эффективностью. Выводы о запуске центробежных насосов не относятся к пропеллерным насосам и диагональным насосам с высокими скоростями.
Запуск центробежного насоса производится в режиме закрытой задвижки, так как при этом наименьшая мощность потребляемая насосом, а следовательно и минимальный пусковой ток на обмотке электродвигателя.
Определение рабочей характеристики насоса при изменении частоты вращения вала
На рис. 2.9. показаны характеристики насоса при частоте вращения вала 2900 и 2600 об/мин. Подача Q 2 получена пересчетом подачи Q 1 по формуле (2.19). Новый напор (точка 2) определен по формуле (2.18). Мощность при новом режиме (точка 2" ) определена по формуле (2.20). КПД при новом режиме не изменяется, и точку 1" перенесем по горизонтали в точку 2".
Наиболее благоприятные условия для запуска пропеллера насосов являются насос с короткими трубопроводами и минимальных геометрических высот подъема, увеличивая запуск, который создает условия, сравнимые на пустом трубопроводе - чертеж Запуск насосов смещения может потребоваться аналогичные процедуры для запуска центробежных насосов или пропеллер, который зависит от их удельная скорость. Конкретные случаи запуска, которые происходят на практике, например, начиная с состояния обратного потока, требуют отдельных анализов.
Запуск гребного насоса на коротком, горизонтальном трубопроводе. Другое ограничение начальных условий. В случае центробежных насосов с нестабильными характеристиками потока существует убеждение в том, что возникают трудности в случае их эксплуатации. Использование насосов с нестабильными характеристиками потока в многокомпонентных системах особенно рискованно. В сотрудничестве с насосами с различными характеристиками для общего трубопровода предварительным условием для успешного запуска является запуск насоса с нижней высотой подъема.
Влияние плотности и вязкости перекачиваемой жидкости на работу насоса
Центробежные насосы на нефтяных промыслах применяются для подачи весьма разнообразных по своим физическим показателям жидкостей: сильно минерализованной воды (плотность более 1000 кг/м 3), сырой нефти и некоторых нефтепродуктов (плотность менее 1000 кг/м 3), но при этом с большой вязкостью.
Обратный порядок запуска может привести к нагрузке насоса, которую невозможно преодолеть на этапе запуска. Трудности на этапе запуска, даже предотвращая запуск, часто возникают в случае неправильного соответствия насосов рабочим условиям. Когда высота подъема насоса слишком высока по отношению к требуемой, насос работает в точке с слишком высокой эффективностью. Способность всасывающего насоса тем меньше, чем выше его производительность в экстремальных, но часто встречающихся случаях, запустить насос, как показано на рисунках 4. 6 и 7 становятся невозможными.
Рабочими характеристиками называются зависимости напора, мощности и полного КПД от производительности насоса при постоянном числе оборотов рабочего колеса, полученные при испытаниях насоса. При этом производительность насоса изменяют с помощью задвижки, установленной на нагнетательной линии насоса.
Примерный вид полученных кривых представлен на рисунке:
Насос должен запускаться с закрытым клапаном, а затем постепенно открываться, как показано на рисунке. Из-за нагрузки на правильно выбранный двигатель и сеть электропитания обычно используется прямое подключение двигателя к сети. В особых условиях электропитания может быть обосновано использование переключателя с помощью переключателя треугольной звезды. Использование устройств плавного пуска кажется бессмысленным и должно быть надежно проанализировано с точки зрения затрат.
Материалы, на которые распространяется авторское право. Публикация частично или полностью только с согласия редакции. Назначение и объем упражнения Целью упражнения является ознакомление с практическим определением рабочих характеристик центробежных насосов, соединенных параллельно последовательно. Работа насосов заключается в создании разности давлений между его всасывающей и нагнетательной сторонами. Значительная разница между насосами и всеми другими конвейерами для жидкости лежит в существующем рабочем корпусе, который отделяет область всасывания от области разгрузки.
Мощность, потребляемая насосом, увеличивается с ростом подачи. При закрытой задвижке (Q = 0) потребляемая мощность минимальна (она затрачивается на циркуляцию жидкости внутри насоса). Этот режим используется при пуске насоса, чтобы не допустить перегрузки электродвигателя. Затем задвижка плавно открывается, постепенно увеличивая нагрузку на двигатель.
Насосы передают механическую энергию от любого внешнего источника энергии к протекающим через них жидкостям, что приводит к увеличению энергии обмена жидкости. Энергия на выходе насоса поднимается, чтобы поднять жидкость и преодолеть гидравлическое сопротивление в выпускной трубе. Ротационные насосы - это насосы, рабочий корпус которых установлен на вращающемся валу ротора, что вызывает циркуляцию жидкости, протекающей через ее внутреннюю часть.
Эксплуатация насоса характеризуется следующими основными значениями: высота всасывания, разгрузки и подъема, эффективность, мощность и эффективность. Лезвия вращаются вместе с ротором и устанавливают жидкость в ротор. Жидкость течет через входное отверстие диска ротора. Давление лопаток на жидкости вызывает увеличение давления на активной стороне и падение пассивной стороны. Когда давление на пассивную сторону опускается ниже атмосферного давления, всасывающий резервуар будет всасываться. Всасывающий клапан - это падение давления на пассивной стороне лопастей.
Главной характеристикой насоса принято считать зависимость H = f (Q). При этом напор уменьшается с ростом подачи, и насос способен работать, создавая на различных режимах разнообразные пары значений H и Q.
КПД насоса сначала растет с ростом подачи, затем начинает уменьшаться. Режим работы, при котором КПД близок к максимальному, называется оптимальным .
Система насосов, работающих в прессованных слоях. Система насоса, работающая во всасывающих баках. Они иллюстрируют зависимости высоты потока, мощности и эффективности насоса соответственно от интенсивности потока. Знание вышеупомянутых характеристик необходимо для правильного использования насоса и для тестирования насосов, которые взаимодействуют друг с другом. Характеристики насоса определяются чаще всего экспериментально. На основе характеристик данного насоса можно определить характеристики другого, геометрически аналогичного насоса.
Для выбора оптимального режима работы насоса необходимо иметь его главную характеристику при различных числах оборотов рабочего колеса. Имея полученную в результате испытаний зависимость H = f (Q) при числе оборотов n, можно построить графики данной зависимости для других чисел оборотов. Для этого используются формулы пропорциональности. Абсциссы точек экспериментальной кривой пересчитываются пропорционально числу оборотов в первой степени, а ординаты – пропорционально числу оборотов во второй степени. Получается семейство главных характеристик насоса при различных числах оборотов. При этом кривые, сохраняя свою форму, располагаются выше или ниже экспериментально полученной кривой:
Существует два способа представления индивидуальных характеристик. Это индивидуальные размерные характеристики. Это неопределенные безразмерные характеристики. Мы используем первый метод, когда хотим повысить эффективность насосного насоса, в то время как он дрейфует, когда мы хотим увеличить его высоту подъема. Схемы подключения с соответствующими характеристиками показаны на рисунке 7 и параллельном взаимодействии с насосом. На рисунке 7 показана процедура для насосов с такими же характеристиками.
Пересечение полученной результирующей характеристики с характеристикой проводника является точкой работы накачки. Поскольку гидравлические потери в линии увеличиваются по мере увеличения потока, смазочные характеристики двух насосов, подключенных параллельно, всегда меньше, чем вдвое больше емкости одного насоса. Если необходимо регулировать эффективность за счет дросселирования, по соображениям экономии энергии необходимо подавить только один насос.
Для решения вопроса, какое число оборотов выгодней использовать, на полученных кривых наносят точки, соответствующие определенным значениям КПД, которые соединяют плавными кривыми. Совокупность кривых на данном графике называется универсальными характеристиками центробежных насосов.
Точкой пересечения результирующих характеристик и характеристик проводников является точка работы. Безмасляная высота подъема насосов, соединенных последовательно, заключается в увеличении потерь в линии, которая всегда ниже двойной высоты подъема одного насоса. Регулирование насоса Для адаптации к переменной потребности в жидкости, производительность насоса регулируется соответствующим образом. Такое регулирование может быть выполнено путем сохранения не числа оборотов ротора насоса. На рисунке 9 показан процесс повышения эффективности насоса путем дросселирования потока в выпускной трубе.
Работа насоса на гидравлическую сеть.
Рабочая точка гидравлической сети
Поскольку насос может работать при различных сочетаниях (парах) значений Q - H, очень важно определить его параметры при работе на определенную сеть (трубопровод). Особенностью работы насоса является то, что он как бы «подстраивается» под сеть, то есть развивает напор, равный требуемому напору для данной сети. Поэтому определение рабочих параметров производят так: на одном и том же графике строят главную характеристику насоса (Н н = f (Q)) и характеристику сети H с = f (Q). Как было показано ранее, характеристика сети описывается уравнением
Дроссельная регрессия характеризуется значительными потерями энергии. Это действительно самый простой, но в то же время наименее экономичный тип регелирования. На рисунке показан процесс регулирования расхода насоса, изменяя скорость вращения ротора. Этот метод регулирования позволяет в некоторой степени изменить производительность насоса вверх по фунту вниз относительно номинальной мощности. Потери мощности, возникающие при таком регулировании, намного меньше, чем в случае режима дросселирования.
Кавитация Нежелательное явление, часто возникающее при протекании жидкости через насос, представляет собой кавитацию. Это явление состоит в создании жидкого пространства Если в любой точке внутри насоса давление в жидкости падает ниже давления насыщенного пара при заданной температуре, то начинают возникать небольшие пузырьки пара этой жидкости, а испаряющиеся в ней газы развиваются. область повышенного давления, где конденсируется пар. Это делается быстро, в котором локальное повышение давления, сопровождающее его, носит гидративный характер.
H c = H c т + AQ²
Точка пересечения указанных характеристик и дает рабочую точку насоса при работе на данную сеть (точку А). Если рабочая точка попадает в зону оптимального режима, то считается, что насос правильно подобран к данной сети. Если не попадает, то возможны следующие методы выведения насоса на оптимальный режим работы:
1. Подобрать новую главную характеристику насоса путем изменения числа оборотов рабочего колеса (ориентируясь на универсальную характеристику).
2. Изменить характеристику сети (дросселируя нагнетательный трубопровод (уменьшая его сечение) с помощью задвижки).
Если указанные методы не дают нужного результата, то следует по каталогу подобрать насос с требуемой главной характеристикой.
Вихревые насосы
Вихревой насос имеет цилиндрический корпус 1, всасывающий патрубок 2, рабочее колесо 3 с радиальными прямыми лопатками. Полость всасывания отделена от плоскости нагнетания перемычкой b. Торцевые зазоры между рабочим колесом и корпусом, а также радиальный зазор между кромкой лопатки и перемычкой – не более 0,15мм. В боковых и периферийных стенках корпуса имеются концентричный канал 4, начинающийся у входного окна и заканчивающийся у напорного патрубка 5. Жидкость через входной патрубок 2 поступает в канал 4 и далее в рабочее колесо 3. Получив под действием центробежных сил приращение кинетической энергии, жидкость выталкивается в канал 4. При взаимодействии с жидкостью, которая движется в канале с меньшей скоростью, она сообщает импульс в направлении вращения рабочего колеса.
При переходе жидкости из колеса 3, имеющего меньшее сечение межлопастного пространства в канал 4, имеющий большее сечение, кинетическая энергия частично преобразуется в энергию давления. Двигаясь в направлении стрелок, отдав часть энергии потоку, проходящему по каналу, жидкость снова всасывается рабочим колесом.
Таким образом, в отличие от центробежного насоса, в вихревом насосе жидкость многократно взаимодействует с лопатками рабочего колеса, получая каждый раз приращение энергии.
Поэтому напор такого насоса в 3 ÷ 5 раз больше, чем у аналогичного по размерам и числу оборотов центробежного насоса. Однако жидкость, проходя через насос, многократно изменяет направление скорости, возникают большие местные потери напора (энергия теряется на вихреобразование). Поэтому максимальное значение КПД для таких насосов не превышает 35 ÷ 40%.
Низкий КПД препятствует применению вихревых насосов при больших мощностях, хотя их напор и достигает 250м. Вихревые насосы получили широкое применение для перекачивания легколетучих жидкостей (ацетона, бензина, спирта). Особенно перспективно их использование при перекачивании смеси жидкости и газа. Вихревые насосы не пригодны для перекачивания жидкостей с большой вязкостью, так как при этом резко падают напор и КПД. Их не следует также использовать для жидкостей, содержащих абразивные частицы (при этом быстро увеличиваются торцевые и радиальные зазоры и падает объемный КПД вследствие интенсивных перетечек). Большинство вихревых насосов обладают самовсасывающей способностью при использовании специальных устройств (напорных колпаков с воздухоотводом).
Осевые насосы
Осевые насосы применяются в тех случаях, когда необходимо обеспечить большие производительности при малых значениях напора. Рабочее колесо 1 выполнено в форме пропеллера или гребного винта парохода. Жидкость подводится к рабочему колесу и отводится из него в осевом направлении.
Для уменьшения потерь энергии за рабочим колесом устанавливается направляющий аппарат 2 (неподвижные лопасти, которое делают закрученное после лопастей движение жидкости более спокойным, гасят турбулентность). Производительность насоса изменяется в пределах Q = 0,1 ÷ 25м³∕с, напор Н = 4÷6м. Рабочие характеристики осевых насосов имеют вид, представленный на рисунке.
При малых Q главная характеристика круто падает, имея перегиб в точке А. Мощность, в отличие от центробежного насоса, подает с ростом Q и имеет максимум при Q = 0 (при закрытой задвижке на нагнетательной линии). Поэтому пуск насоса производится при открытой задвижке. Большие значения H и N при малых Q можно объяснить движением части жидкости из нагнетательного патрубка 3 обратно в рабочее колесо (жидкость многократно проходит через рабочее колесо, при этом ее напор растет, однако и потребляемая мощность увеличивается и снижается КПД). Рабочий режим насоса – правее точки В (от Q min до Q max).
Достоинствами осевых насосов являются высокая производительность, простота конструкции, нечувствительность к загрязнению жидкости, а недостатком – низкий напор.
ГЛАВА 7. Объемные насосы
Рабочий процесс у объёмных насосов основан на периодическом заполнении рабочей камеры жидкостью и вытеснении её из занятого объема рабочей камеры. При этом объём рабочей камеры непрерывно изменяется, поскольку попеременно сообщаяется с всасывающей и нагнетательной линиями. Вытеснителями могут быть поршни, зубья шестерён, винты и т.д.
К общим свойствам объёмных насосов относятся:
1. Цикличность рабочего процесса и неравномерность подачи;
2. Герметичность, обеспечиваемая отделением полости всасывания от полости нагнетания;
3. Самовсасывание;
4. Жёсткость напорной характеристики (подача практически не зависит от сопротивления сети).
Поршневые насосы.