Последовательная и параллельная работа насосов на сеть.

Заключение

В заключении подведем следующие итоги по работе в целом.
По такому же принципу можно построить характеристики трех и более насосов, которые располагаются на больших расстояниях друг от друга и подают жидкость в один общий в водосборник или напорный трубопровод.
Методику построения приведенных характеристик насосов нужно ис-пользовать не только при определении режима параллельной работы насосов, которые располагаются на значительном расстоянии друг от друга, но и при построении характеристик параллельно работающих насосов в одной насосной станции со сложными коммуникациями трубопроводов. В такой ситуации характеристику каждого из насосов нужно приводить к одной точке, к примеру, к выходу напорного трубопровода из здания станции, учитывая при этом все потери на местные сопротивле ...

Содержание

Введение 3
1. Классификация насосов и их конструкция 5
2. Последовательная и параллельная работа насосов 12
2.1 Последовательная работа 12
2.2 Параллельная работа насосов 14
Заключение 24
Список использованных источников 25

Введение

Выбор питательных насосов зависит от рассчитанного расхода, кото-рый обеспечивает восполнение потерь в системе теплового снабжения.
Производительность питательных насосов выбирается с покрытием двойного расхода в аварийных ситуациях с учетом подачи воды. При открытых системах теплового снабжения производительность насосов должна покрывать суммарный расход воды при ее наибольшем потреблении ее на ГВС с учетом утечек в системе отопления.
Подпиточные насосы должны создавать напор, который обеспечиает преодоление давления в обратной линии перед сетевыми насосами, а также гидравлическое сопротивление регулятора подпитки и соединительных трубопроводов.
Как правило, при расчетной мощности питательного насоса более 8 МВт, в качестве привода обычно применяются турбины, что обеспечивает п реимущества при эксплуатации. Такие питательные насосы применяются в основном в установках мощностью 300 МВт и выше.
На сегодняшний день, питательные промышленные насосы применя-ют в качестве резервных и главных для питания водой стационарных котлов с давлением пара 40, 100 и 140 кгс/см. Для котлов с давлением пара 140 кгс/см и более в Российской Федерации общепринятой является разъемная конструкция питательных насосов.
Поэтому весьма актуально изучить последовательную и параллельную работу насосов в сети.
Цель данной работы состоит в изучении последовательной и парал-лельной работы насосов в сети.
В соответствии с поставленной целью необходимо решить ряд задач, таких как:
охарактеризовать классификацию насосов и их конструкцию;
рассмотреть последовательную и параллельную работу насосов в сети;
сделать выводы по работе в целом.
Объектом исследования являются насосы, предметом – особенности их работы в сети.

где N – мощность электродвигателя, кВт;
h - КПД насоса;
Q – подача насоса, кг/с.
Из уравнения (1.1) можно заключить, что со снижением подачи насоса Q увеличивается температура питательной воды.
Иногда такой метод увеличения температуры питательной воды используют машинисты при пуске энергоблоков, что, разумеется, нерационально и неэкономично с точки зрения надежности насосного агрегата. Наибольшее допустимое увеличение температуры воды составляет 11 °С и базируется на том предположении, что только теплота, которая обусловлена гидравлическими потерями внутри насоса, способствует увеличению температуры питательной воды в насосе на такую величину. Вообще предел увеличения температуры воды в насосе зачастую произвольный. К примеру, для насосов, у которых нет разгрузочных средств(линия рециркуляции), иногда для поддержания наименьшего расхода через приоткрытую напорную задвижку, допускается увеличение температуры до 30 °С во избежание его "запаривания".
Но в любом случае, работа центробежного насоса, в особенности многоступенчатого, в безрасходном режиме не допустима более трех минут.
На современных крупных электростанциях мощность электродвигателей привода питательных насосов достигает нескольких тысяч киловатт. Из этого можно представить, насколько высоко и быстро может увеличиться температура питательной воды при нулевом расходе, в то время как эти тысячи киловатт электрической энергии будут преобразовываться в тепловую энергию.
Но как бы там не было, центробежные насосы отличаются от других насосов уникальным показателем саморегулирования и возможностью принудительного регулирования в обширном диапазоне их напора и производительности. Под саморегулированием подразумевают самостоятельное изменение режима работы с изменением сопротивления сети, что в особенности важно для маневренности энергоблоков питательных насосов с электроприводом. Данное свойство ЦБН обширно применяют при эксплуатации насосов, в особенности при включении их на общую гидравлическую сеть в параллельную работу, как при плановом включении, так и при аварийном автоматическом включении резерва (АВР).
В следующей главе рассмотрим особенности последовательной и параллельной работы насосов в сети.
Глава 1. Последовательная и параллельная работа насосов
Такая ситуация может возникать тогда, когда один насос не может обеспечивать требуемый напор или расход. Иногда, в экономических целях, выгодно использовать несколько насосов. Зачастую сам технологический процесс предполагает наличие резервного насоса. В таких случаях применяется параллельное или последовательное подключение нескольких агрегатов. Зная показатели каждого насоса, можно найти их общую характеристику и рассчитать общий расход и напор, а также определить их общую потребляемую мощность. При подборе насосов для последовательной работы нужно обращать внимание на их производительность, она должна быть одинакова. В случае выбора насосов для параллельной работы, нужно обращать внимание на их напор, напор должен быть одинаков.
1.11 Последовательная работа
Включение насосов на практике последовательно встречается очень редко. Последовательная работа насосов используется для повышения значения напоров (H) при одинаковом расходе (Q), и предполагает включение двух или более насосов в режим, когда все они перекачивают жидкость ступенчато в один и тот же напорный трубопровод. На (Рис. 1) показан пример последовательного подключения двух насосов и их общая напорная характеристика.
Рисунок 2.1 - Характеристика при последовательной работе двух насосов
Любой многоступенчатый насос может бить представлен как несколько последовательно включенных одноступенчатых насосов, с той только разницей, что в многоступенчатом насосе не представляется возможным отключение ступени, хотя зачастую для регулирования это требуется. При последовательном подключении двух и более насосов неработающий насос создает дополнительное сопротивление в системе, для снижения этого сопротивления устанавливают байпас, а на нем - обратный клапан. Целесообразность последовательного включения нескольких насосов нужна, если характеристика внешней сети очень крутая. Насосы при таком включении могут быть расположены как рядом друг с другом, так и на большом удалении. В случае последовательной работы насосов могут возникать проблемы, которые связаны с кавитацией, когда недостаточный подпор, и турбоэффектом, когда первый насос раскручивает рабочее колесо второго, в итоге могут выйти из строя оба насоса. Когда применяют последовательное подключение двух и более насосов, нужно обращать внимание на наибольшее рабочее давление последующего насоса, потому что к входному давлению (Н1) добавляется давление, которое создает второй насос (Н2). Полученное так общее давление не должно быть более максимального рабочего давления насоса. Максимальное рабочее давление можно найти в каталогах заводов-производителей или в технических характеристиках используемых насосов. Оно учитывает прочность резиновых кольцевых уплотнений, корпуса и механического торцевого уплотнения. Нужно обращать внимание и на характеристики запорной арматуры, которая применяется в системе, потому что она подвергается гидравлическим ударам и у нее должна быть повышенная прочность. Трубопроводы, которые соединяют последовательно работающие насосы, должны иметь как можно меньше крутых поворотов и соединений. Когда два насоса соединены последовательно (друг за другом), их напор складывается. Если подача равна нулю, то напор от двух одинаковых по характеристикам насосов увеличивается вдвое. Если подача двух последовательно включенных насосов осуществляется без напора, то два насоса не могут обеспечить большую подачу, чем один насос.
1.12 Параллельная работа насосов
Если у системы по времени постоянно изменяющийся расход или когда нужна установка резервного насоса, то в этих ситуациях применяется параллельное включение центробежных насосов. Самым простым примеров параллельной работы насосов являются сдвоенные насосы, которые применяют в системах отопления. При работе насосов параллельно на напорном патрубке также нужно устанавливать обратные клапаны, для избегания обратного протока жидкости. В сдвоенных насосах перекидной шибер выполняет функцию обратного клапана. Если параллельно включено несколько насосов, то их расходы (Q) складываются.
Рисунок 2.2 - Характеристика при параллельной работе насосов
На сегодняшний день, при строительстве промышленных объектов или жилых домов новые водопроводные системы врезаются в уже существующие старые сети, что влияет зачастую на общую производительность сети (напор и расход). В ситуации изменения характеристик существующей водопроводной сети соответственно влечет за собой и изменение характеристик насоса. Одним из возможных способов изменения гидравлических характеристик группы насосов может быть изменение числа одновременно эксплуатируемых насосов, которые подключаются параллельно. Ярким примером такого применения насосов могут быть установки увеличения давления воды и установки пожаротушения. В станциях увеличения давления может использоваться одновременно до шести однотипных насосов. У всех насосов один общий всасывающий коллектор и общий напорный коллектор. У каждого насоса есть запорная арматура на входе и обратный клапан, и запорная арматура на выходе. В зависимости от алгоритма работы станции насосы подразделяются на рабочие, резервные или пиковые. Управление работой насосов осуществляется автоматически с помощью датчика давления и системы управления, по заданному давлению на выходе. В зависимости от условий эксплуатации и назначения установки увеличения давления и задаются режимы работы насосов: пиковые, рабочие, резервные. От числа потребляемой воды изменяется и число одновременно работающих насосов в станции. Система управления установки увеличения давления отслеживает наработку каждого насоса в часах и регулирует последовательность их включения. Первым всегда включается насос с самой меньшей наработкой, потом включается насос, у которого наработка больше, потом следующий насос, у которого наработка еще больше и т.д. Выключение насосов происходит в обратной последовательности. Первым отключается насос с самой большой наработкой, потом с меньшей наработкой и т. д. Таким методом регулируется ресурс работы насосов, он примерно одинаков у всех насосов и тем самым повышается срок службы станции в целом. В зависимости от типа системы управления включение насосов происходит плавно или ступенчато с помощью частотного регулирования. Частотное регулирование может быть на одном насосе или инверторы установлены на каждом насосе. Наличие инвертора позволяет очень плавно производить настройку числа одновременно работающих насосов под изменяющиеся характеристики сети, в отличии от ступенчатого регулирования, при котором каждый последующий насос включается сразу на всю производительность. Для сглаживания этих пиков при ступенчатом регулировании насосов используют гидроаккумуляторы. Емкость гидроаккумулятора подбирается в зависимости от объема потребления и числа потребителей.
В ситуации выбора насосов различных видов для параллельной работы нужно учитывать разные критерии, одним из главных является напор (Н), который должен быть у всех насосов одинаковым. Это нужно для того, чтобы насос с большим напором не «задавливал» насос с меньшим напором. При такой работе эффективность насоса с меньшим напором будет очень маленькой из-за постоянного преодоления сопротивления, которое создает более мощный насос. КПД насоса с меньшим напором будет все время уменьшаться и в какой-то момент может уменьшиться до нуля, насос начнет работать без протока.
В параллельной схеме работы наибольшая подача удваивается при нулевом напоре, если в одно и то же время работают два насоса с одинаковой мощностью. Если взять другую крайнюю точку, когда подача равна нулю, то два работающих насоса, которые включены параллельно, не смогут обеспечить напор больше, чем один насос.
Разные причины применения нескольких параллельно включенных насосов:
1. Эксплуатация резервного и основного насоса. В случае неисправности основного насоса в работу включается резервный насос.
2. Эксплуатация пикового и основного насоса. Когда основной насос не справляется с нарастающей нагрузкой, происходит включение пикового насоса.
3. Уменьшение эксплуатационных затрат при изменении нагрузки. Параллельная работа позволяет разделить объем подачи и уменьшить расходы.
Если в параллель работают два насоса с различными напорами, то мене мощный насос нужно отключить, при достижении величины напора, который находится вне его рабочей характеристики. Или на более мощном насосе снижают напорную характеристику при помощи регулирования. При этом КПД более мощного насоса будет уменьшаться.
На рис. 2.3, а изображена характеристика Q - H каждого из двух одинаковых насосов. При параллельной работе насосов расход воды в общем водоводе (рис. 2.3) будет равняться сумме подач насосов, а напоры насосов при их симметричном включении будут одинаковыми, поскольку в общей точке в месте подсоединения водовода может быть в текущий момент только одно значение напора.
Рисунок 2.3 - Характеристики параллельной работы
двух центробежных насосов на одну сеть:
а - насосы с одинаковыми характеристиками;
б - насосы с разными характеристиками
 
Для того чтобы построить суммарную характеристику двух насосов при параллельной работе, нужно удвоить абсциссы (подачи) кривой Q - H одного насоса при одинаковых ординатах (напорах). К примеру, для нахождения точки суммарной характеристики Q -H нужно удвоить отрезок АБ. Следовательно, отрезок АВ = 2АБ. Также находят и другие точки суммарной характеристики (Q - H)I+II. Данное построение можно сделать для насосной установки, если потерями напора в коллекторе до общего водовода можно пренебречь.
Для определения режима совместной работы насосов характеристику Р - Е системы нужно построить также, как при работе одного насоса. Рабочая точка 2 в данной ситуации будет находиться на пересечении суммарной характеристики насосов с характеристикой сети. Общая подача двух насосов характеризуется абсциссой точки 2 и равна QI+II, напор соответствует ординате точки 2, которая равна HI,II. Чтобы установить, в каком режиме работает каждый из двух насосов, нужно провести из точки 2 линию, которая параллельна оси абсцисс. Абсцисса, которая соответствует точке пересечения этой линии с кривой QH насоса (точка 1), определит подачу Q, а ордината – напор H каждого из параллельно работающих насосов. Если бы в эту сеть жидкость подавал только один насос, то режим его работы можно было охарактеризовать напором и подачей в точке 5. Как видно из рис. 2.3, а, его подача Qо была бы больше, чем в случае параллельной работы со вторым насосом. Следовательно, суммарная подача насосов, которые работают параллельно на одну общую систему или сеть, меньше, чем сумма подачи этих же насосов при их раздельной работе. Это происходит из-за того, что при повышении общего расхода жидкости, которая подается в систему, увеличиваются потери напора, а соответственно, повышается и напор, который нужен для подачи этого расхода, что влечёт за собой снижение подачи каждого насоса. КПД каждого из параллельно работающих насосов можно охарактеризовать точкой 4 на пересечении кривой Q - h с перпендикуляром, который опущен из точки 1. Как видно из рис. 2.3, а, КПД каждого из параллельно работающих насосов отличается от КПД насоса при раздельной работе, который характеризуется КПД в точке 3 на кривой Q - h. Мощность каждого из параллельно работающих насосов можно охарактеризовать мощностью в точке 7 на кривой Q - N, тогда как мощность отдельно работающего насоса определяется мощностью в точке 6 на рис. 2.3, а.
При построении суммарной характеристики некоторого числа m параллельно работающих насосов нужно в m раз повысить абсциссы Q характеристики каждого насоса при постоянных ординатах (Н). При повышении количества параллельно работающих насосов или при повышении сопротивления системы, к примеру, при выключении одного из участков параллельно работающих водоводов при аварии, подача каждого насоса в отдельности снижается.
Параллельная работа одинаковых насосов на одну систему (сеть, водопроводы и т.д.) эффективна при пологой характеристике Р - Е системы. При крутой характеристике Р - Е, к примеру, при малом диаметре напорных трубопроводов, параллельная работа может быть неэффективной, потому что при подключении к одному насосу третьего или второго насоса подача увеличится незначительно. Одинаковые насосы при параллельной работе нужно подбирать по каталогам так, чтобы оптимальная точка рабочей характеристики каждого из насосов соответствовала напору, который вычислен для подачи всего расхода в систему, и подаче, которая равна общему расходу, делённому на количество одинаковых насосов.
Насосы с различными характеристиками могут параллельно работать только при определённых условиях в зависимости от соотношения характеристик данных насосов.
Проанализировать целесообразность и возможность параллельной работы насосов с различными характеристиками можно, совмещая характеристики насосов и системы. На рис. 2.3, б, показаны характеристики насосов I и II. Как видно из рисунка, насос II развивает меньший напор, чем насос I. Поэтому насос II может работать параллельно с насосом I только начиная с точки, где развиваемые ими напоры равны (точка С на рис. 2.3, б). Характеристика совместной работы насосов (суммарная характеристика) строится начиная с точки С при помощи сложения абсцисс (подач) характеристик насосов I и II при одинаковых ординатах (напорах).
Для определения суммарной подачи нужно построить характеристику системы (кривая Р - Е на рис. 2.3. б). Потом через рабочую точку А - точку пересечения характеристики системы с суммарной характеристикой совместной работы насосов I и II - нужно провести линию, которая параллельна оси ординат, которая отсечёт на оси абсцисс отрезок, который соответствует расходу Q I+II, который подается в систему обоими насосами. Подачу каждого из совместно работающих насосов можно найти, проведя из точки А прямую, которая параллельна оси абсцисс. Пересечение данной прямой с характеристикой насосов I и II даёт соответствующие точкам 1´ и 2´ значения подач Q´Iи Q´II.
При работе только I насоса на эту же систему его режим определится рабочей точкой 1, а только II - рабочей точкой 2.
Как и в случае параллельной работы двух насосов с одинаковыми характеристиками, суммарная подача двух насосов на данную сеть меньше суммы подач каждого из насосов в отдельности QI+II< QI + QII. Мощность, которую потребляет I насос при совместной работе на систему с характеристикой Р-Е, определяется точкой 3, а II - точкой 4 (рис. 2.3. б). КПД I насоса для данных условий определяется точкой 5, а II - точкой 6. Принцип построения характеристики параллельной работы различных насосов применяется для построения характеристики параллельной работы нескольких одинаковых насосов, которые работают с различными количествами оборотов рабочего колеса.
В практике работы водопроводных систем встречаются ситуации, когда в параллельную работу вступают насосы, которые расположены на значительном расстоянии друг от друга и включёны не симметрично. К примеру, при подаче воды к лафетному стволу насосами, которые забирают воду из различных источников воды.
Рассмотрим параллельную работу насосов, которые подключены к напорному трубопроводу так, как показано на рис. 2.4. Для того чтобы правильно произвести оценку параллельной работы насосов в такой ситуации, нужно привести их характеристики к одной точке B (на рис. 2.4 справа).
Рисунок 2.4 - Характеристика параллельной работы в один
трубопровод двух насосов, установленных на
значительном расстоянии один от другого
Для приведения характеристики насоса 1 к точке B нужно построить его приведённую характеристику с помощью вычитания из ординат (напоров) заводской характеристики насоса потерь напора на участке от насоса 1 до точки B. Для этого задаются рядом значений Q в диапазоне подачи насоса 1 и для этих Q вычисляют потери напора h на участке от насоса 1 до точки B. При этих же Q определяют напор насоса H по его заводской характеристике. Напор в точке B будет равен H - h и по этим значениям и соответствующим величинам подачи строят приведённую характеристику (Q - H)1А на рис. 2.4.
Для второго насоса нужно поступить также. В самом простом случае при непосредственном включении насоса 2 в точку А потерями напора на участке от насоса 2 до точки B можно пренебречь.
При построении характеристики насосов 1 и 2 (кривая (Q-H)1А+2) нужно сложить абсциссы (подачи) кривых (Q-H)1А и (Q-H)2 при одинаковых ординатах (напорах), т.е. сложить характеристики насосов, которые приведены к одной точке B. При этом характеристику системы (кривая Р-А) строят для участка B-Б.
Заключение
В заключении подведем следующие итоги по работе в целом.
По такому же принципу можно построить характеристики трех и более насосов, которые располагаются на больших расстояниях друг от друга и подают жидкость в один общий в водосборник или напорный трубопровод.