Rad centrifugalne pumpe u cjevovodnoj mreži. Teorija pumpanja tekućina (Grundfos) Hidraulika što je dinamički i statički tlak

13. predavanje.

13. RAD CRPKI NA MREŽI.

14.1 Ravnoteža tlaka protoka u cjevovodu s pumpom uključenom u njega.

14.2. Statički tlak instalacije.

14.4. Karakteristike crpke.

14.4.1 Vakuum u usisnom vodu.

14.5. Kontrola protoka pumpe.

14.6. Problemi oko rada crpki na mreži.

14.7. Kontrola hranjenja pumpna jedinica.

14.1 Ravnoteža tlaka protoka u cjevovodu s pumpom uključenom u njega.

Pri radu na mreži crpke se smatraju izvorima koji prenose energiju tekućini, dok se radni proces crpki ne razmatra.

Za rješavanje problema rada crpki u mreži koristi se ravnoteža tlakova protoka u cjevovodu s crpkom koja je uključena u njega.

Uz ravnomjerno kretanje tekućine u cjevovodu, uključivanje pumpe u njega kao izvora energije mijenja jednadžbu ravnoteže tlaka.

Napor crpke je zbroj razlike između napora na krajnjoj i početnoj točki plus gubici od početne do krajnje točke (Sl. 14.1). Napor pumpe je energija koju pumpa daje po jedinici težine dizane tekućine.

H n + H 1 = H 2 + ∑ hp 1-2, (14.3)

H n + H1- h p. ned = H2+ h a.s. ,

Gdje H 1 I H 2 - ukupno grla protok u početnom 1 i posljednjem 2 dijelu cjevovoda, ∑ h p1-2 = h p.s. + h a.s. - zbroj gubitaka tlaka u cjevovodu između sekcija 1 i 2, odnosno u usisu h p. ned - i tlačni kanal h a.s. .

Napor crpke troši se na povećanje tlaka protoka i svladavanje hidrauličkog otpora u cjevovodu.

Glave H1 i H2 su tlakovi u točki 1 i točki 2. Jednadžba visine (14.1) ne uzima u obzir gubitke između usisnog i ispusnog otvora i (14.1) je pojednostavljena jednadžba ravnoteže visine.

14. 2. Statička glava instalacije.

Mreža na kojoj crpka radi može biti jednostavan ili složen cjevovod, au nekim slučajevima također uključuje hidrauličke motore koji pretvaraju hidrauličku energiju koju crpka prenosi u koristan mehanički rad.

Shema crpne jedinice kada crpka radi na jednostavnom cjevovodu prikazana je na sl. 14.1. Crpka pumpa tekućinu iz prihvatnog spremnika A u tlačni spremnik B kroz cjevovod koji se sastoji od usisne i ispusne cijevi.

Statička visina instalacije je razlika između hidrostatske visine tekućine u tlačnom i prihvatnom spremniku:

(14.3)

Ako je tlak na slobodnim površinama tekućine u spremnicima jednak atmosferskom, kao za instalaciju prikazanu na Sl. 14.1, statička visina je razlika u razinama tekućine u spremnicima: , tj. visina tekućine u instalaciji.

Ako tlak u spremnicima tijekom rada pumpe nije jednak atmosferskom tlaku, pogledajte sl. 14.2, na primjer, postoji vakuum u dovodnom spremniku i vakuum u tlačnom spremniku. nadpritisak veći od atmosferskog tlaka, statički tlak jednak je razlici piezometrijskih razina u spremnicima. Montažna statička glava

14.3. Potreban tlak crpne jedinice.

Potreban tlak instalacije Ncons je energija koja se mora prenijeti na jediničnu težinu tekućine kako bi se pomaknula iz prihvatnog spremnika u tlačni spremnik kroz instalacijski cjevovod pri zadanoj brzini protoka .

14.3.1. Kada crpka radi na dugom cjevovodu, zanemarite tlak niske brzine u spremnicima i izlazni tlak, dobivamo

(14.4)

Gdje ∑ h a.s. = hp.sun.+ hp.n. - zbroj gubitaka tlaka:

hp.sunce. - u usisnom vodu, uključujući gubitak na ulazu u usisnu cijev;

hp.n. – u tlačnom vodu, uključujući gubitak pri ostavljanju u tlačnom spremniku.

14.3.2. Kada crpka radi na cjevovodu opremljenom konvergentnom krajnjom mlaznicom (Sl. 14.3), visina brzine na izlazu iz mlaznice je usporediva s gubitkom duž duljine u cijevima i mora se uzeti u obzir u jednadžbi za potrebna glava.

Potreban tlak kada se uzme u obzir dinamički tlak jednak je

(14.5)

Gdje V2/2 g - visina brzine na izlazu iz tlačne cijevi (pod pretpostavkom turbulentnog režima, za koji je α = 1). Ako su usisni gubici bili značajni, morali bi se uzeti u obzir. Dakle, promjeri usisnih cjevovoda čine ih većim od tlačnih, postoje norme za protok u usisnim i tlačnim cjevovodima.

14.3.3. U ustaljenom stanju rada instalacije, kada se brzina protoka u cjevovodnom sustavu ne mijenja s vremenom, visina koju razvija pumpa jednaka je potrebnoj visini instalacije:

Hn \u003d Npotr (14.6)

14.4. Karakteristike pumpe.

Karakteristike crpke pri određenoj brzini su sljedeći pokazatelji:

opskrba (volumen tekućine koju pomiče pumpa po jedinici vremena) Q(m 3 / s),

pritisak H (J/N = m)

snaga motora koju crpka troši Nd, (W)

Korisna snaga crpke jednaka je energija koja se po jedinici vremena prenosi protoku tekućine, definirana kao produktN pon =Q n *ρgH n,

Učinkovitost crpke jednaka je omjeru korisne snage crpke Npn na snagu koju troši pumpa, tj. snaga motora Ndv:

(14.7)

Približan prikaz karakteristike crpke prikazane su na sl.14.6. Obično se karakteristika daje u obliku grafikona ili u obliku tablice.

14.5. Vakuum u usisnom vodu.

Napor crpke, s poznatim dovodom, može se izmjeriti pomoću mjerača tlaka V i M ugrađenih u njezine ulazne i izlazne dijelove (Sl. 14.5).

Kada se crpka nalazi iznad prijemne razine, otvorena prema atmosferi, dolazi do vakuuma u ulaznom dijelu crpke (višak tlaka Pvs< 0). Выделив подчеркиванием в уравнении 14.9 величины составляющие разряжение, получим значение вакуума во всасывающем патрубке насоса V:

Vrijednost vakuuma V na ulazu u pumpu određena je visinom stupca tekućine za ravnomjerno kretanje u usisnom vodu, ako je tlak iznad tekućine u prihvatnom spremniku atmosferski.

Svaki način rada crpke u ovoj instalaciji odgovara "dopuštenoj usisnoj visini vakuuma - Nvak.dop "(dopuštena vrijednost vakuuma): N vac.dop ≤ Rat , tj. H vac.dodatni<0.

Vrijednost Nvac.add. ovisi pri zadanom načinu rada crpke o tlaku pare tekućine i atmosferskom tlaku.

Vakuum na usisnom priključku mora biti manji od "dopuštene usisne visine vakuuma": V ≤ H vak.dop. , odnosno manji od dopuštenog vakuuma, što osigurava odsutnost pojava kavitacije u pumpi. Na slici 14.5 to se može shvatiti u smislu da zbroj V ≤ H vak.dop.

Budući da ovaj uvjet mora biti zadovoljen i tijekom rada crpke V ≤ Nvac.adm. , koristeći formulu (14.10), određuje se dopuštena geometrijska usisna visina crpke Zvs.adm. . Ako Zvs.adm.< 0 pumpa mora biti smještena ispod razine u prihvatnom spremniku).

14.6. Rad crpke na mreži. Određivanje radne točke.

Kada je crpka priključena na mrežu, potrebno je odrediti radnu točku ili točku zajedničkog rada crpke i instalacije, tj. cjevovod.

Postavljena je instalacijska karakteristika i potrebnog protoka Q potrošnje, prema karakteristikama instalacije odaberite crpku za potrebni protok Q potrošnje.

Metodologija izrade radne točke.

1. Ishodište koordinata Q - H nalazi se na piezometrijskoj razini u prihvatnom (napojnom) spremniku, ta je razina odabrana kao ishodište tlaka.

2. Na koordinatnoj ravnini N-Q konstruirana je karakteristika pumpe Hn = f(Q). Obično se navodi grafički ili tabelarno.

3. Izgrađena je karakteristika instalacije. Karakteristika instalacije je zbroj Hst statičke visine i karakteristike cjevovoda - ∑ hp:

u kojem ∑ hp- karakteristika cjevovoda ili ovisnost ukupnog gubitka tlaka u cjevovodu o protoku, uključujući gubitke u usisnom i tlačnom cjevovodu.

4. Radna točka instalacije je točka sjecišta karakteristika crpke i cjevovoda. Prema radnoj točki nalaze se vrijednosti potrošnje i H potrošnje.

5. U ustaljenom stanju rada, vrijednosti koje se nalaze na sjecištu Qcont = Qn, Hcont = Hn početne su za odabir crpke i motora za pogon crpke.

Položaj prihvatnog spremnika može se postaviti u tri opcije: 1) Nst>0; 2) Hst = 0; 3) Nst< 0, что отмечено на рис.14.6. В зависимости от характеристики установки положение рабочей точки будет разным.

Karakteristika cjevovoda ovisi o načinu kretanja tekućine u cjevovodu.

U turbulentnom režimu, karakteristika cjevovoda je blizu kvadratne ovisnosti ∑ h p =k*Q2. Koeficijent otpora cjevovoda k jednak je zbroju koeficijenata k usisnih i tlačnih k n vodova:

k =k sunce +k n,

od kojih je svaki izražen formulom .

Veličine uključene u k su konstantne, ili su dane kao takve u prvoj aproksimaciji, ako je neka od njih nepoznata, češće nego druge, to se odnosi na λ. Dana je vrijednost λ i iscrtan je graf karakteristika cjevovoda u obliku parabole.

Karakteristika instalacije se gradi pomicanjem duž osi tlaka za vrijednost Nst, na Hst = 0 karakteristika postava prolazi kroz ishodište koordinata iu ovom slučaju ima oblik

Nn = ∑ hp.

U ovom slučaju, u radnoj točki crpke, tlak se u potpunosti troši na svladavanje hidrauličkog otpora sustava. Ova vrsta uključuje cirkulacijska postrojenja, gdje se razine unosa i tlaka podudaraju (Sl. 14.7).

Na H sv< 0 (razina tlaka je niža od razine usisa), tekućina može teći u donji spremnik gravitacijom u količini Qc, a pumpa se koristi ako je protok veći od Qnz > Qc (vidi sl. 14.7).

Ako je kretanje u cjevovodu laminarno, karakteristika cjevovoda izražava se formulom ∑ hp = k* Q , u kojem je koeficijent cjevovoda k jednak

14.7. Kontrola protoka pumpe.

Krivulja rada centrifugalne crpke ocijenjena je za dugotrajan i ekonomičan rad. Međutim, postaje potrebno promijeniti karakteristike crpke u skladu sa zahtjevima instalacije koja se stvara. Postoji nekoliko metoda za regulaciju parametara crpne jedinice.

14.7.1. Kontrola protoka promjenom brzine pumpe

Ponovni izračun karakteristika lopatice pumpe pri promjeni brzine motora (Sl. 14.8) provodi se pomoću zakona proporcionalnosti, izražavajući svojstva takvih načina rada ovu pumpu različitim brzinama. Ovom metodom mijenja se karakteristika crpke, a radna točka se pomiče duž zadane konstantne karakteristike instalacije (Sl. 14.8).

Točke svake obitelji sličnih režima leže u Qn-H koordinatama na kvadratnoj paraboli čiji je vrh u ishodištu, to je parabola sličnih režima. (Slika 14.8).

Kada se koriste zakoni proporcionalnosti u pogledu protoka, tlaka, snage, napravljene su sljedeće pretpostavke.

1. Smatra se da se uspoređeni slični modovi nalaze u zoni turbulentne samosličnosti i da promjena Reynoldsovog broja ne utječe na raspodjelu brzina u kanalima pumpe i njihove koeficijente otpora.

2. Pretpostavlja se da za takve načine rada vrijednosti učinkovitosti crpke mogu biti približno iste (η 1 = η 2).

3. Pretpostavlja se da crpka radi na istu tekućinu (ρ 1 = ρ 2).

14.7.2. Metoda za određivanje nove brzine centrifugalne crpke ako je potrebno promijeniti njezino napajanje (Sl. 14.9) .

Zadano je: a) karakteristika pumpe pri n o/min; b) karakteristike cjevovoda (instalacije). c) Točka A njihova sjecišta je radna točka sustavi: Qn i Nn - napajanje i tlak crpke za ovu radnu točku.

Potrebno je odrediti novu brzinu pumpe n x , pri čemu će se opskrba Q I povećati (ili smanjiti) za m%.

Metoda određivanja frekvencije.

1. Izgrađene su karakteristike crpke i cjevovoda (sl. 14.9a i 14.9b).

2. Za danu promjenu posmaka (za ± m%), nalazimo vrijednost Q I i stavljamo tu vrijednost na apscisnu os.

3. Nacrtajte okomitu liniju Q I do sjecišta sa karakteristika cjevovoda, dobivamo novu radnu točku B (Q I i H I) instalacije. Karakteristika crpke mora proći kroz ovu točku željenom brzinom n x .

4. Određujemo koeficijent parabole sličnih načina prema vrijednostima Q I i H I .

5. Gradimo parabolu sličnih modova H par.p.r = k * Q 2 i nalazimo točku njezinog sjecišta s karakteristikom pumpe - C.

6. Na temelju vrijednosti Q II i H II u točki C, pomoću formule sličnosti određujemo broj okretaja crpke.

14.7.1. Regulacija opskrbe crpne jedinice metodom prigušivanja.

Protok centrifugalne (krilne) pumpe može se regulirati prigušivanjem ugradnjom prigušnice s promjenjivim otporom (ventil, ventil, ventil itd.) u cjevovod. Kod promjene otvora prigušnice mijenja se karakteristika instalacije (nagib karakteristike cjevovoda) i radna točka se pomiče duž zadane karakteristike pumpe (sl. 14.10). Ovakav način upravljanja opskrbom povezan je s dodatnim gubicima energije u prigušnici i stoga je neekonomičan.

Protok lopatičnih crpki također se može kontrolirati premošćivanjem tekućine iz tlačnog voda do usisnog (ili prijemnog spremnika) kroz premosnu cijev s podesivim prigušnikom.

14.9. Kontrola protoka pomoću zaobilaznog voda.

Na sl. 14.11 daje rješenje problema rada centrifugalne crpke u instalaciji opremljenoj obilaznom cijevi, kroz koju se, za regulaciju protoka crpke, tekućina premotava iz tlačnog voda u usisni vod.

1. Postavljena je karakteristika crpke i vrijednost potrebnog protoka Qcons.

2. Iz Hst se gradi karakteristika instalacije Hst = Hst + h AD .

3. Izgrađena je karakteristika cjevovoda h = h CFB.

3. Konstruirana je spojna karakteristika cjevovoda h AD +h CFB.

4. Pronađena je radna točka A: sjecište karakteristike h AD + h CFB s karakteristikom pumpe, pronađene su vrijednosti Qn i Hn.

5. Pravac Hn povučen je paralelno s osi apscisa, kada se siječe s karakteristikom h CFB =f(Q), nalazi se t.V, u kojem je protok q kroz obilazni vod i protok u liniji CD - Q. Qn \u003d q + Q

14.8. Problemi s radom crpke na složenom (razgranatom)

cjevovod.

Razmatraju se dva problema sa shemama: rad pumpe za cjevovod s paralelnim ograncima i za cjevovod s krajnjim razvodom.

U prvom slučaju, problem se rješava na isti način kao kod rada na jednostavnom cjevovodu, koristeći ukupnu karakteristiku složenog cjevovoda, uključujući otpor njegovog razgranatog dijela.

U drugom slučaju, na krajnjoj distribuciji, razmatra se način rada centrifugalne pumpe za dva tlačna spremnika s različitim razinama - hidrostatski tlak tekućine.

Ovisno o omjerima između elemenata instalacije, pumpa može pumpati tekućinu iz prihvatnog spremnika A u oba spremnika C i B ili može hraniti donji spremnik C zajedno s gornjim spremnikom B.

Rješenje se temelji na određivanju pijezometrijske razine u čvoru B, pri kojoj je zadovoljen uvjet ravnoteže protoka u cijevima uz čvor.

1. Karakteristika crpke je dana grafom.

2. Vrijednost gubitaka u usisnom cjevovodu h AN \u003d hvs i tlačnom cjevovodu h N B \u003d hn može se odrediti formulama: ∑ h p = kQ 2 , ∑ hp = k* Q.

3. Pomoću ovih formula možete nacrtati ovisnost tlaka (piezometrijske razine) u čvoru B o protoku crpke, oduzimajući od ordinata tlačne karakteristike crpke gubitak tlaka u cijevi ANB (krivulja H B)

H B \u003d Hn - hvs- hn.

4. Pronašavši točku I sjecišta tlačne linije Hv s karakteristikom cijevi BC izgrađene od piezometrijske razine u spremniku C, određujemo smjer kretanja u cijevi BD koja vodi do gornjeg spremnika.

Ako se ta točka I nalazi iznad razine u spremniku B, tada crpka opskrbljuje oba spremnika.

5. U ovom slučaju gradimo ovisnost ukupnog protoka u cijevima BC i BD o piezometrijskoj razini u čvoru B, točka njegovog sjecišta s krivuljom Hv određuje pijezometrijsku razinu u čvoru B, brzine protoka u cijevima i način rada pumpe (radna točka sustava).

6. Ako se točka sjecišta linije Hb i BC "nalazi ispod razine u spremniku D, potonji hrani spremnik C zajedno s pumpom. U ovom slučaju (isprekidane linije na sl. 14.12), ovisnost ukupnog protoka brzina u cijevima AB i BB na pijezometrijskoj razini u čvoru se ucrtava B (zbrajanjem krivulja Hb i BB za brzine protoka); točka presjeka ove krivulje s karakteristikom cijevi BC' je radna točka sustav.

8. Kada nekoliko crpki radi paralelno ili u seriji, da biste odredili način rada sustava, prvo morate izgraditi ukupnu karakteristiku crpki, a zatim pronaći radnu točku sustava na uobičajeni način, tj. sjecište karakteristika crpki sa karakteristikama instalacije.

Da bi se izgradile ukupne karakteristike crpki s njihovim paralelnim spojem, potrebno je dodati karakteristike crpki duž apscisa (dovoda), a kada su spojene u seriju - duž ordinata (panorame).

14.9. Posao paralelne pumpe i dosljedno

povezane crpke na jednostavnom cjevovodu.

Na sl. 14.14 prikazuje dijagram paralelni rad centrifugalne pumpe na jednostavnom cjevovodu i dano je grafičko rješenje ovog problema.

14.10. Značajke rada na mreži potisnih pumpi.

Za volumetrijske pumpe (klipne, rotacijske, itd.) Qn može se uzeti kao prva aproksimacija neovisna o tlaku koji razvija pumpa Hn a proporcionalan brzini pumpe. Zapremina klipne pumpe, na primjer, određena je formulom

gdje su F i S površina i hod klipa; n je broj dvostrukih hodova klipa u minuti (brzina radilice); z je broj radnih komora (cilindara) pumpe; ηo - koeficijent isporuke pumpe. U opći pogled opskrba potisnih pumpi raznih tipova izražava se formulom

gdje je W radni volumen crpke (njezina opskrba po okretaju osovine), ovisno o vrsti i veličini crpke.

S navedenom aproksimacijom, linije tlaka Nn = f(Qn) na karakteristikama volumetrijskih crpki mogu se prikazati kao okomite ravne linije Qn = const, od kojih svaka odgovara određenoj brzini crpke (sl. 14.16). Zapravo, isporuka bilo koje pumpe s pozitivnim pomakom pri određenoj brzini donekle se smanjuje s povećanjem visine pumpe.

Određivanje načina rada volumetrijske crpke u hidrauličkom sustavu provodi se na isti način kao i za lopaticu, tako da se na istom grafu u koordinatama Q - H ucrtaju karakteristike crpke i hidrauličkog sustava i pronalazi točka njihova sjecišta – radna točka sustava.

Budući da je isporuka potisnih pumpi gotovo neovisna o visini, metoda regulacije opskrbe prigušivanjem nije primjenjiva na potisne pumpe (potpuno zatvaranje prigušnice na izlazu potisne pumpe može dovesti do nezgode ako se posebno sigurnosni uređaji nisu predviđeni).

Kontrola protoka u hidrauličkim sustavima i instalacijama s potisnim pumpama može se provesti promjenom brzine pumpe (vidi sl. 14.16) ili korištenjem posebnih pumpi s promjenjivim protokom, u kojima se radni volumen W mijenja u hodu. Međutim, u većini slučajeva , kontrola protoka u hidrauličkim sustavima s pumpama s pozitivnim pomakom proizvedena je manje ekonomično, ali većina na jednostavan način premošćivanje tekućine od tlačnog do usisnog voda. U tu svrhu koriste se različiti podesivi prigušnici i preljevni ventili, automatski rastereći i drugi posebni uređaji.

Na sl. 14.17 prikazuje dijagram crpne jedinice s pumpom s pozitivnim pomakom i zaobilaznom cijevi opremljenom podesivim prigušnikom.

Da biste odredili način rada crpke pri zadanom tlaku Po u tlačnom spremniku i nekom otvoru prigušnice, možete koristiti grafičku konstrukciju prikazanu na sl. 14.13. Prilikom rješavanja sličnog problema s lopaticom crpke, obilazna cijev se smatrala granom cjevovoda, na kojoj radi crpka sa zadanom karakteristikom.

U nekim slučajevima, drugi način rješavanja ovog problema je prikladniji, u kojem se zaobilazna cijev smatra dodatni element same crpke, mijenjajući njezine performanse. Nacrtavanjem na općem grafikonu u koordinatama Q-H karakteristike crpke i karakteristike obilazne cijevi, od prve slijedi oduzimanje druge u smislu troškova; za to je potrebno kada različite vrijednosti visine crpke, oduzmite protoke u obilaznoj cijevi od njezine isporuke (budući da je raspoloživa visina premosne cijevi jednaka visini crpke).

Rezultirajuća AB krivulja predstavlja učinak crpke zajedno s obilaznicom. Sjecište ove krivulje s karakteristikama hidrauličkog sustava (krivulja LD određuje radnu točku sustava (točka B), tj. protoke Q u tlačni spremnik i u obilazni cjevovod q, kao i protok Qp i visina crpke Hn (radna točka C pumpe).

Svakim drugim otvaranjem leptira za gas mijenja se njegova karakteristika, a samim time i karakteristika pumpe zajedno s premosnom cijevi; u ovom slučaju, radna točka sustava je pomaknuta.

Na sl. 14.18 shematski je prikazana instalacija s volumetrijskom pumpom i preljevnom pumpom, čija je opruga podešena na navedeni tlak Ncalc, koji određuje trenutak njezina otvaranja. Grafikon prikazuje definiciju načina rada crpke, tj. pronalaženje radnih točaka, pri tri različita tlaka u tlačnoj posudi.

Za određivanje načina rada crpke potrebno je, kao u prethodnom dijagramu, od karakteristike crpke oduzeti karakteristiku preljevnog ventila, tj. dobiti ukupnu karakteristiku crpke zajedno s ventilom (linija ABC). Točke sjecišta ove krivulje sa karakteristikama hidrauličkog sustava u tri navedena slučaja određuju radne točke 1, II, III pumpe.

Kao što se vidi na sl. 14.18, na visini pumpe Hn< Нрасч (случай 3) вся подача насоса идет в напорный бак; при Н >Niski (slučajevi 1 i 2) dio protoka crpke vraća se na usisnu stranu.

Primjenom analiziranih metoda za rješavanje problema rada pumpi s istiskivanjem u mreži, treba imati na umu da se eksperimentalne karakteristike pumpi s istiskivanjem obično daju u obliku ovisnosti napajanja crpke Qn‚ i njezine učinkovitosti o tlak pumpe Rn (Sl. 14.19).

Tlak pumpe predstavlja energiju koju isporučuje pumpa

jediničnog volumena dizane tekućine, a odnosi se na visinu pumpe omjerom

U praksi je vrijednost Rn jednaka porastu tlaka tekućine od usisnih do ispusnih mlaznica crpke. Korisna snaga crpke izražava se formulom

Dio 1: Vrsta hidraulični sistem.

Pumpni sustav- prilično uvjetan, generalizirajući koncept usvojen za označavanje ukupnosti sustava i grupa opreme koja se koristi u hidrauličkim sustavima umjetnog tlaka.

Sustav crpljenja uključuje sustav cjevovoda, skup pumpi, sustav upravljanja, otpremne, zaporne i regulacijske cjevovodne armature.

Sukladno tome, govoreći o tipovima crpni sustavi, razgovaramo i razne kombinacije različite vrste podsustava koje obavljaju zadaće crpnog sustava.

Razmotrite utjecaj pojedinih podsustava i njihovih vrsta na učinkovitost i pouzdanost crpnog sustava u cjelini ...

Prva stvar koju treba uzeti u obzir pri analizi postojećeg crpnog sustava ili projektiranju novog je vrsta hidrauličkog sustava, što je u korelaciji s prirodom zadatka koji se obavlja.

Općenito, postoje dvije vrste hidrauličkih sustava:

1. Zatvoreno (sa zatvorenim krugom)

2. Otvoren (s otvorenim krugom)

Zatvoreni hidraulički sustav- ovo je cirkulacijski sustav duž konture zatvorene za komunikaciju s atmosferom.

Primjer zatvorenog hidrauličkog sustava je cirkulacija u brojaču sustava grijanja/klimatizacije (slika 1):

Glavna značajka zatvorenog hidrauličkog sustava je odsutnost komponente statičke glave.

Otvoreni hidraulički sustav- ovo je sustav koji ima vezu s atmosferom, obavlja zadatak pumpanja tekućine između dvije točke koje imaju geodetski pad

Glavna značajka otvorenog hidrauličkog sustava je prisutnost geodetske visinske razlike između izvorne i ciljane crpne točke, odnosno prisutnost statičke komponente ukupnog pada.

Primjer otvorenog hidrauličkog sustava je sustav vodoopskrbe, tlačne kanalizacije i odvodnje.

Kako tip hidrauličkog sustava utječe na učinkovitost i pouzdanost crpnog sustava u cjelini?

Da bismo to razumjeli, potrebno je podsjetiti na takav koncept kao što je učinkovitost crpke.

Na sl. 2. Prikazuje rad crpke s nominalnom radnom točkom.

Nazivna radna točka, karakterizira rad crpke u točki maksimalne učinkovitosti crpke (grafički - projekcija iz točaka maksimalne učinkovitosti na karakterističnu krivulju crpke).

Maksimalna učinkovitost crpke se postiže kada radi točno na točki maksimalne učinkovitosti (koja bi trebala biti općenito očita)

Ovo treba imati na umu pri analizi učinkovitosti sustava i pri odabiru crpna oprema za novo dizajnirani sustav.

(Na prikazanom dijagramu vidimo nominalnu točku: protok: 323 m 2 / h, visina - 46,35 m, učinkovitost pumpe - 82,6%)

Prilikom projektiranja novi sustav odlučan projektna radna točka. Ne leži uvijek izravno na karakterističnoj krivulji crpke, ali se mora osigurati kada crpka radi (biti ispod karakteristične krivulje).

Stvarno isti radna točka, bit će na sjecištu krivulje karakteristike pumpe i krivulje hidrauličkog otpora sustava koja prolazi kroz izračunatu radnu točku. Ali tip karakteristične krivulje sustava ovisi samo o vrsti korištenog hidrauličkog sustava (zatvoreni ili otvoreni).

Hidraulička karakteristika sustava je krivulja hidrauličkog otpora cjevovoda (dinamička komponenta glave), ispravljeno za pad potreban za svladavanje geodetske visinske razlike u sustavima ( statička komponenta glave).

Hidraulički otpor raste s porastom protoka prema kvadratnoj ovisnosti.

Koje će biti razlike između zatvorenih i otvorenih hidrauličkih sustava?

Kao što smo već rekli, glavna razlika između zatvorenog i otvoreni sustav leži u statičkoj komponenti tlaka. U zatvoreni sustav nema ga ...tj. visina između različite točke cjevovoda u zatvorenom sustavu nije bitno.

Ilustrirajmo na konkretnom primjeru:

Pretpostavimo izračunatu radnu točku crpke - protok: 280 m 2 / h, visina - 35 m.

Ovako će izgledati krivulja pumpe, krivulja sustava i rezultirajuća stvarna radna točka u zatvorenom sustavu (sl. 3):

Na sl. 3., vidimo:

Naše izračunata točka(brzina protoka: 280 m 2 / h, visina - 35 m).

-karakteristika pumpe(plava linija)

-karakteristika sustava(Crvena linija) je krivulja hidrauličkog otpora cjevovoda

-krivulja učinkovitosti pumpe(crna linija)

Kao što se sjećamo, maksimalna učinkovitost crpke postiže se na nominalnoj radnoj točki, koja odgovara točki maksimalne učinkovitosti (naš primjer: protok: 323 m 2 / h, visina - 46,35 m, učinkovitost crpke - 82,6%)

Stvarna ista točka u zatvorenom hidrauličkom sustavu u ovaj primjer ima sljedeće parametre: protok: 322 m 2 / h, glava - 46,45 m, učinkovitost crpke - 82,6%.

Oni. zapravo smo dosegli točku maksimalne učinkovitosti (protok i tlak malo se razlikuju od nominalnih, učinkovitost je potpuno dosljedna). Što se tiče pouzdanosti pumpe, to je dovoljno dobar izbor. Ova pumpa u ovom konkretnom sustavu radit će dugo i bez greške.

Međutim, da bi se postiglo maksimalnu učinkovitost, pri odabiru je potrebno težiti da stvarna radna točka bude što bliža izračunatoj

Takav odabir crpke, kao u našem primjeru, opravdan je samo ako je karakteristična krivulja najbliže manje veličine crpke ispod projektirane točke. Za potrebe ovog članka pretpostavljamo da imamo upravo takav slučaj.

U otvorenom sustavu slika će se razlikovati onoliko koliko je velika statička komponenta tlaka.

Statička komponenta glave je tlak potreban da se prevlada geodetski pad u sustavu. Ta razlika, za razliku od hidrauličkog otpora sustava, postoji bez obzira na protok u sustavu i tu razliku uvijek treba prevladati.

Statička komponenta ne ovisi o protoku, kao dinamička.

U skladu s tim, kako bismo pronašli stvarnu radnu točku crpke, moramo ispraviti karakterističnu krivulju sustava za statičku komponentu.

U ovom slučaju, karakteristična krivulja sustava više se ne gradi od nula koordinata, već od točke na osi glave koja odgovara njegovoj (tlaku) statičkoj komponenti.

Na sl. 4. prikazuje karakterističnu krivulju otvorenog sustava sa statički tlak 5 m (geodetska visinska razlika) s istom proračunskom radnom točkom (protok: 280 m2/h, pad: 35 m).

U istoj projektiranoj točki, stvarna radna točka se već pomiče… protok: 327 m2/h, visina: 45,98 m. Učinkovitost već pada za 0,1% (82,5%)…

Ako je geodetska razlika značajna, parametri stvarne radne točke mogu se kritično promijeniti!

Sljedeći dijagram (slika 5) prikazuje sustav s istom proračunskom točkom od 280 m 2 /h, 35 m, ali sa statičkom komponentom pada od 27 m.

Kao što vidite, stvarna točka značajno se razlikuje (protok: 372 m 2 / h, visina - 41,2 m. Učinkovitost je već pala za 2%) i opasno se približila rubu radna karakteristika pumpa.

Ako prihvatimo statičku komponentu kao 29 m, tada zapravo ova pumpa više neće raditi u takvom sustavu ...

Kao što se može vidjeti sa sl. 6, selekcijski program više ne gradi karakteristike sustava .... Jednostavno ne postoji stvarna radna točka na krivulji pumpe...

Neispravnost crpke u sustavu, iako najozbiljnija, samo je jedna od opasnosti nepažljivog odnosa prema vrsti hidrauličkog sustava i ignoriranja statičke komponente tlaka.

U ovom primjeru pumpa jednostavno neće raditi, a pogrešan odabir će biti očit ... Ima koga pitati ...

Ima i drugih slučajeva koji nisu toliko očiti, ali nemaju ništa manje ozbiljne posljedice... A njihova neočiglednost samo pogoršava rješavanje problema koji ponekad traju godinama...

Još dvije točke koje treba razmotriti:

1. Ako je stvarna radna točka crpke daleko od nominalne, i, sukladno tome, od točke maksimalne učinkovitosti crpke, tada postoji očito smanjenje učinkovitosti crpnog sustava. U našem primjeru smanjenje učinkovitosti nije veliko, međutim nemaju svi elektromotori tako ravnu krivulju učinkovitosti, a odstupanja od maksimalne točke učinkovitosti crpke mogu dovesti do značajnog smanjenja učinkovitosti crpke (za 10 ili čak 20%). .

2. Odstupanje od nominalne radne točke također smanjuje pouzdanost crpke. Izlaz radne točke izvan radnog raspona crpke oštro smanjuje pouzdanost njezina rada. Više o tome pročitajte u članku “Učinkovitost i pouzdanost crpke”.

Pravilan odabir pumpi i analiza sustava zahtijevaju kvalifikacije, vrijeme, ali potrebno je obratiti pažnju na ovo pitanje, jer svaka od opisanih situacija u konačnici dovodi do gubitka novca, resursa, a često i ugleda.

Stoga je za rješavanje takvih specifičnih problema uvijek bolje potražiti pomoć od uskih stručnjaka.

Da bismo se pozabavili ovim pitanjem, analizirat ćemo osnovne pojmove o kojima ovisi tlak i tlak crpke.

Geodetska (statička) usisna visina pumpe

Definira se kao razlika u geodetskoj razini između ulaza pumpe i slobodne površine tekućine u najnižem rezervoaru, mjerena u metrima (m).

Statička visina isporuke (statička visina) pumpe

Definira se kao razlika u geodetskoj razini između ispusta i najviše točke u hidrauličkom sustavu do kojeg se mora dovoditi tekućina.

Gubitak tlaka usisne pumpe

To su gubici trenja između tekućine i stijenki cjevovoda i ovise o viskoznosti tekućine, kvaliteti hrapavosti površine stijenki cjevovoda i brzini protoka tekućine. Kada se protok udvostruči, gubitak tlaka se povećava na drugu snagu

Podaci o gubicima tlaka u cjevovodima, koljenima, spojnicama itd. pri različitim brzinama protoka dostupnim od vašeg dobavljača.

Konačni pretlak crpke

To je tlak koji mora biti na mjestu gdje se tekućina mora dovoditi.

Početni pretlak crpke

To je pritisak na slobodnu površinu tekućine na mjestu usisavanja. Za otvoreni spremnik ili spremnik, to je jednostavno atmosferski (barometarski) tlak.

Stupac vode visok 10 m vrši isti pritisak kao stupac žive (Hg) visok 0,7335 m. Množenjem visine stupa (tlaka) s gustoćom tekućine i gravitacijskim ubrzanjem (g), dobivamo tlak u njutnima po četvorni metar(N/m2) ili u paskalima (Pa). Budući da se radi o vrlo maloj vrijednosti, u praksu rada crpki uvedena je mjerna jedinica jednaka 100 000 Pa, nazvana bar.

Jednadžba se može riješiti u metrima visine stupca tekućine:

ρv ] g ] hv = ρHg ] g ] hHgρv ] hv = ρHg ] hHghv = hHg ]

Da bismo se pozabavili ovim problemom, analizirajmo osnovne pojmove o kojima ovisi visina i tlak crpke." />

Karakteristika cjevovoda je ovisnost ukupnog gubitka tlaka (ili tlaka) u cjevovodu o protoku:

Σ h = f(q)

Dakle, karakteristika cjevovoda je krivulja potrebnog tlaka, pomaknuta prema ishodištu. Karakteristika cjevovoda poklapa se s krivuljom potrebnog tlaka pri H čl =0.

Razmotrimo jednostavan cjevovod konstantnog presjeka, koji se proizvoljno nalazi u prostoru (slika 6.1), ima ukupnu duljinu l i promjer d, a sadrži i niz lokalni otpor(ventil, filter i nepovratni ventil). U početnoj dionici cjevovoda 1-1 geometrijska visina je z1 i višak tlaka R 1, te u završnom dijelu 2-2 - odnosno z2 I R 2. Brzina strujanja u tim dionicama zbog konstantnosti promjera cijevi je ista i jednaka ν.

Riža. 6.1. Shema jednostavan cjevovod

Napišimo Bernoullijevu jednadžbu za presjeke 1-1 I 2-2 . Budući da je brzina u oba odjeljka ista i α 1 \u003d α 2, tada se pritisak brzine može zanemariti. Pritom dobivamo

Piezometrijska visina na lijevoj strani jednadžbe naziva se potrebna visina H potrošnje. Ako je ova piezometrijska visina dana, tada se ona naziva raspoloživa visina H dist. Takav tlak je zbroj geometrijske visine H potrošnje, do koje se tekućina diže, piezometrijske visine na kraju cjevovoda i zbroja svih gubitaka tlaka u cjevovodu.

Zbroj prva dva člana nazivamo statičkom glavom, koju predstavljamo kao neku ekvivalentnu geometrijsku visinu

a zadnji član Σ h- kao funkcija snage protoka

Σ h = KQm

H potrošnja \u003d H st + KQ m

Gdje K- vrijednost koja se naziva otpor cjevovoda;
Q- protok tekućine;
m je eksponent koji ima različita značenja ovisno o režimu strujanja.

• gustoća ("gravitacija" tekućine)
• tlak zasićene pare (vrelište)
• temperatura
• viskoznost ("gustina" tekućine)

2. Volumen koji treba isporučiti (brzina protoka) 3. Usisna visina: razlika u razini između crpke i usisne točke tekućine 4. Ispusna visina: razlika u razini između crpke i najviše točke u koju se dovodi tekućina 5. Pad usisnog tlaka ( gubitak trenje) 6. Pad tlaka u tlačnom cjevovodu (gubitak trenja) 7. Konačni nadtlak 8. Početni nadtlak Kada su svi ovi podaci poznati, može se odrediti način rada crpke i odabrati njen optimalan model.

Karakteristike tekućine

Za odabir optimalne pumpe potrebno je imati potpune informacije o karakteristikama tekućine koju treba isporučiti potrošaču. Naravno, "teža" tekućina će zahtijevati više energije za pumpanje određenog volumena. Da bi se opisalo koliko je jedna tekućina "teža" od druge, koriste se pojmovi kao što su "gustoća" ili "specifična težina"; ovaj parametar je definiran kao masa (težina) jedinice volumena tekućine i obično se označava kao "ρ" (grčko slovo "ro"). Mjeri se u kilogramima po kubnom metru (kg / m 3). Svaka tekućina pri određenoj temperaturi i tlaku ima tendenciju isparavanja (temperatura ili vrelište); porast tlaka uzrokuje porast temperature i obrnuto. Dakle, pri nižem tlaku (čak i pod vakuumom) koji može biti prisutan na usisnoj strani crpke, tekućina će imati nižu točku vrelišta. Ako je blizu ili posebno ispod trenutne temperature tekućine, može se stvoriti para i može doći do kavitacije u pumpi, što zauzvrat može imati negativan učinak na njen rad i može prouzročiti ozbiljna oštećenja (vidi poglavlje o kavitaciji). Viskoznost tekućine uzrokuje gubitke uslijed trenja u cijevima. Brojčana vrijednost tih gubitaka može se dobiti od proizvođača pojedine pumpe. Mora se uzeti u obzir da viskoznost "gustih" tekućina, poput ulja, opada s povećanjem temperature. Potrošnja vode Definira se kao volumen koji se mora isporučiti u određenom vremenu i označava se s "Q". Primijenjene mjerne jedinice: u pravilu, to su litre u minuti (l / min) za crpke malog kapaciteta / kapaciteta, kubni metri na sat (m 3 / h) za crpke srednjeg kapaciteta, i konačno, kubni metri u sekundi (m 3 / s) za najjače pumpe. Dimenzije poprečnog presjeka cjevovoda određene su volumenom koji se mora isporučiti potrošaču pri danoj brzini protoka tekućine "v":

Geodetska (statička) usisna visina

Definira se kao razlika u geodetskoj razini između ulaza crpke i slobodne površine tekućine u najniže smještenom spremniku, mjerena u metrima (m) (sl. 3, poz. 1).

Statička visina dovoda (statična glava)

Definira se kao razlika u geodetskoj razini između izlaza i najviše točke hidrauličkog sustava u koju se mora dovesti tekućina (sl. 3, točka 2).

Gubitak usisnog tlaka

To su gubici trenja između tekućine i stijenki cjevovoda i ovise o viskoznosti tekućine, kvaliteti hrapavosti površine stijenki cjevovoda i brzini protoka tekućine. S povećanjem protoka za faktor 2, gubitak tlaka se povećava do drugog stupnja (slika 4, poz. 1). Podaci o gubicima tlaka u cjevovodima, koljenima, spojnicama itd. pri različitim brzinama protoka dostupnim od vašeg dobavljača. Gubitak tlaka u tlačnoj cijevi Vidi gornji opis (sl. 4, stavka 2).

konačni nadpritisak

To je tlak koji mora biti na mjestu gdje se tekućina mora dovoditi (slika 5, poz. 1).

Početni pretlak

To je pritisak na slobodnu površinu tekućine na mjestu usisavanja. Za otvoreni rezervoar ili spremnik, to je jednostavno atmosferski (barometarski) tlak (slika 5, točka 2).

Odnos između visine i pritiska

Kao što se može vidjeti sa sl. 6, stupac vode visok 10 m vrši isti pritisak kao stupac žive (Hg) visok 0,7335 m. Množenjem visine stupa (tlaka) s gustoćom tekućine i ubrzanjem gravitacije (g), dobivamo dobiti tlak u newtonima po kvadratnom metru (N/m 2) ili u paskalima (Pa). Budući da se radi o vrlo maloj vrijednosti, u praksu rada crpki uvedena je mjerna jedinica jednaka 100 000 Pa, nazvana bar. Jednadžba na sl. 6 može se riješiti u metrima visine stupca tekućine: Tako se visina stupca tekućina različite viskoznosti može smanjiti na ekvivalentnu visinu vodenog stupca. Na sl. Slika 7 prikazuje faktore pretvorbe za mnoge različite jedinice tlaka. Ispod je primjer izračuna ukupnog iznosa hidraulička glava s dijagramom instalacije pumpe.
Hidraulička snaga (P hyd) crpke određuje volumen dovedene tekućine pri danom tlaku za dano vrijeme, a može se izračunati pomoću sljedeće formule:

Primjer

Volumen od 35 m 3 vode na sat mora se pumpati iz bunara dubine 4 m u spremnik koji se nalazi na visini od 16 m u odnosu na razinu instalacije crpke; konačni tlak u spremniku mora biti 2 bara. Gubitak tlaka uslijed trenja u usisnom cjevovodu uzima se na 0,4 m, au tlačnom cjevovodu 1,3 m uključujući gubitke u koljenima. Pretpostavlja se da je gustoća vode 1000 kg/m 3 , a ubrzanje sile teže 9,81 m/s 2 . Rješenje: Ukupna visina (H): Usisna visina - 4,00 m Gubitak usisne visine - 0,40 m Ispusna visina - 16,00 m Gubitak tlaka u ispusnom vodu - 1,30 m Konačni tlak: - 2 bar*~20 ,40 m Minus 1 atm**~ -9,87 m Ukupna visina - 32,23 m Hidraulička snaga određena je formulom: * U ovom primjeru, konačni nadtlak je dan kao apsolutni tlak, tj. kao tlak mjeren u odnosu na apsolutni vakuum. ** Ako je konačni nadtlak naveden kao apsolutni, tada se početni nadtlak mora oduzeti jer ovaj tlak "pomaže" crpki da povuče tekućinu. Voda ulazi u ulaz impelera kroz usisnu cijev pumpe i doživljava pozitivno ubrzanje pod djelovanjem rotirajućih lopatica. U difuzoru se kinetička energija strujanja pretvara u potencijalnu energiju tlaka. U višestupanjskim crpkama, poprečni presjek difuzora s integriranim fiksnim lopaticama naziva se "lopatica". Iz dijagrama na Sl. 10 vidljivo je da potencijalna energija u obliku tlaka u pumpi raste u smjeru od usisne prema tlačnoj mlaznici, jer se hidrodinamički tlak koji stvara impeler (kinetička energija brzine strujanja) pretvara u potencijalnu energija pritiska u difuzoru.

Učinak pumpe

Na sl. Slika 11 prikazuje tipičnu krivulju performansi za "Q/H" centrifugalnu pumpu. Iz njega je vidljivo da se maksimalni ispusni tlak postiže kada je protok pumpe nula, tj. kada je izlaz crpke zatvoren. Čim se protok u crpki poveća (poveća se volumen dizane tekućine), ispusna visina pada. Točnu karakteristiku ovisnosti opskrbe Q o visini H određuje proizvođač empirijski na ispitnom stolu. Na primjer (slika 11), s tlakom od H 1, crpka će opskrbljivati ​​volumen Q 1 i slično za H 2 - Q 2.

Učinak pumpe

Kao što je već gore pokazano, gubitak tlaka trenja u cjevovodu ovisi o kvaliteti hrapavosti površine stijenki cjevovoda, kvadratu brzine protoka fluida i, naravno, o duljini cjevovoda. Gubitak tlaka trenjem može se prikazati na "H/Q" grafikonu kao karakteristična krivulja hidrauličkog sustava. U slučaju zatvorenih sustava, kao što su sustavi centralnog grijanja, trenutna tlačna visina se možda neće uzeti u obzir, budući da je uravnotežena pozitivnim tlakom na usisnoj strani.
Gubitak tlaka [Pa/m] pri t = 60°C. Preporučeni gubici u cijevima nisu veći od 150 Pa/m.

Radna točka

Radna točka je točka sjecišta karakteristične krivulje pumpe s karakterističnom krivuljom hidrauličkog sustava. Jasno je da sve promjene u hidrauličkom sustavu, kao što je promjena u području protoka ventila kada se otvori ili stvaranje naslaga u cjevovodu, utječu na karakteristike hidrauličkog sustava, uslijed čega mijenja se položaj radne točke. Isto tako, promjene na pumpi, poput istrošenosti impelera ili promjena brzine, uzrokovat će pojavu nove radne točke.

Pumpe u seriji

Višestupanjske crpke mogu se promatrati kao primjer jednostupanjskih pumpi u seriji. Naravno, u ovom slučaju nije moguće izolirati pojedine stupnjeve, što je ponekad poželjno kod provjere stanja crpke. Budući da crpka koja ne radi stvara značajan otpor, potrebno je osigurati zaobilazni vod i nepovratni ventil (sl. 14). Za crpke koje rade u seriji, ukupna visina (Sl. 15) pri bilo kojem danom protoku određena je zbrojem visina ispuštanja svake pojedinačne crpke.

Paralelno spojene pumpe.

Ovaj raspored se koristi za nadziranje stanja crpki ili za osiguranje sigurnosti rada kada je potrebna pomoćna ili suvišna oprema (npr. dvostruke crpke u sistem grijanja). U ovom slučaju također je potrebno postaviti povratni ventili za svaku od crpki kako bi se spriječio povratni tok kroz jednu od crpki u praznom hodu. Ove zahtjeve u dvostrukim crpkama ispunjava preklopni ventil s preklopom. Za crpke koje rade paralelno, ukupni protok (sl. 17) određuje se kao zbroj vrijednosti protoka pojedinačnih crpki pri konstantnoj visini.

učinkovitost pumpe

Učinkovitost pumpe pokazuje koliko se mehaničke energije prenesene na pumpu kroz njezino vratilo pretvara u korisnu hidrauličku energiju. Na učinkovitost utječu:

• oblik tijela pumpe;
• oblik impelera i difuzora;
• kvaliteta hrapavosti površine;
• brtveni razmaci između usisne i ispusne komore pumpe.

Kako bi korisnik mogao odrediti učinkovitost crpke u određenoj radnoj točki, većina proizvođača crpki prilaže dijagrame s krivuljama učinkovitosti krivuljama rada crpke (Sl. 18).

Tipični uzorci

S obziromUnaprijedititipičanzakonbrojevimademonstriratiteoretskiutjecajpromjer ( d ) radeći kotači napritisak, podnošenje ipotrošenovlast. Tlak je proporcionalan promjeru na drugu potenciju: Prema ovom obrascu, udvostručenje promjera će povećati pritisak za 4 puta. Posmak je proporcionalan promjeru na treću potenciju: Prema ovom obrascu, udvostručenje promjera će povećati dovod za 8 puta. Potrošnja energije proporcionalna je promjeru na petu potenciju: Prema ovom obrascu, udvostručenje promjera će povećati potrošnju energije za 32 puta.

Tipičnouzorci

S obziromUnaprijedititipičanzakonbrojevimademonstriratiteorijaticutjecajfrekvencije vrtjeti nia (n) radeći kotači napritisak, podnošenjeIpotrošenovlast. Posmak je proporcionalan brzini: Prema ovom obrascu, udvostručenje broja okretaja u minuti će udvostručiti dovod. Napor je proporcionalan kvadratu brzine: Prema ovom obrascu, udvostručenje brzine za 4 puta će povećati pritisak. Potrošnja energije proporcionalna je brzini vrtnje na treću potenciju: Prema ovom obrascu, udvostručenje brzine za 8 puta povećat će potrošnju energije.

Potrošenovlast

P 1 : Snaga koju motor troši iz mreže. Za elektromotore izravno spojene na osovinu crpke, kao što je slučaj kod pogona cirkulacijskih crpki, maksimalna vrijednost potrošnja energije navedena je na natpisnoj pločici. P 1 se također može odrediti pomoću sljedeće formule: (3-fazni motori) (1-fazni motori) gdje je: V = napon (V) I = struja (A) cos ϕ = faktor snage (-) P2: snaga na osovini motora. Kada su motor i pumpa odvojeni čvorovi(uključujući standardne i potopljene motore), nazivna pločica pokazuje najveću snagu osovine motora. P3: Snaga koju crpka apsorbira. Trenutno opterećenje motora može se odrediti iz krivulje snage crpke. Kod izravnog spoja elektromotora na osovinu pumpe: P 3 = P 2 . P4: Snaga crpke (P hidraulika) Vrijednost snage crpke određena je formulom:

Prilagodbapumpena varijablemodoviiskorištavanje

Gubici tlaka u hidrauličkom sustavu izračunavaju se za određene specifične uvjete rada. U praksi se karakteristika hidrauličkog sustava gotovo nikad ne poklapa s teoretskom zbog sigurnosnih faktora ugrađenih u hidraulički sustav. Radna točka hidrauličkog sustava s pumpom uvijek je točka sjecišta karakteristične krivulje pumpe s karakterističnom krivuljom hidrauličkog sustava, stoga je protok obično veći od potrebnog za novi hidraulički sustav. Ova neusklađenost može stvoriti probleme u hidrauličkom sustavu. U krugovi grijanja može doći do buke uzrokovane protokom, kavitacije u kondenzacijskim sustavima, au nekim slučajevima neopravdano velika opskrba dovodi do gubitaka energije. Kao rezultat toga, postaje potrebno pomaknuti radnu točku (točku sjecišta grafova obje karakteristike) podešavanjem pumpe i podešavanjem hidrauličkog sustava. U praksi se koristi jedna od sljedećih metoda:

1. Promjena karakteristika hidrauličkog sustava prekrivanjem prigušnog ventila (prigušivanje) (slika 22).
2. Promjena karakteristika crpke smanjenjem vanjskog promjera (strojnom obradom) njezina rotora (slika 23).
3. Promjena karakteristike crpke podešavanjem broja okretaja (Sl. 24).

Regulacijapodnošenje saPomoziteprigušnicaventil

Smanjenje otvora prigušnog ventila u hidrauličkom sustavu uzrokuje povećanje gubitka tlaka (hidrodinamička visina H dyn), čineći krivulju hidrauličkog sustava strmijom, uzrokujući pomicanje radne točke u smjeru manjeg protoka (vidi sl. 25). ). Kao rezultat, potrošnja energije je smanjena, budući da centrifugalne crpke imaju karakteristiku snage koja se smanjuje kako se smanjuje protok. Međutim, gubici snage tijekom prigušivanja u hidrauličkom sustavu s velikom ulaznom snagom bit će značajni, stoga je u takvim slučajevima potrebno provesti posebne izračune za procjenu isplativosti metode kontrole protoka pomoću prigušnog ventila.

Modifikacija radnikakotači

U slučajevima kada je potrebno trajno smanjenje performansi i visine pumpe, najoptimalnije rješenje može biti smanjenje vanjskog promjera rotora. Istodobno se cijeli rotor ili samo krajevi lopatica obrađuju duž vanjskog promjera. Što je veća podcijenjenost vanjskog promjera, to će biti manja učinkovitost crpke. Smanjenje učinkovitosti obično je značajnije kod onih crpki koje rade pri velikim brzinama. Kod crpki s malim brojem okretaja to nije toliko vidljivo, pogotovo ako je smanjenje vanjskog promjera beznačajno. Kada je smanjenje vanjskog promjera beznačajno, tada se s dovoljno visokim stupnjem točnosti mogu koristiti sljedeći odnosi: Na sl. Slika 27 prikazuje metodu za određivanje podcijenjenog promjera Dx korištenjem "H/Q" krivulje u linearnim koordinatama. Ishodište (Q = 0, H = 0) je povezano s novom radnom točkom (Q x , H x ) ravnom linijom koja se nastavlja sve dok se ne presijeca s karakteristikom postojeće pumpe (Q, H) u točki "s" . Zatim se novi promjer (D x) izračunava pomoću sljedeće formule: Međutim, ove ovisnosti nisu valjane ako je potrebno značajno smanjenje učinka crpke. U tom slučaju preporuča se spuštanje rotora u nekoliko faza. Prvo, promjer impelera se smanjuje na veličinu malo veću od vrijednosti D x izračunate kako je gore navedeno. Nakon toga se pumpa podvrgava ispitivanjima nakon kojih se može odrediti konačni promjer. U masovnoj proizvodnji to se može izbjeći. Grafikoni učinka dostupni su za crpke opremljene impelerima s različitim smanjenjem vanjskog promjera (pogledajte sl. 28) iz kojih se vrijednost D x može izravno izračunati korištenjem gornjih formula.

Kontrola frekvencijerotacija

Promjena brzine uzrokovat će promjene u radu centrifugalne pumpe. Poslužimo se tipičnim pravilnostima navedenim ranije:

kavitacija

Najčešći problemi s kojima se susreću u radu crpke povezani su s uvjetima usisavanja na ulazu u hidraulički sustav i gotovo uvijek su uzrokovani preniskim hidrostatskim tlakom (boost) na ulazu u pumpu. Razlog za to može biti ukorijenjen ili u izboru crpke s parametrima koji nisu optimalni za dane radne uvjete ili u greškama učinjenim u dizajnu hidrauličkog sustava. Rotacija rotora izbacuje tekućinu na površinu kućišta pumpe, što rezultira vakuumom sa strane usisne šupljine rotora. To uzrokuje usisavanje tekućine kroz usisni ventil i cjevovod, koja ulazi u rotor, gdje se ponovno izbacuje na površinu kućišta pumpe. Podtlak na ulazu u pumpu ovisi o razlici između razine ulaza i površine dizane tekućine, o gubitku tlaka zbog trenja u usisnom ventilu i cjevovodu, kao i o gustoći same tekućine. Ovo razrjeđivanje ograničeno je tlakom zasićene pare tekućine pri određenoj temperaturi, tj. tlak pri kojem će se stvoriti mjehurići pare. Svaki pokušaj spuštanja hidroelektrane statički tlak na vrijednost manju od tlaka zasićene pare uzrokovat će reakciju tekućine uz stvaranje mjehurića pare kada počne ključati. U pumpi do kavitacije dolazi kada tlak na strani lopatica rotora koja je okrenuta prema usisnoj šupljini (obično u blizini ulaza pumpe) padne ispod tlaka zasićene pare tekućine, uzrokujući stvaranje mjehurića plina. Biti prebačen u to područje visokotlačni u impeleru ti mjehurići kolabiraju (eksplodiraju) i rezultirajući tlačni val može oštetiti crpku (Sl. 31). Ovo oštećenje, koje se može dogoditi unutar nekoliko minuta ili nakon nekoliko godina, toliko je ozbiljno da može negativno utjecati ne samo na pumpu, već i na elektromotor. Najosjetljiviji dijelovi su ležajevi, zavari pa čak i površine impelera. Opseg oštećenja impelera ovisi o karakteristikama materijala od kojeg je izrađen; na primjer, tablica pokazuje da pod istim uvjetima, oštećenje rotora od nehrđajućeg čelika iznosi samo 5% štete prouzročene rotoru od lijevanog željeza. GubitakVmasaraznih materijala(za usporedbu, kao osnova je uzeto lijevano željezo = 1,0): Kavitacija je također povezana s povišena razina buka, pad tlaka i radna nestabilnost. Često se oštećenje ne otkrije dok se pumpa i motor ne rastave.

IzračuniPoeliminacijaopasnostkavitacija

NPSH crpke, Hmax, potreban za uklanjanje rizika od kavitacije izračunava se na sljedeći način: Hmax: NPSH crpke (pogledajte sl. 33). Ako on pozitivan, crpka može raditi na danoj usisnoj visini. Ako on negativan, da bi pumpa radila, potrebno je stvoriti uvjete pod kojima će postati pozitivna. Hb: Atmosferski tlak sa strane pumpe; ovo je teoretsko maksimalno usisno podizanje. Ova vrijednost H b ovisi o gustoći tekućine i vrijednosti "g" na strani pumpe (sl. 32). H fs: Gubitak tlaka zbog trenja u usisnom ventilu i priključenom cjevovodu također ovisi o gustoći tekućine.

NPSH:N et P pozitivan S ukcija H glava

Ovaj parametar odražava minimalni usisni tlak potreban za nesmetan rad. Karakterizira gubitak tlaka uslijed trenja od usisnog otvora crpke do točke prvog rotora gdje je tlak minimalan i definira hidrauličke uvjete pod kojima crpka ne može usisati čvrsti stupac vode visok 10,33 m. Dakle, vrijednost NPSH će rasti s povećanjem količine hrane, što se može vidjeti iz karakterističnog grafikona na Sl. 35 pumpa za beton. Za cirkulacijske pumpe NPSH raspored se ne koristi; umjesto toga, na Sl. 34 je tablica koja prikazuje minimalni usisni tlak potreban pri različitim temperaturama tekućine. Hv: Ovaj parametar odražava tlak zasićene pare dizane tekućine. Uvršten je u jednadžbu jer na više visoka temperatura tekućina počinje brže isparavati. H v također ovisi o gustoći tekućine: Hs: Ovaj parametar je margina sigurnosti, koja se mora odrediti u specifičnim uvjetima, ovisno o stupnju pouzdanosti i pouzdanosti korištene metodologije izračuna. U praksi se uzima jednaka 0,5-1 m. U slučaju prisutnosti plina u vodi, ta se vrijednost često bira na 2 m.

KakoIzbjećikavitacija

Ova se argumentacija temelji na gornjoj formuli: H max = H b - H fs - NPSH - H v - H s i uzima u obzir utjecaj svakog od članova jednadžbe. Hmax: Pumpa uvijek mora biti instalirana što je moguće niže ili će biti potrebno podići razinu tekućine na usisnoj strani. Potonja metoda često je najjeftinije rješenje. Pozitivan usisni tlak koji stvara pumpa (ako postoji) ili ekspanzijska posuda moraju biti što viši. Hb: Ovaj indikator je konstantan kada se određena tekućina pumpa na danom mjestu. hfs: Usisni cjevovod treba biti što je moguće kraći i imati minimalan broj zavoja, ventila, slavina i priključaka. NPSH: Treba odabrati crpku s najnižim potrebnim NPSH. Hv: Ova se postavka može smanjiti kako temperatura tekućine (temperatura okoline) opada. Hs: Postavite pojedinačno. Najlakši način za izbjegavanje kavitacije je smanjenje protoka crpke djelomičnim zatvaranjem ispusnog (ili ispusnog) ventila; kao rezultat toga, potrebna vrijednost NPSH i H fs će se smanjiti, stoga će se vrijednost H max povećati.

AlternativatehnikaizračunZaeliminiratiopasnostkavitacija

Mnogi ljudi radije pretvaraju formulu u NPSH funkcije poput ove: To daje raspoloživi NPSH dostupan za dani hidraulički sustav, koji se zatim može usporediti s potrebnim NPSH prikazanim na odgovarajućim krivuljama performansi crpke. Dakle, ako je dostupan NPSH ≥Potreban NPSH, kavitacija se može izbjeći. Međutim, ako je dostupan NPSH ≤ potreban NPSH, rizik od kavitacije ostaje.

Vezaelektrični motor "GRUNDFOS» Vprema oznaci na njegovoj natpisnoj pločici

Dešifriranjeoznake: “ - “ znači “od - do”; “ / “ znači da se motor može spojiti s dva različite opcije; “ D“ označavanje veze namota motora prema shemi „trokuta”; “ Y“ oznaka spoja namota motora prema shemi "zvijezda". 1 x220-230 / 240V

1. Motor se može spojiti na jednofazna mreža naizmjenična struja napon U = 1 x 220-230V.
2. Motor se može priključiti na jednofaznu izmjeničnu mrežu napona U = 1 x 240V.

3 x220 – 240D / 380– 415YV

1. Motor se može priključiti na trofaznu izmjeničnu mrežu napona U = 3 x 380-415V prema shemi "zvijezda".
2. Motor se može priključiti na trofaznu izmjeničnu strujnu mrežu napona U = 3 x 220-240V prema "delta" shemi (npr. u Belgiji, Norveškoj, Italiji, Francuskoj).
3. Motor se može priključiti na trofaznu izmjeničnu mrežu napona U = 3 x 220-240V u konfiguraciji zvijezda-trokut.

3 x380 – 415D V

1. Motor se može priključiti na trofaznu izmjeničnu strujnu mrežu napona U = 3 x 380-415V prema shemi "trokut".
2. Motor se može priključiti na trofaznu izmjeničnu mrežu napona U = 3 x 380-415V u konfiguraciji zvijezda-trokut.