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 лопаток, позволяющие регулировать угол наклона. Поэтому регулировка рабочих условий осевых и смешанных насосов обычно осуществляется с помощью регулировки угла наклона, что позволяет обеспечить наиболее оптимальные рабочие условия для этих насосов.
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.
I. 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. Он 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 используются встроенные гидравлические регуляторы угла наклона лезвия. Они состоят 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 топливного цилиндра.
Контактное кольцо источника питания установлено и закреплено на крышке топливного 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 к тяге водяного насоса.
Гидравлический силовой агрегат расположен внутри топливного бака и обеспечивает работу топливного цилиндра.
На масляном баке установлены два подъемных кольца, которые используются при подъеме регулятора.
2. Крышка (также называемая неподвижным корпусом): Она состоит из трех частей. Одна часть — это наружная крышка; вторая часть — это защитный кожух; третья часть — это смотровое окно. Наружная крышка крепится к верхней части наружной крышки главного двигателя и закрывает 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»).
3. 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, поскольку снижается реактивная составляющая 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.
1. В гидротехническом строительстве, когда установленная мощность ниже 800 кВт, предпочтение отдается асинхронным двигателям. Когда установленная мощность превышает 800 кВт, предпочтение отдается синхронным двигателям.
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 превышать 0,90. 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. При проектировании насосной станции с учетом выработки электроэнергии и фазовой модуляции необходимо выбирать синхронные двигатели.
Полностью регулируемые осевые насосы смешанного потокаОни широко используются в вертикальных установках (ZLQ, HLQ, ZLQK), горизонтальных (наклонных) установках (ZWQ, ZXQ, ZGQ), а также могут применяться в установках низкого подъема и большого диаметра.
Дата публикации: 18 октября 2024 г.