Регулирование насоса в системе фонтана.
В предыдущем материале мы подробно разобрали как определяется рабочая точка насоса, а сейчас рассмотрим, как ее обеспечить. Изменение режима работы насоса достигается регулированием, которое может осуществляться либо при помощи изменения характеристики насоса, либо при изменении характеристики системы.
Можно выделить следующие основные способы регулирования:
- Регулирование задвижкой (дросселирование).
Осуществляется путем изменения степени открытия задвижки, установленной после насоса, в результате чего гидравлические потери увеличиваются/уменьшаются и изменяется характеристика системы (рабочая точка смещается).
В данном случае, при закрытии задвижки увеличилось гидравлическое сопротивление системы, вследствие чего изменилась характеристика системы и рабочая точка сместилась:
2 (Q2, H2) --> 3 (Q3, H3)
Данный метод является самым простым и применяется довольно часто, но имеет существенный недостаток – этот способ неэкономичен. Увеличивая потери, соответственно, уменьшается КПД.
- Регулирование с помощью байпаса.
Осуществляется перепуском части жидкости, подаваемой насосом, из напорного трубопровода во всасывающий по обводному трубопроводу, на котором установлена задвижка. При изменении степени открытия этой задвижки, изменяется и расход перепускаемой жидкости.
Открытием или закрытием этой задвижки можно влиять на характеристику линии байпаса. Рабочая точка (точка 2) определяется на пересечении характеристики насоса и общей характеристики системы. Для построения общей характеристики необходимо просуммировать характеристику линии байпаса и общей системы по подаче. Расход, идущий в систему, определяется, в данном случае, точкой 4, а расход, идущий в линию байпаса точкой 3.
Энергия жидкости, проходящей по обводному трубопроводу, теряется, поэтому такое регулирование также неэкономично.
- Регулирование изменением частоты вращения насоса.
Данный способ, в основном, реализуется с использованием преобразователя частоты тока линии электропитания двигателя насоса. Изменение частоты вращения насоса ведет к изменению его характеристики и, соответственно, рабочей точки.
При увеличении частоты вращения (n2-->n3) характеристика смещается вверх и новой рабочей точкой становится точка 3. При уменьшении (n2 -->n4) характеристика смещается вниз и рабочей точкой становится точка 4.
Данный способ является наиболее оптимальным и экономичным. Использование частотного регулирования позволяет в значительной мере снизить затраты на электроэнергию, благодаря чему такое решение быстро окупается. Кроме того, преобразователи частоты тока позволяют значительно увеличить срок эксплуатации оборудования и защитить его от полного выхода из строя при внештатных ситуациях.
Однако, данный способ регулирования подачи тоже далёк от идеала. При снижении частоты вращения рабочего колеса, резко падает его КПД. Профили лопаток рабочего колеса центробежного насоса изготавливаются с учётом проектной частоты вращения, при изменении частоты вращения кривизна профилей лопаток становится неоптимальной и КПД существенно снижается. Что особенно заметно на насосах с малой расчётной частотой вращения вала 720 и 1450 оборотов в минуту.
Кроме того, электродвигатель насоса должен быть изначально пригоден для работы под управлением частотного преобразователя. При снижении частоты вращения вала, снижается частота вращения вентилятора воздушного охлаждения двигателя, подача воздушного потока для охлаждения двигателя резко снижается, электродвигатель находится в перегретом состоянии. Эта проблема особенно заметна в музыкальных и динамических фонтанах, где насосы работают режимах с частой сменой частоты вращения, пусков и остановок в малые интервалы времени.
В следующей новости мы расскажем о том, как осуществляется пересчет характеристик насоса при изменении частоты вращения.