W pełni regulowana pompa o przepływie mieszanym z wałem to typ pompy o średniej i dużej średnicy, która wykorzystuje regulator kąta łopatek do napędzania ich obrotu, zmieniając w ten sposób kąt ustawienia łopatek, co pozwala na zmianę przepływu i wysokości podnoszenia. Głównym medium transportowym jest czysta woda lub lekkie ścieki o temperaturze 0–50°C (do mediów specjalnych zalicza się wodę morską i wodę z Rzeki Żółtej). Pompa jest wykorzystywana głównie w projektach oszczędzania wody, nawadniania, drenażu i przekierowywania wody, a także w wielu projektach krajowych, takich jak projekt przekierowania wody z południa na północ i projekt przekierowania rzeki Jangcy do rzeki Huaihe.
Łopatki wału i pompy o przepływie mieszanym są zniekształcone przestrzennie. Gdy warunki pracy pompy odbiegają od punktu projektowego, stosunek prędkości obwodowej wewnętrznej i zewnętrznej krawędzi łopatek ulega zniszczeniu, co powoduje, że siła nośna generowana przez łopatki (profile) o różnych promieniach nie jest już równa, co powoduje turbulentny przepływ wody w pompie i wzrost strat wody; im dalej od punktu projektowego, tym większy stopień turbulencji przepływu wody i tym większe straty wody. Pompy osiowe i o przepływie mieszanym charakteryzują się niską wysokością podnoszenia i stosunkowo wąską strefą wysokiej sprawności. Zmiana ich wysokości podnoszenia spowoduje znaczne obniżenie sprawności pompy. Dlatego pompy osiowe i o przepływie mieszanym zazwyczaj nie mogą wykorzystywać dławienia, obracania ani innych metod regulacji do zmiany wydajności roboczej w warunkach pracy; jednocześnie, ze względu na zbyt wysoki koszt regulacji prędkości, regulacja prędkości zmiennej jest rzadko stosowana w praktyce. Ponieważ pompy osiowe i mieszane mają większy korpus piasty, wygodniej jest zamontować łopatki i mechanizmy korbowodów łopatek z regulacją kąta. Dlatego regulacja warunków pracy pomp osiowych i mieszanych zazwyczaj opiera się na zmiennej regulacji kąta, co pozwala im pracować w najkorzystniejszych warunkach.
Wraz ze wzrostem różnicy poziomów wody przed i za pompą (czyli wzrostem wysokości podnoszenia), kąt ustawienia łopatek jest regulowany do niższej wartości. Przy zachowaniu stosunkowo wysokiej sprawności, natężenie przepływu wody jest odpowiednio zmniejszane, aby zapobiec przeciążeniu silnika. Wraz ze spadkiem różnicy poziomów wody przed i za pompą (czyli spadkiem wysokości podnoszenia), kąt ustawienia łopatek jest regulowany do wyższej wartości, aby w pełni obciążyć silnik i umożliwić pompie wodnej pompowanie większej ilości wody. Krótko mówiąc, zastosowanie pomp wałowych i mieszanych, które mogą zmieniać kąt ustawienia łopatek, pozwala na pracę pompy w optymalnym stanie roboczym, unikając wymuszonego wyłączenia i osiągając wysoką sprawność oraz wysoką wydajność pompowania wody.
Ponadto po uruchomieniu jednostki kąt ustawienia łopatek można dostosować do minimum, co może zmniejszyć początkowe obciążenie silnika (około 1/3~2/3 mocy znamionowej); przed wyłączeniem kąt łopatek można dostosować do mniejszej wartości, co może zmniejszyć prędkość cofania się wody i objętość wody przepływającej przez pompę podczas wyłączania oraz ograniczyć uszkodzenia urządzenia spowodowane przepływem wody.
Krótko mówiąc, wpływ regulacji kąta nachylenia łopatek jest znaczący: ① Ustawienie mniejszego kąta ułatwia uruchamianie i wyłączanie; ② Ustawienie większego kąta zwiększa natężenie przepływu; ③ Regulacja kąta może sprawić, że agregat pompowy będzie pracował ekonomicznie. Widać, że regulator kąta nachylenia łopatek zajmuje stosunkowo ważne miejsce w obsłudze i zarządzaniu średnimi i dużymi przepompowniami.
Główna część pompy o całkowicie regulowanym wale i mieszanym przepływie składa się z trzech części: głowicy pompy, regulatora i silnika.
1, Głowica pompy
Prędkość obrotowa w pełni regulowanej pompy osiowo-mieszanej wynosi 400–1600 obr./min (konwencjonalna prędkość obrotowa pompy osiowo-mieszanej wynosi 700–1600 obr./min), a ogólna wysokość podnoszenia wynosi 0–30,6 m. Wysokość podnoszenia pompy składa się głównie z tulei wlotowej wody (złącza kompensacyjnego wlotu wody), części wirnika, części komory wirnika, korpusu łopatki kierującej, gniazda pompy, kolanka, części wału pompy, uszczelnienia itp. Wprowadzenie do kluczowych komponentów:
1. Wirnik jest kluczowym elementem głowicy pompy. Składa się z łopatek, korpusu wirnika, dolnego cięgła, łożyska, ramienia korbowego, ramy roboczej, korbowodu i innych części. Po zmontowaniu całości przeprowadza się test wyważenia statycznego. Spośród nich, materiał łopatek to najlepiej ZG0Cr13Ni4Mo (wysoka twardość i dobra odporność na zużycie), a obróbka CNC jest stosowana. Materiał pozostałych części to zazwyczaj ZG.
2. Komora wirnika jest integralnie otwarta w środku, dokręcana śrubami i pozycjonowana za pomocą sworzni stożkowych. Materiał to najlepiej integralny ZG, a niektóre części wykonane są ze stali nierdzewnej z powłoką ZG+ (to rozwiązanie jest skomplikowane w produkcji i podatne na wady spawalnicze, dlatego należy go w miarę możliwości unikać).
3. Korpus łopatki kierującej. Ponieważ w pełni regulowana pompa jest zasadniczo pompą o średnim lub dużym kalibrze, uwzględniono trudności związane z odlewaniem, koszt produkcji i inne aspekty. Zazwyczaj preferowanym materiałem jest ZG+Q235B. Łopatka kierująca jest odlana w jednym kawałku, a kołnierz obudowy wykonany jest z blachy stalowej Q235B. Oba elementy są spawane, a następnie obrabiane.
4. Wał pompy: W pełni regulowana pompa to zazwyczaj wał pusty z kołnierzami na obu końcach. Materiał to najlepiej kuty stal 45 + powłoka 30Cr13. Powłoka w łożysku prowadzącym wodę i wlewie ma na celu głównie zwiększenie jego twardości i poprawę odporności na zużycie.
II. Wprowadzenie do głównych komponentów regulatora
Obecnie na rynku najczęściej spotykany jest wbudowany hydrauliczny regulator kąta łopatki. Składa się on z trzech części: korpusu obrotowego, pokrywy i wyświetlacza sterującego.
1. Korpus obrotowy: Korpus obrotowy składa się z siedziska podporowego, cylindra, zbiornika paliwa, układu hydraulicznego, czujnika kąta, pierścienia ślizgowego zasilającego itp.
Cały korpus obrotowy umieszczony jest na wale silnika głównego i obraca się synchronicznie z wałem. Jest on przykręcony do górnej części wału silnika głównego za pomocą kołnierza montażowego.
Kołnierz montażowy połączony jest z siedziskiem podporowym.
Punkt pomiarowy czujnika kąta zamontowany jest pomiędzy tłoczyskiem a tuleją drążka kierowniczego, natomiast czujnik kąta zamontowany jest na zewnątrz cylindra paliwowego.
Pierścień ślizgowy układu zasilania jest zamontowany i zamocowany na pokrywie zbiornika paliwa, a jego część obrotowa (rotor) obraca się synchronicznie z korpusem obrotowym. Końcówka wyjściowa wirnika jest połączona z agregatem hydraulicznym, czujnikiem ciśnienia, czujnikiem temperatury, czujnikiem kąta i wyłącznikiem krańcowym; część stojana pierścienia ślizgowego układu zasilania jest połączona ze śrubą blokującą na pokrywie, a wyjście stojana jest podłączone do zacisku w pokrywie regulatora.
Tłoczysko jest przykręcone do drążka kierowniczego pompy wodnej.
Agregat hydrauliczny znajduje się wewnątrz zbiornika paliwa i dostarcza energię do działania cylindra paliwowego.
Na zbiorniku oleju zamontowano dwa pierścienie podnoszące, które służą do podnoszenia regulatora.
2. Pokrywa (zwana również korpusem stałym): Składa się z trzech części. Jedna część to pokrywa zewnętrzna; druga część to pokrywa; trzecia część to okno obserwacyjne. Pokrywa zewnętrzna jest zamocowana na górnej części pokrywy zewnętrznej silnika głównego i zakrywa korpus obrotowy.
3. Skrzynka z wyświetlaczem sterującym (jak pokazano na rysunku 3): Składa się ze sterownika PLC, ekranu dotykowego, przekaźnika, stycznika, zasilacza prądu stałego, pokrętła, lampki kontrolnej itp. Ekran dotykowy może wyświetlać aktualny kąt ostrza, czas, ciśnienie oleju i inne parametry. System sterowania pełni dwie funkcje: sterowanie lokalne i zdalne. Dwa tryby sterowania są przełączane za pomocą dwupozycyjnego pokrętła na skrzynce z wyświetlaczem sterującym (zwanej dalej „skrzynką z wyświetlaczem sterującym”).
3. Porównanie i dobór silników synchronicznych i asynchronicznych
A. Zalety i wady silników synchronicznych
Zalety:
1. Szczelina powietrzna między wirnikiem i stojanem jest duża, co ułatwia montaż i regulację.
2. Płynna praca i duża odporność na przeciążenia.
3. Prędkość nie zmienia się wraz ze zmianą obciążenia.
4. Wysoka wydajność.
5. Można zwiększyć współczynnik mocy. Moc bierna może być dostarczana do sieci elektroenergetycznej, co poprawia jej jakość. Ponadto, po ustawieniu współczynnika mocy na 1 lub w jego pobliżu, odczyt amperomierza zmniejszy się, ponieważ zmniejszy się składowa bierna prądu, co jest niemożliwe w przypadku silników asynchronicznych.
Wady:
1. Wirnik musi być napędzany przez specjalne urządzenie wzbudzające.
2. Koszt jest wysoki.
3. Konserwacja jest bardziej skomplikowana.
B. Zalety i wady silników asynchronicznych
Zalety:
1. Wirnika nie trzeba podłączać do innych źródeł zasilania.
2. Prosta konstrukcja, niewielka waga i niski koszt.
3. Łatwa konserwacja.
Wady:
1. Moc bierna musi być pobierana z sieci elektroenergetycznej, co pogarsza jakość energii elektrycznej sieci elektroenergetycznej.
2. Szczelina powietrzna między wirnikiem i stojanem jest mała, co utrudnia montaż i regulację.
C. Wybór silników
Dobór silników o mocy znamionowej 1000 kW i prędkości znamionowej 300 obr./min. powinien być dokonywany na podstawie porównań techniczno-ekonomicznych uwzględniających konkretne okoliczności.
1. W branży gospodarki wodnej, gdy moc zainstalowana jest poniżej 800 kW, preferowane są silniki asynchroniczne. Gdy moc zainstalowana jest większa niż 800 kW, preferowane są silniki synchroniczne.
2. Główną różnicą pomiędzy silnikami synchronicznymi i asynchronicznymi jest to, że na wirniku znajduje się uzwojenie wzbudzenia, a do tego konieczna jest konfiguracja ekranu wzbudzenia tyrystora.
3. Departament zasilania mojego kraju stanowi, że współczynnik mocy w sieci zasilającej użytkownika musi przekraczać 0,90. Silniki synchroniczne charakteryzują się wysokim współczynnikiem mocy i mogą spełnić wymagania dotyczące zasilania; natomiast silniki asynchroniczne charakteryzują się niskim współczynnikiem mocy i nie mogą spełnić wymagań dotyczących zasilania, dlatego wymagana jest kompensacja mocy biernej. Dlatego stacje pomp wyposażone w silniki asynchroniczne zazwyczaj muszą być wyposażone w ekrany kompensacji mocy biernej.
4. Konstrukcja silników synchronicznych jest bardziej złożona niż silników asynchronicznych. Jeśli projekt stacji pompowej wymaga uwzględnienia wytwarzania energii i modulacji fazowej, konieczne jest zastosowanie silników synchronicznych.
W pełni regulowane pompy osiowe o przepływie mieszanymsą szeroko stosowane w jednostkach pionowych (ZLQ, HLQ, ZLQK), poziomych (pochyłych) (ZWQ, ZXQ, ZGQ), a także w jednostkach LP o niskim udźwigu i dużej średnicy.
Czas publikacji: 18-10-2024