Изучение параллельной и последовательной работы насосов

Цель: построить рабочие характеристики центробежных насосов, подсоединенных последовательно и параллельно.

Параллельная работа центробежных насосов

На рис. 4.3 представлена параллельная схема подключения центробежных насосов, работающих одновременно на один водовод. Примером такой схемы может служить работа сдвоенных насосов систем горячего водоснабжения или отопления здания. На насосных станциях первого и второго подъемов также применяется подобная схема подключения насосов.

Схема параллельного подсоединения двух насосов на один трубопровод

Рис. 4.3. Схема параллельного подсоединения двух насосов на один трубопровод

При подборе насосов для параллельной работы ключевым параметром является равенство максимальных напоров. При несоблюдении данного равенства, насос с большим напором будет передавливать насос с меньшим напором. При такой работе эффективность насоса с меньшим напором будет очень маленькой или даже отрицательной.

Изучим параллельную работу двух центробежных насосов одной марки (с одинаковыми напорами и производительностью). Выявим, как меняются показания напора и расхода одного насоса на один водовод и сравним с результатами эксперимента при параллельной работе насосов.

Рабочие характеристики двух одинаковых центробежных насосов Н—2, включаемых поочередно, будут описываться кривой, приведенной на рис. 4.4. Характеристики совпадают, так как центробежные насосы одинаковые.

При параллельной работе двух насосов (два насоса работают одновременно на один водовод) их совместная рабочая характеристика Н—Q1+2 получается удвоением значения расхода одного насоса при одном и том же значении напора. Поясним это действие на примере. Точка с на рабочей характеристике двух насосов Н—<21+2 определится, если отрезок аЬ, увеличитьв два раза (ас = 2аЬ) по горизонтали (значение напора не меняется). Таким образом получают не менее 5 точек совместной рабочей характеристики насосов. Соединяя полученные точки, получаем графическую зависимость, называемую совместная рабочая характеристика двух насосов Н—<21+2.

Характеристики параллельной работы двух идентичных насосов и трубопровода

Рис. 4.4. Характеристики параллельной работы двух идентичных насосов и трубопровода

Кривая ОЕ является характеристикой работы водовода. Пересечение характеристик водовода и насосов дает точку, которая называется «рабочей точкой».

Рабочей точке А соответствует напор 2 и расход 2 развиваемые центробежным насосом индивидуально. При совместной параллельной работе двух насосов на один водовод рабочей точной будет точка А', со значениями напора Н1+2 и расхода <21+2-

Для определения значения расхода воды от одного насоса, при параллельной схеме подключения, надо из рабочей точки А' провести горизонтальную линию до пересечения с рабочей характеристикой центробежного насоса Н—2 (точка 2 на рис. 4.4). Значения напора Н 2 и расхода (^’12 одного работающего насоса при параллельной схеме подключения будут соответствовать координатам точки 2.

При параллельно работающих насосов суммарный расход воды на один водовод всегда меньше удвоенного расхода воды каждого насоса, работающего индивидуально (<21+2 < 2<21+2). Это объясняется тем, при пропуске большего расхода воды через водовод с неизменным живым сечением (постоянным диаметром) квадратично увеличиваются сопротивления (пропорционально значениям расхода в квадратичной зависимости). Таким образом увеличиваются гидравлические потери в напорном трубопроводе й

Напор насоса подбирается таким образом, чтобы он мог поднять воду на требуемую геодезическую отметку (высоту), а также преодолел гидравлические потери напора внутри трубопровода

где Иг — геодезическая высота подъема жидкости; 71^ — гидравлические потери напора в трубопроводе.

Порядок выполнения работы при параллельной схеме подключения насосов

Эксперименты проводятся на стенде, описанном в лабораторной работе в п. 4.1.

  • 1. Изучить стенд (фото 4.1, рис. 4.1).
  • 2. Открыть клапаны запорные 3, 4, 6, 7, 9, 10, 14, 15.
  • 3. Закрыть клапаны запорные 11 18.
  • 4. Включить в электросеть насосы, нажав кнопки «1» и «2» на щите управления (см. фото 4.1).
  • 5. Снять показания:
    • — Рм, манометров 16, 12',
    • Рмв, мановакуумметров 13, 8;
    • — водосчетчика 77 (в первом опыте при закрытом шаровом кране 18 расход воды должен составлять <2 = 0 л/с);
  • 6. Полученные данные записать в табл. 4.2.
  • 7. Приоткрывая в каждом последующем опыте клапан 78 (в последнем опыте — полное его открытие), выполнить эксперименты в соответствии с пунктами 5 и 6.
  • 8. Отключить насосы от электросети с помощью кнопок «1» и «2» на щите управления.
  • 9. Продолжительность работы насоса перед снятием показаний должна составлять не менее 30 секунд (для того чтобы установился режим работы насоса и электродвигателя).

Параллельная работа насосов

Таблица 4.2

Показатели

Ед. изм.

Опыт

1

2

3

4

5

1

Давление манометра, Рм

кПа

2

Давление мановакуумметра, Рмв

кПа

3

Напор насоса, Н = Рм ± Рмв/(р • #)

м

4

Объем воды по водосчетчику, Укон - Унач

л

5

Продолжительность опыта, С

с

6

Расход насоса, 0 = (Укон - Унач

л/с

Последовательная работа центробежных насосов

Последовательная работа центробежных насосов применяется для увеличения значения напоров Н при одинаковом расходе ?). В этом случае все насосы (или рабочие колеса одного насоса, к примеру скважинного) перекачивают жидкость последовательно из одного насоса в следующий в один напорный трубопровод. Включение насосов последовательно на практике встречается достаточно редко, однако работа практически всех скважинных насосов основана на последовательной подаче воды от одного рабочего колеса другому внутри одного корпуса. Работа многоступенчатого насоса может быть представлена как работа последовательно соединенных насосов, при которой количество последовательно соединенных насосов равняется количеству рабочих колес в рассматриваемом многоступенчатом насосе. Следует отметить, что последовательная работа насосов энергетически затратна.

В том случае, если используется последовательное подключение насосов, следует обращать внимание на прочностные характеристики корпуса насоса, кольцевых уплотнений, а именно на максимальное рабочее давление следующего насоса, так как к давлению во всасывающем патрубке насоса, которое равняется давлению в напорном патрубке впередистоящего насоса (НД добавляется давление, создаваемое рассматриваемым насосом (Н2) (см. Рис. 4.6). Полученное таким образом общее давление не должно превышать максимальное рабочее давление насоса.

На рис. 4.5 представлена схема последовательного соединения двух насосов. Рассмотрим последовательную работу двух одинаковых центробежных насосов.

Схема последовательного соединения двух насосов

Рис. 4.5. Схема последовательного соединения двух насосов

На рис. 4.6 приведены рабочие характеристики Н—<2 двух идентичных центробежных насосов, соединенных последовательно, и характеристика трубопровода. При данной схеме соединения насосов общую характеристику получают сложением напоров насосов для каждого значения расхода воды.

Характеристики двух последовательно соединенных насосов Н—О и трубопровода Н = ОД)

Рис. 4.6. Характеристики двух последовательно соединенных насосов Н—О и трубопровода Н = ОД)

Рабочей точкой А одного насоса при подаче воды в один водовод будет точка, которой соответствует напор Нх и расход (Зр При последовательном подключении насосов на этот же водовод рабочей точкой будет точка В со значениями напора Н2 и расхода (22. В этом случае, как мы видим из рис. 4.6, увеличится расход (<22 > С^). Это в свою очередь приводит к возрастанию суммарных гидравлических сопротивлений (увеличатся гидравлические потери и напор (Н2 > Н^У).

Порядок проведения эксперимента при последовательной работе насосов

  • 1. Изучить стенд (фото 4.1, рис. 4.1).
  • 2. Открыть клапаны запорные 4, 6, 7, 9, 10, 11, 15.
  • 3. Закрыть клапаны запорные 3, 14, 18
  • 4. Включить в электросеть насосы, нажав кнопки «1» и «2» на щите управления (см. фото 4.1).
  • 5. Снять показания:
    • Рм, манометров, 16, 12-,
    • Рмв, мановакуумметров 13, 8;
    • — водосчетчика 77 (в первом опыте при закрытом клапане запорном 78 расход воды должен составлять <2 = 0 л/с);
  • 6. Полученные показания занести в таблицу опытных данных (табл. 4.3).
  • 7. Приоткрывая в каждом последующем опыте клапан 78 (в последнем опыте — полное открытие шарового крана), выполнить эксперименты в соответствии с п. 5 и 6.
  • 8. Отключить насосы от электросети с помощью кнопок «1» и «2» на щите управления.

Продолжительность работы насоса перед снятием показаний должна составлять не менее 30 секунд (для того чтобы установился режим работы насоса и электродвигателя).

Таблица 43

Последовательная работа насосов

Показатели

Ед. изм.

Опыт

1

2

3

4

5

1

Давление по манометру, Рм

кПа

2

Давление по мановакуумметру, Рмв

кПа

3

Напор насоса, Н = Рм ± Рмв/(р • ?)

м

4

Объем воды по водосчетчику, Укон - Унач

л

5

Продолжительность опыта, с

с

6

Расход насоса, 0 = (Укон - Унач

л/с

Обработка опытных данных

Напор насоса Н, м, определяется, если мановакуумметр показывает давление выше атмосферного, как:

Если мановакуумметр показывает давление ниже атмосферного, то напор насоса рассчитывается по формуле 4.9

Расход воды, перекачиваемый насосом, определяется по формуле:

где Укон - Унач = V — объем воды, перекаченный насосом в период опыта, л.

Продолжительность каждого опыта { должна составлять не менее 30 секунд.

Полученные данные занести в таблицу опытных данных (табл. 4.2 и 4.3).

Рабочую характеристику насоса Н—(2 принять по данным из лабораторной работы в п. 4.1.

Построить рабочие характеристики Н—С21+2 насосов при параллельной и последовательной схеме подключения.

Контрольные вопросы

  • 1. Когда целесообразно насосные агрегаты соединять последовательно?
  • 2. Какой параметр увеличивается при последовательном соединении насосных агрегатов?
  • 3. Как строится рабочая характеристика двух последовательно (параллельно) соединенных одинаковых (разных) насосных агрегатов?
  • 4. На что следует обращать внимание при последовательном подключении насосных агрегатов?
  • 5. Что является критерием целесообразности совместной работы насосов на общий трубопровод?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >