Характеристики параллельно соединенных канализационных насосов высокой производительности

Процессы, происходящие при эксплуатации центробежных насосов, привлекают внимание многих исследователей [1 – 3]. Среди большого количества разновидностей можно выделить канализационные насосы [4 – 6]. Обычно определение характеристик при параллельном соединении центробежных насосов проводят графическим методом [6-8]. Он не позволяет добиться высокой точности, особенно при использовании 3-х и более агрегатов. В данной статье рассмотрен компьютерный рас- чет нагрузочных характеристик при параллельном соединении канализационных насосов высокой производительности.

Используем ранее полученные результаты [4] подбора аналитических зависимостей напора от подачи и затраченной мощности от подачи насосов типа KSN [9] в форме парабол (рис. 1-2):

H(Q) = a₀ + a i Q + a₂Q²; (1)

N(Q) = b₀ + b i Q + b₂Q². (2)

Н.Л. Великанов, В.А. Наумов, С.И. Корягин

Рисунок 1 – Напорные характеристики канализационных насосов KSN3.230.800.10.5.E с диаметром рабочего колеса: 1 – D = 845 мм; 2 – D = 805 мм; 3 – D = 765 мм; точки – экспериментальные данные [9], линии – расчет по (1)

метода наименьших квадратов. Результаты расчетов представлены в табл. 1.

Рисунок 2 – Зависимость затраченной мощности насосов KSN3.230.800.10.5.E от подачи : 1 – D = 845 мм; 2 – D = 805 мм; 3 – D = 765 мм; точки – экспериментальные данные [9], линии – расчет по (2)

В зависимостях (1) и (2) численные значения коэффициентов определены при помощи

Таблица 1 – Численные значения коэффициентов аппроксимация для насосов KSN3.230.800.10.5.E

N(H) = ^ >=i N_i(Q) = ^ ?-=i N_i(f_i(H)). (7)

№ пп	Диаметр рабочего колеса D, мм	Коэффициенты аппроксимации
		a i0	a i1	a i2	b i0	b i1	b i2
1	845	23,44	2,762	–1,952	328,6	256,84	–29,68
2	805	20,42	2,592	–2,032	267,04	147,67	–32,57
3	765	17,73	2,066	–2,027	219,37	128,66	–34,08

Считая (1) квадратным уравнением, вы- разим из него подачу i-го насоса:

Q i = Л(^Н) = 1/-2а_е ' (- 1 +

J^ 21 ~⁴^ 12' (^ IO ~^)⁾.           ⁽⁴⁾

При параллельном соединении n насосов общая подача будет равна сумме при оди- наковом напоре H:

Q = /(H) = S F=1A (H).     (5)

Для получения напорной характеристики системы параллельных насосов H=ψ(Q) требуется выразить напор через подачу из формулы (5), что можно сделать численным методом. Сначала рассмотрим работу системы двух насосов, когда насос 3 на рис. 3 не подключен. На рис. 4 так получена линия 3 при использовании характеристик насосов 1 и 2 из табл. 1.

Рассмотрим алгоритм расчета насосов, работающих на сеть. Пусть гидравлическая ха- рактеристика сети задается следующей зависи- мостью

Н_ТР = 5 + 0,15 • Q ² .       (6)

На рис. 4 пересечение линий 1 – 3 с 4 – это рабочие точки соответственно при работе в сети

Рисунок 3 – Параллельное соединение насосов

Рисунок 4 – Зависимость напора от подачи: 1 – D = 845 мм; 2 – D = 805 мм; 3 – двух насосов при параллельном соединении, 4 – характеристика сети одного или двух насосов одновременно.

Затраченную мощность системы двух насосов выражается через H так:

Тогда коэффициент полезного действия системы рассчитывается по формуле:

Характеристики параллельно соединенных канализационных насосов …

Г = где

100-^{N n} /_N, N_n = g.p.Q. (8)

N_n - полезная мощность;

g – ускорение свободного падения;

На рис. 6 пересечение линий 1 – 4 с 5 – это рабочие точки соответственно при работе в сети одного или трех насосов одновременно.

Рассчитаем параметры рабочих точек

Рисунок 5 - Мощность (a) и КПД (б) двух насосов при параллельном соединении:

1 – затраченная мощность; 2 – полезная мощность

Рисунок 6 - Зависимость напора от подачи : 1 - D = 845 мм; 2 - D = 805 мм; 3 - D = 765 мм;

4 – трех насосов при параллельном соединении; 5 – характеристика сети

Рисунок 7 - Мощность (а) и КПД (б) трех насосов при параллельном соединении:

1 – затраченная мощность; 2 – полезная мощность

Таблица 2 - Параметры рабочих точек насосных установок

Подключены насосы	Q, м3/с	H, м	N, кВт	η, %
Первый	3,69	7,04	503	50,6
Первый и второй	6,25	10,85	942	74,2
Первый, второй и третий	7,62	13,70	1303	83,6