Обточкой рабочих колес

Предположим, что от насоса требуется получить подачу Q' и напор Н' и режимная точка А с координатами Q' и Н' лежит ниже характеристики насоса (рис. 5.24). Пусть двигатель насоса не имеет регулировки частоты вращения (на­пример, асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором). Для того чтобы работа насоса соответст­вовала режимной точке А, следует так изменить его характеристику, чтобы она прошла через эту точку. Если нельзя решить эту задачу из­менением частоты вращения насоса, то применяют обточку рабочего ко­леса по наружному диаметру. При уменьшении наружного диаметра рабочего колеса D₂ окружная ско­рость и₂ на выходе из колеса умень­шается, что ведет к уменьшению напора. Следовательно, при обточке колеса кривая характеристики насоса понижается и при некото­ром значении D₂ пройдет через заданную режимную точку.

Рис. 5.24. Парабола обточек

Опыты показывают, что для расчета характеристики центробеж­ного насоса, получающейся после обточки его рабочего колеса, можно приближенно принять пропорциональность подачи первой степени, "а напора второй степени наружного диаметра рабочего колеса:

Q/Q'=D₂/ D₂', (5.48)

H/H' = (D₂/ D₂')² (5.49)

Эти зависимости получены эмпирически. Опыты показывают также, что для режимов, удовлетворяющих уравнениям (5.48) и (5.49) КПД насоса приблизительно одинаков, если обточка рабочего колеса не слишком велика.

Подставив в уравнение (5.49) отношение D₂/ D₂’, найденное из уравнения (5.48), получим

H/H' = (Q/Q')² или H/Q² = H'/(Q')² = const = c,

откуда

H = cQ². (5.50)

Следовательно, режимы, удовлетворяющие уравнениям (5.48) и (5.49), располагаются в поле Н – Q на параболе, имеющей вершину в начале координат. Будем называть эту параболу параболой обто­чек. При обточке рабочего колеса по наружному диаметру геометри­ческое подобие нарушается, поэтому парабола обточек не имеет ничего общего с параболой подобных режимов.

Определим, до какого диаметра необходимо обточить рабочее колесо, чтобы характеристика насоса прошла через режимную точку с координатами Q' и H'. Проведем через эту точку параболу обто­чек (см. рис. 5.24). На пересечении этой параболы с характеристикой насоса находим режимную точку В с координатами Q и Н. Для то­чек А и В справедливы уравнения (5.48) и (5.49). Подставив в любое из этих уравнений координаты точек А и В изная диаметр D₂ рабо­чего колеса до обточки, определяем диаметр D'₂ обточенного колеса.

При больших обточках рабочего колеса КПД насоса уменьшается, что ограничивает обточку. Предельная величина обточки рабочего колеса зависит от коэффициента быстроходности n_s.

Насос выгодно эксплуатировать только в области высоких КПД и больших высот всасывания [малых кавитационных запасов (см. п. 5.19)], поэтому должна исполь­зоваться не вся характеристика на­соса, а только часть ее. Минималь­ная подача рабочего участка харак­теристики насоса определяется до­пустимым снижением КПД по срав­нению с максимальным; максималь­ная подача — допустимым снижени­ем КПД или, чаще, допустимым повышением кавитационного запаса, который при подачах, больших оп­тимальной, резко возрастает (см. рис. 5.15). Пусть кривая I на рис. 5.25 является характеристикой на­соса с необточенным колесом. Участок АВ характеристики явля­ется рабочим. Построим характеристику насоса при максималь­ной обточке рабочего колеса (кривая II) и нанесем на ней гра­ницы С и D рабочего участка. Соединив точки А и С, а также точки В и D, получим четырехугольник ABDC. Все режимные точки четырехугольника можно получить, применяя промежуточную об­точку рабочего колеса. Режимы, лежащие в пределах четырехуголь­ника, удовлетворяют требованиям, предъявляемым как по значению КПД, так и по высотам всасывания и, следовательно, являются рабо­чими. Четырехугольник ABDC называется полем насоса.

Рис. 5.25. Поле насоса

Обычно используют сводные графики полей консольных насосов, построенный в логарифмических координатах. Такие гра­фики прилагаются к каталогам насосов, выпускаемым промышленностью, и облегчают выбор насоса (по заданным значениям подачи и напора находят на сводном графике режимную точку и соответству­ющую ей марку и частоту вращения насоса).