Расширение области применения центробежных насосов обточкой рабочих колес

Если от насоса требуется получить подачу Q' и напор H', причем данная режимная точка с указанными координатами лежит ниже характеристики насоса, а изменение частоты вращения двигателя невозможно, то применяют обточку рабочего колеса по наружному диаметру. При уменьшении наружного диаметра рабочего колеса D₂ окружная скорость u₂ на выходе из колеса уменьшается, что ведет к снижению напора. Следовательно, при обточке рабочего колеса напорная характеристика насоса понижается.

Опыт показывает, что для расчета характеристики центробежного насоса после обточки рабочего органа можно приближенно принять, что подача изменяется пропорционально наружному диаметру колеса в первой степени, а напор – во второй степени:

.

Экспериментально доказано, что для режимов, удовлетворяющих данным соотношениям, КПД насоса приблизительно сохраняется постоянным, если обточка рабочего колеса не слишком велика.

Объединив оба выражения, получим

,

откуда

.

Следовательно, режимы, одинаковые для обточенных колес, располагаются на диаграмме с координатами H–Q на параболе, вершина которой находится в начале координат – параболе обточек.

При обточке рабочего колеса по наружному диаметру геометрическое подобие нарушается, поэтому парабола обточек не имеет ничего общего с параболой подобных режимов.

В случае значительного уменьшения диаметра в результате обточки КПД насоса уменьшается, что является ограничивающим фактором для использования этого метода изменения напорной характеристики. Предельная величина обточки зависит от коэффициента быстроходности n_s.

ns						>350
	0,2	0,15	0,11	0,09	0,07	0,00

Насос выгодно эксплуатировать только в области высоких КПД и больших высот всасывания, поэтому следует рассматривать не всю характеристику насоса, а только ее часть, соответствующую указанным рекомендациям. Минимальная подача определяется по допустимому снижению КПД насоса по сравнению с его максимальным значением; максимальная подача – также допустимым снижением КПД, или допустимым повышением кавитационного запаса, который при подачах, больших оптимальной, резко возрастает.

Предположим, что линия H₁ представляет собой характеристику необточенного колеса, а H₂ – характеристику при максимальной обточке колеса. Участок А–В характеристики является рабочим, т.е. соответствует максимальному КПД. Точки С и D построены с помощью парабол обточек и ограничивают оптимальную рабочую зону максимально обточенного колеса. Область АВСD включает все точки характеристик обточенных колес, удовлетворяющих требованиям максимальной экономичности. Четырехугольник АВСD называют полем насоса. Сводный график полей центробежных насосов приводят в каталогах насосов. По заданным значениям подачи и напора на сводном графике находят режимную точку, которая попадает на поле какого-то конкретного насоса, который обеспечит наибольший КПД на указанном режиме. На поле насоса приводится его марка и частота вращения.