Выбор основных типов насосов

Выбор основного насосного оборудования производят в следующем порядке: принимают тип и количество рабочих агрегатов, выбирают марку насоса, при необходимости изменяют его характеристики (путем обточки рабочего колеса или изменения частоты вращения), выбирают электродвигатель к насосу, определяют допустимую высоту всасывания и отметку оси насоса.

При выборе типа насосов и числа рабочих агрегатов необходимо учитывать следующие условия:

· - число рабочих агрегатов одной группы должно быть не менее двух;

· - необходимо устанавливать как можно меньше рабочих насосов;

· - насосы должны работать в области наивысших КПД;

· - целесообразно устанавливать насосы одного типоразмера;

· - подача насосов должна быть достаточной для обеспечения максимального расхода.

Количество резервных агрегатов принимается в зависимости от категории надежности станции и числа рабочих агрегатов (табл. 16.1). В число рабочих агрегатов включаются и пожарные насосы.

Таблица 16.1

Число резервных агрегатов водопроводных насосных станций

Число рабочих агрегатов	Число резервных агрегатов на станциях категорий
I	II	III
До 6
7-9			-
10 и более			-

На насосных станциях I подъема, работающих равномерно, целесообразно устанавливать не менее двух однотипных рабочих насосных агрегатов и один или два резервных. На заглубленных насосных станциях рекомендуется применять вертикальные центробежные насосы типа В или осевые насосы типа О, на станциях малой и средней производительности в основном применяют горизонтальные центробежные насосы двустороннего входа типа Д или консольные типа К и КМ. На насосных станциях II подъема, работающих по ступенчатому графику, можно устанавливать группы разнотипных насосов типов Д, В, К, КМ.

Назначив количество рабочих насосов n _н, определяется подача одного насоса:

Q _н = Q _ч/ n _н, м³ч.(16.15)

Определив расчетные напор Н _н и подачу Q _н, по сводным графикам полей насосов соответствующего типа (рис. 16.5, 16.6, 16.7) выбирают ближайший подходящий насос. Рабочие зоны каждой марки представлены на графике в виде криволинейных параллелограммов, верхняя линия которых соответствует характеристике Q-H при номинальном размере рабочего колеса насоса, а нижняя - характеристике при максимально допустимой срезке рабочего колеса. Определив марку насоса, по его паспорту или каталогам делают выкопировку чертежа и характеристик. Характеристики представляют собой графические зависимости напора, КПД, мощности и допустимого кавитационного запаса от подачи насоса.

Напор H _н, определенный по графику при подаче Q _н, должен быть равным или не более чем на 10% превышать требуемый напор H _н. Если это условие не обеспечивается, прибегают к изменению частоты вращения или к обточке рабочего колеса насоса.

Рис. 16.5. Сводный график полей насосов типа К

Рис. 16.6. Сводный график полей насосов типа Д

Рис. 16.7. Сводный график полей насосов типа В

Рис. 16.8. Построение характеристики насоса при изменении частоты вращения

При определении новой частоты вращения п 1 используют графоаналитический метод (рис. 16.8). Для этого строят дополнительную кривую (кривую соответствия) согласно уравнению квадратичной параболы с центром в начале координат:

H = kQ ², м,(16.16)

где k - коэффициент, определяемый по формуле:

k = H _н/ Q _н².(16.17)

Затем определяется точка А пересечения этой кривой с характеристикой Q--Н насоса при номинальной частоте вращения п. Этой точке соответствует подача Q _a и напор H _а. Частота вращения п ₁ рассчитывается по формуле:

n ₁ = n (Q _н/ Q _а) об/мин.(16.18)

где п - номинальная частота вращения, об/мин.

При изменении частоты вращения с п на п ₁ подачу Q ¹ (м³/ч), напор Н ₁ (м), мощность N ₁ (кВт) и высоту всасывания насоса Н _в1 (м) пересчитывают по формулам:

Q 1 = Q (n 1/ n),
H 1 = H (n 1/ n)2,
N 1 = N (n 1/ n)3,
H в1 = H в(n 1/ n)2,

(16.19)

где Q, H, N, Н _в - подача (м³/ч), напор (м), мощность (кВт) и высота всасывания насоса (м) при частоте вращения рабочего колеса п.

Режим работы насоса с пониженной частотой вращения допускается, однако повышение частоты вращения более чем на 10-15% должно быть согласовано с заводом-изготовителем.

Другим способом изменения характеристик насоса является срезка (обточка) его рабочего колеса. Допустимая величина обточки рабочего колеса и формулы для пересчета рабочих характеристик зависят от коэффициента быстроходности насоса:

n_s = 3,65

n √Qp

Hp¾

(16.20)

где Q _p и H _р - подача (м /с) и напор (м) в режимной точке (точке с максимальным КПД). Для насосов с двусторонним подводом принимается половина подачи.

Рис. 16.9. Построение характеристики насоса при обточке рабочего колеса

Допустимое максимальное значение обточки колеса: для n _s= 60...120 - 20-15%, для n _s= 120...200 - 15-10%,

для n _s= 200...300 - 10-5%.

Как и в предыдущем случае, диаметр обточенного колеса D _об определяется графоаналитическим способом (рис. 16.9). Для n _s > 150 кривая соответствия строится по линейному уравнению (линия 1):

H = kQ, м.(16.21)

Для п _s≤ 150 кривая соответствия рассчитывается по параболическому уравнению (16.16) - кривая 2. Диаметр обточенного рабочего колеса насоса D _об рассчитывается по формуле:

D _об = D (Q _н/ Q _а), мм,(16.22)

где D - нормальный диаметр рабочего колеса, мм.

Формулы для пересчета подачи Q _об (м³/ч), напора H _об (м) и мощности N _об (кВт) при изменении диаметра рабочего колеса:

для n s ≤ 150
Q об = Q (D об / D),
H об = H (D об / D)2,
N об = N (D об / D)5,

для n s > 150
Q об = Q (D об / D)2,
H об = H (D об / D)2,
N об = N (D об / D)5,

(16.23)

где Q, H, N- подача (м³/ч), напор (м) и мощность (кВт) при нормальном диаметре рабочего колеса.

Изменение КПД насоса η_об можно рассчитать по формуле Муди:

η_об = 1-(1-η)(D / D _об)^0,45,(16.24)

где η - КПД при нормальном диаметре, доли.

Электродвигатель к насосному агрегату подбирается по частоте вращения, рабочему положению (горизонтальный или вертикальный), мощности, напряжению и виду исполнения. До мощности 250 кВт обычно устанавливают асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором (напряжением 380 В при мощности до 100 кВт и 6000 В при больших мощностях). При мощности свыше 250 кВт устанавливают синхронные электродвигатели высокого напряжения (6000, 10000 В). Мощность, необходимая для привода насоса, определяется по формуле:

N _дв = k

ρ gQ м H м

1000ρмρпр

, кВт,(16.25)

где ρ - плотность воды, кг/м³; g - ускорение свободного падения, м/с²; Q _м - подача, максимально возможная в схеме насосной станции, м³/с; H _м - напор, соответствующий подаче Q _м, м; η_м -КПД насоса при максимальной подаче Q _м, доли; η_пр - КПД передачи (при соединении насоса с двигателем через упругую муфту η_пр =1), доли; k - коэффициент запаса, учитывающий возможные перегрузки электродвигателя, определяется в зависимости от N _дв

Мощность электродвигателя N дв, кВт	<20	20-60	60-300	>300
Коэффициент запаса k	1,25	1,2	1,15	1,1

Максимально возможную подачу одного насоса при отключении остальных ориентировочно можно определить по формуле:

Q _м = k _м Q _н, м³/ч(16.26)

где Q _н -подача при включении всех рабочих агрегатов, k _м - коэффициент, учитывающий увеличение подачи одного насоса при отключении остальных, определяемый в зависимости от числа рабочих насосов:

Число рабочих агрегатов
Коэффициент увеличения подачи k м	1,25	1,18	1,11	1,00

Отметка оси насоса определяется в зависимости от принятой схемы его расположения: под залив или с положительной высотой всасывания.

Насосы, устанавливаемые под залив, располагаются так, чтобы верх корпуса находился на 0,3-0,5 м ниже минимального уровня воды в водоприемном колодце или резервуаре чистой воды. При схеме расположения с положительной высотой всасывания отметка оси насоса определяется по формуле:

z _нас = z _мин + H _геом^доп, м,(16.27)

где z _мин - минимальный уровень воды в водоприемном колодце или резервуаре чистой воды, м;; H _геом^доп - допустимая геометрическая высота всасывания насоса.

Допустимая геометрическая высота всасывания лопастных насосов определяется по формуле:

H _геом^доп =

p a

ρ g

-

p пaр

ρ g

- Δ h ^доп - h _в.в, м,(16.28)

где р _a - атмосферное давление, Па; р _пaр - давление насыщенных паров воды, Па; Δ h ^доп - допустимый кавитационный запас, принимаемый по характеристике насоса, м.

Если в характеристике насоса указана допустимая вакуумметрическая высота всасывания, то допустимая геометрическая высота всасывания рассчитывается по следующей формуле:

H _геом^доп = H _вак^доп = -

vвх2

2 g

- h _в.в - H _зап, м,(16.29)

где H _вак^доп - допустимая вакуумметрическая высота всасывания, м; v_вх - скорость воды во входном патрубке насоса? м/c; H _зап - запас, принимаемый равным 0,5-1,5 м.

http://lib4all.ru/base/B1881/B1881Part26-107.php#