Спосіб визначення напірної характеристики відцентрового насоса

Спосіб визначення напірної характеристики відцентрового насоса (H(Q)), де Q - подача, а Н напір, працюючого відцентрового насоса з робочим колесом, що має бути обточеним по зовнішньому діаметру з паспортного d3,пасп до встановленого значення d3,вст , який характеризується тим, що насос обладнують датчиками або пристроями для вимірювання його подачі Q, тиску на вході Рi, і виході Рo насоса, частоти обертів ротора насоса n, густини γ і коефіцієнта кінематичної в'язкості υ перекачуваної рідини, і при цьому процес визначення проводять у три етапи: - з паспортних даних: визначають для певного типу відцентрових насосів з певним типом колеса ротора теоретичну паспортну напірну характеристику Ht, пасп(Q) у вигляді відрізка прямої лінії з кінцевими точками 1 (Qt,1=0, Ht,1=Ht,1max,пасп) і 2 (Qt,2=Qt,2 max, пасп, Ht,2=0), для яких значення ординати Ht,1max,пасп точки 1 і значення абсциси Qt,2 max, пасп точки 2 знаходять за теорією відцентрових насосів при фактичних геометричних параметрах паспортного робочого колеса насоса (у тому числі, зовнішнього діаметра d3,пасп ); також за теорією відцентрових насосів характеристику Ht, пасп(Q) в діапазоні 0≤Qmax, де Qmax - максимальна подача за умов експлуатації насоса, перераховують на теоретичну паспортну напірну характеристику Hщ , пасп(Q) з урахуванням геометричних параметрів щілястого ущільнення, що використовувалось при експериментальному отриманні паспортної характеристики, та коефіцієнта кінематичної в'язкості υпасп рідини; вираховують з характеристики Hщ, пасп(Q) значення паспортної характеристики Hпасп(Q) і отримують паспортну характеристику hг, пасп(Q) загальних гідравлічних значень витрат напору в проточній частині насоса (гідравлічних по довжині і в дифузорі та ударних вихрових, які є наслідком вихрових явищ в проточній частині насоса), що далі розкладають на теоретичну паспортну характеристику гідравлічних витрат напору по довжині і в дифузорі у вигляді hд, пасп(Q) = kд, паспQm і теоретичну харак 2 (19) 1 3 33527 4 теристику H(Q) визначають остаточно у такій потеристику Hщ (Q) з урахуванням геометричних паслідовності: раметрів щілястого ущільнення конкретного визначають теоретичну напірну характеристику насоса та коефіцієнта в'язкості υ рідини; Ht(Qt), де Qt - теоретична подача через колесо, що напір Н шуканої напірної характеристики H(Q) при являє собою відрізок прямої лінії з кінцевими точбудь-якому значенні подачі насоса Q (0≤Q≤Qmax) ками 1 (Qt,1 =0, Ht,1=Ht,1max) і 2 (Qt,2=Qt,2maх, Ht,2=0), визначають відрахуванням від напору Hщ величидля яких значення ординати Ht,1max точки 1 і знани гідравлічних витрат hд,ф напору в проточній чення абсциси Qt,2max точки 2 знаходять при факчастині насоса по довжині і в дифузорі, що визнатичних геометричних параметрах робочого колеса чають з характеристики цього виду витрат напору насоса, крім зовнішнього діаметра dз, для якого hд,ф (Q), та відрахуванням величини hу ударних приймається значення dз,вст ; витрат, що визначають з опорної характеристики теоретичну напірну характеристику Ht(Qt) перераударних вихрових витрат hу(Q). ховують на відповідну теоретичну напірну харак Спосіб відноситься до насособудування, а саме до проблеми перерахунку напірної характеристики відцентрових насосів при обточці їх колес по зовнішньому діаметру. Можливість визначення напору Н відцентрового насоса при певній подачі Q та його напірної характеристики H(Q) в певному діапазоні подач ще до фактичної обточки його колеса має суттєве значення для проведення розрахунків систем насос-труба. Такі розрахунки часто проводять при виборі діаметрів робочих колес відцентрових насосів на насосних станціях магістральних нафтота нафтопродуктопроводів з метою запобігання надлишньому дроселюванню тиску на дроселюючих засувках насосних станцій та досягнення найкращого коефіцієнту корисної дії (ККД) магістральних трубопроводів. В магістральних нафто- та нафтопродуктопроводах залежно від продуктивності, на яку розраховують відповідний трубопровід, використовують відповідні насоси серії НМ [1]. Насоси певного типу мають максимальний ККД при відповідних значеннях параметрів робочого колеса ротора насоса, що забезпечують номінальну подачу насоса Qном, звично, в кубічних метрах перекачуваної рідини за годину. Потужність Онш досягають при стандартній частоті обертів ротору nном, кількості лопаток z і певних значеннях таких геометричних параметрів лопаток (лопатів) колеса, як: г - радіус перетину лопатки колеса; b - ширина лопатки в перетині; δ - товщина лопатки в перетині в напрямку нормалі до робочої поверхні лопатки; b - кут між напрямном відносної швикості та напрямком, зворотнім до переносної перекачуваної рідини [2]. Параметри, що відносять до входу перекачуваної рідини в колесо, далі в формулах будуть позначені нижнім індексом 1, а що до сходу рідини з лопаток-нижнім індексом 2. При цьому 2 r2=d3, де d3 - зовнішній діаметр колеса. Як правило, для кожного типу насоса крім номінального типу колеса на подачу Qном заводивиробники насосів випускають колеса на інші потужності: для насосів серії НМ на 0,7 Qном і 0,5 Qном, а для насосів великої потужності (подачі) також на 1,2 Qном. На одному екземплярі типа насоса з певними типами колес проводять на спеціальному стенді випробування і отримують набори так званих паспортних характеристик для стандартних частот обертів ротора насоса та рідини (води і нафти з певною густиною і коефіцієнтом кінематичної в'язкості v). При v≤100 сантистокс в відцентрових насосах має місце автомодельний режим роботи, коли напір насоса мало залежить від в'язкості рідини. Для такого випадку і призначений описуваний тут спосіб визначення напірної характеристики. При v>100 визначена за цим способом напірна характеристика повинна бути скорегована згідно методики, викладеної в [3]. При виборі режимів роботи магістрального трубопроводу, що формують за рахунок спільної роботи кількох насосів, одночасно з збереженням обмежень на тиск в різних точках трубопроводу (на вході насосних станцій для запобіганню роботи насосів в режимі кавітації і на виході насосних станцій для запобіганню можливого пориву магістральної труби) треба досягати високого ККД магістрального трубопроводу в цілому. А для цього треба, щоб напір, який являє собою питому енергію, що отримує рідина від колес насосів, не витрачався марно, а йшов на корисну роботу по переміщенню рідини поза насосами. Якщо насоси працюють при стандартній частоті обертів роторів (і колес), а регулювання режиму магістрального трубопроводу відбувається за допомогою локальних на кожній насосній станції систем автоматичного регулювання тиску на них, то надмірний напір (тиск), що виробляють насоси, знімають (гасять) дроселюючими засувками. Але такий режим роботи магістрального трубопроводу з дроселюванням напору приводить до зменшення його ККД. Щоб запобігти надлишньому дроселюванню напору, на насосах (що на проектній стадії і при будівництві магістрального трубопроводу були вибрані певного типу) встановлюють колеса певного типу з тим чи іншим значенням подачі. Якщо цього недостатньо, то проводять обточку лопаток колеса по зовнішньому діаметру d3. Оптимальний вибір зовнішніх діаметрів всіх колес насосів на насосних станціях магістрального трубопроводу з метою досягнення його максимального ККД - це очікуваний технічний результат, для отримання якого треба мати спосіб, що забезпечує високу точність визначення напірної характеристики кожного відцентрового насосу у вигляді функції H(Q) напору Н, звично, в метрах, від подачі 5 33527 6 Q насоса в діапазоні 0≤Q й Qmax, де Qмах - максиАле, по-перше, проведені нами розрахунки помальна подача за умов експлуатації насоса, для казують, що при залежності ударних витрат напоможливих значень його зовнішнього діаметра d3. ру від подачі насоса у вигляді (5) залежність hd від Аналог такого способу полягає в тому, що якподачі насоса Q буде далека від залежності (4), що відома напірна характеристика H0(Q) для колещо може бути прийнята, виходячи з експерименса з номінальним діаметром d3,0 (паспортна характальних даних. теристика), то для перерахунку на характеристику По-друге, теоретичний напір Ht колеса і подаH1(Q) колеса з обточеним діаметром d3,1