Причины возникновения помпажа

Помпаж в трубопроводных насосных системах возникает из-за сочетания ряда обстоятельств, каждое из которых может способствовать возникновению помпажа, но само по себе не является для этого достаточным условием. Рассмотрим эти обстоятельства.

Важнейшим условием возможности возникновения помпажных явлений в системе является вид характеристики насоса – наличие «горба» на характеристике в пределах первого квадранта. При наличии «горба» помпаж может возникнуть, если же его нет, то возникновение помпажа в принципе невозможно. Такую характеристику насоса называют непрерывно падающей, так как напор насоса монотонно уменьшается при увеличении подачи, и на линии характеристики нет точек перегиба (рисунок 9.5). При этом невозможно построение характеристики сети, касательной к характеристике насоса, значит, невозможно создание ситуации, приводящей к срыву работы насоса. При включении насоса устанавливается режим, отображаемый точкой Ф₀ , и затем рабочая точка медленно смещается по характеристике насоса до точки Ф₃ . В точке Ф₃ система находится в устойчивом состоянии при нулевом расходе.

Рисунок 9.5 – Режимы работы системы с непрерывно падающей

                   характеристикой насоса

Вторым фактором, способствующим возникновению помпажа, является наличие достаточно большого гидростатического напора в сети, что облегчает возникновение условий, при которых характеристика сети становится касательной к характеристике насоса. Действительно, в рассмотренных выше примерах Помпаж происходил не сразу, пока напор водонапорной башни был небольшим, а только при достижении достаточно высокого уровня воды в ней.

Третьим фактором, способствующим возникновению помпажа, является малое гидравлическое сопротивление трубопровода сети. В этом случае, характеристика сети идет достаточно полого, почти горизонтально, и даже при не очень крутом горбе на характеристике возможно построение касательной при достаточном напоре в водонапорной башне.

Четвертым фактором, способствующим возникновению помпажа, является параллельное соединение насосов, если хотя бы один из них имеет горб на характеристике. В этом случае крутизна горба на линии совместной характеристики наосов резко возрастает, что позволяет построить характеристику сети, касательную к общей характеристике насосов, при небольшом гидростатическом напоре или даже вовсе без него. На рисунке 9.6 показано, как после срыва рабочего режима в точке Ф₈ рабочий режим переходит в точку Ф₈ , при этом рабочая точка насоса б оказывается во втором квадранте, то есть в зоне отрицательных расходов. Это означает, что помпажный процесс для насоса б развивается по второму из рассмотренных выше вариантов, и часть расхода насоса а перетекает обратно через насос б (показано на рисунке 9.6а стрелками). В результате в сеть поступает расход меньше, чем подает насос а.

а) схема соединения

б) графическое отображение помпажных процессов

Рисунок 9.6 – Помпажные процессы при совместной работе двух

                различных насосов в параллельном соединении

При такой совместной характеристике насосов легко построить касательную и без наличия гидростатического напора в сети (линия С3 на рисунке 9.6). В этом случае помпажные процессы могут возникнуть, если обслуживающим персоналом производятся неквалифицированные действия по управлению системой (пятый фактор), например, производится дросселирование сети при помощи клапана или задвижки. При таком регулировании вполне безобидная ситуация, когда характеристика сети отображается линией С2, может стать аварийной из-за увеличения сопротивления сети. Увеличение общего сопротивления сети может произойти и при отключении одной или нескольких параллельных веток.

Шестым фактором, способствующим возникновению помпажа, может стать снижение напряжения в электросети, питающей двигатели насосов. В результате снижения напряжения уменьшается ток двигателя, и он не может развивать на валу требуемую мощность. В результате скорость вращения вала с рабочим колесом уменьшается, и, как следствие уменьшается напор и подача насоса. Графически это отображается тем, что характеристика насоса смещается вниз и влево (пунктирная линия на рисунке 9.7). При этом максимальный напор насоса уменьшается и становится недостаточным, чтобы противодействовать запасенному в водонапорной башне запасу энергии в виде гидростатического напора. В результате насос из вполне благополучного режима Ф₂  скачком переходит в режим Ф₃ во втором квадранте при отрицательном расходе.

Рисунок 9.6 – Помпажные процессы при снижении напряжения

                   в питающей электросети.