Гідравлічні характеристики насосів та мережі

При гідравлічних розрахунках трубопроводів найбільшого поширення набули три методи: аналітичний, метод еквівалентних втрат і метод характеристик. Зазначені методи розглянуті вище відповідно в параграфах 7.3, 7.4, 7.6. При побудові комп'ютерних моделей в основному буде використовуватися метод характеристик. Характеристикою теплової мережі називається залежність напору H від витрати Q (рис. 9.6).

Гідравлічна характеристика насоса (1) і теплової мережі (2)

Рис. 9.6. Гідравлічна характеристика насоса (1) і теплової мережі (2)

Робота всіх елементів тепломереж перебуває у взаємній залежності. Для їх розрахунків, регулювання та управління необхідно знати характеристики насосів та мережі. Гідравлічні характеристики відцентрового насоса та мережі при їх спільній роботі дано на рис. 9.6. Тут по осі ординат відраховується натиск H, що розвивається насосом, а по осі абсцис - об'ємна витрата води в тепловій мережі. Точка а перетину кривих насоса і тепломережі визначає витрату води Q a в мережі і створюваний при цьому напір Н п насоса.

Характеристики мереж будуються за правилами, викладеними в параграфі 7.6. Характеристики насосів отримують за даними випробувань, і вони зазвичай задаються заводами-виробниками. На рис. 9.7 наведена характеристика широко вживаного в теплових мережах насоса СЕ-2500-180. Тут дані криві напору H, потужності N, що розвивається двигуном, його ККД η і допустимий кавітаційний запас Δ h доп в залежності від розходу води через насос.

Характеристика відцентрового насоса при зміні числа обертів приводного двигуна змінюється. Продуктивність насоса, його натиск н споживана потужність від числа обертів вала насоса пов'язані співвідношенням

(9.8)

де п 1, п 2 - число обертів вала насоса до і після зміни; Q 1, Q 2 - відповідні витрати через насос; Н 1, Н 2 - розвиваються насосом напори; N 1, N 2 - потребние потужності.

Характеристика насоса СЕ-2500-180 (п - 2 980 об / хв; DК = 415 мм)

Рис. 9.7. Характеристика насоса СЕ-2500-180 (п - 2980 об / хв; D до = 415 мм)

На графіках рис. 9.8 наведені характеристики насоса СЕ-2500-180 при різному числі оборотів приводного двигуна, отримані з використанням формули (9.8).

Характеристика насоса СЕ-2500-180 при різному числі обертів вала

Рис. 9.8. Характеристика насоса СЕ-2500-180 при різному числі обертів вала

Характеристики тепломережі для падіння тиску Δ р і напору Δ Н при турбулентному режимі течії описуються квадратичними параболами (див. Параграф 7.6):

(9.9)

де Δ р - падіння тиску, кгс / м2 або Н / м2; S - опір мережі, (кгс-ч2 / м2) / м6 або (Н • ч2 / м2) / м6; Q - витрата теплоносія, м 3 / год; ? Н - втрата напору, м; у - питома вага теплоносія, кгс / м3 або кг / (м2 • с2) = Н / м3.

Формулу для падіння тиску (9.1) можна записати наступним чином

(9.10)

де - коефіцієнт місцевих втрат; - еквівалентна довжина місцевих опорів; l, d - довжина і діаметр трубопроводу.

Зі співвідношень (9.3), (9.4), (9.9) і (9.10) знаходимо [17]

(9.11)

де - в сістемe МКГСС; - в системі СІ; Δе - еквівалентна шорсткість, м; z = 3600 с / год; g = 9,81 м / с2.

З формули (9.11) випливає, що опір мережі не залежить від витрати теплоносія.

Значення коефіцієнтів A s для води (g = 975 кгс / м3; ρ = 975 кг / м3; t 2 = 75 ° С) при різних значеннях Δе наведені в [17].

Побудова кривої економії потужності при використанні насоса з регульованим приводом

Один насос з регульованим приводом, встановлений в групі паралельно працюючих насосів, дозволяє виконувати регулювання витрати теплоносія в мережі в діапазоні витрат, развиваемого даними насосом. При цьому економія потужності при використанні насоса з регульованим приводом в порівнянні з регулюванням засувкою залежить від величини витрати через нього. У зв'язку з цим можна побудувати криву економії потужності (електроенергії на привід насоса) залежно від витрати через насос.

Конкретний приклад кривої економії потужності дан на мал. 9.9. Крива побудована для випадку системи, що складається з шести паралельно працюючих насосів СЕ-2500-130, один з яких - з регульованим приводом.

Графік залежності економії потужності ΔN від витрати насоса з регульованим приводом

Рис. 9.9. Графік залежності економії потужності Δ N від витрати насоса з регульованим приводом

У табл. 9.1, 9.2 представлені результати досліджень, отримані для двох варіантів регулювання витрати - засувкою на виході одного з насосів (табл. 9.1) і шляхом застосування регульованого приводу для цього ж насоса (табл. 9.2). Параметром, щодо якого виконувалося регулювання, було тиск на вихідному колекторі, яке в процесі роботи підтримувалося постійним і рівним 145 м вод. ст. (145 • 101 Па).

Таблиця 9.1

Результати досліджень при регулюванні витрати засувкою

Фактичне число оборотів в хвилину

Корисно використовувана потужність, кВт

Вся затрачиваемая потужність, кВт

Натиск на вході, м

Напір на виході до регулюючої засувки, м

Витрата,

м3 / ч

Втрата потужності на засувці, кВт

Сумарна витрата в мережі, м3 / ч

3000

971

1197

56

276

1 641

715

21060

3000

1193

1417

53

244

+2316

624

21570

3000

Тисячу двісті двадцять п'ять

1 600

49

198

3072

485

22110

3000

Тисяча тридцять два

1 600

47

152

+3686

64

22560

3000

120

710

63

310

180

568

20010

Таблиця 9.2

Результати досліджень при регулюванні витрати числом оборотів приводу

Фактичне число оборотів в хвилину

Корисно використовувана потужність, кВт

Вся затрачиваемая потужність, кВт

Натиск на вході, м

Натиск на виході, м

Витрата, М3 / ч

Економія потужності, кВт

Сумарна витрата в мережі, м3 / ч

1040

404

482

56

147

1680

715

21060

1 160

570

739

53

146

2317

624

21570

1330

787

1 115

49

146

+3068

485

22110

1480

971

1 536

47

146

+3678

64

22560

860

39

142

63

146

179

568

20010

Відзначимо, що регулювання змінного витрати в мережі (засувкою або шляхом застосування регульованого приводу) при постійному натиску на вихідному колекторі, об'єднуючому вихідні трубопроводи всіх паралельно з'єднаних насосів, виконується лише на одному з цих насосів. При цьому діапазон регулювання витрати в мережі обмежується максимальної подачею насоса, за допомогою якого виконується регулювання. При коливаннях витрати в мережі, що перевищують цю величину, необхідно або вимикати один із працюючих насосів з нерегульованим приводом (при зменшенні витрати в мережі, що перевищує діапазон регулювання), або включати додатковий насос з нерегульованим приводом (при відповідному збільшенні витрати в мережі). Подальші зміни витрати в мережі регулюються насосом з регульованим приводом.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >