Спосіб регулювання подачі відцентрового насоса в гідравлічному контурі

Реферат: Спосіб регулювання подачі відцентрового насоса в гідравлічному контурі включає паралельне підключення в контур щонайменше одного насоса із приводом. Привід відцентрового насоса використовують з регулюванням по частоті обертання, згідно з параметрами параболи подібних режимів відцентрового насоса, яка проходить через координату оптимальної робочої точки напірної характеристики при номінальній частоті обертання та при максимальному коефіцієнті корисної дії. UA 91462 U (54) СПОСІБ РЕГУЛЮВАННЯ ПОДАЧІ ВІДЦЕНТРОВОГО НАСОСА В ГІДРАВЛІЧНОМУ КОНТУРІ UA 91462 U UA 91462 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до систем водопостачання та може бути використана в гідротехнічних спорудах, в житлово-комунальному господарстві, на промислових об'єктах різних галузей. У гідравлічних контурах систем господарського та промислового водопостачання найбільше поширення знайшли відцентрові насоси, які мають нежорстку напірну характеристику. Тобто зміна напору в контурі приводить до зміни подачі насоса. При роботі гідравлічного контуру за рахунок регулювання забезпечується робоча точка, що задається відповідно до необхідної подачі при певному напорі. Робоча точка гідравлічного контуру відноситься, як до напірної характеристики насоса, так і до гідравлічної характеристики мережі, тобто їй відповідає точка перетинання характеристики мережі й напірної характеристики насоса. Кількість типорозмірів відцентрових насосів, що випускаються, є обмеженою, а кожний типорозмір має певний робочий діапазон напірних характеристик. Тому для регулювання подачі в гідравлічному контурі необхідно змінювати характеристику насосної установки, що містить відцентровий насос і приводний електродвигун. При регулюванні подачі в гідравлічному контурі також необхідно забезпечити максимально можливий коефіцієнт корисної дії. Найбільш близьким аналогом є спосіб регулювання подачі відцентрового насоса в гідравлічному контурі (Патент України № 45701, Опубл. 25.11.09, Бюл. № 22), шляхом паралельного підключення в контур об'ємного реверсивного насоса постійного робочого об'єму, при цьому привід підключеного об'ємного насоса використовують із регулюванням за частотою обертання та з можливістю реверсування напрямку обертання. При паралельному з'єднанні насосів їхній напір зберігається, а подача зростає. При послідовному з'єднанні насосів їхня подача зберігається, і напір підвищується. Особливістю об'ємного реверсивного насоса постійного робочого об'єму є те, що його подача не залежіть від напору та пропорційні частоті обертання вала. Тому при підключенні до гідравлічного контуру додаткових насосів змінюється напірна характеристика насосної установки, що приводить до зміни координат робочої точки напірної характеристики, чим забезпечується регулювання подачі відцентрового насоса. Ознаками корисної моделі, які збігаються з ознаками найближчого аналога, є наявність у способі регулювання подачі відцентрового насоса в гідравлічному контурі та паралельного підключення в контур щонайменше одного об'ємного насоса з приводом із регулюванням за частотою обертання та з можливістю реверсування напрямку обертання. Технічним результатом корисної моделі є забезпечення максимального коефіцієнта корисної дії відцентрового насоса в збільшеному діапазоні регулювання напорів та подач. Недоліками найближчого аналога, що перешкоджають одержанню зазначеного технічного результату, є можливість зменшення коефіцієнта корисної дії відцентрового насоса відносно максимально можливого при регулюванні та малий діапазон регулювання напорів, що визначається робочою частиною характеристик відцентрових насосів, які з'єднуються в гідравлічному контурі. Це обмежує функціональні можливості такого способу регулювання. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення способу регулювання напору та подачі відцентрового насоса із забезпеченням максимально можливого коефіцієнта корисної дії відцентрового насоса. Поставлена задача вирішена тим, що в способі регулювання подачі відцентрового насоса в гідравлічному контурі, що включає паралельне підключення в контур щонайменше одного об'ємного реверсивного насоса постійного робочого об'єму із приводом з регулюванням по частоті обертання та з можливістю реверсування напрямку обертання, згідно з корисною моделлю, привід відцентрового насоса використовують з регулюванням по частоті обертання згідно з параметрами параболи подібних режимів відцентровогонасоса, яка проходить через координату оптимальної робочої точки напірної характеристики при номінальній частоті обертання та при максимальному коефіцієнті корисної дії. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом полягає у такому. Регулювання по частоті обертання відцентрового насоса, згідно з параметрами параболи подібних режимів відцентрового насоса, яка проходить через координату робочої точки напірної характеристики при максимальному коефіцієнті корисної дії, дозволить змінювати напірну характеристику відцентрового насоса з забезпеченням максимального коефіцієнта корисної дії відцентрового насоса, надійність, точність регулювання в збільшеному діапазоні напорів та подач. Спосіб проілюстрований графічним матеріалом, де на фіг. 1 наведена схема підключення відцентрового насоса в гідравлічний контур для забезпечення регулювання подач, на фіг. 2 наведено робоче поле параметрів гідравлічного контуру, яке забезпечується запропонованим способом регулювання. 1 UA 91462 U 5 У гідравлічному контурі позначено: гідробак 1, відцентровий насос 2, його всмоктувальний, трубопровід 3, напірний трубопровід у гідравлічному контурі 4, об'ємний реверсивний насос постійного робочого об'єму 5 з приводом 6 з регулюванням по частоті обертання й з можливістю реверсування, всмоктувальний трубопровід 7 об'ємного насоса 5, з'єднувальний трубопровід 8. Відцентровий насос 2 має привод 9 з можливістю регулювання по частоті обертання. На фіг. 2 представлені напірні характеристики відцентрового насоса - залежності подачі Q рідини від напору Н при номінальній частоті обертання 10 при зменшеній частоті обертання nв min - 11, при збільшеній частоті nв max - 12 та залежність коефіцієнта корисної дії відцентрового насоса  - 13 від його від подачі Q. Оптимальна робоча точка А відцентрового насоса 2 визначається 10 параметрами напірної характеристики 10 при номінальній частоті обертання nв 0 : подача QA та напір НA при максимальному коефіцієнті корисної дії max , згідно з характеристикою 13. На фіг. 2 також наведені криві: 14 - парабола подібних режимів відцентрового насоса, яка проходить через координати оптимальної робочої точки А напірної характеристики при номінальній частоті обертання nв 0 ; 15 - межа робочого поля при максимальній частоті обертання відцентрового 15 насоса nв max та при зміні частоти обертання об'ємного насоса  no max  no  no max ; 16 - межа робочого поля при мінімальній частоті обертання відцентрового насоса  nв min та при зміні частоти обертання об'ємного насоса  no max  no  no max ; 17 - межа робочого поля при максимальній зворотній частоті обертання об'ємного  no max та при зміні частоти обертання 20 відцентрового насоса nв min  nв  nв max ; 18 - межа робочого поля при максимальній частоті обертання об'ємного насоса no max та при зміні частоти обертання відцентрового насоса nв min  nв  nв max ; 19 - робоче поле відцентрового насоса при зміні частоти обертання його вала в діапазоні nв min  nв  nв max та зміні частоти обертання об'ємного насоса в діапазоні 0  no  no max ; 20 - робоче поле відцентрового насоса при зміні частоти обертання його вала в діапазоні nв min  nв  nв max і зміні напрямку та частоти обертання вала об'ємного насоса в 25 30 35 40 45 50 діапазоні  no max  no  0 . Спосіб регулювання подачі відцентрового насоса в гідравлічному контурі здійснюють таким чином. З гідробака 1 відцентровий насос 2, по всмоктувальному трубопроводу 3, засмоктує рідину та подає в напірний трубопровід 4 у гідравлічному контурі. Процес роботи відцентрового насоса при номінальній частоті обертання характеризується його напірною характеристикою 10 та залежністю залежність коефіцієнта корисної дії  13, що показані на фіг. 2. Оптимальна робоча точка А відцентрового насоса 2 при його номінальній частоті обертання визначається параметрами подачі QA та напору НA при максимальному коефіцієнта корисної дії max . Об'ємний насос 5 засмоктує рідину з гідробака 1 по всмоктувальному трубопроводу 7 і подає в напірний трубопровід 4. Паралельне з'єднання відцентрового насоса 2 і об'ємного насоса 5 забезпечується з'єднувальним трубопроводом 8. При паралельному підключенні до відцентрового насоса 2 об'ємного насоса 5 складаються їхні подачі при постійному напорі. Особливістю об'ємного насоса 5 є те, що його подача не залежить від напору, вона змінюється пропорційно частоті обертання й пов'язана залежністю: QOH  q  n , де q - робочий об'єм об'ємного насоса 5, який дорівнює кількості рідини, що перекачується за один оберт вала; n частота обертання вала. В зв'язку з цим, при паралельному підключенні в гідравлічний контур об'ємного насоса 5, напірна характеристика 10 відцентрового насоса 2 (фіг. 2) буде зміщатися уздовж осі подач Q пропорційно зміні частоти обертання привода 6 об'ємного насоса 5. Для зміщення напірної характеристики відцентрового насоса 2 убік зменшення подач, об'ємний насос 5 підключають у гідравлічний контур у такий спосіб. Об'ємний реверсивний насос 5 у випадку зміни напрямку обертання на зворотній змінюється напрямок подачі рідини у гідравлічному контурі. При зміні напрямку обертання вала привода 6 об'ємний насос 5 з напірного трубопроводу 4 засмоктує рідину через сполучний трубопровід 8, а по трубопроводу 7 її подає в гідробак 1. При зміні частоти обертання приводу 9 відцентрового насоса 2 змінюється його напірна характеристика таким чином: подача змінюється пропорційно частоті обертання 2 UA 91462 U nв , де QBHo - подача насоса при номінальній частоті обертання вала, nв 0 nв 0 номінальна частота обертання; напор насоса змінюється пропорційно квадрату частоти QBH  QBHo  2 5 10 15   обертання HBH  HBH   nв  , де HBH - напор насоса при номінальній частоті обертання o o  nв 0    вала. З урахуванням цього, при зміні частоти обертання привода 9 відцентрового насоса 2, його напірна характеристика 10 при номінальній частоті обертання nв 0 зміщується уздовж параболи подібних режимів 14, яка описується рівнянням H  a  Q2 , де a - коефіцієнт параболи подобних подібних режимів. Для забезпечення максимального коефіцієнта корисної дії відцентрового насоса 2 при зміні частоти обертання привода 9 необхідно, щоб парабола подібних режимів проходила через координати оптимальної робочої точки QA та НА при номінальній частоті обертання. З урахуванням цього коефіцієнт параболи подобних подібних режимів для забезпечення максимального коефіцієнта корисної дії відцентрового насоса 2 визначається по параметрам оптимальної робочої точки QA та HA за формулою a  H A . В зв'язку з цим, при Q2 A зменшенні частоти обертання відцентрового насоса до мінімального значення nв min напірна характеристика 10 зміщується уздовж осі подач Q вниз та уздовж осі напорів Н вліво згідно з параметрами параболи подібних режимів відцентрового насоса, яка проходить через координату оптимальної робочої точки напірної характеристики при номінальній частоті обертання та при максимальному коефіцієнті корисної дії та займає положення напірної характеристики 11. При збільшенні частоти обертання відцентрового насоса до максимального значення nв max напірна характеристика 10 зміщується уздовж осі подач Q вгору та уздовж осі 20 напорів Н вправо, згідно з параметрами параболи подібних режимів відцентрового насоса, яка проходить через координату оптимальної робочої точки напірної характеристики при номінальній частоті обертання та при максимальному коефіцієнті корисної дії та займає положення напірної характеристики 12. Таким чином, при максимальній частоті обертання відцентрового насоса 2 nв max та 25 максимальній частоті обертання об'ємного насоса 5 no max забезпечується максимальна подача в гідравлічному контурі Qmax при максимальному напорі Hmax . При мінімальній частоті обертання відцентрового насоса 2 nв min та максимальній частоті обертання об'ємного насоса 5 в зворотному напрямку no max забезпечується мінімальна подача в гідравлічному контурі 30 35 40 45 Qmin при мінімальному напорі Hmin . Регулювання відцентрового насоса 2 за частотою обертання привода 9 забезпечує зміну напорів в гідравлічному контурі в діапазоні Hmin  H  Hmax . При зміні частоти обертання відцентрового насоса 2 в діапазоні nв min  nв  nв max за параметрами параболи подібних режимів, яка проходить через координати оптимальної робочої точки QA та НА при номінальній частоті обертання у всьому діапазоні напорів забезпечується максимальний можливий коефіцієнт корисної дії max відцентрового насоса. Спосіб регулювання подачі відцентрового насоса в гідравлічному контурі дозволяє змінювати незалежно подачі в діапазоні Qmin  Q  Qmax та напори в діапазоні Hmin  H  Hmax . З урахуванням цього будь-яка робоча точка перетинання характеристики трубопроводу та напірної характеристики відцентрового насоса 2 гідравлічного контуру, яка знаходиться в робочому полі 19 чи 20, що обмежений границями регулювання по частоті обертання об'ємного насоса 17 та 18, і межами регулювання по частоті обертання відцентрового насоса 15 та 16 забезпечує максимальний коефіцієнт корисної дії max при регулюванні параметрів гідравлічного контуру. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб регулювання подачі відцентрового насоса в гідравлічному контурі, що включає паралельне підключення в контур щонайменше одного насоса із приводом, який відрізняється 3 UA 91462 U тим, що привід відцентрового насоса використовують з регулюванням по частоті обертання, згідно з параметрами параболи подібних режимів відцентрового насоса, яка проходить через координату оптимальної робочої точки напірної характеристики при номінальній частоті обертання та при максимальному коефіцієнті корисної дії. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4