Неустойчивая работа насосной установки

У тихоходных насосов, напорная характеристика которых имеет максимум при положительной подаче, в некоторых случаях возникает неустойчивая работа: подача резко изменяется от наибольшего значения до нуля, напор колеблется в значительных пределах, наблюдаются гидравлические удары, шум и вибрация как самой машины, так и трубопроводов. Это явление получило название помпаж.

Рис. 3.5. Определение зоны неустойчивой работы насоса

Рассмотрим неустойчивую работу насоса по схеме, изображенной на рис.3.5. Насос подает жидкость по трубопроводу 3 в резервуар 5, из которого она направляется потребителю. Предположим, что в начальный момент резервуар заполнен жидкостью до уровня а. При этом насос работает в режиме, определяемом точкой А на его напорной характеристике. Если расход жидкости, отводимой потребителю, меньше подачи насоса Q_А, то уровень жидкости в резервуаре повышается, характеристика насосной установки смещается вверх и подача насоса в соответствии с кривой напоров H=f(Q) уменьшается до тех пор, пока рабочая точка не займет положение М. Если при этом подача насоса превышает расход, который отводится потребителю, то уровень в резервуаре повысится еще больше и характеристика насосной установки пройдет выше характеристики насоса. При этом потребный напор станет больше напора насоса, в результате чего произойдет срыв подачи. Под действием обратного тока жидкости обратный клапан 2 закроется. Насос будет работать при подаче Q, равной нулю и напоре H₀. Из-за отсутствия притока жидкости в резервуар 5 уровень в нем будет понижаться, так как жидкость продолжает вытекать из него по трубопроводу 4. После достижения уровнем значения, которому соответствует напор H₀, насос снова вступит в работу. Подача резко (скачкообразно) возрастет до значения Q_В, соответствующего точке В. Уровень в резервуаре опять начнет постепенно повышаться и явление повторится.

Срыв подачи насоса и переход его на холостой режим работы может произойти и при неизменной характеристике насосной установки (при постоянном уровне в резервуаре 5), если характеристика установки пересекает характеристику насоса в двух точках. Это может возникнуть при снижении частоты вращения, например, из-за временного падения напряжения в электрической сети, питающей двигатель. При этом характеристика насоса понизится и произойдет срыв подачи до нуля. При последующем повышении частоты вращения насос будет продолжать работу при холостом режиме (Q = 0), так как напор, создаваемый им при нулевой подаче, меньше статического напора насосной установки. По этой же причине помпаж может возникнуть при параллельной работе насосов, если напор при нулевой подаче одного из насосов, меньше напора второго при его одиночной работе на сеть. В этом случае временное снижение частоты вращения насосов может привести к срыву подачи первого насоса до нуля.

Характеристики насосов, не имеющих неустойчивой области, называют стабильными. Насосы, применяемые для подачи жидкости при переменных режимах, должны иметь стабильные характеристики.