Исходные данные
Расчетный расход насосной станции первого подъема составляет Qн = 1917 м3/ч, расчетный напор Нн = 56,4 м. Насосная станция относится к I категории надежности.
Задание
Выбрать марку насоса, пересчитать его характеристики, подобрать электродвигатель.
Расчет
Принимаем количество рабочих агрегатов пн= 4 и два резервных (согласно табл. 16.1, том 3). Рассчитываем подачу одного насоса по формуле (16.15, т.3):
Qн = 1917/4 = 479,25 м3/ч.
По сводному графику напорно-расходный характеристик насосов типа Д (рис. 18.6.1) подбираем насос марки Д 500-65 с частотой вращения п = 1450 об/мин и диаметром рабочего колеса D = 465 мм.
Рис. 18.6.1. Характеристики насоса Д 500-65.
По характеристикам определяем параметры в режимной точке: подача Qp = 500 м3/ч, напор Hр = 64 м, а также находим напор, мощность, КПД и допустимый кавитационный запас насоса при расчетной подаче Qн = 479,25 м3/ч: H =65м, N = 120 кВт, η - 70 %, Δhдоп = 3,8 м. Найденный напор H на 12 % больше необходимого (Hн = 56,4 м), поэтому следует изменить характеристики насоса. Рассмотрим два варианта: изменение частоты вращения и срезку рабочего колеса.
1. Снижение частоты вращения. Для этого по формуле (16.17, т.3) рассчитываем коэффициент k:
k = 56,4/479,252 = 2,458·10-4.
Затем подставляем его в уравнение (16.16, т.3):
H = 2,458·10-4Q2
и строим кривую соответствия (рис. 18.6.2).
154
Рис. 18.6.2. Схема для определения изменения частоты вращения и обточки рабочего колеса насоса Д 500-65:
1 - характеристика
Q-H при нормальном диаметре (частоте вращения), 2 - то же, но при измененном диаметре (частоте вращения).
Координаты точки А пересечения кривой соответствия и характеристики Q-H насоса: Qa = 510 м3/ч, На = 63,5 м. По формуле (16.18, т.З) определяем новую частоту вращения:
n1 = 1450 · (479,25 : 510) = 1363 об/мин.
По формулам (16.19, т.3) пересчитываем мощность насоса и допустимую высоту всасывания насоса:
N1 = 120 · (1363 / 1450)3 = 99,7 кВт;
Hв1 = (10 - 3,8) · (1363 / 1450)2 = 5,5 м.
По тем же формулам строим характеристику Q-H насоса при измененной частоте вращения - рис. 18.6.2, кривая 2.
2. Обточка рабочего колеса.
По формуле (16.20, т.З) рассчитываем коэффициент быстроходности (в формулу подставляем половину подачи, так как насос Д 500-65 является насосом с двусторонним подводом воды):
ns = 3,65
= 61,64
Так как ns < 150, кривую соответствия необходимо строить по параболическому уравнению (16.16, т.З). Коэффициент k в этом уравнении был рассчитан выше (k = 2,458×10-4.
По формуле (16.22, т.3) определяем диаметр обточенного колеса:
Dоб = 465 · (479,25 / 510) = 437 мм.
Степень обточки составляет: 100 · (465 - 437) / 465 = 6%, что меньше предельной (15-20 %) для коэффициента быстроходности ns = 61,64.
Мощность и КПД насоса после обточки по формулам (16.23) и (16.24) тома 3 составят:
155
Nоб = 120 · (437 / 465)5 = 88 кВт;
ηоб = 1 - (1 - 0,70) · (465 / 437)0,45 = 69 %.
Характеристика Q-H насоса при обточенном рабочем колесе совпадает с характеристикой при измененной частоте вращения - рис. 18.4.2, кривая 2.
Далее рассчитываем мощность электродвигателя к насосу. Для этого по формуле (16.26, т.3) определяем максимально возможную подачу одного насоса:
Qм = 1,25 · 479,25 = 599 м3/ч = 0,166 м3/с.
По измененной характеристике на рис. 18.4.2 находим напор, соответствующий подаче Qм - Нм = 46 м. По характеристике Q - η на рис. 18.4.1 и формуле Муди рассчитаем КПД насоса:
ηм = 1 - (1 - 0,695) · (465 / 437)0,45 = 68,6 %.
Подставляем найденные значения в формулу (16.25, т.3) и рассчитываем мощность электродвигателя:
Nдв = 1,15
| 1000 · 9,81 · 0,166 · 46 |
| 1000 · 0,686 · 1 |
= 125,6 кВт
Подбираем электродвигатель марки A3-315S1-4 мощностью 132 кВт, частотой вращения 1470 об/мин, напряжением 380 В и массой 680 кг.
156
