÷Построение характеристик насосов

Основная трудность в получе­нии характеристик насосов расчет­ным путем заключается в выборе коэффициентов потерь, влияющих на подачу и напор насоса. Поэтому при расчете режима работы насоса поль­зуются опытными характеристиками, которые получают при испытаниях насосов. Насосы, изготовляемые отечественными насосостроительными заводами, подвергаются ис­пытаниям в соответствии с ГОСТ 6134—71. Мелкие и средние насосы испытываются на заводском испы­тательном стенде, крупные насосы допускается испытывать на месте эксплуатации при частоте вращения, отличающейся от номинальной не более чем на 5 %.

На основании опытных измерений подачи и напора на входе и вы­ходе, а также потребляемой мощ­ности и вакуумметрической высоты всасывания, вычисляют напор, приведенный к оси насоса, полезную мощность и

коэффициент полезного действия, допустимого кавитационного запаса для ряда значений подачи (15 -16 точек ) можно представить в виде системы точек в координатах H, N, Q, _h,  (рис. 3. а). Соединяя соответствующие точки плавными линиям получаем графики зависимости рассматриваемых параметров от подачи насоса при постоянной частоте вращения для данного диаметра рабочего колеса.

Полученные кривые H- Q, N- Q,  - Q, _h - Q называются энергетическими характеристиками центробежного насоса и вписываются в паспорт насоса. Из рис. 3, а видно, чтоІмаксимальному значению КПД соот­ветствует подача Q_p и напор H_р (расчетные параметры). Точка Р характеристики H- Q , отвечающая максимальному значению КПД, на­зывается оптимальной режимной точкой.

Из теоретической зависимости H- Q следует, что с уменьшением подачи напор возрастает и при по­даче, равной нулю, т. е. при за­крытой задвижке на напорном трубопроводе, достигает максималь­ного значения. Однако испытания показали, что некоторые насосы развивают максимальный напор пос­ле открытия задвижки, т. е. напор возрастает при начальном увеличе­нии подачи, а затем падает. Гра­фическая характеристика (рис. 3, б) имеет восходящую ветвь от Q_o до Q_б. Такие графические ха­рактеристики называются восходя­щими. Из рис. 3, 6 видно, что напору Н_А соответствуют две по­дачи Q_A и Q₁. Изменение подачи насоса наступает внезапно, сопро­вождается сильным шумом и гид­равлическими ударами, сила которых зависит от диапазона изменения подачи и длины трубопровода. Ра­бота насоса в пределах подачи от нуля до Q₂ называется областью неустойчивой работы.

Характеристики, не имеющие воз­растающей ветви, называются ста­бильными. Режим работы насосов, имеющих стабильную рабочую ха­рактеристику Н-Q , протекает ус­тойчиво во всех точках кривой. Форма характеристики Н-Q за­висит от коэффициента быстро­ходности насоса n_s , чем больше коэффициент быстро­ходности, тем круче кривая Н-Q .

При стабильной пологой харак­теристике напор насоса даже при значительном изменении подачи из­меняется незначительно. Насосы с пологими характеристиками целе­сообразно применять в системах, где при постоянном напоре тре­буется регулирование подачи в широких пределах, например в безбашенной системе водоснабжения

Е. А. Прегер на основании анали­за характеристик Н-Q составил уравнение, дающее аналитическую зависимость между параметрами Q и Н

H = а₀ +Qa₁+Q² a₂

Ограничиваясь лишь рабочей частью характеристик Н-Q , можно упростить указанное уравнение, а именно:

для насосов чистой воды H = a — bQ²

а для насосов сточных вод H=a — bQ.

Приведенные уравнения справед­ливы в пределах, где рабочие ха­рактеристики Н-Q могут быть при­няты за прямую или квадратич­ную кривую. Коэффициенты а и b постоянны и их значения установ­лены для выпускаемых типоразме­ров насосов.

Универсальная характеристика насоса

Универсальная характеристика позволяет наиболее полно исследо­вать работу насоса при переменных частоте вращения, КПД и мощности насоса для любой режимной точки.

Необходимо отметить, что режим работы насоса с пониженной час­тотой вращения допускается, но по­вышение частоты вращения больше чем на 10—15 % должно быть со­гласовано с заводом-изготовителем.

Требования потребителей по по­даче и напору чрезвычайно раз­нообразны и экономически нецеле­сообразно изготовлять насосы для каждого расчетного случая.

Пространство (на рис. 5 за­штриховано), заключенное между характеристиками Н-Q при номи­нальном размере колеса и Н_cp - Q_cp при максимально допустимой срезке колеса (линия б) и извилистыми линиями, соответствующими по­дачам в пределах рекомендуемых отклонений КПД, называется полем насоса — рекомендуемая область применения насоса.

В каталогах-справочниках при­водятся сводные графики полей насосов. По этим графикам удоб­но подбирать насос на заданный режим работы.

Изменение подачи и напора насоса в рекомендуемой области осуществляется за счет срезки (обточки) рабочего колеса насоса.

Изменение КПД насоса можно рассчитать по формуле Муди, ко­торая применяется в гидротурбо­строении для расчета оптимального значения полного КПД  _н натуры по значению КПД _м модели:

n,_cp=1-(1-)(D/D_cp)^0,25.

Экспериментальное исследование n|_ср показывает, что при срезке коле­са КПД изменяется незначительно в зависимости от коэффициента быстроходности. С достаточной сте­пенью точности можно принять, что КПД насоса уменьшается на 1 % на каждые 10 % срезки колеса с коэффициентом быстроходности n_s = 60÷200 и на 1 % на каждые 4 % срезки при n_s = 200÷300.

В зависимости от коэффициента быстроходности рекомендуются сле­дующие пределы срезки колес:

60 <n_s <120 ...... …………. 20—15%

120 <n _s<200………….……….15—11%

200 <n_s <300 …………………11— 7%