Меню

Плунжерный насос регулировка расхода

Как работает плунжерный насос, как он выглядит

Что такое плунжерный насос? Это насос объемного действия. То есть давление жидкости создается за счет изменения объема камеры. Когда объем камеры растет, в ней создается разряжение, жидкость всасывается. Когда объем уменьшается, жидкость сжимается, давление растет.

На рисунке мы видим наличие клапанов. Плунжер идет вправо – всасывание – подымается впускной клапан, закрывается выпускной. Вода заполняет камеру. Плунжер идет влево – нагнетание – запирается впускной клапан, поднимается выпускной. Вода устремляется по назначению.

Этот же принцип используется в поршневых насосах. Отличие насосов друг от друга заключается в нагнетающем элементе. В поршневых насосах работает поршень. В плунжерных – плунжер. В поршневых насосах самая ценная деталь – цилиндр в котором ходит поршень. К изготовлению этого элемента предъявляют большие требования. А именно, внутренний диаметр должен быть в жестком допуске по всей длине.

В плунжерном – жесткий допуск на изготовления наружной поверхности цилиндра. Чего достигнуть намного легче с технической точки зрения, чем расточка и доводка внутреннего диаметра.

Устройство плунжерного насоса

Разберем устройство насосов плунжерного типа на примере дозировочного насоса.

Ход плунжера изменяется в зависимости от положения эксцентрика. Если эксцентрик установлен в центре червячного колеса, то ход вытеснителя (плунжера) равен нулю. При максимальном удалении от центра, ход вытеснителя максимальный. То есть производительность насоса можно менять от нуля до максимума. Поэтому он называется дозировочным.

Виды плунжерных насосов

Главное преимущество плунжерных насосов перед поршневыми – точность изготовления наружного диаметра цилиндра намного выше точности изготовления внутреннего диаметра. Допуски на плунжер достигают 2 – 3 мкм. Благодаря таким минимальным зазорам достигается большое давление и высокое КПД, намного больше, чем у поршневых насосов.

В зависимости от компоновки главных деталей плунжерные насосы бывают:

Плунжерные насосы – агрегаты высокого давления. Поэтому они не нашли применения в быту. Простота изготовления делает их надежными механизмами, которые широко применяются в различных сферах народного хозяйства:

Аксиальный плунжерный насос

Надо отметить, что аксиальный плунжерный насос часто называют аксиально-поршневым. Два этих термина описывают один и тот же механизм. Аксиальный указывает на то, что цилиндры расположены вдоль оси бока цилиндров.

У некоторых насосов угол γ можно менять произвольно. Соответственно меняется производительность насоса. Чем он больше, тем больше производительность. Угол оси упорного круга к оси блока не может быть больше 45 градусов.

На схеме показан насос у которого ведущий вал вращает упорный диск. Блок цилиндров неподвижен. Также применяют аксиально-плунжерные насосы, у которых крутиться блок цилиндров, а упорных диск неподвижен.

Плунжерный насос высокого давления

Простота конструкции плунжерных насосов делает их незаменимыми во многих отраслях промышленности. Компактные, недорогие, долговечные. Простое обслуживание. Давление от 100 до 3000 атм. Производительность от 200 до 3000 литров в минуту.

Изготавливают как стационарные, так и передвижные установки на шасси автомобиля. Применяют специальные антивибрационные опоры, которые гасят колебания насоса.

Привод насоса – электрический или ДВС.

Трансмиссия – упругая муфта, клиноременная передача – для электрического мотора.

Карданный вал или муфта сцепления – для ДВС.

Предохранительные устройства для недопущения превышения выше допустимых давления и температуры – стабилизаторы всасывания.

Самоочищающиеся фильтры – важный компонент насосной установки.

Применение:

Источник

Что такое плунжерный насос и как он работает?

Гидравлические системы нашли применение во многих областях промышленности. Важное значение в выполнении их функций имеют гидронасосы, обеспечивающие эффективную работу системы. Они бывают разного вида и предназначения, что объясняет различия в принципах работы механизмов.

Помимо основной функции, выражающейся в подаче необходимой жидкости под определенным давлением, гидронасос может служить приводом для других устройств. Одним из самых распространённых является так называемый плунжерный насос. Он представляет собой аппарат простого действия, повышающий эффективность работы, основная деталь которого создана в виде плунжера.

1 Что такое плунжер?

Определение «плунжер» подразумевает под собой поршень в гидравлической системе, совершающий возвратно-поступательные движения. Его внешний вид отличается цилиндрической формой, характеризующейся длиной, которая существенно превышает диаметр.

Плунжеры используют в гидромашинах, насосах и дизельных двигателях. Уплотнитель, составная часть вытеснителя, находится на самом цилиндре, вследствие чего при движении последнего происходит его перемещение по поверхности плунжера. Эта деталь отличает плунжер от обычного поршня и объясняет преимущество первого при работе в условиях высокого давления. Основным показателем эффективности плунжера является объем вытесняемой им жидкости, он зависит от длины его хода. Регулировка работы вытеснителя происходит благодаря последнему фактору. Подобные механизмы обычно используют для перекачивания большого объема жидкой среды.
к меню ↑

1.1 Принцип работы

Для того чтобы понять принцип работы этого аппарата,для начала нужно пояснить, что такое плунжерный насос. Это агрегат, применение которого обусловлено необходимостью подачи определенной жидкости (смеси) под воздействием высокого давления. Возвратно-поступательное движение плунжера, направленное вправо, вызывает понижение давления в камере нахождения вытеснителя, что ведет за собой раскрытие всасывающего клапана и дальнейшее заполнение камеры требуемой жидкостью.

Камера, в которой находится плунжер, представляет собой замкнутое пространство, по необходимости соединяющееся с трубопроводом с помощью клапанов. Их всего три вида: всасывающие, нагнетательные и предохранительные.

Следующий шаг работы плунжера заключается в его движении влево, вследствие чего давление в специальной камере повышается, тем самым открывая клапан нагнетания, через который вода или другие смеси поступают в трубопровод. Принцип действия заключается в том, что и в первом, и во втором случае появляется разница в давлении, из-за чего система работает четко и без нарушений. При работе происходит передача энергии жидкости для преодоления инерции, сопротивления и статической высоты в трубопроводе. Наиболее популярны трехплунжерные насосы. Повышенный интерес к ним обусловлен их достоинствами и почти полным отсутствием недостатков.

Схема работы плунжерной пары

Изготовить поршневый насос для откачки воды на собственном садовом участке можно своими руками. Для этого понадобятся два клапана, которые не будут давать жидкости самопроизвольно вытекать, прошень, являющийся главной частью механизма и корпус. Корпус можно изготовить из трубы. Длина трубы не менее 60 см, диаметр трубы не менее 8 мм. Свой собственный поршневый насос будет стоить не дорого, но по техническим характеристикам будет уступать моделям, произведенным промышленным путем.
к меню ↑

1.2 Разновидности

Классифицировать аксиально — плунжерные насосы можно по трем основным признакам:

По способу действия:

По числу плунжеров.

По виду перекачиваемой жидкости:

2 Какое применение у аксиально — плунжерного насоса?

Плунжерные насосы высокого давления нашли свое применение во многих сферах. К ним относятся:

Устройство аксильно-плунжерного насоса

Нельзя не отметить то обстоятельство, что в зависимости от применения возможны различные варианты конфигурации насоса плунжерного типа. Например, те модели, что используются в нефтедобывающей промышленности, не предусматривают клапанов нагнетания. Их функции выполняют клапаны в форсунках. Данное обстоятельство позволяет повысить надежность работы плунжера.
к меню ↑

2.1 Преимущества

Аксиально — плунжерный насос высокого давления имеет много плюсов. К ним относят:

2.2 Минусы

Помимо плюсов применение аксиально плунжерных конструкций имеет и минусы. Они возникают при интенсивной работе и выражаются в появлении пульсации и вибраций. Их негативное влияние можно предотвратить путем присоединения к насосу высокого давления своими руками дополнительных устройств. Ими могут стать рабочие плунжеры. К примеру, трехплунжерный насос не допускает вибраций.

Плунжерный насос HAWK 610003

Неправильная эксплуатация аппарата грозит частыми поломками, исправить которые будет сложно. Поэтому при неимении подобного опыта не стоит самостоятельно устанавливать или чинить плунжерные насосы. Будет потеряно время и, возможно, пострадает качество.
к меню ↑

Читайте также:  Регулировка дверей джили мк кросс видео

3 Эксплуатация

От правильного использования аппарата зависит срок его службы, поэтому необходимо знать все нюансы монтажа и применения аксиально плунжерных насосов.

В любом случае перед началом работы с плунжерным насосом изучение инструкции обязательно и пренебрегать этим правилом не рекомендуется.
к меню ↑

3.1 Как работает плунжерный водяной насос 3WZ 1507C? (видео)

4 Отличия от поршневых насосов

Поршневые насосы и аксиально плунжерные насосы довольно схожи, но в их конструкции все-таки присутствуют небольшие различия. В первую очередь, это касается формы поршня, во-вторых, его расположения. Плунжер не касается стенок рабочей кабины, чего нельзя сказать о поршне в других моделях. Плунжерные агрегаты вполне возможно эксплуатировать в полевых условиях, это стало реально благодаря их размерам. Такие насосы высокого давления для воды гораздо популярнее чем остальные.

Аксиально плунжерные насосы и электронасосы используют повсеместно. Они эффективно работают в любом производстве и в быту. Производители постоянно улучшают качество за счет модернизации технологии, применения новшеств и изготовления экономичных моделей.

Источник

Давление насосов

Статья отредактирована и дополнена в мае 2019 года.

Если производительность насоса отвечает на вопрос какой объем жидкости насос может переместить за единицу времени, то давление отвечает на вопрос какое именно сопротивление трубной системы (в барах) может преодолеть насос.

Небольшие центробежные насосы (например, аквариумные) способны развивать максимальное давление 0,05 бар (то есть создавать напор воды до 0,5 метра). Некоторые промышленные насосы объемного типа (например, плунжерные) способны развивать давление до 200 бар и даже больше.

В чем измеряют давление насосов? Какие бывают единицы измерения?

Другая популярная единица измерения давления – бар (1 бар = 100 000 Паскаль = 0,1 МПа).

Как соотносятся между собой бары/паскали с одной стороны и метры водяного столба/тех. атмосферы с другой?
0,1 МПа = 1 бар = 1,0197 кгс/см² = 10,197 м.в.ст.

То есть выходит, что один бар чуть больше, чем одна техническая атмосфера (кгс/см²). А 10 метров водяного столба чуть меньше, чем 1 бар. Разница составляет менее 2%. Так вот на практике этой разницей пренебрегают и приравнивают бар с технической атмосферой. Говорят, столб чистой воды высотой 10 метров давит с такой же силой, что и 1 бар или 1 атмосфера. И большой ошибки в этом не будет, кроме тех ситуаций, где нужна высокая точность расчетов.

Иногда давление называют напором. Нет ли здесь ошибки?

На самом деле ошибки нет. Давление и напор насосов можно считать тесно связанными понятиями. Термин «давление» более корректный и универсальный, его чаще используют для объемных насосов. Термин «напор» обычно используют для центробежных насосов из-за его удобства.

Когда говорят про напор, то имеют в виду на какую высоту способен поднять жидкость насос в открытой системе. В открытой системе поток жидкости не изолирован от атмосферы. В такой системе насосу приходится преодолевать не столько сопротивление трубной системы, сколько «бороться» с тяжестью водяного столба в напорной линии.

Типичный пример подбора насоса с нужным напором – это подбор многоступенчатого центробежного насоса. Если нужно поднять воду на высоту 20 этажей (при высоте этажа 3 метра), то говорят, что насос должен развить напор не менее 60 метров (водяного столба). На самом деле напор насоса должен быть еще немного выше, ведь он должен еще преодолеть потери на трение в трубопроводе. В любом случае давление в напорном трубопроводе при работе насоса составит не менее 6 атмосфер.

Как между собой связаны давление, производительность и потребляемая мощность насоса?

У центробежных насосов зависимость между производительностью и давлением выражена кривой производительности. Чем больше давление, тем меньше производительность. При этом потребление энергии насоса растет по мере увеличения производительности.

Изображение 1. Зависимость производительности, давления, потребляемой мощности и КПД центробежного насоса.

На изображении 1 показаны кривые характеристик одного центробежного насоса. Синяя кривая показывает зависимость производительности от давления. Черная линия показывает мощность на валу насоса по мере роста производительности. И, наконец, кривая зеленого цвета показывает изменение КПД по мере изменения давления.

Если сопротивление трубной системы будет равно 0, то есть насос будет выливать воду из напорного патрубка без подключения к линии, то его производительность будет максимальной, а создаваемый напор будет нулевым. Работа в таком режиме для центробежного насоса не очень полезна, поскольку потребляемая мощность будет максимальной и двигатель насоса может сгореть.

Если сопротивление системы будет соответствовать напору 32 метра водяного столба, то насос будет работать в точке, показанной красным цветом. При этом его производительность будет составлять 54 м³/час, давление 32 м.вод.ст. (3,2 кгс/см²), потребляемая мощность (на валу) 6,6 кВт, а КПД будет равен 71,3%.

У объемных насосов давление и производительность тоже имеют корреляцию, но обычно более слабую, чем у центробежных насосов. Исключение – мембранные пневматические насосы, которые имеют кривые характеристик, похожие на центробежные насосы. Обычно объемный насос имеет производительность, определяемую объемом перемещения жидкости за один рабочий такт и скоростью совершения этих тактов. Рабочее же давление объемного насоса определяется сопротивлением системы. При максимальном рабочем давлении производительность объемного насоса обычно немногим меньше, чем при нулевом давлении.

Сопротивление системы

В реальных условиях насос всегда выполняет некоторую полезную работу по перемещению жидкости в трубопроводной системе. Система может быть простейшей и состоять из трубы, опущенной в колодец (всасывающая линия насоса), и шланга, ведущего от насоса в бочку (напорная линия). В других случаях система может быть сложной и состоять из десятков различных трубопроводных контуров и резервуаров.

Система может быть двух типов: открытая (сообщается с атмосферой) и закрытая (изолирована от атмосферы).

В открытой системе насосу приходится преодолевать статическое и динамическое сопротивление, а в закрытой есть только динамическое сопротивление.

Существует два вида сопротивления в системе:

— Диаметр труб. Он должен соответствовать диаметру труб насоса. Особенно важно, чтобы напорный патрубок насоса не подключался к трубе маленького диаметра – это создаст высокое сопротивление системы и приведет к росту давления в ней при снижении производительности (см. ниже Дросселирование). Засорение трубопровода так же приводит к уменьшению полезного проходного сечения трубы.

— Наличие изгибов и колен трубопровода. Все изгибы создают дополнительное сопротивление. Всегда рекомендуют проектировать трубопровод с минимальным числом изгибов.

— Наличие сужений и расширений трубопровода (например, задвижек и регулирующих вентилей). Такие элементы деформируют поток жидкости и приводят к дополнительным потерям из-за образования дополнительной турбулентности течения потока.

— Материал трубопровода. Чем более шероховатый материал трубы, тем сильнее будет сопротивление. Например, в стальном трубопроводе потери будут несколько выше, чем в полипропиленовом.

— Длина трубопровода. Чем длиннее трубопровод, тем сильнее будут потери на трение. Зависимость потерь давления от длины трубопровода определяется по сложной формуле, которая включает в себя не только длину, но также диаметр и материал труб, скорость течения и вязкость жидкости.

— Вязкость жидкости. Чем более вязкая жидкость, тем выше потери на сопротивление при ее перемещении.

— Скорость течения жидкости. Чем быстрее течет жидкость, тем выше потери на сопротивление.

Изображение 2. Реальная производительность и давление насоса будут зависеть как от параметров самого насоса, так и от характеристики сопротивления трубопроводной системы

На изображении 2 показано, что реальная производительность насоса (центробежного или объемного) зависит не только от его собственных характеристик, но и от характеристик трубопроводной системы.

Читайте также:  Прибор для регулировки теплого пола

Обратите внимание, что даже про нулевой производительности кривая сопротивления системы не равна 0. Это обусловлено наличием в ней статического сопротивления. Общее сопротивление системы всегда равно сумме статического и динамического сопротивления.

Если система короткая и диаметр труб в ней достаточный, то расчетом динамического сопротивления можно пренебречь. Если же система длинная, то пренебрегать этим расчетом не стоит.

Возьмем центробежный насос с максимальным напором 15 м.в.ст., максимальной допустимой производительностью 3,6 м³/час и рабочей точкой 2,7 м³/час при напоре 10 метров. Насос имеет присоединение G 1″ (один дюйм). Для расчета сопротивления линии нам нужен точный внутренний диаметр трубы в мм. Согласно ОСТ 266 резьба BSP 1″ (резьба G1″) имеет внутренний диаметр 30,29 мм.

Нам нужно при помощи этого насоса поднять воду на высоту 10 метров по вертикали, при этом общая длина трубы составит 100 метров. Какова будет производительность насоса?

Изображение 3. Насос подает воду на высоту 10 метров при общей длине трубы 100 метров

Если сделать расчеты, то выяснится, что при расходе 45 л/мин (2,7 м³/час) сопротивление линии составит 4,28 м.в.ст., а значит насос не сможет работать в этой точке. Возьмем несколько точек по производительности и построим кривую сопротивления нашей линии.

Изображение 4. В нашем примере насос будет работать с производительностью 1,9 м3/час при давлении в линии 12,4 м.в.ст. (1,24 кгс/см²).

Если сделать расчет сопротивления нашей линии при нескольких значениях производительности и соединить эти значения кривой линией, то сразу становится очевидной реальная рабочая точка, в которой насос будет работать в нашем примере. Это точка пересечения двух кривых. Она составит 1,9 м3/час при давлении в линии 12,4 м.в.ст.

Как избежать таких потерь производительности? Самое простое – укоротить напорную линию или увеличить диаметр трубы. Например, если взять в качестве напорной трубы не G1″, а следующую по размеру G1¼» (внутренний диаметр 38,95 мм), то потери давления уменьшатся в 3 раза, а производительность насоса составит примерно 2,4 м3/час.

Ловушки при определении давления (напора) насоса

Изображение 5. Зависимость давления в напорной линии от плотности жидкости.

На изображении 5 показана зависимость давления в напорной линии от плотности жидкости. На левом рисунке насос перекачивает чистую воду с плотностью 1 кг/дм³. Перепад высоты между манометром и точкой подъема жидкости насосом составляет 50 метров. При этом манометр показывает давление 5 кгс/см².

На среднем рисунке насос перекачивает растворитель с плотностью 0,7 кг/дм³ (ниже плотности воды). При том же самом перепаде высоты 50 метров манометр будет показывать лишь 3,5 кгс/см².

Наконец, на правом рисунке насос перекачивает насыщенный раствор сахара с плотностью 1,3 кг/дм³ (выше плотности воды). При перепаде высоты 50 метров манометр покажет давление 6,5 кгс/см².

Возьмем раствор сахара плотностью 1,3 кг/дм³ (то есть в 1,3 раза больше чем у воды). Какой насос нужен, если раствор сахара требуется поднять на высоту 50 метров?

Есть мнение, что для перекачивания раствора сахара нам нужен насос, изначально рассчитанный на напор 65 метров (при работе с водой), который будет выдавать лишь 50 метров напора при работе с раствором сахара. Но это ошибка!

Кривая работы центробежного насоса не зависит от плотности жидкости! Если насос может поднять столб воды на высоту 50 метров, то на такую же высоту он сможет поднять и раствор сахара с той же самой производительностью. Но какой ценой!? Ведь давление в напорной линии вырастет пропорционально увеличению плотности. А значит вырастет и потребляемая насосом мощность. Все что требуется – поставить более мощный двигатель на тот же самый насос.

Однако следует помнить, что если изначально насос конструктивно был рассчитан на перекачивание воды, то при работе с более плотной жидкостью вырастет нагрузка на все его внутренние узлы. И он может быстро выйти из строя. Поэтому при выборе центробежного насоса следует обращать на указанную производителем максимально допустимую плотность жидкости. Также обращайте внимание на максимально допустимое давление в корпусе насоса.

Изображение 6. Плотность жидкости не влияет на производительность и напор насоса, но влияет на давление и потребляемую мощность.

На изображении 6 показана ситуация, когда один и тот же насос перекачивает воду (слева) или раствор сахара (справа). Высота подъема жидкости и производительность насосов будут одинаковыми в обоих случаях. Однако давление в напорной линии будет отличаться, а вместе с ним будет отличаться и потребляемая насосом мощность. Вероятнее всего, на насос слева следует поставить двигатель номинальной мощностью 5,5 кВт (двигатель всегда берется с некоторым запасом от реальной потребляемой мощности), а на насос справа следует поставить двигатель мощностью 7,5 кВт.

Дело в том, что жидкость может попадать в насос уже с некоторым давлением (положительным или отрицательным).

На изображении 7 показана схема, при которой насос перекачивает воду в замкнутом (но не изолированном от атмосферы) контуре. Высота подъема жидкости после насоса равна 4 метра, но и на вход в насос вода попадает с тем же самым подпором 4 метра. Поскольку статическое давление на входе и выходе из насоса равны, то полезный напор, создаваемый насосом, будет равен 0 (или чуть больше 0 с учетом потерь на сопротивление). Иначе говоря, насос будет работать при нулевом перепаде давлений. Все, что требуется насосу в этой ситуации – это преодолеть сопротивление трубопровода. При этом давление в корпусе насоса будет равно 0,4 кгс/см2 (то есть будет равно статическому давлению столба воды высотой 4 метра).

Изображение 8. Полезный напор насоса на этом рисунке составляет 20 метров в.ст. (30 на выходе минус 10 на входе).
На изображении 8 вода поступает в насос с положительным подпором в 10 м.в.ст (манометр на входе в насос показывает 1 кгс/см²). Насос же поднимает водяной столб на высоту 30 м.в.ст. (манометр на выходе из насоса показывает 3 кгс/см²). Полезный напор насоса составляет 20 м.в.ст. (30 на выходе – 10 на входе). Иными словами перепад давлений в насосе составит 2 кгс/см².

С точки зрения самого насоса ситуация с 10 метрами подпора на входе и 30 метрами напора на выходе идентична той, когда, например, на входе нулевое давление, а напор на выходе равен 20 метрам. То есть 30 – 10 = 20 – 0.

Только следует помнить, что корпус насоса должен быть рассчитан именно на давление в напорной линии, а не на размер перепада между входом и выходом. В нашем примере насос создает перепад давлений 2 кгс/см2, однако давление в корпусе насоса при этом составит 3 кгс/см². Именно на 3 кгс/см² он и должен быть рассчитан (и желательно с запасом).

Изображение 9. Полезный напор насоса на этом рисунке составляет 34 метра в.ст. (30 на выходе + 4 высота самовсоса).

Часто считают, что слишком мощный насос не стоит ставить в маленькую систему. Будто он создаст такое давление, которое разорвет трубы. Однако это утверждение может быть справедливым, только если пропускная способность трубопроводной системы низкая (например, если диаметр трубы меньше диаметра патрубков насоса). Если же пропускная способность системы достаточна, то насос не создаст в ней избыточного давления.

Читайте также:  Регулировка топливной смеси карбюратора солекс

Требуется перекачать воду с производительностью 5 м³/час с подъемом на высоту 32 метра. Однако в наличии есть центробежный насос, который обеспечивает производительность 5 м³/час при напоре 57 метров (например, Pedrollo 2CPm 25/16A). То есть наш насос намного мощнее, чем надо. Означает ли это, что насос создаст огромное давление в системе, намного больше, чем требуется? Ответ простой – нет. Давайте взглянем на кривую характеристик центробежного насоса.

Изображение 10. Рабочая точка центробежного насоса зависит от сопротивления в линии

На изображении 10 видно, что насос может работать как при напоре 32 метра (рабочая точка №2 на рисунке), так и при напоре 58 метров (рабочая точка №1 на рисунке). Однако в какой именно точке насос будет работать выбирает не он сам, а сопротивление системы. Если требуется поднять воду всего лишь на высоту 32 метра, то насос вынужден будет работать в рабочей точке №2. В этом случае его производительность правда будет значительно выше, чем требуется – 9,6 м³/час вместо требуемых 5 м³/час.

Еще проще ситуация с объемным насосом, например, с шестеренным. Если он рассчитан на максимальное давление 10 бар и производительность 5 м³/час, то при сопротивлении 10 бар он покажет производительность 5 м3/час. Если же сопротивление в линии будет небольшим (5 бар), то насос обеспечит ту же самую производительность 5 м³/час при давлении 5 бар. Изменится только потребляемая мощность (снизится в 2 раза).

Таким образом если сопротивление в линии ниже, чем максимальное давление насоса, реальное давление в линии окажется равно этому сопротивлению (а не максимальному давлению насоса).

Если сопротивление в линии выше, чем то, что может преодолеть насос, для насоса это будет равносильно работе на закрытую задвижку. При этом динамические насосы будут работать «вхолостую» и с ними может ничего не произойти, кроме риска перегрева (ведь они перестанут охлаждаться потоком жидкости). Мембранные пневматические насосы в этой ситуации остановятся и с ними не будет ничего плохого. Большинству же объемных насосов работа на закрытую задвижку строго противопоказана. Ведь они не ограничены верхним пределом создаваемого давления и будут пытаться повысить его, пока их двигатель не перегреется или корпус насоса не повредится от избыточного давления.

Давление различных видов насосов

Давление зависит от вида насоса. Насосы бывают динамические (центробежные, вихревые) или объемные, (шестеренные, винтовые, плунжерные, перистальтические, мембранные).

Центробежные одноступенчатые насосы не способны обеспечивать давление более 10-11 кгс/см² (то есть не могут развить напор воды более 100-110 метров) даже при очень большой мощности электродвигателя.

Высокое давление могут обеспечить объемные насосы различных типов. К ним относятся шестеренные, винтовые, плунжерные, перистальтические, мембранные).

Большинство мембранных пневматических насосов обеспечивают максимальное давление до 7-8 кгс/см².

Плунжерные дозировочные насосы из нашего каталога развивают давление до 20-25 кгс/см².

Способы регулировать давление насосов

Изменить давление (и производительность) насоса можно несколькими методами. Часть из них касается изменения параметров самого насоса, а часть касается изменения параметров трубопроводной линии.

Для центробежного насоса снижение частоты вращения вала приводит к пропорциональному уменьшению максимальной производительности и уменьшению максимального давления во второй степени. Например, уменьшение частоты вращения в 1,5 раза приводит к уменьшению производительности в 1,5 раза и уменьшению давления в 2,25 раза (1,5²).

Изображение 11. Уменьшение скорости вращения вала центробежного насоса приведет к одновременному уменьшению давления и производительности в системе.

На изображении 11 центробежный насос изначально работает на обычной скорости 2900 об/мин. С учетом сопротивления системы он работает в рабочей точке №1. Его производительность составляет 3,1 м³/час при напоре 4,5 м.в.ст.

Затем частота вращения вала была уменьшена в 1,5 раза до 1933 об/мин. Это привело к изменению кривой характеристик насоса. Максимальная производительность снизилась в 1,5 раза (с 3,6 до 2,4 м³/час), а максимальный напор снизился в 2,25 раза (с 20 до 8 м.в.ст.). Поскольку производительность насоса снизилась, то снизилось и сопротивление трубопроводной системы. Давление в системе упадет вместе с производительностью. Теперь новая кривая характеристик насоса (1933 об/мин) будет пересекаться с кривой трубопроводной системы в новой точке №2. Теперь производительность составит 1,9 м³/час при напоре 3 м.в.ст.

Для объемных насосов уменьшение частоты вращения вала насоса приводит к пропорциональному снижению производительности и потребляемой мощности. За счет освободившегося запаса по мощности такой насос сможет работать в системе с увеличенным давлением (по сравнению с работой при номинальной скорости вала).

Если же объемный насос остается в той же системе, где и работал до понижения скорости, то при снижении производительности произойдет и некоторое уменьшение давления из-за снижения сопротивления системы.

Как изменить скорость вращения вала насоса?

Менять скорость вращения вала насоса, например, можно при помощи понижающей/повышающей редукторной (или ременной) передачи между двигателем и насосом.

Частоту вращения вала двигателя (и соответственно насоса) также можно регулировать при помощи частотного преобразователя. Этот способ регулирования давления является наиболее гибким и экономичным. Он позволяет насосу подстраиваться под изменение параметров системы и работать без существенного понижения КПД, несмотря на уменьшение производительности. Как правило, сильное падение КПД происходит лишь при очень резком (менее 30% от номинала) уменьшении частоты вращения.

Уменьшение сечения напорной линии уменьшает ее пропускную способность (а с ней и производительность), зато позволяет повысить давление на участке между насосом и задвижкой. Такой способ регулирования параметров насосов уменьшает КПД насоса из-за дополнительного сопротивления в системе, которое насос пытается преодолеть.

Уменьшение сечения всасывающей линии так же уменьшает производительность насоса, с одновременным понижением давления (давление на выходе из насоса понижается за счет создания дополнительного разрежения во всасывающей линии между задвижкой и насосом). КПД насоса так же снижается, но несколько меньше, чем при дросселировании напорной линии. Зато растет риск возникновения кавитации, а с ним и риск быстро погубить насос.

Если увеличить диаметр напорного трубопровода, то сопротивление линии уменьшится. Давление в линии снизится. Производительность (в случае с центробежным насосом), напротив, возрастет. Имеет смысл только при большой протяженности напорного трубопровода, чтобы эффект был заметен.

Любой метод регулирования давления насоса влияет и на другой его параметр – производительность. А что если нам нужно изменить давление в системе, но при этом сохранить производительность на том же уровне?

Здесь поможет только комбинация методов. Можно, например, уменьшив частоту вращения вала насоса, одновременно увеличить диаметр труб в напорном трубопроводе. Однако возможность применения тех или иных методов зависит от конкретной трубопроводной системы и универсального решения дано быть не может.

Чаще же всего для решения таких задач используют автоматические насосные станции, состоящие из нескольких насосов, частотных преобразователей и управляющей автоматики. Такие станции могут самостоятельно поддерживать нужные параметры в системе при необходимости включая или отключая некоторые насосы, а также изменяя им частоту вращения двигателя

Полезные статьи:

Как рассчитать потери напора в трубопроводе в зависимости от его длины и диаметра? Воспользуйтесь нашим онлайн-калькулятором расчета потерь напора в трубе.

Как подобрать насос с нужным давлением? Мы подготовили небольшую статью, в которой описали как подобрать необходимый насос по давлению (напору) и расходу (производительности). Перейдите сюда для подбора насоса онлайн.

Источник

Adblock
detector