9434

110

работы установки. При этом приходится дублировать оборудование, т. е. на ка-

ждую установку ставить два−три насоса или вентилятора. Однако такое реше- ние неэкономично. Более рационально к двум-трем действующим машинам иметь одну резервную, которая включается при выходе из строя любой из ма- шин.

При совместной работе машин могут встретиться два основных случая: работа машин при их параллельном соединении; работа машин при их последо- вательном соединении. При этом совместно работающие машины могут быть одинаковыми (с одинаковыми характеристиками) и работать в одинаковом ре- жиме или же могут иметь разные характеристики. Для каждого случая необхо- димо изучить способ построения характеристики совместно работающих ма- шин, а также учитывать особенности совместной работы машин в общей сети.

4.5.1. Параллельная работа машин Включение машин в сеть параллельно соответствует случаю, изображен-

ному на рисунке 4.12, а. Сеть является общей для обеих машин (за исключени- ем участков сети между точками А и В). Совершенно очевидно, что если произ-

водительность машины 1 равна L1, а машины 2 − L2 , то на общих участках рас- ход будет равен их сумме Lобщ = L1 + L2 .

В некоторых случаях общий участок сети расположен либо на всасываю- щей, либо на нагнетательной ее части. Участки сети на нагнетательной линии (рис. 4.12, б) или на линии всасывания (рис. 4.12, в) являются самостоятельны- ми. Такое соединение машин в сети называется «полупараллельным». Однако и в этом случае сохраняется указанная выше зависимость.

Построение характеристики двух одинаковых машин с одинаковой час-

тотой вращения заключается в удвоении производительности L по характери- стике одной машины при заданном давлении р (рис. 4.13), т.е. при заданной ординате р увеличивают в два раза абсциссы L линии р − L′ характеристики машины. По полученным точкам строят совместную характеристику двух ма-

111

шин (линию р − L′′ ).

Режим работы нагнетателя в сети определяется точкой пересечения харак- теристики сети с совместной (суммарной) характеристикой нагнетателя (точка

А′′ ).

Общий расход воздуха, перемещаемый по сети, составит L′′, развиваемое двумя параллельно установленными нагнетателями давление − p′′. Каждая из машин при этом будет работать в режиме, определяемом точкой пересечения линии А′′− p′′ с характе-

ристикой p − L′ для одной

машины (точка А′′). Этой

1

точке соответствует рас- ход L′′2 , что следует из правила построения ха- рактеристики параллель- но включенных машин.

Проведем перпенди-

куляр из точки А′′ на ось

1

абсцисс и на его пересе-

чении с линией мощности каждого из нагнетателей

N− L′ найдем точку, оп- ределяющую мощность каждой из двух параллельно работающих машин N ′′ . Общая установочная мощность в этом случае равна удвоенной величине, т. е.

Nобщ = 2N ′′.

Если выключить одну из двух работающих машин, то характеристика сети несколько изменится. При выключении машины потребуется перекрыть сеть выключенной машины, т.к. без этого неизбежно возникнет движение жидкости из точки В в сторону точки А (рис. 4.12,а). При перекрытии сети общее сопро- тивление неизбежно возрастет. Левая характеристика на рисунке 4.13 учитыва-

112

ет увеличение сопротивлений в сети по сравнению с характеристикой сети при двух работающих машинах.

Режим машины, продолжающей работать в сети, определится пересечени- ем характеристик сети и работающего нагнетателя в точке A′. Эта точка позво- ляет найти расход нагнетателя L′ и давление p′ , развиваемое им. Мощность потребляемая машиной равна N ′ . Сравнивая режимы работы в сети двух па- раллельно соединенных машин и одной машины, можно констатировать: про- изводительность одной работающей машины в общей сети меньше, чем двух работающих машинах ( L′ < L′′ ); однако эта производительность больше той, которую дает каждая машина при параллельном включении ( L′ > L′′ / 2 ); мощ- ность машины, работающей в сети при выключенной второй машине, увеличи- вается по сравнению с мощностью этой же машины при параллельном соеди- нении двух нагнетателей ( N ′ > N ′′).

Рис. 4.13. Характеристика двух одинаковых параллельно включенных машин

Последнее обстоятельство заслуживает серьезного внимания, т.к. при вы- ключении одной из машин двигатель другой будет перегружаться, что может

114

распределение характеристики р−L в области других квадрантов: второго, когда производительность нагнетателя отрицательна; четвертого, когда нагнетатель работает при отрицательных давлениях (рис. 4.14).

Условия работы испытываемого нагнетателя во II и IV квадрантах могут

быть искусственно созданы при лабораторных испытаниях с помощью камер поддува. В результате этих испытаний строят участки характеристик, соответ- ствующие области отрицательных расходов и отрицательных давлений.

При параллельной работе в сети двух нагнетателей с разными характе-

ристиками суммарная характеристика строится также, как и для одинаковых машин: суммируются производительности при равных давлениях (рис. 4.15).

Характеристика (р− L )1 построена для машины 1, характеристика (р− L )2 − для машины 2. Суммарная характеристика двух машин изображена линией

Рис. 4.15. Совместная характеристика двух параллельно включенных машин с

разными характеристиками

115

. При этом приходится учитывать характеристику нагнетателя 2 в

области отрицательных расходов.

Для анализа работы двух неодинаковых параллельно установленных на- гнетателей на рисунке 4.15 приведены три различные характеристики сети: I, II

и III.

При относительно пологой характеристике сети (сеть I) работа двух раз- ных машин по существу не отличается от работы двух одинаковых. Общая

водительность и развиваемое давление двух работающих машин меньше, чем

одной ( L′′ > L′ , p′′ > p′ ).

1 1 1 1

При более крутой характеристике сети (сеть II), проходящей через точку пересечения характеристики нагнетателя I (p− L )1 и совместной характеристики нагнетателей 1 и 2 (p− L )1+2 , рабочий режим определится точкой II. Эта точка будет соответствовать как режиму работы в сети двух нагнетателей, включен- ных параллельно, так и режиму работы нагнетателя 1 при выключенном нагне- тателе 2. При заданной сети II производительности и давления окажутся одина-

Таким образом, при относительно пологой характеристике сети (сеть I) параллельное включение двух машин с различными характеристиками целесо-

116

образно. При более крутой характеристике (сеть II) параллельное включение второй машины не дает увеличения ни производительности, ни давления. При очень крутой характеристике сети параллельное включение двух машин с раз- личными характеристиками нецелесообразно, т.к. ведет к уменьшению пере- мещаемого расхода и развиваемого давления.

Итак, следует избегать параллельного включения нагнетателей с разными характеристиками в общую сеть. При необходимости такого включения следует проверять целесообразность такого решения.

4.5.2. Последовательная работа машин

Последовательное соединение машин приведено на рисунке 4.16. Оба на- гнетателя (I и II) включены таким образом, что жидкость, прошедшая через на- гнетатель I, поступает из него в нагнетатель II и далее в сеть. На рисунке также показано распределение полного давления в сети. На участке до нагнетателя I возникает разрежение pвс′ . В нагнетателе I давление повышается до значения pн′ , а в соединительном участке между машинами несколько снижается. Перед

всасывающим отверстием нагнетателя II давление падает до величины p′′ , по-

вс

сле чего в нагнетателе II оно повышается до величины p′′ . Каждая из машин

н

развивает давление, равное разности давлений на линии нагнетания и всасыва-

ния. Для нагнетателя I оно достигает значения p′ , для нагнетателя II − p′′.

Рис. 4.16. Схема последовательного соединения двух машин

117

Из графика следует, что давления, развиваемые последовательно включен- ными машинами, суммируются, а расход жидкости на всем протяжении сети L постоянен. Включенные последовательно машины при этом могут быть одина- ковыми, т. е. иметь идентичные характеристики, или с характеристиками раз- личного очертания.

Построение характеристики двух одинаковых, последовательно включен-

ных нагнетателей, работающих в одинаковом режиме по частоте вращения, за- ключается в удвоении давления, определенного по характеристике одной ма- шины, при сохранении равенства расходов: не меняя значений абсцисс, уве-

личивают в два раза ординаты р линии р− L′ . По полученным точкам строят суммарную характеристику двух машин р− L′′.

Рис. 4.17. Характеристики двух последовательно включенных машин: а − с оди- наковыми параметрами; б − с различными параметрами

Режим работы в сети двух последовательно включенных машин опреде-

ляется точкой пересечения характеристики сети с суммарной характеристикой

р− L′′ (точка A′′, рис. 4.17, а). В соответствии с найденной рабочей точкой A′′ расход жидкости в сети составит L′′ при общем развиваемом нагнетателями

двух последовательно включенных машин определяет потребляемую мощность каждой из них N ′′ . Общая мощность установки в этом случае составляет удво- енную величину Nобщ

Если выключить одну из двух работающих машин, то характеристика сети несколько изменится. Работающая машина должна будет перемещать жидкость через выключенную. Последняя в этом случае явится дополнительным сопро- тивлением в сети для нагнетателя рн . Характеристика сети при выключенной машине р1 определяется выражением p1 = p2 + pн . Здесь p2 − потери дав-

ления в сети при работе двух машин (рис. 4.17, а).

Режим работы машины, продолжающей подавать жидкость в сеть, оп-

ределяется пересечением характеристик сети и р − L′ в точке А'. Эта точка по- зволяет определить развиваемое давление p′ и расход L′ . Мощность, потреб-

ляемая машиной при этом, будет равна N ′ .

Сравнивая режимы двух последовательно включенных машин с режимом одной из них при выключении второй, можно сделать следующие выводы. Давление, развиваемое одной машиной при работе в сети p′ , уменьшится, од-

нако менее чем в два раза, т. е. давление будет несколько больше того, которое

уменьшится примерно пропорционально корню квадратному из соотношения давлений ( L′′ > L′), уменьшится также и мощность потребляемая машиной

( N ′′ > N ′).

119

Таким образом, при выключении одной из двух последовательно включен- ных машин работа второй облегчается, и поэтому такое выключение можно проводить, не опасаясь перегрузки электродвигателей установок.

При последовательной работе в сети двух нагнетателей с различными ха-

рактеристиками для построения суммарной характеристики приходится учи- тывать участок, соответствующий работе одной из машин в IV квадранте. На рисунке 4.17, б изображены характеристики (p − L)1 машины 1, (p − L)2 ма-

шины 2, на основании которых построена суммарная характеристика

. Используется участок характеристики при режиме работы нагнета-

теля I в IV квадрантах.

На рисунке 4.17, б нанесены три вида характеристик сети (I, II и III).

При относительно крутой характеристике сети (сеть I) работа двух машин

с различными характеристиками по существу не отличается от работы двух машин с одинаковыми характеристиками. Общее давление, развиваемое двумя

При более пологой характеристике сети (сеть II), проходящей через точку пере- сечения характеристики нагнетателя 2 и совместной характеристики (p − L)1+2 ,

рабочий режим определится точкой II. Эта точка одновременно будет соответ-

ствовать режиму последовательной работы двух нагнетателей и режиму работы нагнетателя 2 при выключенном нагнетателе 1. В этих условиях и развиваемое

производительность L′′ . При выключении нагнетателя 1 точка III' станет ра-

III

бочей точкой машины 2. Ей соответствуют давление p′III и производитель-