Пример таблицы определения потерь давления для труб из ПВХ
Для систем автоматического полива допустимой величиной суммарных потерь давления можно считать значение равное от 1 до 3 БАР
Основные типы современных насосов
ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ НАСОСЫ являются наиболее распространёнными и предназначаются для подачи холодной или горячей воды, вязких или агрессивных жидкостей (кислот и щелочей), сточных вод, смесей воды с грунтом, золой и шлаком, торфом, раздробленным каменным углём и т.п.
Их действие основано на передаче кинетической энергии от вращающегося рабочего колеса тем частицам жидкости, которые находятся между его лопастями. Под влиянием возникающей при этом центробежной силы частицы подаваемой среды из рабочего колеса перемещаются в корпус и далее, а на их место под действием давления воздуха поступают новые частицы, обеспечивая непрерывную работу насоса.
Рабочие колёса центробежного насоса могут быть не только с односторонним подводом жидкости, но и с двухсторонним, что позволяет почти полностью уравнивать давление жидкости на внешние боковые поверхности колеса. Одной из важных практических характеристик рабочих колёс центробежных и некоторых других насосов является коэффициент быстроходности NS - число оборотов в 1 мин такого рабочего колеса, которое геометрически подобно рассматриваемому и при подаче Q = 75 л/сек развивает напор Н = 1 м.
Классификация рабочих колёс центробежных насосов по быстроходности представлена в табл. 1, в которой каждый тип колеса характеризуется отношением внешнего диаметра D вн к диаметру его входного отверстия D oтв.
Таблица 1. - Классификация рабочих колёс центробежных насосов.
| Тип колеса | ns, об/мин | D вн / D отв |
| Тихоходное | 50-80 | 3-2,5 |
| Нормальной быстроходности | 80-150 | |
| Быстроходное | 150-350 | 1,8-1,4 |
Значения NS < 50 имеют вихревые насосы, а область NS = 400-1500 об/мин соответствует осевым, а также диагональным насосам, занимающим промежуточное положение между центробежными и осевыми.
Для создания больших напоров применяют многоступенчатые насосы, в которых жидкость проходит последовательно несколько рабочих колёс, получая от каждого из них соответствующую энергию. Важнейшей особенностью центробежных насосов является непосредственная зависимость напора, а также мощности, КПД и допустимой высоты всасывания от подачи, которая для каждого типа насоса выражается соответствующими графиками, называемыми характеристиками.
КПД центробежного насоса при определенном режиме его работы достигает максимального значения, а затем с увеличением подачи снижается. В США для насосной станции Гранд-Кули создан вертикальный одноступенчатый центробежный насос с подачей 138 000 м3/ч и напором 95 м при мощности 48 МВТ.
ОСЕВЫЕ НАСОСЫ предназначаются главным образом для подачи больших объёмов жидкостей. Их работа обусловлена передачей той энергии, которую получает жидкость при силовом воздействии на неё лобовой поверхности вращающихся лопастей рабочего колеса. Частицы подаваемой жидкости при этом имеют криволинейные траектории, но, пройдя через выправляющий аппарат, начинают перемещаться от входа в насос до выхода из него, в основном вдоль его оси (откуда и название).
Существуют 2 основных разновидности осевых насосов жестколопастные с лопастями, закрепленными неподвижно на втулке рабочего колеса, называемые пропеллерными, и поворотно-лопастные, оборудованные механизмом для изменения угла наклона лопастей. Насосы обеих разновидностей строят обычно одноступенчатыми, реже двухступенчатыми.
Изменением наклона лопастей рабочего колеса достигается регулирование подачи с поддержанием КПД на высоком уровне в широких пределах. Рабочие колёса осевого насоса имеют очень высокий коэффициент быстроходности (NS от 500 до 1500 об/мин).
ВИХРЕВЫЕ НАСОСЫ обладают хорошей способностью самовсасывания, т. е. возможностью начинать действие без предварительного заполнения всасывающей трубы подаваемой средой, если она имеется в корпусе насоса. Благодаря этому они применяются для подачи легкоиспаряющихся или насыщенных газами капельных жидкостей и в комбинации с центробежными насосами.
Существуют 2 разновидности вихревых насосов: закрытого и открытого типа. В вихревом насосе закрытого типа частицы жидкости из ячеек, расположенных по периферии рабочего колеса, под влиянием центробежных сил будут переходить в канал корпуса насоса и затем, передав часть своей кинетической энергии находящейся там среде, возвратятся в др. ячейки. Совершая винтообразное вихревое перемещение, каждая частица за время её нахождения в насосе несколько раз побывает в ячейках ротора и получит от него определенную энергию. В результате такого многоступенчатого действия вихревые насосы по сравнению с такими же (по размерам и скорости вращения) центробежными насосами развивают в 3-7 раз больший напор, но работают с более низким (в 2-3 раза) КПД. В вихревых насосах открытого типа жидкость подводится вблизи вала насоса, проходит между лопатками рабочего колеса и отводится к выходному отверстию в корпусе из открытого (без перемычки) периферийного канала. В зарубежной литературе вихревые насосы называются фрикционными, регенеративными, турбулентными, самовсасывающими и др.
ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ отличаются большим разнообразием конструкций и широтой применения.
Действие поршневых насосов состоит из чередующихся процессов всасывания и нагнетания, которые осуществляются в цилиндре насоса при соответствующем направлении движения рабочего органа - поршня или плунжера. Эти процессы происходят в одном и том же объёме, но в различные моменты времени. По способу сообщения рабочему органу поступательно-возвратного движения насосы разделяют на приводные (обычно с коленчатым валом и шатунным механизмом) и прямодействующие. Чтобы периодически соединять рабочий объём то со стороной всасывания, то со стороной нагнетания, в насосе предусмотрены всасывающий и нагнетательные клапаны. Во время работы насоса жидкость получает главным образом потенциальную энергию, пропорциональную давлению её нагнетания. Неравномерность подачи, связанная с изменением во времени скорости движения поршня или плунжера, уменьшается с увеличением кратности действия насоса и может быть почти полностью устранена применением воздушно-гидравлического компенсатора. Поршневые насосы классифицируют на горизонтальные и вертикальные, одинарного и многократного действия, одно- и многоцилиндровые, а также по быстроходности, роду подаваемой жидкости и др. признакам. По сравнению с центробежными насосами поршневые имеют более сложную конструкцию, отличаются тихоходностью, а, следовательно, и большими габаритами, а также массой на единицу совершаемой работы. Но они обладают сравнительно высоким КПД и независимостью (в принципе) подачи от напора, что позволяет использовать их в качестве дозировочных. Поршневые насосы могут создавать при нагнетании жидкости давления порядка 100 Мн/м2 (1000 кгс/см2) и более.
РОТОРНЫЕ НАСОСЫ получили распространение главным образом для осуществления небольших подач жидкости.
По особенностям конструкции рабочих органов роторные насосы можно подразделить на зубчатые (в том числе шестерённые), винтовые, шиберные, коловратные, аксиально- и радиально-поршневые, лабиринтные и др. Каждый из них имеет свои разновидности, но объединяющий их признак - общность принципа действия, в основном аналогичного действию поршневых насосов. Роторные насосы отличаются отсутствием всасывающего и нагнетательного клапанов, что является их большим преимуществом и упрощает конструкцию.
Автоматика для управления работой насоса
Реле запуска насоса – запускает в работу насос по команде от контроллера управления поливом. Различные модели контроллеров выдают команду на включение насоса либо автоматически, либо в режиме программного управления.
Реле защиты от сухого хода – отключает насос в случае отсутствия воды на входной линии. У многих погружных насосов защита от сухого хода выполнена в виде поплавкового выключателя, который отключает насос при падении уровня воды ниже критического.
Электронные блоки управления – могут устанавливаться в любом месте напорного трубопровода как поверхностных, так и погружных насосов. Электронные блоки управления выполняют защиту от сухого, от работы на закрытую задвижку (реле протока), защиту от подсоса воздуха.
Электронные блоки защиты – отключает насос в случае отсутствия фазы, перегрузки или перенапряжения (тепловое отключение), выполняется контроль уровня воды с помощью контроля коэффициента мощности.
Подбор насоса по параметрам
Правильно подобранная насосная станция должна обеспечить подачу воду для системы полива с требуемой производительностью и заданным давлением.
Производительность насосной станции (м3/час, л/мин) должна полностью соответствовать производительности системы полива. Производительность системы полива определяется при проектировании на основе анализа данных о мощности источника водоснабжения и площади участка под систему полива.
Давление, которое должен создать насос на выходе можно рассчитать по простой формуле.
Р насоса = Р дождевателей + Δ P потери давления + 0.1* Δ H (м) – P линии, где
P дождевателей – давление, которое должно присутствовать внутри дождевателей, установленных на участке, для обеспечения их работы в расчетном режиме на заданный радиус полива. Эта информация содержится в каталогах поливочного оборудования.
Пример таблицы с характеристиками сопловой насадки (фрагмент каталога)
Как видно из выделенной строки, данное сопло 7284 при рабочее давлении 2 бар обеспечивает дальность полива – 2.4 м.
Δ P потери давления – потери давления воды, возникающие при ее движении внутри трубопровода.
Величина потерь напрямую зависит от длины трубопровода, его диаметра, скорости движения воды, количества поворотов сужений и т.п. Потери давления определяются в процессе проектирования трубопроводов на основании расчета или таблиц. В правильно спроектированной системе полива величина потерь давления не превышает 1.5 – 2.5 бар.
Δ H (м) – максимальный перепад высоты в метрах между местом установки дождевателей и местом установки насоса. (в случае, если дождеватели находятся выше насоса)
P линии = давление воды, которое присутствует в источнике водоснабжения, например в трубе центрального водоснабжения.
Таким образом, если для работы дождевателей необходимо давление 2 бар, потери давления в трубопроводе равны ~ 1.5 - 2 бар, перепад высоты между насосом и дождевателями составляет 10 м и давление в трубе центрального водоснабжения равно 1.5 бар, тогда
Давление P насоса = 2 бар + 2 бар + 0.1*10 м – 1.5 бар= 3.5 бар.
Требуемые для расчетного режима работы системы полива значения давления и производительности определяют рабочую точку насоса.
Рабочая точка – это основная характеристика для подбора насоса.
Например, рабочая точка требуемого насоса составляет
Производительность – 3 м3/час,
Давление - 3.5 бар
На основании характеристик насосов из каталога насосного оборудования, находим конкретную модель, соответствующую данной рабочей точке
В системах полива, где используются дождеватели различных типов с разными требованиями по давлению существует несколько рабочих точек насоса. Подбираемый насос должен удовлетворять всем рабочим точкам.
Монтаж систем полива