ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА НАСОСОВ

Насосы в насосных станциях и крупных установках, как правило, работают совместно, т.е. несколько насосов подают жидкость в одну систему. При этом насосы могут быть включены в систему последовательно (последовательная работа) или параллельно (параллельная работа). Параллельной называют совместную одновременную работу нескольких насосов, присоединённых напорными патрубками к общей системе (напорному коллектору и водоводам, водосборнику). Параллельная работа используется при подаче воды на пожар насосными станциями объединённых водопроводов, при подаче воды к лафетным стволам.

9.13.1. Параллельная работа центробежных насосов
с одинаковыми характеристиками

На рис. 9.27, а изображена характеристика Q - H каждого из двух одинаковых насосов. При параллельной работе насосов расход воды в общем водоводе (рис. 9.27) будет равен сумме подач насосов, а напоры насосов при их симметричном включении будут одинаковы, так как в общей точке в месте подсоединения водовода может быть в данный момент только одно значение напора.

Рис. 9.27. Характеристики параллельной работы

двух центробежных насосов на одну сеть:

а - насосы с одинаковыми характеристиками;

б - насосы с разными характеристиками

Для того чтобы построить суммарную характеристику этих двух насосов при параллельной работе, необходимо удвоить абсциссы (подачи) кривой Q - H одного насоса при одинаковых ординатах (напорах). Например, для нахождения точки Б суммарной характеристики Q -H необходимо удвоить отрезок АБ. Таким образом, отрезок АВ = 2АБ. Так же находят и другие точки суммарной характеристики (Q - H)_I+II. Такое построение можно сделать для насосной установки, если потерями напора в коллекторе до общего водовода можно пренебречь.

Для определения режима совместной работы насосов характеристику Р - Е системы нужно построить также, как при работе одного насоса. Рабочая точка 2 в этом случае будет находиться на пересечении суммарной характеристики насосов с характеристикой сети. Общая подача двух насосов характеризуется абсциссой точки 2 и равна Q_I+II, напор соответствует ординате точки 2, равной H_I,II. Чтобы установить, в каком режиме работает каждый из двух насосов, необходимо провести из точки 2 линию, параллельную оси абсцисс. Абсцисса, соответствующая точке пересечения этой линии с кривой QH насоса (точка 1), определит подачу Q, а ордината – напор H каждого из параллельно работающих насосов. Если бы в данную сеть жидкость подавал только один насос, то режим его работы характеризовался бы напором и подачей в точке 5. Как видно из рис. 9.27, а, его подача Q_о была бы больше, чем в случае параллельной работы со вторым насосом. Таким образом, суммарная подача насосов, работающих параллельно на одну общую сеть или систему, меньше, чем сумма подачи этих же насосов при их раздельной работе. Это происходит из-за того, что при увеличении общего расхода жидкости, подаваемой в систему, возрастают потери напора, а следовательно, увеличивается и напор, необходимый для подачи данного расхода, что влечёт за собой уменьшение подачи каждого насоса. КПД каждого из параллельно работающих насосов характеризуется точкой 4 на пересечении кривой Q - h с перпендикуляром, опущенным из точки 1. Как видно из рис. 9.27, а, КПД каждого из параллельно работающих насосов отличается от КПД насоса при раздельной работе, который характеризуется КПД в точке 3 на кривой Q - h. Мощность каждого из параллельно работающих насосов характеризуется мощностью в точке 7 на кривой Q - N, тогда как мощность отдельно работающего насоса определяется мощностью в точке 6 на рис. 9.27, а.

При построении суммарной характеристики некоторого числа m параллельно работающих насосов необходимо в m раз увеличить абсциссы Q характеристики каждого насоса при постоянных ординатах (Н). При увеличении числа параллельно работающих насосов или при увеличении сопротивления системы, например при выключении одного из участков параллельно работающих водоводов при аварии, подача каждого насоса в отдельности уменьшается.

Параллельная работа одинаковых насосов на одну систему (водоводы, сеть и т.д.) эффективна при пологой характеристике Р - Е системы. При крутой характеристике Р - Е, например при малом диаметре напорных трубопроводов, параллельная работа может оказаться неэффективной, так как при подключении к одному насосу второго или третьего насоса подача возрастёт незначительно. Одинаковые насосы при параллельной работе следует подбирать по каталогам так, чтобы оптимальная точка рабочей характеристики каждого из насосов соответствовала напору, вычисленному для подачи всего расхода в систему, и подаче, равной общему расходу, делённому на число одинаковых насосов.

9.13.2. Параллельная работа центробежных насосов
с разными характеристиками

Насосы с разными характеристиками могут параллельно работать только при определённых условиях в зависимости от соотношения характеристик этих насосов.

Проанализировать возможность и целесообразность параллельной работы насосов с разными характеристиками можно, совмещая характеристики насосов и системы. На рис. 9.27, б, показаны характеристики насосов I и II. Как видно из рисунка, насос II развивает меньший напор, чем насос I. Поэтому насос II может работать параллельно с насосом I только начиная с точки, где развиваемые ими напоры равны (точка С на рис. 9.27, б). Характеристика совместной работы насосов (суммарная характеристика) строится начиная с точки С путём сложения абсцисс (подач) характеристик насосов I и II при одинаковых ординатах (напорах).

Для определения суммарной подачи необходимо построить характеристику системы (кривая Р - Е на рис. 9.27. б). Затем через рабочую точку А - точку пересечения характеристики системы с суммарной характеристикой совместной работы насосов I и II - следует провести линию, параллельную оси ординат, которая отсечёт на оси абсцисс отрезок, соответствующих расходу Q _I+II, подаваемому в систему обоими насосами. Подачу каждого из совместно работающих насосов можно найти, проведя из точки А прямую, параллельную оси абсцисс. Пересечение этой прямой с характеристикой насосов I и II даёт соответствующие точкам 1´ и 2´ значения подач Q´_Iи Q´_II.

При работе только I насоса на эту же систему его режим определится рабочей точкой 1, а только II - рабочей точкой 2.

Как и в случае параллельной работы двух насосов с одинаковыми характеристиками, суммарная подача двух насосов на данную сеть меньше суммы подач каждого из насосов в отдельности Q_I+II< Q_I + Q_II. Мощность, потребляемая I насосом при совместной работе на систему с характеристикой Р-Е, определяется точкой 3, а II - точкой 4 (рис. 9.27. б). КПД I насоса для этих условий определяется точкой 5, а II - точкой 6. Принцип построения характеристики параллельной работы разных насосов применяют для построения характеристики параллельной работы нескольких одинаковых насосов, работающих с разными числами оборотов рабочего колеса.

9.13.3. Параллельная работа центробежных насосов,
расположенных на значительном расстоянии друг от друга

В практике работы водопроводных систем встречаются случаи, когда в параллельную работу вступают насосы, расположенные на значительном расстоянии друг от друга и включённые не симметрично. Например, при подаче воды к лафетному стволу насосами, забирающими воду из разных водоисточников.

Рассмотрим параллельную работу насосов, подключенных к напорному трубопроводу так, как показано на рис. 9.28. Для того чтобы правильно оценить параллельную работу насосов в этом случае, необходимо привести их характеристики к одной точке B (на рис. 9.28 справа).

Рис. 9.28. Характеристика параллельной работы в один
трубопровод двух насосов, установленных на
значительном расстоянии один от другого

Для приведения характеристики насоса 1 к точке B необходимо построить его приведённую характеристику путём вычитания из ординат (напоров) заводской характеристики насоса потерь напора на участке от насоса 1 до точки B. Для этого задаются рядом значений Q в диапазоне подачи насоса 1 и для этих Q вычисляют потери напора h на участке от насоса 1 до точки B. При этих же Q определяют напор насоса H по его завод-ской характеристике. Напор в точке B будет равен H - h и по этим значениям и соответствующим величинам подачи строят приведённую характеристику (Q - H)_1A на рис. 9.28.

Для второго насоса следует поступить таким же образом. В простейшем случае при непосредственном включении насоса 2 в точку А потерями напора на участке от насоса 2 до точки B можно пренебречь.

При построении характеристики насосов 1 и 2 (кривая (Q-H)_1A+2) необходимо суммировать абсциссы (подачи) кривых (Q-H)_1А и (Q-H)₂ при одинаковых ординатах (напорах), т.е. сложить характеристики насосов, приведённые к одной точке B. При этом характеристика системы (кривая Р-А) строится для участка B-Б.

По такому же принципу можно построить характеристики трех и более насосов, расположенных на значительных расстояниях один от другого и подающих жидкость в один общий напорный трубопровод или в водосборник.

Методикой построения приведенных характеристик насосов следует пользоваться не только при определении режима параллельной работы насосов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга, но и при построении характеристик параллельно работающих насосов в одной насосной станции со сложными коммуникациями трубопроводов. В этом случае характеристику каждого из насосов следует приводить к одной точке, например к выходу напорного трубопровода из здания станции, учитывая при этом все потери на местные сопротивления и по длине труб внутри насосной станции (потери в клапанах, задвижках, при поворотах потока и т.д.). Таким образом, при построении характеристики параллельной работы насосов будут суммироваться приведенные характеристики каждого из числа работающих насосов, а не их паспортные характеристики.

Если в точках 1 и 2 (см. рис. 9.28) расположены не отдельные насосы, а насосные станции с несколькими насосами, то характеристика совместной работы этих насосных станций строится таким же способом, только вместо характеристик Q-H насоса принимают характеристики параллельно работающих насосов соответственно в точках 1 и 2. Таким образом можно получить характеристику совместной работы двух и более насосных станций, работающих в одной системе.