Спосіб регулювання відцентрового насоса

Спосіб регулювання відцентрового насоса, що включає вимір і регулювання параметрів роботи насоса, виконаного з поворотними лопатками, який відрізняється тим, що здійснюють вимірювання фактичного значення подачі і формування сигналу керування кута нахилу лопаток вхідного направляючого апарата, причому кут нахилу лопаток визначають за формулою: U1 tg ctg 1, Cm1 q де: U1 - колова швидкість потоку на вхідній кромці робочого колеса, Cm1 - меридіональна швидкість потоку на вхідній кромці робочого колеса, q - показник режиму роботи насоса, Корисна модель відноситься до способів регулювання і керування відцентровими насосами, зокрема до відцентрових насосів шахтного водовідливу, що працюють з перемінною подачею і високою вакуумметричною висотою всмоктування. Відомий спосіб регулювання насосних агрегатів, що включає вимір газовмісту у всмоктуючому трубопроводі за допомогою п'єзоелектричного перетворювача і регулювання засувки на напірному трубопроводі [Веремьев М.Н., Гавриленко Б.В. Разработка устройств регулирования и защиты насосных агрегатов от кавитации. //Труды международной научно-технической конференции «Горная энергомеханика и автоматика» -Д.: ДонНТУ. 2003. -Т.2. -С.43-49]. У даному способі зменшення кавітаційного запасу досягається шляхом примусової зміни робочого режиму насосної установки, а саме збільшення опору напірної магістралі. Результатом такого регулювання є зниження ККД установки через втрати енергії на дроселювання потоку рідини в напірному трубопроводі. Найбільш близьким по технічній сутності і результату, що досягається, є спосіб керування відцентровим насосом, що включає вимір параметра, що характеризує фазовий склад потоку середовища на вході в насос, і регулювання напору, що розвивається насосом, при виконанні останнього з поворотними лопатками, причому як вимірюваний параметр використовують об'ємну концентрацію газового середовища в потоці, а регулювання здійснюється шляхом зміни вихідного кута лопаток [SU, А.с. №1139894, кл F04D15/00, Опубл. 15.02.85, Бюл. №6]. Ознаки найбільш близького аналога, що збігаються з істотними ознаками корисної моделі, що заявляється: вимірювання і регулювання параметрів роботи насоса, виконаного з поворотними лопатками. При даному способі зниження кавітаційного запасу досягається зменшенням робочої подачі шляхом зміни напірної характеристики насоса при зміні кута нахилу його лопаток. У даному випадку зменшення кавітаційного запасу не забезпечується при зміні режиму роботи насоса в результаті зміни параметрів напірної мережі. В основу корисної моделі поставлена задача створення оптимальної величини закручування потоку на вході в робоче колесо відцентрового насоса для зменшення кавітаційного запасу, що забезпечить підвищення його всмоктуючої здатності. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що спосіб регулювання відцентрового насоса, (19) UA (11) 12072 (13) U 1 - кут нахилу вхідної кромки лопатки робочого колеса. 3 12072 4 що включає вимір і регулювання параметрів робоПри зміні подачі насоса відбувається відповідти насоса, виконаного з поворотними лопатками, на зміна меридіональної швидкості Сm1 і поява відповідно до корисної моделі здійснюють шляхом окружної складової швидкості CU1, що характеривимірювання фактичного значення подачі і форзує удар. Поява окружної складової швидкості CU1 мування сигналу керування, спрямованого на реприводить до зміни напрямку вектора абсолютної гулювання кута нахилу лопаток вхідного направшвидкості потоку (Фіг.4 і 5). Однак рідина не може ляючого апарата, причому кут нахилу лопаток миттєво змінити напрямок руху, у результаті чого визначають за формулою: утворяться вихори на вхідних крайках лопаток 3 робочого колеса і, відповідно, зростуть гідравлічні U1 tg ctg 1, втрати. Потік рідини на вході в робоче колесо наCm1 q соса в цьому випадку здобуває закручування убік де U1 - окружна швидкість потоку на вхідній обертання самого колеса, що показано стрілками кромці робочого колеса, на Фіг.6 і 7. Cm1 - меридіональна швидкість потоку на вхідДля усунення удару рідина повинна входити в ній кромці робочого колеса, міжлопаточні канали робочого колеса вже з окруq - показник режиму роботи насоса, жною складовою абсолютної швидкості CU1. Вели1 - кут нахилу вхідної кромки лопатки робочина цієї складової визначається з трикутника швидкостей (Фіг.4 і 5): чого колеса. На Фіг.1 приведена схема регулювання відцеCm1 , CU1 U1 W1 cos 1 U1 (1) нтрового насоса; tg 1 на Фіг.2 - схема безударного входу рідини в Для закручування потоку на величину СU1, міжлопаточні канали робочого колеса при номінаобумовлену виразом (1) необхідно забезпечити льному режимі роботи насоса; кут повороту вектора абсолютної швидкості С1 на на Фіг.3 - трикутник швидкостей при безударвході в міжлопаточні канали, що визначається наному вході потоку рідини в робоче колесо насоса; ступним вираженням: на Фіг.4 і 5 - трикутники швидкостей при подаU1 чах, що відрізняються від номінальної; tg ctg 1 , (2) Cm1 q на Фіг.6 і 7 - схеми входу рідини в міжлопаточні канали робочого колеса при подачах, що відрізде q - показник режиму роботи насоса, дорівняються від номінальної; нює відношенню значень фактичної подачі до нона Фіг.8 - експериментальні характеристики мінальної. зривних режимів насосу К 20-30 при наявності наСпосіб регулювання відцентровим насосом 1 правляючого апарата. (Фіг.1) здійснюється таким чином. Для забезпеченНа Фіг.1 представлена схема установки, що ня повороту лопаток вхідного направляючого апаздійснює спосіб керування відцентровим насосом рата на необхідний кут індукційний датчик 2 видає 1, на всмоктуючому трубопроводі якого встановсигнал про значення показника режиму роботи q, лений індукційний витратомір 2 типу ИРВ у вибупісля чого цей сигнал підсилюється в підсилювачі хобезпечному виконанні. Послідовно до витрато3. Отриманий після підсилювання сигнал подаєтьміра 2 приєднаний підсилювач 3, програмний ся до програмного пристрою 4, з якого надходить пристрій 4 та привід 5 механічного регулятора лонапруга на привід 5 повороту лопаток направляюпаток направляючого апарата, який має зворотній чого апарата відцентрового насосу 1. Поворот зв'язок із програмним пристроєм 4. лопаток здійснюється на кут, значення якого виНа Фіг.2, 6 і 7 приведені схеми входу рідини в значається залежністю (2). Зворотний зв'язок за міжлопаточні канали колеса при різних режимах значенням кута повороту направляючого апарата роботи насоса. Лопатки 1 вхідного направляючого реалізується електромагнітним датчиком розташуапарата встановлені між втулкою робочого колеса вання, розміщеним у приводі 5. 2 та лопатками робочого колеса 3. Стрілками поПриклад казаний напрямок ліній струму рідини, що рухаєтьЗ метою перевірки впливу закручування потося від втулки 2 робочого колеса до вхідних крайок ку на величину кавітаційного запасу hk на ексйого лопаток 3, причому цей напрямок забезпечупериментальному стенді було проведено досліється за допомогою повороту лопаток 1 вхідного дження відцентрового консольного насосу К 20-30 направляючого апарату. при частоті обертання 2940хв-1. Режим роботи У номінальному режимі роботи насоса лінії насоса визначався шляхом вимірювання подачі струму рідини на вході в міжлопаточні канали ронасосу, після чого розраховувався його кавітаційбочого колеса являють собою радіальні лінії, що ний запас. Дослідження проводилися для трьох виходять від його втулки 2 до вхідних крайок лопавипадків: без направляючого апарата (лінія познаток робочого колеса 3 (Фіг.2). Закручування потоку чена •) і з направляючим апаратом на вході в ропри цьому відсутнє, що пояснюється напрямком боче колесо у виді ґрат лопаток, загнутих для застрілок. Кут повороту лопаток 1 направляючого кручування потоку на кути відповідно 1 30 і апарату відповідає лініям струму і дорівнює нулю. На вхідному трикутнику швидкостей (Фіг.3) це від45 (позначення ліній відповідно і ). Для повідає перпендикулярності вектора абсолютної кожного випадку були отримані характеристики швидкості С1 векторові переносної швидкості U1, (Фіг.8) зриву роботи внаслідок розвитку кавітації. З відносна швидкість W1 спрямована під кутом устахарактеристик на Фіг.8 видно, що значення мініма. новки лопатки 1 льного кавітаційного запасу при створенні закру 5 12072 6 чення за допомогою ґрат направляючого апарата вання потоку на вході в робоче колесо насоса, що зменшилося з 2,3 до 1,5м, що підтверджує ефекдозволяє підвищити всмоктуючу здатність відцентивність запропонованого способу. трових насосів. Таким чином, запропонована корисна модель дозволяє створити оптимальну величину закручу 7 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 12072 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601