La pompa a flusso misto con albero completamente regolabile è una pompa di medio e grande diametro che utilizza un regolatore dell'angolo delle pale per azionarne la rotazione, modificandone così l'angolo di posizionamento per ottenere variazioni di portata e prevalenza. Il fluido principale pompato è acqua pulita o acque reflue leggere a temperature comprese tra 0 e 50 °C (tra i fluidi speciali si annoverano l'acqua di mare e l'acqua del Fiume Giallo). Trova impiego principalmente in progetti di ingegneria idraulica, irrigazione, drenaggio e deviazione delle acque, ed è utilizzata in numerosi progetti nazionali come il Progetto di Deviazione delle Acque da Sud a Nord e il Progetto di Deviazione del Fiume Azzurro verso il Fiume Huaihe.
Le pale delle pompe ad albero e a flusso misto presentano una deformazione spaziale. Quando le condizioni operative della pompa si discostano dal punto di progetto, il rapporto tra la velocità circonferenziale dei bordi interni ed esterni delle pale viene alterato, con conseguente variazione della portanza generata dalle pale (profili alari) a diversi raggi, causando turbolenza del flusso d'acqua nella pompa e un aumento delle perdite. Maggiore è la distanza dal punto di progetto, maggiore è il grado di turbolenza del flusso d'acqua e maggiori sono le perdite. Le pompe assiali e a flusso misto hanno una bassa prevalenza e una zona di alta efficienza relativamente ristretta. La variazione della prevalenza di lavoro comporta una significativa riduzione dell'efficienza della pompa. Pertanto, le pompe assiali e a flusso misto generalmente non possono utilizzare metodi di regolazione come la strozzatura, la rotazione o altri accorgimenti per modificare le prestazioni operative; allo stesso tempo, poiché il costo della regolazione della velocità è troppo elevato, la regolazione a velocità variabile è raramente utilizzata nella pratica. Dato che le pompe assiali e a flusso misto hanno un corpo mozzo di dimensioni maggiori, è conveniente installare pale e meccanismi di biella con angoli regolabili. Pertanto, la regolazione delle condizioni operative delle pompe assiali e a flusso misto adotta solitamente la regolazione ad angolo variabile, che consente alle pompe di operare nelle condizioni operative più favorevoli.
Quando la differenza di livello dell'acqua a monte e a valle aumenta (ovvero, aumenta il dislivello netto), l'angolo di inclinazione delle pale viene regolato su un valore inferiore. Pur mantenendo un'efficienza relativamente elevata, la portata d'acqua viene opportunamente ridotta per evitare il sovraccarico del motore; quando la differenza di livello dell'acqua a monte e a valle diminuisce (ovvero, diminuisce il dislivello netto), l'angolo di inclinazione delle pale viene regolato su un valore maggiore per caricare completamente il motore e consentire alla pompa di pompare più acqua. In breve, l'utilizzo di pompe ad albero e a flusso misto con angolo di inclinazione delle pale variabile permette di operare nelle condizioni operative più favorevoli, evitando arresti forzati e raggiungendo un'elevata efficienza e un'elevata portata d'acqua.
Inoltre, all'avvio dell'unità, l'angolo di inclinazione delle pale può essere regolato al minimo, riducendo così il carico di avviamento del motore (circa 1/3~2/3 della potenza nominale); prima dello spegnimento, l'angolo delle pale può essere ulteriormente ridotto, diminuendo la velocità di riflusso e il volume d'acqua nella pompa durante lo spegnimento e riducendo i danni da impatto del flusso d'acqua sulle apparecchiature.
In sintesi, l'effetto della regolazione dell'angolo delle pale è significativo: ① Regolando l'angolo su un valore inferiore si facilitano l'avvio e l'arresto; ② Regolando l'angolo su un valore superiore si aumenta la portata; ③ La regolazione dell'angolo consente al gruppo pompa di funzionare in modo più economico. Si può quindi affermare che il regolatore dell'angolo delle pale riveste un ruolo relativamente importante nel funzionamento e nella gestione delle stazioni di pompaggio di medie e grandi dimensioni.
Il corpo principale della pompa a flusso misto ad albero completamente regolabile è costituito da tre parti: la testa della pompa, il regolatore e il motore.
1. Testa della pompa
La velocità specifica della pompa assiale a flusso misto completamente regolabile è 400~1600 (la velocità specifica convenzionale della pompa assiale è 700~1600), (la velocità specifica convenzionale della pompa a flusso misto è 400~800) e la prevalenza generale è 0~30,6 m. La testa della pompa è composta principalmente dal corno di ingresso dell'acqua (giunto di dilatazione di ingresso dell'acqua), parti del rotore, parti della camera della girante, corpo della paletta direttrice, sede della pompa, gomito, parti dell'albero della pompa, parti di tenuta, ecc. Introduzione ai componenti chiave:
1. Il rotore è il componente principale della testa della pompa, composto da pale, corpo del rotore, asta di trazione inferiore, cuscinetto, braccio della manovella, telaio di azionamento, biella e altre parti. Dopo l'assemblaggio complessivo, viene eseguito un test di bilanciamento statico. Tra questi, il materiale delle pale è preferibilmente ZG0Cr13Ni4Mo (elevata durezza e buona resistenza all'usura) e viene adottata la lavorazione CNC. Il materiale delle parti rimanenti è generalmente principalmente ZG.
2. I componenti della camera della girante sono aperti integralmente al centro, serrati con bulloni e posizionati con perni conici. Il materiale è preferibilmente acciaio zincato integrale (ZG), e alcune parti sono realizzate in ZG + acciaio inossidabile rivestito (questa soluzione è complessa da realizzare e soggetta a difetti di saldatura, quindi dovrebbe essere evitata il più possibile).
3. Corpo delle pale direttrici. Poiché la pompa completamente regolabile è essenzialmente una pompa di medio-grande calibro, si tiene conto della difficoltà di fusione, dei costi di produzione e di altri aspetti. Generalmente, il materiale preferito è ZG+Q235B. Le pale direttrici sono fuse in un unico pezzo, mentre la flangia del corpo è in lamiera di acciaio Q235B. Le due parti vengono saldate e successivamente lavorate.
4. Albero della pompa: La pompa completamente regolabile è generalmente un albero cavo con strutture flangiate a entrambe le estremità. Il materiale è preferibilmente acciaio forgiato 45 + rivestimento 30Cr13. Il rivestimento sul cuscinetto di guida dell'acqua e sul riempimento serve principalmente ad aumentarne la durezza e a migliorarne la resistenza all'usura.
II. Introduzione ai componenti principali del regolatore
Il regolatore idraulico integrato dell'angolo della lama è il componente più diffuso sul mercato odierno. È composto principalmente da tre parti: corpo rotante, coperchio e scatola del sistema di visualizzazione e controllo.
1. Corpo rotante: Il corpo rotante è costituito da un sedile di supporto, un cilindro, un serbatoio del carburante, un'unità di potenza idraulica, un sensore di angolo, un anello collettore di alimentazione, ecc.
L'intero corpo rotante è posizionato sull'albero motore principale e ruota in modo sincrono con esso. È imbullonato alla parte superiore dell'albero motore principale tramite la flangia di montaggio.
La flangia di montaggio è collegata al supporto.
Il punto di misurazione del sensore angolare è installato tra lo stelo del pistone e il manicotto del tirante, mentre il sensore angolare è installato all'esterno del cilindro dell'olio.
L'anello collettore di alimentazione è installato e fissato sul coperchio del serbatoio dell'olio e la sua parte rotante (rotore) ruota in modo sincrono con il corpo rotante. L'estremità di uscita del rotore è collegata all'unità di potenza idraulica, al sensore di pressione, al sensore di temperatura, al sensore di angolo e al finecorsa; la parte dello statore dell'anello collettore di alimentazione è collegata alla vite di arresto sul coperchio e l'uscita dello statore è collegata al terminale nel coperchio del regolatore;
L'asta del pistone è imbullonata alpompa dell'acquatirante.
La centralina idraulica è alloggiata all'interno del serbatoio dell'olio e fornisce l'energia necessaria al funzionamento del cilindro idraulico.
Sul serbatoio dell'olio sono installati due anelli di sollevamento da utilizzare per sollevare il regolatore.
2. Coperchio (detto anche corpo fisso): è costituito da tre parti. La prima parte è il coperchio esterno; la seconda parte è il coperchio interno; la terza parte è la finestra di osservazione. Il coperchio esterno è installato e fissato sulla parte superiore del coperchio esterno del motore principale per coprire il corpo rotante.
3. Unità di controllo e visualizzazione (come mostrato in Figura 3): è composta da PLC, touch screen, relè, contattore, alimentatore CC, manopola, spia luminosa, ecc. Il touch screen può visualizzare l'angolo attuale della lama, il tempo, la pressione dell'olio e altri parametri. Il sistema di controllo ha due funzioni: controllo locale e controllo remoto. Le due modalità di controllo vengono commutate tramite la manopola a due posizioni presente sull'unità di controllo e visualizzazione (denominata "unità di controllo e visualizzazione", come indicato di seguito).
III. Confronto e selezione di motori sincroni e asincroni
A. Vantaggi e svantaggi dei motori sincroni
Vantaggi:
1. L'intercapedine d'aria tra rotore e statore è ampia, il che facilita l'installazione e la regolazione.
2. Funzionamento regolare e elevata capacità di sovraccarico.
3. La velocità non cambia con il carico.
4. Elevata efficienza.
5. Il fattore di potenza può essere aumentato. La potenza reattiva può essere fornita alla rete elettrica, migliorandone così la qualità. Inoltre, quando il fattore di potenza viene regolato a 1 o a un valore prossimo, la lettura dell'amperometro diminuirà a causa della riduzione della componente reattiva nella corrente, cosa impossibile per i motori asincroni.
Svantaggi:
1. Il rotore deve essere azionato da un dispositivo di eccitazione dedicato.
2. Il costo è elevato.
3. La manutenzione è più complicata.
B. Vantaggi e svantaggi dei motori asincroni
Vantaggi:
1. Il rotore non necessita di essere collegato ad altre fonti di alimentazione.
2. Struttura semplice, peso ridotto e basso costo.
3. Facile manutenzione.
Svantaggi:
1. La potenza reattiva deve essere prelevata dalla rete elettrica, il che ne deteriora la qualità.
2. Lo spazio tra il rotore e lo statore è ridotto, rendendo l'installazione e la regolazione difficoltose.
C. Selezione dei motori
La scelta di motori con potenza nominale di 1000 kW e velocità nominale di 300 giri/min deve essere determinata sulla base di confronti tecnico-economici in funzione delle specifiche condizioni.
1. Nel settore idraulico, quando la potenza installata è generalmente inferiore a 800 kW, si preferiscono i motori asincroni, mentre quando la potenza installata è superiore a 800 kW, si tende a scegliere i motori sincroni.
2. La principale differenza tra motori sincroni e motori asincroni è che sul rotore è presente un avvolgimento di eccitazione e occorre configurare uno schermo di eccitazione a tiristori.
3. Il dipartimento per l'approvvigionamento energetico del mio paese stabilisce che il fattore di potenza presso la rete elettrica dell'utente deve raggiungere o superare 0,90. I motori sincroni hanno un elevato fattore di potenza e possono soddisfare i requisiti di alimentazione; mentre i motori asincroni hanno un basso fattore di potenza e non possono soddisfare i requisiti di alimentazione, rendendo necessaria la compensazione della potenza reattiva. Pertanto, le stazioni di pompaggio dotate di motori asincroni devono generalmente essere equipaggiate con schermi di compensazione della potenza reattiva.
4. La struttura dei motori sincroni è più complessa di quella dei motori asincroni. Quando un progetto di stazione di pompaggio deve tenere conto sia della generazione di energia che della modulazione di fase, è necessario scegliere un motore sincrono.
Le pompe a flusso misto assiali completamente regolabili sono ampiamente utilizzate inunità verticali(ZLQ, HLQ, ZLQK),unità orizzontali (inclinate)(ZWQ, ZXQ, ZGQ) e possono essere utilizzati anche in unità LP a bassa prevalenza e di grande diametro.
Data di pubblicazione: 30 agosto 2024