Реферат Курсовая Конспект
Процессы помпажа в насосных системах - раздел Образование, РАБОТЫ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ Рассмотрим Работу Системы, Состоящей Из Насоса, Трубопровода ...
|
Рассмотрим работу системы, состоящей из насоса, трубопровода и напорного бака (на рисунке 9.3а). Линия характеристика насоса имеет «провал» и «горб» в пределах первого квадранта – такой вид характеристики типичен для диагональных и осевых насосав. Насос закачивает воду в водонапорную башню из водоема, при этом уровень воды в водоеме совпадает с уровнем установки насоса. Всасывающий трубопровод короткий и имеет достаточно большое сечение, поэтому в дальнейшем рассмотрении потерями в нем пренебрегаем. Все сопротивление сети тогда состоит только из напорного трубопровода 1, идущего от насоса к водонапорной башне. В начальный момент времени уровень в башне совпадает с уровнем установки насоса, поэтому гидростатический напор в сети Нг равен нулю.
Вначале рассмотрим ситуацию, когда водоразбор из напорной башни отсутствует (Qразб. = 0).
В момент включения насоса начальный режим работы системы, согласно методу наложения характеристик, определяется точкой пересечения характеристики нагнетательной установки (насоса а) и характеристики сети, то есть трубопровода 1 (точка Ф0). Напор насоса при этом тратится только на преодоление потерь напора в трубопроводе.
а) схема системы
б) графическое отображение режимов системы
Рисунок 9.3 – Графическое отображение помпажа в насосной
системе
Так как этом расход Q0 направлен в сторону башни, она начинает наполняться, и уровень поверхности воды медленно поднимается вверх. В сети появляется гидростатический напор, равный высоте уровня воды в башне. На графике это отображается смещением параболы сети вверх на величину гидростатического напора. Характеристика сети изменяется, и в результате устанавливается некоторый промежуточный режим Ф1, определяемый также по методу наложения характеристик. Напор насоса теперь тратится на преодоление потерь напора в трубопроводе и гидростатического напора в сети.
Расход в системе, как видно из графика, медленно будет уменьшаться по мере наполнения башни (Q1 < Q0). Никаких негативных явлений в течение этого процесса не происходит.
По мере дальнейшего наполнения водонапорной башни происходит постепенное повышение уровня воды в ней, рост гидростатического напора в сети, при уменьшении расхода в системе. Рабочая точка Ф, отображающая режим работы системы на графике, медленно смещается по характеристике насоса до тех пор, пока не установится рабочий режим, отображаемый точкой Ф2. Эта точка является критической: характеристика сети в ней является касательной к характеристике насоса, то есть соблюдается условие неустойчивого равновесия (9.1).
Расход в системе по-прежнему положителен, то есть водонапорная башня продолжает наполняться. Если гидростатический напор в сети станет хотя бы незначительно больше Н2, то характеристика сети должна на графике подняться еще выше, при этом она должна в окрестности точки Ф2 оторваться от характеристики насоса. Раз пресечения характеристик нагнетателя и сети нет, то не может существовать и рабочий режим в этой зоне – в результате рабочий режим скачком переходит в точку Ф3, где имеется пересечение характеристик, то есть соблюдаются балансы расходов и энергий. Это скачкообразное изменение рабочего режима собственно и называется помпажом.
Помпаж является крайне нежелательным явлением, особенно в больших системах. Резкое изменение расхода в системе носит название гидравлического удара. При этом за счет инерции движущегося объема жидкости в отдельных точках возникают большие перепады давления, что для больших систем легко может приводить к аварийным ситуациям из-за большой массы движущейся воды. В нашем случае единственным препятствием, которое может затормозить поток, является рабочее колесо насоса – именно на него приходится гидравлический удар. При этом на колесо насоса действуют большие перепады давления, что может привести к прогибу ротора, и его заклиниванию, то есть поломке насоса.
Если после скачкообразного перехода режима в точку Ф3 аварии не произошло и насос продолжает работать, то водонапорная башня продолжает наполняться и уровень воды в ней поднимается, что приводит к росту гидростатического напора в сети и медленному смещению рабочего режима из точки Ф3 в точку Ф4 и далее в точку Ф5. В точке Ф5 расход в системе равен нулю, поэтому наполнение водонапорной башни прекращается, и данный режим может стоять сколь угодно долго. При нулевом расходе потери напора в трубопроводе отсутствуют, и напор насоса полностью уравновешивается напором со стороны водонапорной башни.
Однако, водонапорные башни строят не для красоты, а для обеспечения определенного водоразбора. При значении расхода разбора воды из башни в размере Qразб., как показано на графике, процесс после перехода режима в точку Ф3 будет развиваться уже по-другому. Так как водоразбор из башни больше подачи насоса Q3, то теперь водонапорная башня начнет опорожняться, и уровень воды в ней начнет опускаться. Это приведет к снижению гидростатического напора в сети, и и медленному смещению рабочего режима из точки Ф3 в точку Ф6 и далее в точку Ф7. В точке Ф7 характеристика сети снова становится касательной к характеристике насоса. При этом расход Qразб. меньше, чем Qразб. , поэтому характеристика сети должна опуститься на графике еще ниже и оторваться от характеристики насоса. В результате снова происходит скачкообразное изменение рабочего режима – их точки Ф7 он переходит в точку Ф8.
Дальше весь процесс будет повторяться бесконечно по замкнутому циклу Ф8 → Ф2 → Ф3 → Ф7 → Ф8 . При этом за один цикл будет происходить два скачкообразных перехода режима с гидравлическими ударами по колесу насоса. В итоге неизбежно произойдет поломка насоса.
.
|
Рисунок 9.4 – Графическое отображение помпажа со сливом воды
через насос
Помпаж может происходить и при отсутствии водоразбора из водонапорной башни, если характеристика насоса имеет другую форму – провал на характеристике сдвинут в область второго квадранта, а в первом квадранте имеется только «горб». Графическое отображение помпажа в такой системе приведено на рисунке 9.4, промежуточные рабочие режимы для простоты картины не показаны.
При включении насоса рабочий режим устанавливается в точке Ф0. Далее, как и в предыдущем варианте, он медленно смещается в точку Ф2. Напор насоса затрачивается на преодоление потерь напора в трубопроводе и гидростатического напора в сети. Так как расход Q2 положителен, то уровень воды в башне еще повышается, и происходит помпажный скачок расхода, в результате чего рабочий режим переходит в точку Ф3, расположенную во втором квадранте. Теперь расход в системе становится отрицательным, то есть вода через работающий насос стекает из водонапорной башни обратно в водоем. В этом режиме гидростатического напор, запасенный в башне, затрачивается на преодоление противодействующего напора насоса и потерь напора в трубопроводе.
Так как расход Q2 отрицателен, водонапорная башня опорожняется. Уровень воды в ней медленно понижается, и рабочий режим медленно переходит из точки Ф3 в точку Ф7 , в которой линия характеристики сети касательна к характеристике насоса. Характеристика сети из-за дальнейшего снижения гидростатического напора опять отрывается от характеристики насоса, и снова происходит помпажный скачок расхода с переходом режима в точку Ф8. Цикл Ф8 → Ф2 → Ф3 → Ф7 → Ф8 , как и в предыдущем примере, может повторяться бесконечно долго.
Помпаж может возникать в различных системах – в вентиляторных, компрессорных и насосных системах. Однако, в тех системах, где перекачиваются газы, помпаж, даже если он возник, обычно не приводит к аварийной поломке нагнетателя, так как плотность газа или воздуха намного меньше воды, и сила гидравлических ударов существенно меньше. Кроме того, газы являются сжимаемыми жидкостями, поэтому они сами сглаживают скачки давления, возникающие в переходных режимах. В вентиляционных системах, где вентиляторы работают на сеть без гидростатического напора, помпаж также маловероятен, хотя в принципе возникнуть может. Ввиду выше сказанного, помпаж обычно рассматривается применительно к насосным системам, где его возникновение считается недопустимым.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
Государственное образовательное учреждение... высшего профессионального образования Тихоокеанский государственный университет...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Процессы помпажа в насосных системах
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов