Совместная работа насосов и сети

Рисунок 7.10. Основные элементы насосной установки

Схема и принцип действия центробежного насоса

Рисунок 7.9. Схема насосной устойчивости

Вертикальное расстояние h_в от центра насоса до уровня воды в резервуаре называется геодезической высотой нагнетания; потери энергии в напорной линии называются потерями при нагнетании h_wн.

Сумма трех величин

Н_ман + Н_вак + ∆h =Н_м, (7.1)

а именно: показаний манометра и вакуумметра, выраженных в метрах водяного столба, и вертикального расстояния между точками присоединения приборов, называется манометрическим напором насоса.

Полный напор насоса может быть выражен таким равенством:

. (7.2)

Техническими (режимными) параметрами насоса являются:

· подача (производительность) Q - количество жидкости перекачиваемой в единицу времени, м³/с;

· напор Н - разность удельных энергий потока жидкости на выходе из насоса и на входе в него, т.е. весовое приращение удельной механической энергии потока жидкости, проходящей через гидромашину (весовое приращение энергии имеет размерность метров водяного столба и характеризует собой вертикальную высоту подъема жидкости с помощью насоса);

· полезная мощность N - мощность, сообщаемая насосом потоку проходящей через него жидкости, кВт;

· затрачиваемая (потребляемая) мощность N_э - мощность на валу электродвигателя (привода насоса), кВт;

· коэффициент полезного действия η - отношение полезной мощности к потребляемой мощности двигателя, %:

.

Рассмотрим схему одноколесного насоса с горизонтальным валом (рис. 7.10)

Основной и наиболее важной частью центробежного насоса является рабочее колесо 1, соединенное с рабочим валом 2. Рабочее колесо, состоящее из изогнутых лопастей, укрепленных в дисках, заключено в неподвижную спиральную камеру 3. Жидкость к насосу подводится по всасывающей трубе 4, которая на своем конце имеет сетку, препятствующую засасыванию насосом плавающих в жидкости предметов, и обратный клапан 6, необходимый для заливки насоса перед пуском. По нагнетательной трубе 7 жидкость из насоса поступает в напорный трубопровод. На одном валу с рабочим колесом находится двигатель, приводящий его в движение.

В местах пересечения рабочего вала с кожухом устраиваются сальники 8 с уплотняющей набивкой дл предотвращения утечки воды и попадания воздуха во всасывающую трубу.

Насосы оборудуются вакуумметром В, манометром М, краном для заливки насоса 9 (иногда), а также задвижкой 10 на нагнетательной трубе, служащей для регулирования расхода и отключения нагнетательной линии от насоса. Кроме того, в нагнетательной трубе обычно устанавливается обратный клапан, который автоматически закрывается при остановке насоса, отключая последний от напорной линии. Обратный клапан всасывающей трубы при этом закрыт.

После того как весь насос и всасывающая труба заполнены жидкостью включают двигатель, который приводит во вращение рабочее колесо. Частицы жидкости под действием центробежной силы перемещаются от входа в насос к выходу из него. В результате указанного перемещения жидкости в сторону нагнетательной линии во всасывающей трубе, создается вакуум. Тогда наружное (атмосферное) давление, действующее на свободную поверхность жидкости, откроет нижний клапан 6 и жидкость из колодца начнет поступать в насос. Таким образом создается непрерывный поток жидкости через центробежный насос.

При движении жидкости через рабочее колесо происходит преобразование механической энергии двигателя в энергию движущейся жидкости.

Работа насоса и трубопровода связана следующими двумя зависимостями

Н = f (Q);

h_w = f (Q),

где Н – напор насоса; Q – подача воды насосом; h_w – гидравлическое сопротивление коммуникаций насосной станций, водоводов и сети;

В практике проектирования и анализа режимов работы насосов широко применяется метод графоаналитического расчета совместной работы системы "насосы - сеть".

Требуемый напор для подачи воды потребителю

Н = Н_ст + h_w,вс + h_w,н + h_w,тр, (7.3)

где h_w,_вс – потери напора во всасывающей линии; h_w,H – потери напора в нагнетательной линии от насоса до точки присоединения водопроводов; h_{w, mp} – потери напора в водопроводах сети.

Потери h_w,н и h_w,тp, как правило, объединяют, т.е. h_н = h_w,тp + h_w,н.

Насосы в системе работают в соответствии с характерной для них зависимостью между Q и H, т.е. график работы насосов определяется его рабочей характеристикой Q – H. Для построения графической характеристики Q – H_тр системы подачи и распределения воды воспользуемся известными уравнениями гидравлики.