При современном развитии техники автоматического управления производственными процессами автоматизация насосных установок не представляет трудности. Автоматическое управление насосами предусматривает следующие операции:

1) подготовку насосов к пуску, заключающуюся в koht-j роле за положением запорной арматуры и заполнении на-*

,сосов жидкостью;

2) пуск и останов насосов в зависимости от расхода, требуемого потребителями;

3) останов насрса при неисправностях его и пуск другого насоса взамен неисправного; .1

4) защиту от перегрева сальников и подшипников; 1

5) гидравлическую защиту насосов, создающую невоз можность пуска насоса, не заполненного жидкостью.

При разработке схемы автоматизации и защиты может быть предусмотрена необходимость работы насосной устя-j новки по намеченной программе. i

Автоматизация повышает экономичность и надежность работы насосной установки, позволяет уменьшить количество обслуживающего персонала.

ГЛАВА ПЯТАЯ

ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ

5.1. Основные понятия. Применение

Центробежными вентиляторами называют машины дл перемещения чистых газов и смесей газов с мелкими твердыми материалами, имеющие степень повышения давления не более 1,15 при плотности потока 1,2 кг/м. Характерным} признаком центробежного вентилятора является повыше-:] ние давления за счет работы центробежной силы газа, двиЗ жущегося в рабочем колесе от центра к периферии. i

При незначительном повышении давления газа измене-; нием его термодинамического состояния можно пренебре-) гать. Поэтому к центробежным вентиляторам применима теория машины для несжимаемой среды (см. гл. 3). - - Центробежные вентиляторы широко распространены в промышленности и к&ммунальном хозяйстве для вентиля- ции зданий, отсасывания вредных веществ в технологичес-: ких процессах.

В теплоэнергетических установках центробежные вентиляторы применяются для подачи воздуха в топочные камеры котлов, перемещения топливных смесей в системах пылеприготовления, отсасывания дымовых газов и транспортирования их в атмосферу.

Конструктивное устройство центробежного вентилятора простейшего типа показано на рис. 5.1. Рабочее колесо вентилятора состоит из литой ступицы /, жестко сопряжен-

Рис. 5.1. Центробежный вентилятор

Рис. 5.2. Аэродинамическая схема вентилятора ЦКТИ-07-37

ной с основным диском 2. Рабочие лопатки 3 крепятся к основному диску 2 и переднему диску 4. обеспечивающему необходимую жесткость лопастной решетки 5; 6 - шкив привода вентилятора. Корпус 7 вентилятора крепится к литой или сварной станине 8, на которой располагаются подшипники 9, несущие вал вентилятора с посаженным на него рабочим колесом; 10 и И - фланцы крепления всасывающей и напорной труб.

Центробежные вентиляторы выпускаются заводами в определенных геометрических сериях. Каждая серия харак-

теризуется постоянством отношений сходственных размеров; размеры отдельных машин и их рабочие параметры в серии различны.

Геометрическая форма данной серии представляется аэродинамической схемой, где все размеры вентилятора да-ньи.в процентах внешнего диаметра рабочего колеса (рис. 5.2).

Обозначение центробежных вентиляторов в соответствии с ГОСТ включает букву Ц, указывающую на основной признак типа - центробежный, пятикратное значение коэффициента полного давления (см. § 3.14) на режиме при гамаке, округленное до целого числа, и быстроходность н режиме Т1макс, тоже округленную до целого числа. Обозначение вентилятора включает и его номер, представляющий собой значение диаметра D, выраженное в дециметрах. На* примерт центробежный вентилятор с диаметром рабочего, колеса 400 мм, имеющий при максимальном КПД коэффициент полного давления 0,86 и быстроходность 70, обозначается Ц4-70-4. А

В современном вентиляторостроении разработаны к строятся машины с профилированными лопастями и рациональной формой проточной полости, КПД которых дости-i; гает90%. \

Характерной конструктивной величиной центробежного вентилятора является отношение выходного и входеого диаметров межлопастных каналов рабочего колеса D/Di: В обычных конструкциях это отношенче выбирается небольшим (1,2-1,45), радиальная длина лопасти составляз ет (0,084-0,16)2.

5.2. Давление, развиваемое вентилятором. Влияние самотяги. Коэффициент полного давления

Условия работы машины, подающей жидкость или газ в сеть трубопроводов, существенно зависят от свойств по-* следней (см. §2.3). .

Выясним связь между параметрами, машины и трубо-i провода на примереа1ымососа, берущего газы из хвостово- го хода котла и подающего их через дымовую трубу в ат- мосферу (рис. 5.3).

Применим к потоку между сечениями / и 2 уравнение Бернулли:

(Р1ст)абс g. (Ргст)абс j. 3l

где (Р1ст)абс и (р2ст)абс-абсолютные статические давления в начале и конце участка 1-2 газового потока; рг - средняя плотность газа на участке 1-2; Ci и Сг - скорости газа в сечениях 1 и 2; Н - напор, развиваемый дымососом; S/i - потери напора на участке 1-2.

Выразим абсолютные давления, входящие в уравнение Бернулли, через избыточные и учтем изменение атмосферного давления по высоте дымовой трубы:

(/1ст)абс = PlCT + Ро, (Р-2ст)абс = Pzci +Ри - Рв gfTP-

Получим

PlCT

Раст

2 Рг

средняя, плотность

gH,p-h + gH,-hgh,

воздуха

где рв трубы.

После преобразования будем иметь

2 2

Ргст-Рхст 4 2/1- тр

ПО высоте дымовой

\ Рг /

(5.1)

Выражение Нтр

-1называют самотягой или естест-

венной тягой системы. В зависимости от соотношения рв и Рг самотяга может быть положительной или отрицательной. Если рв>рг и Ятр>0, то самотяга положительна и уменьшает напор дымососа, необходимый в системе. При Ятр>0 и рв<рг самотяга отрицательна и увеличивает требуемый напор и мощность на валу дымососа. Равенство плотностей газа и воздуха при любых значениях Ятр дает нулевое значение самотяги, и дымосос работает на преодоление разности статических давлений и кинетических энергий в выходном и входном сече- киях газового тракта и покрытие его газового сопротивления.

Рис. 5.3. Совместная работа дымососа и дымовой трубы

в современных котельных установках ТЭС ввиду большой разности температур наружного воздуха и дымовых газов и при больших высотах дымовых труб (до 350- 400 м) самотяга проявляется очень существенно.

Рассмотрим практический способ оценки давления, развиваемого вентилятором, по коэффициенту полного давления. Выражая тангенциальную компоненту Сги через коэффициент закручивания цгСги/Нг на выходе и используя основное уравнение центробежной машины (см. § 3.2), получаем .

12 2-

Оценим потери энергии в вентиляторе, введя в это уравнение гидравлический КПД:

\ V-2 1; Р = 9gt1 =. Лг РР-2 2-

Воспользуемся коэффициентом полного давления р - =р/рн Очевидно,

Р = РР 1; (5.2)

? == Лг V. (5.3)

Для ориентировочного расчета полного давления при трех типах лопастей, применяемых в вентиляторах, можно пользоваться следующими данными:

>90 90 <90

1,1-1,6

0,85-0,95 0.50-0,80

0,60-0,75 0,65-0,80 0,70-0,90

0,66-1,20 0,60-0,76 Q, 35-0,72

Если поток газа на входе в вентилятор имеет параметры PicT и Ci на выходе ргст и сг, то полное давление, развивае-, мое вентилятором.

Р = Ргст -Act+ Р

А

5.3. Подача, мощность, КПД вентилятора. Выбор вентилятора по заданным параметрам

Работа вентилятора при данной частоте вращения характеризуется объемной подачей Q, полным давлением р, мощностью Л, полным КПД ц.

Однако в некоторых случаях для вентиляторов характерно не полное давление, ими развиваемое, а лишь статическая часть его рст или соответственно статический напор Яст- В таких случаях оценка энергетической эффективности вентилятора производится статическим КПД - tict:

lOOOTV lOOOiV

Статический КПД - отношение полезной мощности, расходуемой на развитие статического давления, к мощности, подводимой на вал вентилятора от двигателя. Очевидно, 11ст<11.

Соотношение между рст и р характеризуется степенью реактивности машины (см. § 3.4), зависящей от лопастного угла Ргл. Поэтому для разных типов вентиляторов различно и соотношение между ticx и ц. Ориентировочно tict = = (0,7н-0,8)г1.

Подача центробежных вентиляторов общего назначе-[шя по ГОСТ 5976-73 достигает примерно 300 тыс. м/ч, давление - примерно 12 кПа. В станционной теплоэнергетике применяются вентиляторы с подачей до 900-10 м/ч и давлением до 7 кПа. Полный КПД крупных центробежных вентиляторов достигает 87 %.

Предварительным расчетом системы, в которую включается вентилятор, при заданной подаче Q определяется необходимое давление р вентилятора. Имея в виду ошибки, возможные в расчете потерь давления в системе, вводят гарантийные запасы в рабочих параметрах и вентиляторы общего назначения выбирают на подачу 1,05Q и давление 1,1р. Дутьевые вентиляторы и дымососы выбирают на подачу 1,1Q и давление 1,2р.

Данные каталогов (таблицы и графики) относятся обычно к нормальным условиям (Го=293 К; ро = 103 кПа), поэтому выбор по каталогу вентиляторов общего назначения следует вести на подачу Qk = 1,05Q и давление рк= = 1Лррк/р, где рк- плотность воздуха при нормальных условиях; р - фактическая плотность при рабочих условиях.

Простейший и надежный способ выбора вентиляторов основан на использовании сводных графиков (см. .§ 3.17 и [21]). Откладывая на координатных осях сводного графика значения Qk и Рк и проводя нормащ к осям, получаем точку пересечения, попадающую в поле рабочих параметров, определяющее необходимый типоразмер и частоту вращения вентилятора.