ВВЕДЕНИЕ
Насосы в насосных станциях и крупных установках часто работают совместно, то есть несколько насосов подают жидкость в одну систему. Необходимость в установке нескольких рабочих насосов может возникнуть в следующих случаях:
1) один насос не может обеспечить необходимую производительность;
2) одним насосом нельзя обеспечить заданное давление;
3) производительность или давление в сети изменяются в широком диапазоне;
4) требуется гарантия надежности эксплуатации насоса путем создания определенного резерва.
Насосы могут быть включены в систему параллельно (лабораторная работа № 1) или последовательно (лабораторная работа № 2).
Лабораторная работа № 1.
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫПАРАЛЛЕЛЬНО
ВКЛЮЧЕННЫХ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ
Общие сведения.
Параллельной работой насосов называется одновременная подача перекачиваемой жидкости несколькими насосами в общий напорный коллектор.
Необходимость в параллельной работе нескольких насосов возникает в следующих случаях:
• невозможно обеспечить требуемый расход воды подачей одного насоса;
• производительность наиболее подходящего насоса чрезмерно велика;
• КПД при регулировании байпасированием оказывается очень низким.
При параллельной работе насосов в сеть возможны следующие варианты компоновки системы «насосы - сеть»:
1) в системе работает несколько насосов с одинаковыми характеристиками;
2) в системе работает несколько насосов с разными характеристиками;
3) насосы подключены к общему трубопроводу на близком расстоянии друг от друга, то есть потери напора от насоса до напорного водовода считаются равными для всех установленных насосов;
4) насосы находятся на достаточно большом расстоянии друг от друга, поэтому необходимо учитывать разности потерь напора от насосов до их присоединения к общему напорному трубопроводу.
Параллельная работа центробежных насосов с одинаковыми характеристиками
Рассмотрим характеристику Н =f(Q1) двух одинаковых насосов (рис. 1).
Рис. 1. Характеристики параллельной работы двух одинаковых центробежных насосов на одну систему.
Для того чтобы построить суммарную характеристику параллельной работы этих двух насосов, имеющих одинаковую характеристику B-D, необходимо удвоить абсциссы кривой B-D одного насоса при одинаковых ординатах (напорах). Например, для нахождения точки в суммарной характеристике Н = f (Qi+ii) необходимо удвоить отрезок аб таким образом, чтобы отрезок ав = 2аб при данном напоре Нi. Так же находят и другие точки суммарной характеристики при других значениях напоров.
Общая подача при параллельной работе двух насосов на сеть Р-Е характеризуется абсциссой точки А и равна Qi+ii. Напор соответствует ординате точки А, равной H1+11. Чтобы установить, в каком режиме работает каждый из насосов, необходимо провести из точки А линию, параллельную оси абсцисс. Абсцисса, соответствующая точке пересечения этой линии с кривой B-D насоса (точка 1), определит расход Q1 ордината - напор H 1каждого из параллельно работающих насосов. Следовательно, напор H1+11, развиваемый двумя насосами при их параллельной работе, равен напору H1, развиваемому каждым насосом, а подача каждого насоса Ml равна половине суммарной производительности двух насосов МА.
Параметры совместной работы насосов зависят от характеристики сети. Рабочая точка в этом случае будет находиться на пересечении суммарной характеристики насосов с характеристикой данной системы. Характеристика сети выражает зависимость между расходом жидкости и напором, необходимым для перемещения жидкости по данной сети. Характеристика сети описывается уравнением параболы, так как потери напора пропорциональны квадрату расхода жидкости.
ΔP =sQ2 (1)
где ΔР - гидравлическое сопротивление или потеря давления в сети, кгс/см2 (МПа);
s - характеристика сопротивления сети, определяющая потери давления на единицу расхода перекачиваемой среды, определяется геометрическими параметрами сети (постоянная для данной сети).
Для определения режима работы насоса следует на одном и том же графике в одинаковых масштабах нанести характеристику насоса и сети.
Совместная работа одного насоса на систему с характеристикой Р-Е характеризуется напором и подачей в точке 2. Как видно из рис. 1, его подача Q2 больше, чем в случае параллельной работы со вторым насосом Q1.
Таким образом, суммарная подача насосов, работающих параллельно в общей системе, меньше, чем сумма подачи этих же насосов при их раздельной работе. Это происходит из-за того, что при увеличении общего расхода жидкости, подаваемой в систему, возрастают потери напора, а следовательно, и напор, необходимый для подачи данного расхода.
КПД насоса характеризуется кривой η= f(Q) (рис. 1). На этой кривой коэффициент полезного действия каждого из параллельно работающих насосов характеризуется точкой 3, которая определяется пересечением этой кривой с перпендикуляром, опущенным из точки 1. КПД каждого из насосов при раздельной работе на сеть характеризуется точкой 4, полученной проекцией точки 2 на кривую η= f(Q).
Мощность каждого из насосов характеризуется кривой N =f(Q) (рис. 1). Мощность каждого из параллельно работающих насосов определяется точкой 5 на кривой N = f (Q), как проекцией точки 1 на данную кривую. Мощность отдельно работающего насоса характеризуется мощностью в точке 6, которая получается при пересечении кривой N =f(Q) с перпендикуляром, опущенным из точки 2.
При построении суммарной характеристики трех параллельно работающих насосов необходимо утроить абсциссы характеристик каждого насоса. Режим работы трех и более насосов при их параллельном включении определяется так же, как и в случае параллельной работы двух насосов. При увеличении числа параллельно работающих насосов или при увеличении сопротивления системы, например, при выключении одного из участков параллельно работающих водоводов при аварии, подача каждого насоса в отдельности уменьшается.
Параллельная работа одинаковых насосов в одну систему более эффективна при пологих характеристиках системы и крутых характеристиках насосов. При крутой характеристике системы параллельная работа может оказаться неэффективной, так как при подключении к одному насосу второго или третьего насоса подача возрастет незначительно.