16.3. Выбор основных типов насосов

Выбор основного насосного оборудования производят в следующем порядке: принимают тип и количество рабочих агрегатов, выбирают марку насоса, при необходимости изменяют его характеристики (путем обточки рабочего колеса или изменения частоты вращения), выбирают электродвигатель к насосу, определяют допустимую высоту всасывания и отметку оси насоса.

При выборе типа насосов и числа рабочих агрегатов необходимо учитывать следующие условия:

  • - число рабочих агрегатов одной группы должно быть не менее двух;
  • - необходимо устанавливать как можно меньше рабочих насосов;
  • - насосы должны работать в области наивысших КПД;
  • - целесообразно устанавливать насосы одного типоразмера;
  • - подача насосов должна быть достаточной для обеспечения максимального расхода.

107

Количество резервных агрегатов принимается в зависимости от категории надежности станции и числа рабочих агрегатов (табл. 16.1). В число рабочих агрегатов включаются и пожарные насосы.

Таблица 16.1

Число резервных агрегатов водопроводных насосных станций

Число рабочих агрегатов Число резервных агрегатов на станциях категорий
I II III
До 6 2 1 1
7-9 2 1 -
10 и более 2 2 -

На насосных станциях I подъема, работающих равномерно, целесообразно устанавливать не менее двух однотипных рабочих насосных агрегатов и один или два резервных. На заглубленных насосных станциях рекомендуется применять вертикальные центробежные насосы типа В или осевые насосы типа О, на станциях малой и средней производительности в основном применяют горизонтальные центробежные насосы двустороннего входа типа Д или консольные типа К и КМ. На насосных станциях II подъема, работающих по ступенчатому графику, можно устанавливать группы разнотипных насосов типов Д, В, К, КМ.

Назначив количество рабочих насосов nн, определяется подача одного насоса:

Qн = Qч/nн, м3ч.(16.15)

Определив расчетные напор Нн и подачу Qн, по сводным графикам полей насосов соответствующего типа (рис. 16.5, 16.6, 16.7) выбирают ближайший подходящий насос. Рабочие зоны каждой марки представлены на графике в виде криволинейных параллелограммов, верхняя линия которых соответствует характеристике Q-H при номинальном размере рабочего колеса насоса, а нижняя - характеристике при максимально допустимой срезке рабочего колеса. Определив марку насоса, по его паспорту или каталогам делают выкопировку чертежа и характеристик. Характеристики представляют собой графические зависимости напора, КПД, мощности и допустимого кавитационного запаса от подачи насоса.

Напор Hн, определенный по графику при подаче Qн, должен быть равным или не более чем на 10% превышать требуемый напор Hн. Если это условие не обеспечивается, прибегают к изменению частоты вращения или к обточке рабочего колеса насоса.

Рис. 16.5. Сводный график полей насосов типа К
Рис. 16.5. Сводный график полей насосов типа К

108

Рис. 16.6. Сводный график полей насосов типа Д
Рис. 16.6. Сводный график полей насосов типа Д
Рис. 16.7. Сводный график полей насосов типа В
Рис. 16.7. Сводный график полей насосов типа В

109

Рис. 16.8. Построение характеристики насоса при изменении частоты вращения
Рис. 16.8. Построение характеристики насоса при изменении частоты вращения

При определении новой частоты вращения п1 используют графоаналитический метод (рис. 16.8). Для этого строят дополнительную кривую (кривую соответствия) согласно уравнению квадратичной параболы с центром в начале координат:

H=kQ2, м,(16.16)

где k - коэффициент, определяемый по формуле:

k = Hн/Qн2.(16.17)

Затем определяется точка А пересечения этой кривой с характеристикой Q--Н насоса при номинальной частоте вращения п. Этой точке соответствует подача Qa и напор Hа. Частота вращения п1 рассчитывается по формуле:

n1 = n(Qн/Qа) об/мин.(16.18)

где п - номинальная частота вращения, об/мин.

При изменении частоты вращения с п на п1 подачу Q13/ч), напор Н1 (м), мощность N1 (кВт) и высоту всасывания насоса Нв1 (м) пересчитывают по формулам:

Q1 = Q(n1/n),
H1 = H(n1/n)2,
N1 = N(n1/n)3,
Hв1 = Hв(n1/n)2,
(16.19)

где Q, H, N, Нв - подача (м3/ч), напор (м), мощность (кВт) и высота всасывания насоса (м) при частоте вращения рабочего колеса п.

Режим работы насоса с пониженной частотой вращения допускается, однако повышение частоты вращения более чем на 10-15% должно быть согласовано с заводом-изготовителем.

Другим способом изменения характеристик насоса является срезка (обточка) его рабочего колеса. Допустимая величина обточки рабочего колеса и формулы для пересчета рабочих характеристик зависят от коэффициента быстроходности насоса:

ns = 3,65
nQp
Hp¾
(16.20)

где Qp и Hр - подача (м /с) и напор (м) в режимной точке (точке с максимальным КПД). Для насосов с двусторонним подводом принимается половина подачи.

Рис. 16.9. Построение характеристики насоса при обточке рабочего колеса
Рис. 16.9. Построение характеристики насоса при обточке рабочего колеса

Допустимое максимальное значение обточки колеса: для ns= 60...120 - 20-15%, для ns= 120...200 - 15-10%,

110

для ns= 200...300 - 10-5%.

Как и в предыдущем случае, диаметр обточенного колеса Dоб определяется графоаналитическим способом (рис. 16.9). Для ns > 150 кривая соответствия строится по линейному уравнению (линия 1):

H=kQ, м.(16.21)

Для пs≤ 150 кривая соответствия рассчитывается по параболическому уравнению (16.16) - кривая 2. Диаметр обточенного рабочего колеса насоса Dоб рассчитывается по формуле:

Dоб = D(Qн/Qа), мм,(16.22)

где D - нормальный диаметр рабочего колеса, мм.

Формулы для пересчета подачи Qоб3/ч), напора Hоб (м) и мощности Nоб (кВт) при изменении диаметра рабочего колеса:

для ns ≤ 150
Qоб = Q(Dоб / D),
Hоб = H(Dоб / D)2,
Nоб = N(Dоб / D)5,
для ns > 150
Qоб = Q(Dоб / D)2,
Hоб = H(Dоб / D)2,
Nоб = N(Dоб / D)5,
(16.23)

где Q, H, N- подача (м3/ч), напор (м) и мощность (кВт) при нормальном диаметре рабочего колеса.

Изменение КПД насоса ηоб можно рассчитать по формуле Муди:

ηоб = 1-(1-η)(D/Dоб)0,45,(16.24)

где η - КПД при нормальном диаметре, доли.

Электродвигатель к насосному агрегату подбирается по частоте вращения, рабочему положению (горизонтальный или вертикальный), мощности, напряжению и виду исполнения. До мощности 250 кВт обычно устанавливают асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором (напряжением 380 В при мощности до 100 кВт и 6000 В при больших мощностях). При мощности свыше 250 кВт устанавливают синхронные электродвигатели высокого напряжения (6000, 10000 В). Мощность, необходимая для привода насоса, определяется по формуле:

Nдв = k
ρgQмHм
1000ρмρпр
, кВт,
(16.25)

где ρ - плотность воды, кг/м3; g - ускорение свободного падения, м/с2; Qм - подача, максимально возможная в схеме насосной станции, м3/с; Hм - напор, соответствующий подаче Qм, м; ηм -КПД насоса при максимальной подаче Qм, доли; ηпр - КПД передачи (при соединении насоса с двигателем через упругую муфту ηпр =1), доли; k- коэффициент запаса, учитывающий возможные перегрузки электродвигателя, определяется в зависимости от Nдв

Мощность электродвигателя Nдв, кВт <20 20-60 60-300 >300
Коэффициент запаса k 1,25 1,2 1,15 1,1

Максимально возможную подачу одного насоса при отключении остальных ориентировочно можно определить по формуле:

Qм = kмQн, м3(16.26)

где Qн -подача при включении всех рабочих агрегатов, kм - коэффициент, учитывающий увеличение подачи одного насоса при отключении остальных, определяемый в зависимости от числа рабочих насосов:

Число рабочих агрегатов 4 3 2 1
Коэффициент увеличения подачи kм 1,25 1,18 1,11 1,00

111

Отметка оси насоса определяется в зависимости от принятой схемы его расположения: под залив или с положительной высотой всасывания.

Насосы, устанавливаемые под залив, располагаются так, чтобы верх корпуса находился на 0,3-0,5 м ниже минимального уровня воды в водоприемном колодце или резервуаре чистой воды. При схеме расположения с положительной высотой всасывания отметка оси насоса определяется по формуле:

zнас = zмин + Hгеомдоп, м,(16.27)

где zмин - минимальный уровень воды в водоприемном колодце или резервуаре чистой воды, м;; Hгеомдоп - допустимая геометрическая высота всасывания насоса.

Допустимая геометрическая высота всасывания лопастных насосов определяется по формуле:

Hгеомдоп =
pa
ρg
-
pпaр 
ρg
- Δhдоп - hв.в, м,
(16.28)

где рa - атмосферное давление, Па; рпaр - давление насыщенных паров воды, Па; Δhдоп - допустимый кавитационный запас, принимаемый по характеристике насоса, м.

Если в характеристике насоса указана допустимая вакуумметрическая высота всасывания, то допустимая геометрическая высота всасывания рассчитывается по следующей формуле:

Hгеомдоп = Hвакдоп = -
vвх2
2g
- hв.в - Hзап, м,
(16.29)

где Hвакдоп - допустимая вакуумметрическая высота всасывания, м; vвх - скорость воды во входном патрубке насоса? м/c; Hзап - запас, принимаемый равным 0,5-1,5 м.

112

Rambler's Top100
Lib4all.Ru © 2010.