Способы регулирования центробежных нагнетателей

Рис.5.9 Характеристики центробежной машины при переменной частоте вращения

Рис.5.8 Влияние частоты вращения на характеристики КПД

Помпаж

В) изменение производительности нагнетателя вследствие одновременного изменения характеристики сети и характеристики нагнетателя.

Если сеть имеет небольшую емкость жидкости, то изменение расхода в сети быстро приводит к нарушению режима его работы. Так в большинстве случаев работают вентиляторные установки. В сетях же с большой емкостью изменения происходят медленно и изменения производительности нагнетателя опережают их. В этом случае возникает неустойчивый режим работы нагнетателя, приводящий иногда к их выходу из строя. Так работают некоторые насосные установки, а также и компрессорные.

Неустойчивый режим работы нагнетателя – помпаж – возникает в том случае, если он имеет западающую характеристику. В этом случае характеристика сети может пересекаться с характеристикой нагнетателя не в одной точке, а многозначно (характеристика с явно выраженной седловиной). Явление помпажа наблюдается и в том случае, когда характеристика имеет не седловину, а просто западающую левую часть. Явление это заключается в следующем: при меньшем по сравнению с производительностью нагнетателя расходе через сеть начинает увеличиваться и производительность уменьшается. Это соответствует плавному перемещению точки «а» влево по характеристике нагнетателя. После достижения точки «в» на гребне характеристики противодавление сети превысит наибольшее в этом квадранте давление нагнетателя и жидкость, изменив направление своего движение, устремится обратно в нагнетатель, расход станет отрицательным, произойдет скачек рабочей точки из первого квадранта характеристики во второй (точка «с»), где давление может быть большим.

Как только жидкость начнет вытекать через нагнетатель, начнет снижаться противодавление сети, рабочая точка начнет перемещаться в право до точки «d». Далее давление нагнетателя превзойдет противодавление в сети и жидкость устремиться обратно в сеть, произойдет скачек рабочей точки в первый квадрант (в точке «а»).

Наглядно можно представить себе помпаж при наполнении газом с помощью вентилятора какой – либо упругой оболочки (например, резинового баллона). В начале наполнения противодавление оболочки будет небольшим, а производительность вентилятора значительной. По мере наполнения баллона противодавление будет увеличиваться, а производительность вентилятора уменьшается. Далее, если вентилятор имеет западающую характеристику, часть воздуха будет сброшена через вентилятор обратно и весь процесс повторится.

Объемные подачи центробежных машин, работающих в подобных режимах, относятся как кубы наружных диаметров рабочих колес и первые степени частот вращения валов и объемных КПД.

Если рассматривается центробежная машина данного размера, то и, следовательно,

При изменении частоты вращения вала центробежной машины объемные подачи ее в подобных режимах относятся как первые степени частот вращения вала и объемных КПД.

Пользуясь соотношениями, получим

По условиям кинематического подобия . Кроме того, , следовательно,

Полные напоры, создаваемые центробежными машинами в подобных режимах, относятся как квадраты наружных диаметров колес, квадраты частот вращения вала и первые степени гидравлических КПД.

Для данной машины при переменной частоте вращения .

При изменении частоты вращения вала центробежной машины напоры, создаваемые ею в подобных режимах, относятся как квадраты частот вращения вала и первые степени гидравлических КПД.

Соотношение между давлениями, создаваемыми машинами, получается умножением обеих частей уравнения на соответственные значения плотностей:

.

Для данной машины при разных частотах вращения ее вала

Давления, создаваемые центробежной машиной в подобных режимах, пропорциональны плотности перемещаемой ее среды (жидкость или газ).

Из формулы для расчета мощности на валу центробежной машины следует

Соотношения между мощностями на валах двух центробежных машин, работающих в подобных режимах,

Учитывая выражения, получим

Мощности центробежных машин, работающих в подобных режимах, относятся как пятые степени наружных диаметров рабочих колес, кубы частот вращения валов, первые степени плотностей перемещаемых машинами сред и обратно пропорциональны КПД.

При небольшой разнице в размерах и частотах вращения машин можно полагать .

Для данной машины, подающей несжимаемую жидкость (вода, нефть, растворы), ; и формула приобретает простейший вид .

При частоте вращения и режиме работы I параметры машины определяет точка. Если частота вращения изменится до , то подача определится точкой , а КПД останется прежним, т.е. .

Следовательно, соответственная точка k кривой КПД при частоте вращения получается перенесением по горизонтали значения на ординату, соответствующую абсциссе . Аналогичное построение дано на графике для режима II.

Таким образом, при увеличении частоты вращения характеристики КПД деформируются в направлении, параллельном оси абсцисс.

На рис.5.9 представлена совместная характеристика напора, мощности и КПД центробежной машины для трех различных частот вращения. Такое семейство кривых, связанное условиями подобия, называют характеристикой при переменной частоте вращения.

Л Е К Ц И Я № 6.

Регулирование режима работы нагнетателей

План лекции:

6.1 Способы регулирования центробежных нагнетателей.

6.2 Способы регулирования осевых нагнетателей.

6.3 Способы регулирования объемных нагнетателей.

6.4 Автоматизация процесса регулирования нагнетателей.

Необходимость в регулировании работы вентиляторов и насо­сов возникает тогда, когда производительность (а иногда и дав­ление) машины не соответствует заданной. При этом могут встретиться два основных случая: действительная производи­тельность больше или меньше требуемой.

Регулирование можно проводить путем изменения характе­ристики сети (назовем его условно количественным) или же путем изменения характеристики самого нагнетателя (назо­вем его качественным).

Центробежные и осевые машины допускают оба способа ре­гулирования.

Если нагнетатель имеет избыточную производительность, т.е. действительная производительность Q_д больше требуемой Q_тр, то наиболее простым является коли­чественное регулирование дросселированием (увеличением сопротивлений) сети. Вводя сопротивление (прикрывая задвижку), мы добавляем к сопротивлениям сети дополнительное сопротив­ление. Характеристика сети 1 при этом изменится и пойдет круче кривой 2 (рис. IV. 19,а), расход уменьшится. Мощность центробежной машины также уменьшиться, а осевой – окажется практически неизменной.