Дроссельное регулирование (регулирование задвижкой)

Предположим, что насос должен иметь подачу не Q_А, соответствующую рабочей точке А пересечения характеристики насоса с характеристикой системы, а Q_В. Пусть Q_В < Q_А. Подаче Q_В должна соответствовать точка В характеристики насоса. Если на напорном трубопроводе прикрыть задвижку, то появится дополнительное местное сопротивление и увеличится сопротивление S внешней системы, т.е. сопротивление сети и в соответствии с уравнением (9.80)

характеристика системы пойдёт круче (рис. 9.24), а подача насоса уменьшится. Задвижку надо прикрывать до тех пор, пока подача насоса не станет равной Q_В, а, следовательно, характеристика системы пересечёт характеристику насоса в точке В. При этом режиме напор насоса H_В складывается из полезно используемого напора H_В´ (т.е. напора, затрачиваемого на прокачку воды через трубопроводы, подъём воды и создание требуемых свободных напоров) и потерь напора в задвижке h₃ = H_В -Н_В´. При этом бесполезно затрачивается мощность

.

Таким образом, регулирование работы насоса дросселированием вызывает дополнительные потери энергии и этот способ регулирования не экономичен. Однако, благодаря исключительной простоте, регулирование дросселированием получило большое распространение. Отметим, что при изменении диаметра трубопроводов будет изменяться характеристика системы и положение рабочей точки.

Рис. 9.24. Дроссельное регулирование работы насоса

Регулирование путём изменения числа оборотов
рабочего колеса насоса

Рабочая характеристика насоса при числе оборотов n₁ представлена на рис. 9.25. Точка пересечения А характеристики системы и характеристики насоса определит подачу Q_А и напор H_А насоса. Если изменить число оборотов рабочего колеса насоса, то изменится и его характеристика.

В соответствии с формулами (9.69), (9.70), (9.71) пересчёт характеристики насоса на новое число оборотов n должен выполняться по формулам:

; (9.81)

; (9.82)

. (9.83)

Задавшись на характеристике Q - H при числе оборотов n₁ рядом точек и подставив их значения в формулы (9.81), (9.82), получим координаты точек Q₂, H₂новой характеристики насоса при числе оборотов рабочего колеса n₂.

Нанеся эти точки на график и соединив их плавной кривой, получим рабочую характеристику насоса при числе оборотов n₂ (см. рис. 9.25). Также строится и кривая мощности. Изменение характеристики насоса обусловит и изменение положения рабочей точки В, а следовательно, подачи Q_В и напора H_В насоса.

Рис. 9.25. Регулирование работы насоса

путем изменения числа оборотов рабочего колеса

Регулирование работы насоса изменением числа оборотов рабочего колеса более экономиично, чем регулирование дросселированием. Этот способ используется для регулирования подачи пожарных насосов, установленных на пожарных автомобилях, мотопомп, т.е. там, где для привода используется двигатель внутреннего сгорания. На насосных станциях используются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, изменение числа оборотов которых весьма сложно, и поэтому этот способ регулирования подачи насосных станций пока не нашёл применения. Весьма перспективными являются разработки по применению частотного регулируемого привода для хозяйственно-пожарных насосов.

Регулирование путём обточки рабочего колеса

Если число оборотов изменить нельзя, то изменение рабочей характеристики насоса можно осуществить путём обрезки (обточки) рабочего колеса, т.е. уменьшением его наружного диаметра D₂. При этом геометрическое подобие нарушается, изменяются B₂ и D₂ и формулы пропорциональности для пересчёта рабочих параметров при обточке колеса применять нельзя. Как показывает опыт, пересчёт рабочих характеристик может быть выполнен по формулам:

, (9.84)

, (9.85)

. (9.86)

Практически установлено, что при срезке колеса КПД изменяется незначительно, если срезка не превышает 15 %.

При работе насоса на заданную сеть (систему) положение рабочей точки А определяет подачу Q_A и напор H_A (рис. 9.26). После обрезки рабочего колеса характеристика насоса изменяется и подача его на эту же сеть становится равной Q_В, а напор H_В (см. рис. 9.26). Следует отметить, что регулирование подачи насосных станций может осуществляться ступенчато за счёт включения дополнительных насосов и их совместной работы.

Рис. 9.26. Регулирование работы насоса

путем обточки рабочего колеса