Полностью регулируемый валный насос смешанного потока — это насос среднего и большого диаметра, в котором используется регулятор угла наклона лопаток для вращения лопаток, что позволяет изменять угол их расположения для достижения изменения расхода и напора. Основной перекачиваемой средой является чистая вода или легкие сточные воды при температуре 0–50℃ (в качестве специальных сред можно использовать морскую воду и воду из реки Хуанхэ). Он в основном используется в гидротехнических сооружениях, ирригации, дренаже и водоотводных проектах, а также во многих национальных проектах, таких как проект переброски воды с юга на север и проект переброски воды из реки Янцзы в реку Хуайхэ.
Лопасти вала и смешанного насоса имеют пространственную деформацию. При отклонении рабочих условий насоса от расчетной точки нарушается соотношение окружных скоростей внутренних и внешних кромок лопаток, в результате чего подъемная сила, создаваемая лопатками (аэродинамическими профилями) на разных радиусах, становится неравной, что приводит к турбулентности потока воды в насосе и увеличению потерь воды; чем дальше от расчетной точки, тем выше степень турбулентности потока воды и тем больше потери воды. Осевые и смешанные насосы имеют низкий напор и относительно узкую зону высокой эффективности. Изменение их рабочего напора приводит к значительному снижению эффективности насоса. Поэтому в осевых и смешанных насосах, как правило, нельзя использовать дросселирование, поворот и другие методы регулировки для изменения рабочих характеристик в зависимости от условий эксплуатации; в то же время, из-за высокой стоимости регулирования скорости, регулирование скорости с помощью переменных параметров редко используется в реальной эксплуатации. Поскольку осевые и смешанные насосы имеют больший корпус ступицы, удобно устанавливать лопатки и механизмы шатуна с регулируемым углом наклона. Поэтому регулировка рабочих условий осевых и смешанных насосов обычно осуществляется с помощью регулировки угла наклона, что позволяет обеспечить работу осевых и смешанных насосов в наиболее оптимальных условиях.
Когда разница уровней воды выше и ниже по течению увеличивается (то есть, увеличивается напор), угол наклона лопаток уменьшается. При сохранении относительно высокой эффективности расход воды соответствующим образом снижается, чтобы предотвратить перегрузку двигателя; когда разница уровней воды выше и ниже по течению уменьшается (то есть, уменьшается напор), угол наклона лопаток увеличивается, чтобы полностью нагрузить двигатель и позволить водяному насосу перекачивать больше воды. Вкратце, использование валовых и смешанных насосов, позволяющих изменять угол наклона лопаток, позволяет обеспечить наиболее оптимальный режим работы, избегая вынужденных остановок и достигая высокой эффективности и высокой производительности перекачки воды.
Кроме того, при запуске агрегата угол наклона лопастей можно отрегулировать до минимума, что позволяет снизить пусковую нагрузку двигателя (примерно на 1/3–2/3 от номинальной мощности); перед выключением угол наклона лопастей можно уменьшить, что снижает скорость обратного потока и объем воды, протекающей через насос во время останова, а также уменьшает ударные повреждения оборудования от потока воды.
Вкратце, эффект от регулировки угла наклона лопаток значителен: ① Регулировка угла на меньшее значение облегчает запуск и остановку; ② Регулировка угла на большее значение увеличивает расход; ③ Регулировка угла позволяет насосной установке работать экономично. Таким образом, регулятор угла наклона лопаток занимает относительно важное место в эксплуатации и управлении насосными станциями среднего и крупного размера.
Основной корпус полностью регулируемого по валу насоса смешанного потока состоит из трех частей: насосной головки, регулятора и двигателя.
1. Насосная головка
Удельная частота вращения полностью регулируемого осевого насоса смешанного потока составляет 400–1600 об/мин (обычная удельная частота вращения осевого насоса — 700–1600 об/мин), (обычная удельная частота вращения насоса смешанного потока — 400–800 об/мин), а общий напор — 0–30,6 м. Напор насоса в основном состоит из патрубка для подачи воды (компенсационного соединения на входе воды), ротора, камеры рабочего колеса, корпуса направляющих лопаток, седла насоса, колена, вала насоса, сальниковых уплотнений и т. д. Описание ключевых компонентов:
1. Ротор является основным компонентом насосной головки и состоит из лопаток, корпуса ротора, нижнего тягового вала, подшипника, кривошипа, рабочей рамы, шатуна и других деталей. После сборки проводится статическая балансировка. В качестве материала лопаток предпочтительно используется сплав ZG0Cr13Ni4Mo (высокая твердость и хорошая износостойкость), обработка выполняется на станках с ЧПУ. Материал остальных деталей, как правило, в основном ZG.
2. Компоненты камеры рабочего колеса цельнолитые посередине, скреплены болтами и установлены коническими штифтами. Материал предпочтительно цельный цинково-стеклянный (ЦГ), а некоторые детали изготовлены из ЦГ с футеровкой из нержавеющей стали (это решение сложно в изготовлении и подвержено дефектам сварки, поэтому его следует по возможности избегать).
3. Корпус направляющей лопатки. Поскольку полностью регулируемый насос, по сути, является насосом среднего или большого диаметра, учитываются сложность литья, стоимость изготовления и другие аспекты. Как правило, предпочтительным материалом является ZG+Q235B. Направляющая лопатка отливается из цельного куска, а фланец корпуса изготавливается из стальной пластины Q235B. Затем они свариваются и подвергаются обработке.
4. Вал насоса: Полностью регулируемый насос, как правило, представляет собой полый вал с фланцевыми конструкциями на обоих концах. Предпочтительно использовать кованую сталь 45 + покрытие из стали 30Cr13. Покрытие в области подшипника водонапорной трубы и наполнителя предназначено главным образом для повышения твердости и улучшения износостойкости.
II. Введение в основные компоненты регулятора.
В настоящее время на рынке широко используется встроенный гидравлический регулятор угла наклона отвала. Он состоит в основном из трех частей: вращающегося корпуса, крышки и блока управления с дисплеем.
1. Вращающийся элемент: Вращающийся элемент состоит из опорного сиденья, цилиндра, топливного бака, гидравлического силового агрегата, датчика угла, контактного кольца источника питания и т. д.
Весь вращающийся корпус устанавливается на вал главного двигателя и вращается синхронно с валом. Он крепится болтами к верхней части вала главного двигателя через монтажный фланец.
Монтажный фланец соединен с опорным сиденьем.
Точка измерения датчика угла устанавливается между штоком поршня и втулкой рулевой тяги, при этом сам датчик угла устанавливается снаружи масляного цилиндра.
Контактное кольцо источника питания установлено и закреплено на крышке масляного бака, а его вращающаяся часть (ротор) вращается синхронно с вращающимся корпусом. Выходной конец ротора соединен с гидравлическим силовым агрегатом, датчиком давления, датчиком температуры, датчиком угла и концевым выключателем; статорная часть контактного кольца источника питания соединена с упорным винтом на крышке, а выход статора соединен с клеммой в крышке регулятора;
Поршневой шток прикручен болтами кводяной насосрулевая тяга.
Гидравлический силовой агрегат расположен внутри масляного бака и обеспечивает работу масляного цилиндра.
На масляном баке установлены два подъемных кольца, предназначенные для использования при подъеме регулятора.
2. Крышка (также называемая неподвижным корпусом): Она состоит из трех частей. Первая часть — это наружная крышка; вторая часть — это защитный кожух; третья часть — это смотровое окно. Наружная крышка устанавливается и крепится сверху на наружную крышку главного двигателя, закрывая вращающийся корпус.
3. Блок управления и отображения информации (как показано на рисунке 3): Он состоит из ПЛК, сенсорного экрана, реле, контактора, источника постоянного тока, ручки, индикаторной лампы и т. д. Сенсорный экран может отображать текущий угол наклона лопастей, время, давление масла и другие параметры. Система управления имеет две функции: локальное управление и дистанционное управление. Переключение между двумя режимами управления осуществляется с помощью двухпозиционной ручки на блоке управления и отображения информации (далее именуемом «блок управления и отображения информации»).
III. Сравнение и выбор синхронных и асинхронных двигателей.
А. Преимущества и недостатки синхронных двигателей
Преимущества:
1. Воздушный зазор между ротором и статором большой, что обеспечивает удобство установки и регулировки.
2. Плавная работа и высокая перегрузочная способность.
3. Скорость не меняется в зависимости от нагрузки.
4. Высокая эффективность.
5. Коэффициент мощности может быть увеличен. В электросеть может подаваться реактивная мощность, что улучшает качество электроснабжения. Кроме того, при установке коэффициента мощности на 1 или близко к нему показания амперметра уменьшаются за счет снижения реактивной составляющей тока, что невозможно для асинхронных двигателей.
Недостатки:
1. Ротор должен приводиться в движение специальным устройством возбуждения.
2. Стоимость высока.
3. Техническое обслуживание стало сложнее.
Б. Преимущества и недостатки асинхронных двигателей
Преимущества:
1. Ротор не требует подключения к другим источникам питания.
2. Простая конструкция, малый вес и низкая стоимость.
3. Простота в обслуживании.
Недостатки:
1. Реактивная мощность должна извлекаться из электросети, что ухудшает качество электроснабжения.
2. Воздушный зазор между ротором и статором невелик, что затрудняет установку и регулировку.
C. Выбор двигателей
Выбор электродвигателей с номинальной мощностью 1000 кВт и номинальной скоростью 300 об/мин должен определяться на основе технико-экономических сравнений с учетом конкретных условий эксплуатации.
1. В гидротехническом строительстве, когда установленная мощность обычно ниже 800 кВт, предпочтение отдается асинхронным двигателям, а когда установленная мощность превышает 800 кВт, как правило, выбираются синхронные двигатели.
2. Главное отличие синхронных и асинхронных двигателей заключается в наличии обмотки возбуждения на роторе и необходимости установки тиристорного экрана возбуждения.
3. Департамент электроснабжения моей страны устанавливает, что коэффициент мощности в сети электроснабжения потребителя должен достигать 0,90 или выше. Синхронные двигатели имеют высокий коэффициент мощности и могут соответствовать требованиям электроснабжения; в то время как асинхронные двигатели имеют низкий коэффициент мощности и не могут соответствовать требованиям электроснабжения, и требуется компенсация реактивной мощности. Поэтому насосные станции, оснащенные асинхронными двигателями, как правило, должны быть оборудованы экранами компенсации реактивной мощности.
4. Конструкция синхронных двигателей сложнее, чем конструкция асинхронных. Когда в проекте насосной станции необходимо учитывать как выработку электроэнергии, так и фазовую модуляцию, следует выбрать синхронный двигатель.
Полностью регулируемые осевые насосы смешанного потока широко используются ввертикальные блоки(ZLQ, HLQ, ZLQK),горизонтальные (наклонные) блоки(ZWQ, ZXQ, ZGQ), а также может использоваться в установках низкого давления и больших диаметров.
Дата публикации: 30 августа 2024 г.