РАСШИРЕНИЕ ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НАСОСА ЗА СЧЕТ ОБТОЧКИ КОЛЕСА И ЧАСТОТНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

При проектировании и эксплуатации насосных станций достаточно часто возникает необходимость расширения области функционирования насоса. Изменение характеристики насоса можно достичь двумя путями:

• 1) изменением частоты вращения рабочего колеса;
• 2) выполнением обточки рабочего колеса.

Пересчет характеристик насоса в случае изменения частоты вращения рабочего колеса осуществляется с помощью зависимостей (7.19):

Приравнивая данные зависимости через отношение частот, получим уравнение параболы с вершиной в начале координат (рис. 11.1).

Парабола О-А/-А2-А1-А показывает изменение характеристик насоса в режимах, подобных первоначальному в точке А. Пересчет параметров по зависимостям (7.19) позволит получить точки А, А2 и Aj, располагающиеся на параболе подобных режимов и соответствующие определенной частоте вращения колеса п, т, П2 и пз. Подобный пересчет всякой другой точки характеристики Q-H при частоте п на частоту щ, «2 и пз позволит получить значения В, В,, С1, С2, С, и т. д. Соединяя соответствующие точки Ai, В, С и т. д., получим характеристику Q-H при вращении рабочего колеса с частотой п. Аналогично строятся характеристики Q2-H2, Qi-Нъ и <2/-#;. Отмечая на полученных характеристиках точки с одинаковым значением КПД и соединяя их плавными линиями, получим универсальную характеристику насоса (рис. 11.1), которая используется для получения области оптимальной работы насоса.

Рис. 11.1. Характеристика центробежных насосов при изменении частоты п

Обточка рабочего колеса выполняется на токарном или крутильном станках, при этом если нет направляющего аппарата, то обтачиваются и диски, и лопатки. Если направляющий аппарат имеется (многоступенчатые насосы), то обтачиваются только лопатки, диски остаются неизменными.

Чтобы определить напор и расход насоса в случае обточки колеса, также пользуются законами подобия (7.18) при условии, что частота вращения п величина постоянная. Так как обточка рабочего колеса не является геометрически подобным уменьшением, потому что ширина выхода остается, как правило, величиной постоянной, то взаимосвязь между Q, И и диаметром колеса D будет записана следующим образом:

Зависимости (11.2) применяются для насосов с коэффициентом быстроходности п_% > 150. Для центробежных насосов, имеющих коэффициент быстроходности менее 150, лучшее соответствие расчетных величин <2об и Н₀б опытным данным получается при расчете обточки колеса по формулам

Получим функции, описывающие положение режимных точек при выполнении обточки. Для этого приравняем формулы (11.2) через отношение квадратов диаметров:

В соответствии с зависимостью (11.4) перемещение режимных точек для насосов с n_s > 150 происходит по прямой линии из точки А в точку А (рис. 11.2,1).

Рис. 11.2. Характеристики центробежного насоса при обточке рабочего колеса

Проводя аналогичные преобразования с формулами (11.3), получим функцию для насосов с n_s < 150:

Таким образом, при расчете обточки по зависимостям (11.3) режимные точки перемещаются по квадратичной параболе (11.5) из положения А в положение Аг (рис. 11.2, II).

В зависимости от коэффициента быстроходности рекомендуются следующие пределы обточки рабочего колеса (табл. 11.1).

Таблица 11.1

Изменение КПД насоса можно ориентировочно определить по зависимости Муди:

Задача № 1. На рис. 11.3 представлена характеристика центробежного насоса типа Д, который нужно использовать для перекачки воды с расходом <2об = 100 л/с и напором Н₀б = 25 м. Диаметр рабочего колеса составляет 400 мм. Частота вращения рабочего колеса п = 1450 об./мин. Необходимо определить обточку рабочего колеса.

Рис. 11.3. Характеристика центробежного насоса

Решение. Определим коэффициент быстроходности насоса:

Подставим в формулу (11.5) известные данные:

Получили зависимость перемещения режимных точек:

Далее произведем расчет точек функции (11.9) (табл. 11.2).

Таблица 11.2

По данным таблицы строим функцию перемещения режимных точек F (рис. 11.3). На пересечении построенной функции и характеристики насоса Q-H получаем точку А, которой соответствуют следующие значения напора и расхода: Я = 36 м, Q = 120 л/с.

Проверяем полученные параметры, подставляя их в формулу

(11.8):

Пользуясь соотношением (11.3), вычислим диаметр обточенного колеса:

Определим изменение КПД при обточке колеса по формуле

(11.6):

Проверим обточку по диапазону срезки в зависимости от n_s (60 s< 120 -20-15%):

Полученная доля обточки соответствует допустимому диапазону.