Характеристика центробежных насосов

Изготовленные на заводе насосы подвергают стендовым ис­пытаниям, в задачу которых входит определение зависимости напора, потребляемой мощности и КПД насоса от его подачи. Эти зависимости, представленные графиками H = f(Q), N = f(Q) и r) = /(Q), называют рабочими характеристиками насосов (см. рис. 89,а). Испытания центробежных насосов осуществляют следующим образом. Регулируя степень открытия задвижки на напорной трубе, получают при постоянной частоте вращения различные подачи Q и соответствующие им напоры Н. Подачу насоса оп­ределяют при помощи мерного резервуара, водослива или рас­ходомера. Полный напор насоса Я устанавливается как сумма показа­ний манометра, вакуумметра и расстояния по вертикали между приборами Н = Н_ы-\-Н_ъ-{-Н₀. Кроме напора и расхода, в про­цессе испытаний измеряют потребляемую насосом мощность. Если насос приводится в движение электродвигателем перемен­ного тока, потребляемая мощность устанавливается по показа­ниям электроизмерительных приборов и частоте вращения на­соса, определяемой тахометром. Вначале по данным испытаний строят кривую H=>f(Q), на­зываемую главной рабочей характеристикой насоса. Затем, вы­числяя по нижеприведенным формулам значения N и ц, наносят на график кривые N=f(Q) и r] = f (Q). Мощность, потребляемую насосом, определяют по форм\ к

 (Г,.,

где / — сила тока, а; Е — напряжение, в; ц_ал — КПД элек||>" двигателя.

Полезную мощность N_n насоса устанавливают по зависим^ сти (473).

Как видно из рис. 89, а, кривая T] = /(Q) имеет максимv i в точке а. Соответствующие этой точке значения pacxo/i.i и

напора являются оптимальными параметрами работы насосов. При работе насоса на холостом ходу Q = 0 потребляемая наш сом мощность no составляет около 30 % мощности насоса.

Отрезок /— 2 на кривой //=/ (Q) называют восходи пи и ветвью. В пределах восходящей ветви кривой H—f(Q) нас работает неустойчиво, с сильным шумом и большими гидравлическими сопротивлениями. Поэтому восходящая ветвь должна быть как можно меньшей, а работа насоса должна проходи и при режимах, расположенных на графике вправо от точки 2

Для обеспечения легкого пуска насоса необходимо, чтобы напор при закрытой задвижке и работе насоса на холост > коду Н_х был больше напора, соответствующего максимальном,

Птах И Н_а, Т. е. Н_х> Н_й.Графические характеристики насоса делятся на пол о mi г крутые и непрерывно снижающиеся. Крутизну графической характеристики /С_р определяют в процентах:

Если пологая графическая характеристика имеет крутизну и пределах 8—12%, то у насосов происходят значительные ко­лебания расходов при сравнительно небольших изменениях на­пора. В этом случае Г. Ф. Проскура рекомендует иметь восемь рабочих лопаток. Если крутизна графической характеристики находится в пре­делах 25...30%, то насосы целесообразно применять там, где требуется обеспечить почти постоянный расход жидкости при Колебании напора в значительных пределах. Здесь число лопаток должно быть три-пять. Непрерывно снижающаяся графическая характеристика не Имеет максимума и может быть как крутой, так и пологой. Насосы с непрерывно снижающейся характеристикой работают устойчиво во всех точках кривой. При исследовании работы насоса, помимо его рабочих ха­рактеристик, нужно иметь характеристику трубопровода, показывающую связь между расходом Q и полным напором Н₀. Напор, создаваемый насосом, равен геометрической высоте Н_г, на которую необходимо поднять жидкость, гидравлическим потерям Но всасывающей и нагнетательной трубах и свободному напору, который мы желаем иметь:

ню h_гп — свободный напор.

Обозначив постоянную величину для данной насосной установки H+hсв через h и зная, что потери напора во всасываю­щей и нагнетательной трубах определяются по зависимостям:

 i

Подставляя значения h_{w вс} и h_{w Н}аг из формулы И уравнение  , получим послезамены

будем иметь

(Г,'/ i

Так как выражение, представленное в квадратных скобк.1 является для данной насосной установки постоянной величиной кривая зависимости напора от расхода будет представлена п i раболой с вершиной на расстоянии h от начала координат (с i рис. 89,6). Эту кривую называют характеристикой трубопр<> вода. Таким образом, совместная работа насоса и трубопровоi. характеризуется двумя кривыми H = f(Q): одной для насоса и другой для трубопровода. Для исследования совместной работ насоса и насосной установки наложим эти две кривые в один i ковом масштабе друг на друга (см. рис. 89,0). Точку пересей, ния кривых А называют рабочей точкой насосной установки. Подача насоса Q, соответствующая точке А, является up* дельно возможной для данного трубопровода, так как при Q>Qi напор, создаваемый насосом, будет уменьшаться, a in пор со стороны сети будет увеличиваться.

Прикрытие задвижки на напорном трубопроводе будет bi i зывать увеличение напора. Точка А при этом будет перем' щаться влево по характеристике насоса, что в свою onepvп вызовет уменьшение подачи. При перемещении, например точки А в положение / подача насоса уменьшится до Q₂, a h.i пор возрастет до величины, характеризуемой отрезком /- ^; причем часть этого отрезка 2 — 3 будет затрачиваться на подъс i жидкости на геометрическую высоту и преодоление сопротивл* ния трубопровода, а другая часть, /— 2, израсходуется на пр. одоление дополнительного сопротивления прикрытой задвижм Прикрывать задвижку можно только до тех пор, пси > точка А не достигнет положения, соответствующего максим ал i ной ординате кривой H=f(Q). Дальнейшее перемещенп. точки А влево от точки 4 нежелательно, так как это мож(i привести к неустойчивой работе насоса. С энергетической точки зрения изменять подачу наибол< • рационально путем регулирования частоты вращения рабочем колеса, однако ввиду сложности такое регулирование прим. няют редко. При выборе насоса необходимо прежде всего учитывать р. жим его работы. Как указывалось ранее, насосы с пологими характеристиками целесообразно применять в тех случая когда требуемая подача колеблется в широких пределах, при этом напор должен оставаться почти постоянным; для условии переменного напора при мало изменяющемся расходе нужи.. применять насос с крутой характеристикой. Тмая требуемую подачу насоса Q и напор Н и ориентируясь ии пандартные частоты вращения электродвигателей (720; 960; 1-1Г>() и 2900 мин~'), по формуле (517) следует подсчитать коэф­фициент быстроходности, а по каталогу подобрать нужный на­сос |£сли насос имеет определенный коэффициент быстроходно­сти, частоту вращения электродвигателя для требуемых подачи Н напора можно определитьпо формуле

Для выбора насоса с нужными основными параметрами и Ншп'юлее экономичным режимом необходимо построить так на­зываемую универсальную характеристику (рис. 89,г), представ­ляющую совокупность основных рабочих характеристик Н, Q, Л/, г|, построенных для разных частот вращения рабочего колеса. Универсальную характеристику выполняют на основании опыт­ных данных путем графической обработки основных рабочих ха­рактеристик. Универсальная характеристика устанавливает связь между основными рабочими параметрами насоса. При ее помощи, зная шданные расход и напор, можно легко найти частоту вращения насоса, а также выбрать наиболее экономичный режим насоса при заданных параметрах. Например, если заданы Q и Я и необходимо определить частоту вращения п, то через точки шданного Я проводят горизонтальную прямую до пересечения с вертикальной прямой, проведенной через точку заданного Q. Пересечение этих прямых даст точку на кривой H = f(Q) и искомую частоту вращения. Пусть Q = 20 л/с; Я=12 м; тогда /1-1600 мин-¹.

При подборе насоса необходимо стремиться к тому чтобы: высота всасывания не превышала предела, установленного для данной конструкции насоса; напор насоса при закрытой задвижке был больше геометри­ческой высоты подъема жидкости Я_Ж>Я_Г; требуемый диапазон изменения напора и подачи насоса ле­жал в области между точкой, соответствующей наибольшему пммору, и точкой пересечения характеристики трубопровода и насоса; работа насоса проходила при значениях КПД близких к максимальным (в пределах 93—95% максимального КПД).