Гидравлические Q-H зарактеристики центробежных насосов. Измененение насосных характеристик

Графическую зависимость основных технических показателей насоса от подачи при постоянных значениях частоты вращения, вязкости и плотности жидкой среды на входе в насос называют характеристикой насоса (рис. 1). Установить теоретическим путем характер изменения этих величин с необходимой для практики точностью весьма сложно, так как многие факторы пока не поддаются точному определению. Необходимые зависимости получают опытным путем в результате испытаний насосов при постоянной частоте вращения и дросселировании потока на нагнетании.

При построении характеристики насоса подачу откладывают по оси абсцисс, а напор, потребляемую мощность Naг и к. п. д. — на отдельных масштабных шкалах по оси ординат. Для построения характеристики Н — Q принимают полный напор, который иногда называют дифференциальным или манометрическим.

Обычно кроме названных зависимостей на график наносят допустимый ∆hдоп и критический ∆hкр кавитационные запасы как функции подачи Q.

Рис. 1. Характеристика центробежного насоса.

Характеристика дается заводом-изготовителем и является обязательной составной частью паспорта насоса, приводится в каталогах и прейскурантах. Характеристика центробежных насосов имеет большое практическое значение. Она позволяет подбирать насос для работы в заданных условиях, показывает возможные режимы его работы.

При аналитических расчетах эксплуатационных режимов перекачки применяют аналитическую зависимость Н от Q и η от Q. Так, характеристику центробежного насоса Н — Q можно представить в виде

,

где а и b — постоянные коэффициенты, определяемые из паспортной характеристики насоса. Нетрудно заметить, что при Q = 0 напор при закрытой задвижке на нагнетании Нзз = а. Чтобы определить коэффициент b, значения Н и Q выбирают в рабочей части характеристики насоса. Иногда для удобства аналитического решения и повышения точности расчетов характеристика Н — Q аппроксимируется выражением

,

где m — коэффициент, зависящий от режима течения жидкости: при ламинарном течении m = l, при турбулентном — в зоне гидравлически гладкого трения m = 0,25, в зоне квадратичного трения m = 0.

10. Подпорные насосы.

Современным типом подпорных насосов являются насосы НПВ (нефтяные подпорные вертикальные). Они выпускаются четырёх типоразмеров: НПВ 1250-60, НПВ 2500-80, НПВ 3600-90, НПВ 5000-120. Цифры в маркировке указывают на производительность (м3/ч) и напор насоса (м).

Данный тип насоса (рис. 1) размещается в стакане 1, расположенном под уровнем земли, практически на отметке трубопровода. Приводящий двигатель находится на поверхности.

Насос имеет центробежное рабочее колесо двухстороннего входа 2, с каждой стороны колеса по предвключенному литому колесу 4 типа шнек. Направляющие подшипники ротора – подшипники скольжения, они смазываются и охлаждаются перекачиваемой нефтью.

Удерживание ротора от перемещения в осевом направлении производится сдвоенными радиально-упорными шарикоподшипниками 6, имеющими консистентную смазку. Ротор насоса гидравлически уравновешен применением на нём центробежного колеса двухстороннего входа, уплотнение ротора 5 – механическое, торцевого типа.

Помимо насосов НПВ на ГНПС достаточно широко ещё используются подпорные насосы типа НМП (нефтяные магистральные подпорные). Эти насосы горизонтальные, наземной установки. Ротор их аналогичен ротору насоса НПВ, уплотнения торцевые, подшипники качения с кольцевой смазкой. Корпус спиральный с разъёмом в горизонтальной плоскости – подобен корпусу насосов НМ. Маркировка насосов НМП аналогична маркировке насосов НМ.

Подпорные насосы соединяются между собой только параллельно. В основном на подпорной станции используется один или два рабочих насоса и один резервный.

11. Изменение насосных характеристик

Широко распространенным методом регулирования характеристики центробежного насоса является изменение диаметра рабочего колеса (обточка). Имеется в виду, что напор насоса находится в квадратичной зависимости от диаметра рабочего колеса при прочих равных условиях.

Обтачивая (уменьшая) диаметр рабочего колеса можно значительно изменить поле работы насоса. Чтобы получить нужный напор насоса при обточке колеса, необходимо существующий напор умножить на квадратичную величину отношения диаметра обточенного колеса к диаметру обтачиваемого.

В практике насосные заводы уже предлагают потребителям конкретные модификации с различной обточкой колеса и с меньшей, соответственно, мощностью комплектующего электродвигателя.

Другим методом регулирования работы центробежного насоса является изменение условий работы насоса на сеть.

Графическое изображение напорной характеристики центробежных насосов представляет собой, как правило, пологую кривую, снижающуюся при большей подаче. Другими словами при большей подаче мы имеем меньший напор и наоборот. Для каждой конструкции насоса имеется своя напорная характеристика, определяемая крутизной и максимальной величиной к.п.д., т.е. зоной оптимальной работы. Рабочая точка насоса на этой кривой определяется сопротивлением "сети". Если менять сопротивление сети. например закрывая задвижку, то и рабочая точка будет смещаться влево по кривой, т.е. насос будет выбирать режим работы на меньшей подаче, так как "вынужден" работать с большим напором, чтобы преодолеть дополнительное сопротивление (задвижки).

Существует ещё один способ изменения условий работы насоса на сеть - это байпасирование, т.е. установка регулируемого или нерегулируемого перепуска (байпаса) с напорной линии на всасывание. По отношению к насосу - это аналогично снижению сопротивления, т.е. происходит снижение напора. По отношению к потребительской сети - это аналогично снижению подачи. В результате рабочая точка (Q-H) сместится круто вниз, т.е. можем в потребительской сети получить одновременно меньший напор и меньшую подачу (энергия жидкости идет на сброс).

Рассмотренные два метода регулирования работы относятся непосредственно к насосу. Однако с общей точки зрения потребителя чаще интересует насосная система, обеспечивающая нужный напор и подачу.

Такой системой выступает насосная станция. В отношении насосной станции вопрос регулирования напора и подачи может рассматриваться шире за счет возможностей соединения насосов параллельно и последовательно.

При параллельном соединении насосов суммируется подача. при последовательном - напор. Если на насосной станции необходимо получить нужные рабочие параметры (Q и Н), то всегда существует возможность путем комбинаций набора ряда насосов с ограниченной подачей соединить их параллельно, чтобы получить большую подачу и последовательно - чтобы получить больший напор. На насосных станциях это осуществляется всегда. Для получения необходимого напора на автономных насосных станциях последовательное соединение (бустерные или напорные насосы) применяется реже.

Возможность применения насосов с параллельным и последовательным соединением в работе следует учитывать, так как потребитель довольно часто сталкивается с отсутствием нужного насоса по проекту из-за дефицита или снятия его с производства без соответствующей замены, что вошло в практику нашего насосостроения.