Энергетика электропривода при регулировании подачи ЦН дросселированием

При заданных характеристиках насоса и трубопровода подачу и напор можно регулировать, изменяя гидравлическое сопротивление на входе магистрали Z или частоту вращения рабочего колеса насоса ω. В первом случае в о.е. , уравнения и принимают вид

;

.

Гидравлическая мощность на входе трубопровода

.

Точка А напорной диаграммы системы «насос – трубопровод», изображенной на рисунке 1.8, соответствует работе агрегата с открытой задвижкой.

При дросселировании выходе насоса вводится дополнительное гидравлическое сопротивление регулятора Z_гр, изменяется характеристика трубопровода и система работает в точке В, с новыми значениями H и Q.

1 – Z_гр* = 0; 2 – Z_гр* = 1; 3 – Z_гр* = 3.

Рисунок 1.8 - Регулирование подачи ЦН дросселированием

Общее сопротивление на выходе насоса

,

где Z_гр* - характеризует сопротивление гидрорегулятора.

Гидравлическое сопротивление регулятора, необходимое для обеспечения производительности ; о.е.:

,

при этом на гидрорегуляторе давление изменится на величину

, (1.16)

а потери мощности на нем составят

. (1.17)

На рисунке 1.9 представлены результаты расчетов, характеризующие изменение сопротивления гидрорегулятора в зависимости от требуемой подачи и соответствующие им изменение напора и потери мощности. Последние зависят от величины Н_С (см.рисунок 1.10) и могут достигать 50% потребляемой мощности (при Н_С*=0, Н_0*=1.3).

1 – Z_гр; 2 – Δ H_гр; 3 – Δ P_г; Н_с=0, Н_о=1.3.

Рисунок 1.9 - Потери мощности при дросселировании

Относительные значения потерь мощности в гидрорегуляторе снижаются при увеличении величины Hc. Кроме того, при этом пик максимума потерь смещается в зону меньших значений Q, то есть выводится из области активного регулирования подачи.

1– H_c = 0; 2 – H_c = 0.2; 3 – H_c = 0.4

Рисунок 1.10 - Потери мощности при регулировании подачи дросселированием

На рисунке 1.11 представлены результаты расчетов мощностей при регулировании подачи насосного агрегата дросселированием при различных значениях противодавления.

Для оценки влияния гидрорегулятора на баланс мощностей введем значение его КПД, равного отношению гидравлических мощностей на выходе гидрорегулятора и насоса (соответственно кривые 2 и 1). При заданной подаче Q КПД гидрорегулятора можно оценить как

,

где Н_гр и Н_ЦН – напор соответственно на выходе гидрорегулятора и насоса.

1 – гидравлическая мощность на выходе ЦН;

2 – гидравлическая мощность на выходе гидрорегулятора;

3 – потери на гидрорегуляторе;

4 – КПД гидрорегулятора.

Рисунок 1.11 - Регулирование подачи гидрорегулятором

Значения η _гр, расчитанные для различных значений H_c, приведены на рисунке 1.12 и иллюстрируют чрезвычайно низкую эффективность регулирования подачи насоса дросселированием.

Кроме потерь мощности на преодоление дополнительного гидравлического сопротивления, следует отметить увеличение относительных потерь (снижение КПД) самого центробежного насоса в соответствии с рисунком 1.5.

Зависимость общего КПД агрегата от величины подачи и противодавления рассчитана по (1.15) – (1.17) с учетом изменения КПД ЦН при регулировании и представлена на рисунке 1.13, а.

1 – H_c = 0; 2 – H_c = 0.2; 3 – H_c = 0.4.

Рисунок 1.12-КПД гидрорегулятора

Здесь механическая мощность на валу двигателя определена, как

(1.18)

а КПД ЦН рассчитывается в соответствии с (1.13). Применение дросселирования приводит к значи тельному снижению общего КПД агрегата, потери в гидрорегуляторе при глубоком регулировании подачи превосходят потери в насосе в несколько раз.

Рисунок 1.13, б иллюстрирует зависимость общего КПД агрегата от значения статического противодавления.

a) b)

1 – механическая мощность на валу ЦН при регулировании дросселированием; 2 – паспортное значение КПД ЦН;

3 – КПД гидрорегулятора; 4 – общий КПД агрегата.

Рисунок 1.13 – КПД агрегата при регулировании подачи дросселированием