Регулирование подачи Центробежного Насоса
Существует три способа регулирования производительности насоса:
Дросселирование — самый простой и самый неэффективный способ регулирования подачи центробежного насоса. Чтобы дросселировать поток, увеличивают гидравлическое сопротивление на общем для всей системы напорном участке трубопровода, например, сразу за насосом.
Для дросселирования потока можно применить автоматическую или ручную регулирующую арматуру, либо установить дроссельную шайбу.
Во время дросселирования подачи насоса, рабочая точка перемещается по напорно-расходной характеристике вверх, при этом увеличивается напор, а подача и КПД уменьшаются.
Перепуск — для регулирования производительности насоса на перемычке между его входным и выходным патрубком устанавливают регулятор поддерживающий постоянный перепад давлений на насосе (постоянный напор насоса). При уменьшении подачи насоса возрастает создаваемый им напор — регулятор реагирует на отклонение перепада от заданной отметки и открывается перепуская воду из напорного патрубка во всасывающий. Таким образом, подача насоса остаётся неизменной, а расход воды в сети может колебаться в широких пределах.
Преимуществом данного метода регулирования является то, что насос всегда работает с постоянной подачей и напором в зоне оптимального КПД, а недостатком, является то, что со снижением нагрузки в сети потребление электроэнергии остаётся прежним.
Регулирование подачи насоса перепуском применяют в системах отопления с автоматическими регулирующими клапанами, изменяющими расход в зависимости от потребности здания в тепле, а также для включения насосов, которые не допускают сильных колебаний подачи, в системы с динамическим гидравлическим режимом.
Частотное управление — установка регулятора частоты вращения рабочего колеса, является наиболее эффективным и наиболее дорогим методом управления подачей насоса, так как стоимость регулятора частоты соизмерима со стоимостью насоса.
Физика данного метода проста: снизив в двое частоту вращения рабочего колеса насоса, в два раза уменьшается его подача, в четыре раза уменьшается напор и в восемь раз уменьшается потребление электроэнергии.
Современные регуляторы частоты вращения могут поддерживать постоянную подачу, или напор насоса, а могу изменять их в зависимости от потребности системы в разное время суток или дни недели.
Программное изменение частоты вращения рабочего колеса, не только обеспечит работу насоса с максимальным КПД, но и позволит снизить шумы возникающие во время работы, осуществлять мягкий пуск, снижать пусковые токи и исключить гидравлические удары.
Регулирование подачи центробежного насоса изменением частоты вращения двигателя целесообразно в системах с частыми и сильными колебаниями расхода воды, а также в случае высокой стоимости электроэнергии. В таких системах затраты на регулятор частоты вращения могут окупиться за несколько месяцев.
Источник
Способы регулировки центробежного насоса.
Перемещение жидкостей и газов.
Транспортировка жидкостей и газов является одной из важнейших операций в химической технологии. Перемещение жидкости осуществляется по трубам.
Как рассчитать диаметр трубопровода.
Расчет геометрических размеров трубопровода основывается на уравнении расхода.
— если движение осуществляется самотеком: 0,5 – 1,5 м/с.
— если движение осуществляется под действием насоса: 0,5 – 3 м/с.
2. для газов: 8-15 м/с.
3. для паров: 20-50 м/с.
Насосы.
Насос служит для перемещения жидкости по трубопроводам, аппаратам, а также для подъема жидкости на нужную высоту.
Сверху вниз жидкости могут перемещаться самотеком, наоборот только насосом.
Насос – гидравлическая машина, служащая для преобразования механической энергии движения в энергию перемещения жидкости.
1. Производительность – единица объема жидкости в единицу времени передаваемое насосом. 
2. Напор – удельная энергия сообщаемая насосом единице массы перекачиваемой жидкости.
Величина его определяется из уравнения Бернулли и складывается из напор затраченного на создание скоростного напора, преодоление разности давлений в приемном и заборном резервуаре и на преодоление сил трения и потерянного напора, т.е. высоты подъема жидкости.
3. Полезная мощность – мощность, затраченная насосом на сообщение жидкости энергии давления. Она рассчитывается:
На практике: 
— действительная мощность насоса ( 
— кпд насоса).
Действительная мощность насоса больше теоретической вследствие механических потерь ( трение в сальниках, трение рабочего колеса насоса и т.п.).
Объемные потери — это утечка жидкости через сальники.
Гидравлические потери – потери энергии на преодоление гидравлического сопротивления подводящего и отводящего трубопроводов.
Схема насосной установки.
— давление в приемном резервуаре;
— давление в баке откуда качают жидкость;
— высота всасывания насоса;
— геометрический напор;
— высота нагнетания насоса;
— давление всасывания.
Рассмотрим высоту всасывания насоса:
Если резервуар находится под атмосферным давлением, то в формуле заменяем на 
.
= , всасывание осуществляется только тогда , когда > 
( — давление насыщенных паров).
— теоретически возможная глубина с которой насос может поднять воду, в реальности она составляет 5-6 м.
Высота всасывания насоса уменьшается со снижением барометрического давления и с увеличением давления насыщенных паров.
Высота всасывания насоса уменьшается при увеличении скорости жидкости во всасывающей трубе при соответствующем возрастании величины потерь на всасывающем отрезке.
Уравнение (1) является общим для всех насосов.
По способу преобразования механической энергии в энергию движения жидкости насосы делятся на 2 группы.
1. Динамические. Среды перемещаются под воздействием сил на незамкнутый объем жидкости, т.е. этот объем постоянно сообщается с входом и выходом насоса.
2. Объемные. Жидкости перемещаются в результате периодического изменения занемаемого его объема камеры, которая попеременно сообщается с входом и выходом из насоса.
2-рабочее колесо с загнутыми назад лопатками;
3-вал, на котором вращается рабочее колесо;
Рабочее колесо с укрепленными на нем лопатками вращается с огромной скоростью, при этом жидкость из всасывающего патрубка поступает по оси насоса и попадает на лопатки, приобретая вращательное движение. Под действием центробежной силы давление жидкости увеличивается, и она выбрасывается из колеса в неподвижный корпус и далее на нагнетающий патрубок. При этом на всасывающем патрубке создается пониженное давление.
Представленный рисунок это рисунок одноступенчатого центробежного насоса. Если на оси расположить несколько рабочих колес то такой насос называется многоступенчатым центробежным насосом.
Основное уравнение центробежного насоса (центробежных машин).
Частицы жидкости в каналах рабочего колеса совершают сложное движение. Они перемещаются вдоль лопаток и одновременно вращаются вместе с колесом.
Соответственно различают окружную скорость вращения частицы, которая зависит от диаметра рабочего колеса и числа оборотов.
-диаметр рабочего колеса;
— частота вращения.
И относительную скорость перемещения частиц по отношению к лопаткам.
А – начальный момент времени;
В – конечный момент времени.
Из уравнения Бернулли:
Вход: 
Выход: 
Теоретический напор создаваемый насосами:
С учетом разложения сил:
Причем что жидкость движется через колесо с большим числом лопаток, т.е. все частицы движутся по подобным траекториям.
— основное уравнение центробежного насоса Эйлера.
Стараются подавать жидкость на лопатки перпендикулярно 
:
С изменением числа оборотов колеса изменяется его производительность и напор. Эти изменения описываются законами пропорциональности.
— первый закон
— второй закон
Следствием закона является:
Характеристики сети и центробежного насоса.
При испытании центробежных насосов, изменение степени закрытия задвижки на нагнетающей линии измеряют производительность, напор, мощность и выносят все эти графики на один.
График характеристики центробежного насоса.
В зависимости от объемного расхода напор, создаваемый насосом имеет вид кривой. По графику видно что при увеличении расхода напор падает, мощность при увеличении объемного расхода при перекачке жидкости возрастает. КПД насоса имеет точку максимума.
При выборе насоса и числа оборотов двигателя необходимо кроме собственно характеристики насоса учитывать его характеристику сети, т.е. трубопровода и присоединенных к нему аппаратов.
Выразим сопротивление сети через объемный расход:
— для круглого трубопровода.
График характеристики сети.
Выбор насоса.
Точка (1) соответствует 
— наибольшей производительности, которую может дать данный насос, работающий на данную сеть.
При выборе насоса эта точка должна обеспечивать необходимый объемный расход.
Способы регулировки центробежного насоса.
1. Дросселирование (открыть или закрыть задвижку на напорном трубопроводе).
2. Изменение числа оборотов двигателя.
3. Создание перепускной линии (байпас).
Последовательное включение насосов.
При последовательном включении насосов суммируются напоры, создаваемые ими.
Параллельное включение насосов.
При параллельном включении насосов складываются расходы.
Объемные насосы.
По принципу действия различают:
Насос простого действия.
При движении поршня вправо в корпусе создается разряжение в результате чего нагнетающий клапан закрывается, а всасывающий открывается, жидкость засасывается в этот объем, при последовательном движении поршня влево всасывающий клапан закрывается и открывается нагнетающий клапан, происходит выход жидкости, т.е. только один ход поршня обеспечивает производительность насоса.
Насос работает через пол оборота.
— выброс жидкости за одну минуту.
-длина хода поршня.
— площадь поршня.
Поршневой насос двойного действия.
Оба хода поршня как вправо так и влево выдают каждый свою порцию жидкости.
; 
— площадь поперечного сечения штока.
Характеристика поршневого насоса.
В реальных условиях объемный расход несколько снижается вследствие:
— Утечки жидкости через не плотности (сальники и клапана).
— За счет попадания воздуха во внутрь насоса через сальники.
Реальная производительность поршневого насоса ниже теоретической, КПД составляет 0,9..0,95.
Мощность поршневого насоса:
Высота всасывания рассчитывается аналогично центробежному насосу.
Перемещение газов.
В отличии от жидкостей газы имеют свойство сжиматься. Машины для перемещения газов называются компрессорами.
По величине степени сжатия (отношение конечного давления к начальному) делят на:
1. Вентиляторы 
служат для перемещения газов в больших количествах, но с низкими скоростями.
2. Газодувки 
используются для перемещения газов с относительно высокими скоростями газовой сети. Напор у них высокий.
3. Компрессора 
используются для создания высоких скоростей газов, а следовательно и давлений.
4. Вакуум-насос. При его использовании идет речь об отсасывании газов. По принципу действия все эти машины делятся на:
— Ротационные и т.д.
Диаграмма компрессора поршневого насоса.
При движении поршня влево в правой камере создается разряжение, при этом клапан 1 открывается другие закрываются вследствие чего открывается всасывающий клапан и где при постоянном давлении входа заполняется правый объем поршня. При обратном движении поршня газ в левой камере сжимается до давления 
, как только давление будет достаточное открывается нагнетающий клапан, и газ при этом давлении выбрасывается из полости.
Чисто конструктивно в полости остается «вредное пространство» отсюда следует что какая-то часть остается следовательно при обратном движении поршня сбрасывается давление.
В ходе сжатия газа имеет место тепловой эффект, следовательно компрессоры могут работать либо в адиабатическом, либо в изотермическом режиме, отсюда следует что компрессор необходимо охлаждать, но это оправдано снижением потребления мощности.
Источник