Насосы, применяемые в составе повысительных насосных установок. Основные параметры и классификационные требования

4.2.1 Основными параметрами насосов (повысителей), определяющими диапазон изменения режимов работы ПНУ, состав оборудования, конструктивные особенности и экономические показатели, являются напор, подача, мощность и коэффициент полезного действия (КПД).

4.2.2 При решении задач повышения напора средствами ПНУ следует учитывать связь функциональных параметров повысительных насосов (подача, напор) с мощностными

(1)

,

где – плотность жидкости, кг/м³;

– ускорение свободного падения, м/с²;

– подача насоса, м³/с;

– напор насоса, м;

– давление насоса, Па;

, – полезная мощность и мощность насоса (поступающая к насосу через передачу от двигателя),Вт;

, – входная (потребляемая двигателем) и выходная (выдаваемая двигателем для передачи) мощности, Вт;

, , , – КПД насоса, КПД передачи от двигателя к насосу, КПД двигателя, КПД насосного агрегата в сборе.

Примечание – КПД насоса учитывает все виды потерь, связанных с преобразованием насосом механической энергии двигателя в энергию движущейся жидкости и представляющих сумму трех основных видов потерь: гидравлических, объемных и механических. Для оценки насоса в сборе с электродвигателем рассматривается КПД агрегата , определяющий экономическую целесообразность эксплуатации при изменении рабочих параметров (напора, подачи, мощности).

4.2.3 Значение и характер изменения КПД существенно определяются назначением насоса и его конструктивными особенностями. Настоящий стандарт опирается на принятую в России классификация (представлена на рисунке 4).

Рисунок 4 – Классификация насосов

4.2.4В системах водоснабжения рекомендуются к применению лопастные насосы, которые обеспечивают плавную и непрерывную подачу при высоких КПД, имеют достаточную надежность и долговечность. Работа лопастных насосов основана на силовом взаимодействии лопастей рабочего колеса с обтекающим потоком перекачиваемой жидкости.

4.2.5В составе ПНУ рекомендуется применять центробежные насосы, в которых при вращении рабочего колеса на каждую часть жидкости, находящейся в межлопастном канале, будет действовать центробежная сила. Центробежная сила и напор, развиваемый насосом, тем больше, чем больше частота вращения и диаметр рабочего колеса.

4.2.6При подборе насосного оборудования ПНУ кроме функциональных и мощностных параметров формулы (1) следует также учитывать и проверять на соответствие условиям эксплуатации следующие параметры применяемых насосов:

-геометрическая высота всасывания ;

-вакуумметрическая высота всасывания ;

-кавитационный запас напора (иначе , в зарубежных источниках – );

-допустимая вакуумметрическая высота всасывания ;

-критический кавитационный запас напора (иначе , в зарубежных источниках – );

-кавитационный коэффициент быстроходности .

4.2.7Насосы в составе ПНУ следует выбирать с учетом конструктивных, технологических и эксплуатационных признаков. В составе ПНУ систем водоснабжения жилых и общественных зданий возможны к применению различные типы центробежных насосов: одноступенчатые и многоступенчатые; с открытым, полуоткрытым и закрытым колесом; двухлопастные и многолопастные; однопоточные; с односторонним подводом жидкости к рабочему колесу (в основном с боковым входом); со спиральным отводом; горизонтальные и вертикальные; соединяемые с двигателями муфтой (гидромуфтой) или моноблочные (реже – приводные); консольные; сухого монтажа или погружные; над подводящим трубопроводом, перпендекулярно ему и в линию (ин-лайн); самовсасывающие и под заливом.

Примечание – По развиваемому напору в составе ПНУ возможно применение различных насосов: низконапорных ( = 20 – 40 м), средненапорных ( = 40 – 60 м) и высоконапорных ( > 60 м). По величине подачи используемые насосы, как правило, относятся к группе малых ( < 0,01 м³/с), изредка - средних (0,01 < < 0,1 м³/с).

4.2.8Основные параметры лопастных центробежных насосов: подача , напор N, КПД η и частота вращения n – находятся в определенной зависимости, отраженной характеристическими кривыми (рисунок 5). Основной характеристической кривой (основной характеристикой, рабочей характеристикой, рабочей кривой) насоса является график зависимости развиваемого насосом напора от подачи при постоянной частоте вращения . Максимальному значению КПД соответствуют подача и напор в оптимальной режимной точке характеристики (рисунок 5–1).

4.2.9 Если основная характеристика имеет восходящую ветвь (рисунок 5–2) – интервал от =0 до , то такие характеристики называются восходящими, а интервал [0; ] – областью неустойчивой работы с внезапными изменениями подачи, сопровождаемыми сильным шумом и гидравлическими ударами. Применение насосов с восходящими характеристиками в составе ПНУ допустимо только в случае соответствующего обоснования в проекте, подтверждающего невозможность выхода насоса (насосов) в ходе эксплуатации в область неустойчивой работы (режим «помпажа»). Особое внимание такому обоснованию следует уделять при использовании в составе ПНУ двух и более рабочих насосов, а также при применении ЧРП.

4.2.10 Если график основной характеристики насоса не имеет восходящей ветви, то она называется стабильной (рисунок 5–1), режим работы – устойчивый во всех точках графика напорной характеристики. Для использования в составе ПНУ рекомендуется применение насосов со стабильной рабочей характеристикой.

Рабочие характеристики : 1 - стабильная; 2 - восходящая

Рисунок 5 – Энергетические характеристики центробежных насосов.

4.2.11Крутизна графика основной характеристики насоса (рабочей характеристики насоса) определяется отношением:

, (2)

где – крутизна рабочей характеристики, %;

– напор на закрытую задвижку (максимум), м;

– напор при максимуме КПД (расчетный), м.

Примечание - Пологая характеристика имеет крутизну 8 – 12 %%, крутизна крутопадающей характеристики 25 – 30 %% и более. Чем больше коэффициент быстроходности, тем круче кривая формы основной характеристики.

4.2.12. В составе ПНУ рекомендуется применять насосы с пологой основной характеристикой.

Примечание - При стабильной пологой характеристике напор насоса при значительном изменении подачи изменяется незначительно. ПНУ обеспечивают повышение напора в оконечных участках водопроводной сети (на завершающем подъеме), где при постоянном напоре требуется регулирование подачи в широких пределах.

4.2.13Для рабочей части характеристики для насосов чистой воды распространена зависимость:

, (3)

где , – подбираемые постоянные коэффициенты ( ≥0, ≥0) для данного насоса в пределах характеристики , имеющей квадратичный вид.

При работе насоса с характеристикой на распределительную сеть внутреннего водопровода требуется создать напор для преодоления гидравлического сопротивления – суммы сопротивлений элементов, каждый из которых оказывает сопротивление потоку, что сказывается в итоге на потерях напора.

, (4)

где – потери напора на одном элементе (участке) сети, м;

– расход жидкости, проходящий через элемент (участок), м³/с;

– коэффициент потерь напора, зависящий от вида элемента (участка) сети, с²/м⁵.

4.2.14Совместная работа насоса и распределительной сети характеризуется точкой материального и энергетического равновесия (пересечения характеристик насоса и распределительной сети внутреннего водопровода) – рабочей (режимной) точкой с координатами (, ), отражающими текущую подачу и напор при работе насоса на распределительную сеть внутреннего водопровода (рисунок 6).

Распределительная сеть внутреннего водопровода относится к открытым трубопроводным системам, т.к. обеспечивает транспортировку воды из одной точки в другую, насос обеспечивает потребный напор в точках разбора, преодолевая гидравлические потери, при этом объем транспортируемой жидкости не является постоянным в связи с ее потреблением в точках разбора.

4.2.15 В методическом плане, предусматривая ПНУ в системах водоснабжения здания, следует отличать открытую системус насосом (ПНУ) ниже точки разбора (рисунок 6) и открытую систему с насосом (ПНУ) выше точки разбора (рисунок 7).

Рисунок 6 – Открытая система водоснабжения с насосом ниже точки разбора

Примечание – В открытой системе водоснабжения с насосом ниже точки разбора (рисунок 6) для подачи из резервуара № 1 на нулевой отметке (нижний бассейн) в верхний резервуар № 2 (верхний бассейн) насос должен обеспечить геометрическую высоту подъема и компенсировать потери на трение , зависящие от расхода; характеристика распределительной сети (системы) – парабола с координатами (0; ).

Рисунок 7 – Открытая система водоснабжения с насосом выше точки разбора

Примечание – В открытой системе водоснабжения с насосом выше точки разбора (рисунок 7) вода под влиянием перепада () доставляется потребителю без насоса, разница высот текущего уровня жидкости в резервуаре и точки разбора () обеспечивает некий расход ; обусловленный перепадом высот напор недостаточен для обеспечения потребного расхода (), насос должен добавить напор , чтобы полностью преодолеть потери на трение ; характеристика распределительной сети (системы) – парабола с началом (0; ).

4.2.16При проектировании следует учитывать, что при недостаточности входного напора (гарантированного давления на вводе) устанавливаемая в здании ПНУ работает по схеме последовательного соединения с насосным оборудованием наружного водопровода, которое условно показано на рисунках 6 и 7 в виде резервуара, обеспечивающим некоторый уровень напора воды на вводе в здание (как правило, в соответствии с рисунком 7). В зависимости от конкретных условий системы водоснабжения здания определяются требования к шкафу управления в части режимов работы, параметров контроля (управления) и необходимых видов защиты.

При проектировании так же необходимо учитывать, что при последовательном подключении насосов суммарный напор (давление) больше, чем развивает каждый из насосов. Параллельная установка обеспечивает расход больше, чем каждый насос отдельно. Общая характеристика и основные соотношения для каждого способа приведены в таблице А1 (приложение А).

4.2.17В обеспечение современных требований энергосбережения и комфортности водопотребления не допускается использование отдельных насосов (насоса), постоянно работающих в сетевом режиме и/или без единой системы управления, без учета фактических режимов водопотребления (фактического суточного графика водопотребления в части подачи и напора). При проектировании рекомендуется в качестве ПНУ преимущественно предусматривать использование модульных автоматических насосных станций (МАНС) заводской готовности. Такие ПНУ обеспечивают параллельное подключение насосов в работу.

4.2.18Подбор ПНУ для обеспечения потребного расхода и напора исходит из поиска установки, способной при одновременной работе входящих в ее состав рабочих насосов добавить недостающий напор при расчетном уровне подачи . Основы подбора ПНУ (МАНС) представлены на рисунке 8.

Рисунок 8 – Подбор ПНУ (МАНС) на рабочую точку (, )

Примечание - Пример подбора при следующих исходных данных: требуемый максимальный расход 18 м³/ч; потребный напор без учета подпора (создаваемый МАНС) 45 м в.ст.

1. Выбор номинала одного насоса по параметру подачи Q - 10 м³/ч;

2. Построение вертикальной линии от значения максимального расхода (18 м³/ч) на оси ординат;

3. Построение горизонтальной линии от значения потребного напора (45 м в.ст.) на оси ординат;

4. Определение типоразмера насоса для заданных параметров - CR 10-6;

5. Определение количества рабочих насосов в составе МАНС - 2 насоса;

6. Задание числа резервных насосов с учетом категории (например 1);

7. Определение общего количества насосов в составе МАНС = 2+1=3 (при условии достаточности одного резервного насоса).

Таким образом, результат подбора - МАНС 3 CR 10-6.

4.2.19Для определения параметров ПНУ (МАНС) действующих систем (в случае реконструкции) следует обеспечить наличие детальных данных по фактическим режимам водопотребления и работы существующего насосного оборудования (при его наличии). Рекомендуется проведение предварительного обследования, предусматривающего одновременные непрерывные замеры расходов и напоров воды на вводе в здание, продолжительностью не менее трех суток. К полученным данным следует вводить поправочный коэффициент на расход воды, учитывающий его сезонные изменения, а так же максимальную часовую и минутную неравномерность.

4.2.20В составе ПНУ (МАНС) для систем хозяйственно-питьевого водоснабжения зданий следует предусматривать ЧРП, обеспечивающие плавность регулирования.

4.2.21В домах повышенной этажности с однозонными системами водоснабжения на нижних этажах следует предусматривать регуляторы давления, ограничивающие величину напора на санитарно-технических приборах до 45м.

4.2.22Для размещения ПНУ (МАНС) предусматривать помещения, обеспечивающие защиту от несанкционированного доступа.

4.2.23Электропитание ПНУ (МАНС) следует предусматривать от главного распределительного щита (ГРЩ) отдельным кабелем.

Дата добавления: 2015-07-19