8 Построение совместных характеристик работы насосов и водоводов. Анализ работы насосов при различных режимах подачи воды. Регулирование подачи воды насосами.

Для построения характеристики водоводов составляется табл. 4.

Qb	0	0,08	0,16	0,24	0,323
Qb2	0	0,0064	0,0256	0,0576	0,1043
hн=1,1·A·l·Qb2, м	0	1,09	4,36	9,81	17,77

Определяем статический напор, то есть ту часть общего напора, которая условно считается постоянной и не зависит от расхода:

Н_ст = (z_в.6 - z_PЧB) + Н_с.б + Н_б.б + h_н.c + Н_св, м.

В нашем случае статический напор равен:

в час максимального водопотребления

Н_{ст.макс} = (184-127) + 18 + 8,5 + 2 + 1 = 86,5 м;

при пожаре

Н_ст.пож = (184-127) + 10 + 2 = 69 м.

На рисунке представлен график совместной работы насосов и водоводов. Дадим его краткий анализ.

При максимальном водопотреблении насосы подают 730 л/с с напором 109 м (точка А), а требуется подать 646 л/с с напором 104,27 м. Для того, чтобы обеспечить заданную подачу, необходимо перевести рабочую точку А в точку А₁. Это можно осуществить путём расточки рабочего колеса. При таком регулировании избыток напора Н_А2 – Н_А1 = 113,5 – 104,27 = 9,23 м будет теряться на преодоление местных сопротивлений в задвижке.

В часы минимального водопотребления насосы подают расход, равный:

Q_мин=

Величина потерь напора в водоводах в часы минимального водопотребления составит

Напор насоса в часы минимального водопотребления

На первой ступени должно работать два насоса. В этом случае насосы будут подавать 505 л/с с напором 97,5 м, а требуется подавать 453 л/с при напоре 95,5 м. Для того, чтобы обеспечить заданную подачу, необходимо перевести рабочую точку В в В₁. Это можно осуществить так же, как и в часы максимального водопотребления путём расточки рабочего колеса. При таком регулировании избыток напора Н_В – Н_В1 = 97,5 – 95,5 = 2 м будет теряться на преодоление местных сопротивлений в задвижках.

Как видно из графика, на первой ступени работает два насоса, а на второй подключается ещё один (третий).

Известно, что для оптимизации режима работы насосов можно изменять характеристику насоса за счет расточки его рабочего колеса. Изменение характеристики насоса можно выполнить для случая максимального водопотребления (II ступень работы) насосов. Проведем расчет срезки рабочего колеса насосов.

Коэффициент быстроходности насоса IД1250 – 125а(2) равен:

.

Величина срезки рабочего колеса при коэффициенте быстроходности 60  n_s  120 допускается в пределах 1520% от нормального размера колеса.

Подачу Q_р и напор Н_р насоса, имеющего срезанное рабочее колесо диаметром D_ср, можно определить по уравнениям закона подобия. При n_s  150 рекомендуется пользоваться следующими формулами:

; .

Воспользуемся формулой подобия и построим параболу подобных режимов, проходящую через точку а с координатами Q_а = 215 л/с и Н_а = 104,27м.

На рис. 4 приведены характеристики насоса и парабола подобия для режима работы насосной станции в час максимального водопотребления.

Из уравнения подобия получим

; ; ;

.

Произвольно задаемся подачей Q и вычисляем значения Н.

Qв, м3/с	0	0,1	0,2	0,35
Q2	0	0,01	0,04	0,1225
Н = К · Q2, м	0	22,67	90,67	227,67

По полученным данным строим параболу подобных режимов (рис. 4). Точка б пересечения параболы с кривой Q–Н, соответствующей необточенному колесу D = 575 мм и есть та точка, которая при срезке колеса переходит в точку а. Координаты точки б равны: Q_б= 225 л/с Н_б = 112,5 м. Отсюда имеем

.

Принимаем диаметр срезанного колеса D_ср = 554 мм. Срезка колеса составит: , что не превышает допустимую величину 15–20%.

Вычислив диаметр срезанного колеса, можно построить характеристику насоса Q_ср–Н_ср.

; ;

.

Принимая произвольно Q и определяя соответствующей ей Н по кривой Q–Н (при D = 575 мм) вычисляем координаты Q_ср и Н_ср. Результаты вычислений заносим в табл. 5 и по ее данным строим характеристику Q_ср–Н_ср на рис. 4.

Таблица 5

Данные для построения характеристик Q_ср–Н_ср насоса

Номер точки	При D = 575 мм		При Dср = 554 мм
	Q, м3/с	Н, м		Qср, л/с	Нср, м
1	0	118		0	110,8
2	0,200	115		0,18	107,9
3	0,225	112,5		0,21	105,64
4	0,250	107,5		0,23	100,9
5	0,300	99		0,28	91,9
6	0,340	92		0,33	85,4