Побудова регулювальних характеристик насоса і розрахунок втрат потужності при дросельному і частотному регулюванні

II ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИН

Технологічна схема свердловинної системи водопостачання

 

Рисунок 2.1 – Загальний вигляд свердловинної системи водопостачання:
1 – свердловинний насос з електродвигуном; 2 – станція керування і захисту;
3 – манометр; 4 – засувка; 5 – бак; 6 – фільтр.

 

Вибір типу та розміру насоса

Обчислюємо значення подачі:

,

де - верхня межа дебіту свердловини.

Значення напору обчислюємо за формулою:

,

де ,

де - глибина свердловини від нульової відмітки до рівня води в насосі;

S – передбачуване зниження рівня свердловини за графіком питомого дебіту ( );

- втрати напору в трубопроводі, засувках і кранах, які знаходимо за каталогом з таблиці №4.

Отже, при подачі 4 м3/год задовільну для охолодження двигуна швидкість потоку 1,93 м/с забезпечує труба з умовним прохідним діаметром 25. У цій трубі втрати напору складають 20,615 м на 100 м довжини. Отже,

З каталогу вибираємо насос ЕЦВ 4-2.5-100.

Таблиця 2.1

Подача ,м3/год
Напір Н, м  
Споживана потужність Р 2 кВт (графічна) 1,216 1,28 1,344
ККД, 0,45 0,52 0,53
Розрахункова Потужність 1,208 1,298 1,375

 

Рисунок 2.2– насос ЕЦВ 4-2,5

 

Далі у таблиці наведені технічні дані електродвигуна потрібного насоса.

 

Таблиця 2.2

Типорозмір насоса Електродвигун Кількість ступенів Габаритні і приєднувальні розміри Маса, кг
Тип P2, кВт D L A B G
ЕЦВ 4-2,5-100 ПЕДВ 4-2,2 2,2 G1 1/4" – B ГОСТ 6357 27,0

 

Технічні характеристики двигуна ПЕДВ 4-2,2 шукаємо з таблиці в каталозі і записуємо в таблицю 2.3.

Таблиця 2.3

 

Типорозмір електродви- гуна Потуж-ність, P2, кВт , A ККД,% Частота оберта- ння n1, об/хв Перерізкабеля, мм2
ПЕДВ 4-2,2 2,2 0,62 1,5

 

Аналіз характеристик насоса

Рисунок 2.3 – Характеристики Н-Q і насоса ЕЦВ 4-2,5-100

Для складання схеми живлення насосного агрегату, розрахунку і вибору елементів комутації, захисту, контролю та керування, побудови механічної та регулювальних характеристик необхідно обчислити основні технічні параметри установки.

1. Механічну потужність насоса в номінальному режимі визначимо за формулою:

.

2. Споживану потужність насоса визначимо за формулою:

.

3. Знайдемо розрахункові значення на краях робочого діапазону.

Запишемо отримані дані в таблицю 2.2.

Побудова регулювальних характеристик насоса і розрахунок втрат потужності при дросельному і частотному регулюванні.

Будуємо характеристику системи. Длятого на напірній характеристиці насоса 1 відмітимо дві точки – точку статичної складової напору на ординаті і точку робочого режиму з координатами . Проміжні точки визначимо за формулою . За цією формулою . У точці номінального режиму . Знайдемо значення Ні в інших точках.

, м3/год 0,5 1,5 2,5 3,5
, м 61,6 66,4 74,4 85,6 117,6 138,4

Наносимо точки на координатну сітку і отримуємо криву 2.

Далі побудуємо напірну характеристику при частоті обертання насоса 2280 об/хв. Для того скористуємось законом пропорційності:

За цим законом

,

де - значення подачі по шкалі подач;

- відповідне значення напору при частоті ;

- відповідне значення напору при частоті ;

В нашому прикладі

Обчислюємо значення напору при частоті 2280 об/хв для кожного значення подачі і дані заносимо в таблицю, а точки відмічаємо на рис. 2.3. Отримуємо криву 3.

, м3/год 0,5 1,5 2,5 3,5

 

Далі потрібно побудувати дросельну характеристику системи, тобто характеристику при положенні засувки на нижній межі подачі (1 м3/год). ЇЇ будуємо тим же способом, як і характеристику системи. В результаті отримуємо криву 4.

 

 

 

Рисунок 2.3 – Регулювальні характеристики насоса

Зауваження до рекомендацій виробника насосів ЕЦВ по застосуванню перетворювачів частоти для регулювання подачі:

· для забезпечення достатнього охолодження двигуна насос повинен працювати в робочому діапазоні подач, його подача не повинна знижуватися більше, ніж на 20% від номінальної;

· подача пропорційна частоті обертання, значить і частоту не можна знижувати більше ніж на 20% від номінальної;

· номінальне значення частоти 2850 об/хв, 20 % від 2850 дорівнює 570.

· при такому співвідношенні нижня межа діапазону частотного регулювання

· об/хв;

· в тих же рекомендаціях виробник насосів пише, що для нормальної роботи радіальних і опорного підшипників частота обертання вала двигуна не повинна бути нижчою 2700 об/хв, що обмежує діапазон регулювання до 5%.

· в реальних системах водопостачання діапазон регулювання подачі може бути до 45 % (див. рис. 1.1);

· крім того, виробник насосів попереджає, що застосування ЧРП в системах з переважаючою статичною складовою характеристики системи призводить до спаду ККД насоса.

· Отже, якщо керуватися рекомендаціями виробника, то застосування ЧРП у свердловинних системах доцільне тільки у межах 5 % в системах з переважаючою динамічною складовою характеристики. Але при такому вузькому діапазоні регулювання економічний ефект від застосування частотного перетворювача буде незначним.

Враховуючі викладені зауваження, в курсовому проекті приймаємо діапазон регулювання частоти 20%, тобто частоту регулюємо в діапазоні , обчислюємо втрати потужності при частотному і дросельному регулюванні, визначаємо економефект і приймаємо рішення щодо застосування ЧРП – доцільно чи не доцільно застосування ЧРП.