частоту вращения вала двигателя, целесообразно регу, ровать подачу изменением частоты вращения. . -

Пусть центробежная машина, включенная по схеме иа рнс. 3.41, работает при частотах вращения Пи Пг, Пз..., при. чем П1<П2< з- Нанесем в общей координатной системе характеристики этой машины при указанных условиях и характеристику трубопроводной сети (рнс. 3.43). Точки пересечения характеристик H=f{Q) машины с хараюе-

Рнс. 3.43. График регулирования цент-робежной машины изменением частоты вращения

ристикой трубопровода, обозначенные на графике через 1, 2, аз..., определяют режимы работы установки при различных частотах вращения. Из графика видно, что изменением частоты вращения могут быть достигнуты различные,

подачи q;, о; , q;;;... и напоры я;, я;, н...

причем с увеличением частоты вращения подача и напор увеличиваются, а с уменьшением ее - убывают. Мощность и КПД могут быть определены из кривых мощности и КПД по имеющимся значениям подачи Qper Qper- На графике это показано для частоты вращения Пз.

В отличие от способа регулирования n=const данный способ регулирования дает возможность регулировать подачу в любом направлении.

Потери энергии, обусловленные гидравлическим сопротивлением дросселя, здесь не имеют места, и поэтому данный способ в эксплуатации выгоднее первого. Однако применяется он значительно реже. Преобладающее большинство центробежных машин небольшой подачи приводится в движение короткозамкнутыми электродвигателями трехфазного тока, изменять частоту вращения вала которых с

целью регулирования расхода невозможно. В таких случаях для центробежных машин применяют дроссельное регулирование при rt=const, хотя это и невыгодно.

Мощные центробежные машины снабжают электродвигателями, допускающими плавную или ступенчатую регу-jjupoBKy частоты вращения. Такие электродвигатели дороги, и применение их оправдывается в редких случаях. В эксплуатации машинные агрегаты с такими электродвигателями энергетически эффективны и имеют высокие КПД.

Крупные центробежные машины (насосы, турбокомпрессоры), применяющиеся в металлургии, химической промышленности и на центральных тепловых электрических станциях, часто выполняются с паротурбинным приводом. Регулирование прдачи в таких случаях производится изменением частоты вращения вала машины. Для этого можно изменять частоту вращения турбины воздействием на ее паровпускное устройство. Можно также включить между валами двигателя и приводной машины механический вариатор скорости или гидравлическую муфту. Тогда, сохраняя частоту вращения вала двигателя постоянной и и.чменяя передаточное отношение вариатора или гидромуфты, получаем переменную частоту вращения вала приводимой машины.

Применение гидромуфт ввиду их вьГсокой стоимости оправдывается только в мощных высокооборотных уста-Бовках при неглубоком регулировании. Глубокое регулирование гидромуфтой неэффективно, потому что ее КПД снижается пропорционально частоте вращения вала насоса (вентилятора).

Регулирование при помощи гидромуфты существенно выгоднее дроссельного регулирования при rt=consl.

Ввиду высокой стоимости вариаторов и гидромуфт, дающих плавное изменение скорости вала машины, в некоторых случаях целесообразно применение ступенчатого изменения частоты вращения (специальные электродвигатели и ступенчатые вариаторы) с дорегулировкой до требующей подачи дросселированием. На рис. 3.44 показан график такого смешанного регулирования подачи. Пусть основная частота вращения центробежной машины п, а ступенчатым вариатором можно получать частоты враще-иня rti>n и П2<п. Предположим, что регулированием следует получить подачу Qj,. Изменяя частоту вращения Вариатором скорости до щ, получаем подачу Qperi- Вводя

О принципе действия гидромуфт и их конструкциях см. [11].

дроссель и создавая им сопротивление АЯ, получае , требующуюся подачу Qp. Без регулирования частоты вращения получение такой подачи у данной машины было бы невозможно.

Если требуется отрегулировать подачу до Q, <Q, то следует уменьшить частоту вращения до пз и дросселец

На рис. 3.45 дана схема осевого направляющего аппарата, состоящего из лопаток Л с радиальными осями по-ророта: лопатки поворачиваются все одновременно при полоши особого перестановочного кольца. Одно из положений лопаток соответствует размещению их в меридиональных плоскостях; при этом поток на входе в рабочее колесо будет радиальным. Другое характерное положение лопаток

Рис. 3.44. График смешанного регулирования подачи центробежной

машины

уменьшить напор на АН.. При регулировании расхода до Qpgp при частоте вращения п только дросселем потери напора в дросселе составляли бы ДЯ >ЛЯрр.

Таким образом, смешанное регулирование со ступенчатым изменением частоты вращения с энергетической стороны более эффективно, чем простое дроссельное регулирование.

Регулирование поворотными направляющими лопастями на входе в рабочее колесо. Из уравнения Эйлера (3.8J следует, что удельная энергия, передаваемая потоку жидкости в центробежной машине, существенно зависит от условий входа на рабочие лопасти. Закручивание потока, поступающего в рабочее колесо, влияет на напор и при заданной характеристике трубопровода изменяет подачу машины. Отсюда возникает возможность регулирования воздействием на поток, входящий в машину, особого лопастного направляющего аппарата. Последний может выполняться в двух основных конструктивно различных вариантах - осевом и радиальном. 94

Рис. 3.45. Центробежная машина с осевым направляющим аппаратом на входе

Рис. 3.46. Центробежная машина с радиальным направляющим аппаратом на входе

будет соответствовать полному их закрытию, когда Q=0. Промежуточные положения лопаток будут давать некоторые регулируемые значения подачи.

Конструкция осевого направляющего аппарата на входе удобна при осевом подводе потока к машине (вентиляторы типа ВД).

На рис. 3.46 представлена схема направляющего а рата радиальной конструкции, установленного на вхо здесь круговая цилиндрическая рещетка поворотных паток с осями, параллельными геометрической оси ротор машины, также обусловливает отклонение потока от меридиональных плоскостей. Это отклонение регулируется углом расположення-средней плоскости лопаток относи-тельно меридиональных плоскостей, проходящих через осв

Рис. 3,47. График регулирования подачи направляющим аппаратом на входе

поворота лопастей. Как видно из рнс. 3.46, радиальный направляющий аппарат требует радиального подвода потока с центробежной машине; поэтому комбинирование такой машины с трубопроводом менее удобно, чем в случае осевого направляющего аппарата.

Направляющие аппараты следует располагать в непосредственной близости от входа в колесо (чем ближе, тем лучше); только в этом случае достигается эффективное регулирование. Если направляющий аппарат располагать на некотором расстоянии от машины, то эффективность его может быть низкой из-за быстрого торможения вращатель- ного движения потока, создаваемого направляющим аппаратом на участке трубопровода между направляющим аппаратом и машиной.

Рассмотрим график регулирования подачи направляющим аппаратом на входе (рис. 3.47). На графике нанесены характеристики напора и мощности при n=const, соответствующие трем различным положениям направляющего

аппарата на входе. Эти кривые обозначены соответствен-ло через Hi, Яг, Яз, Ai, N2 и Лз. При работе центробежной машины на заданную систему трубопроводов с характеристикой, показанной на графике, получаются режимные точки 1, СХ2 и 3, определяющие подачи Qi, Qper2, Qpera. Мощности, потребляемые прн этом, - Ль Лрегг, Арегз. Они определяются точками /, и III. Соединив плавной линией точки I, II и /, получим линию изменения мощности машины при регулировании ее подачи направляющим аппаратом на входе. Эта линия лежит ниже линии мощности Л/ что указывает на уменьшение потребления энергии при регулировании направляющим аппаратом на входе по сравнению с потреблением энергии прн дроссельном регулировании при rt=const. Вообще же уменьшение потребляемой мощности при регулировании рассматриваемым способом определяется здесь ординатами вертикально заштрихованной площади между линиями Nj и I-II-III. Это подтверждает сравнительную экономичность данного способа ре-г-лирования центробежных вентиляторов.

3 17. Поля рабочих лараметров лри различных способах регулирования. Сводные графики

Изменение подачи машины, работающей по заданному графику, обычно сопровождается изменением ее КПД. Отклонение КПД от его максимального значения обычно тем значительнее, чем глубже регулируется машина. Работа машины с низким КПД невыгодна, поэтому допустимые отклонения КПД от его максимального значения регламентированы ГОСТ или ведомственными нормалями. Так, например, при выборе насосов допускаются режимы работы с КПД, отличающимися на 7 % от максимального КПД данного насоса; выбор вентиляторов по ГОСТ должен производиться так, чтобы КПД их не падал ниже 0,9 Т1макс. В связи с этим выбор машин следует производить по характеристикам, построенным с учетом допустимого снижения КПД.

Если на характеристиках машины выделить участок с допустимым КПД, то получим область, называемую полем рабочих параметров. Каждая точка этого поля обеспечивает работу машины с КПД не ниже допустимого.

Рассмотрим построецие полей рабочих параметров при различных способах регулирования машин.

Пусть машина регулируется изменением частоты вращения в пределах от Пмин до макс (рнс. 3.48). Проведенн-