Анализ методов регулирования производительности насосов

Во время обследования производственных объектов чаще всего приходится встречать систему регулирования производительности насосов представленную на рисунке 9, то есть схему дросселирования.

Рисунок 9 Схема подключения насоса

Q – фактическая производительность насоса; Н₁ – напор на входе насоса;

Н₂ –напор на выходе насоса; Н₃ – напор в системе;

В данной системе, производительность насоса регулируется методом дросселирования (Н₁ < Н₂ > Н₃). Для анализа работы системы регулирования производительности методом дросселирования воспользуемся характеристиками насоса ЭЦВ 10-63-65 таблица 29.

Таблица 29 – Зависимость КПД ЭЦВ 10-63-65 от производительности

Q,м3/ч	Н,м.в.ст	η насосного агрегата
		0,6
		0,5
		0,4
		0,3

Рассчитаем значения полезной мощности насоса, N_п, мощности потребляемой из сети насосным агрегатом, N_а и величину потерь электроэнергии ΔЭ.

Полезная мощность определяется напором и производительностью насоса и определяется по формуле:

N_п = ρ*g*H*Q,

где

g = 9,81 м/с;

ρ = 998,2 плотность воды, кг/м³;

H – напор, м;

Q – производительность, м³/с;

Мощность потребляемая из сети насосным агрегатом связана с его КПД и определяется по формуле:

N_а = N_п/ η_н.а,

где

η _н.а. – к.п.д. насосного агрегата;

Потери электроэнергии тогда определятся по формуле:

ΔЭ = N_а – N_п,

где

N_п – полезная мощность насоса, Вт;

N_а – мощность потребляемая из сети, Вт.

Результаты расчетов по данным формулам представлены в таблице 30.

Таблица 30 Результаты расчета потерь электроэнергии

Q, м3/ч	Nа, кВт	Nп, кВт	ΔЭ, кВт
	17,15	10,282	6,868
	15,23	7,616	7,614
	15,04	6,017	9,023
	14,5	4,352	10,148

Таким образом, при регулировании производительности насоса ЭЦВ 10-63-65 в пределах 60-20 м³/ч, методом дросселирования, сверхнормативное потребление электрической энергии составляет 0 - 30 %.

Известно, что потребляемая насосом мощность во многом определяется частотой вращения. Для анализа работы системы регулирования производительности насосного агрегата, частотным методом воспользуемся уравнениями пересчета нормативной характеристики:

Q₂/Q₁ = n₂/n₁,

H₂/H₁ = (n₂/n₁)²,

N₂/N₁ = (n₂/n₁)³.

Схема частотного регулирования представлена на рисунке 2.

Рисунок 10 Схема частотного регулирования

РЧВ – регулятор частоты вращения двигателя. Q – фактическая производительность насоса; Н₁ – напор на входе насоса; Н₂ –напор на выходе насоса

Из уравнений приведения следует, что подача Q пропорциональна числу оборотов рабочего колеса насоса, n. Напор насоса, Н, пропорционален квадрату числа оборотов. Входная мощность насоса, N, пропорциональна кубу числа оборотов.

Результаты расчета КПД насоса ЭЦВ10 – 63 – 65 при регулировании его производительности частотным методом в пределах 60 – 15 м³/ч представлены в таблице 31.

Таблица 31 Результаты расчета

n/nн (nн=2900 об/мин)	Q м3/ч	Н м	Nа кВт	Nп кВт	ΔЭ кВт	η насосного агрегата
			17,15	10,2819	6,86	0,6
3/4		35,43	7,236	4,336	2,899	0,6
1/2		15,75	2,143	1,285	0,857	0,6
1/4		3,93	0,267	0,16	0,099	0,6

Таким образом, при регулировании производительности насоса ЭЦВ 10-63-65 в пределах 60-15 м³/ч, частотным методом, сверхнормативное потребление электрической энергии отсутствует. Однако необходимо понимать, что данные представленные в таблице 3 носят исключительно аналитический характер, т.к. при Q = 15 м³/ч, Н = 3,93 м. Преимущества частотного метода очевидны при неравномерных нагрузках.