Plne nastaviteľné hriadeľové zmiešané čerpadlo je typ čerpadla so stredným a veľkým priemerom, ktoré používa nastavovač uhla lopatiek na pohon otáčania lopatiek čerpadla, čím sa mení uhol uloženia lopatiek na dosiahnutie zmien prietoku a výšky. Hlavným dopravným médiom je čistá voda alebo ľahká odpadová voda s teplotou 0 až 50 ℃ (medzi špeciálne médiá patrí morská voda a voda zo Žltej rieky). Používa sa hlavne v oblastiach projektov na ochranu vodných zdrojov, zavlažovania, odvodňovania a odvádzania vody a používa sa v mnohých národných projektoch, ako je projekt odvádzania vody z juhu na sever a projekt odvádzania rieky Jang-c'-ťiang do rieky Huaihe.
Lopatky hriadeľa a zmiešaného čerpadla sú priestorovo zdeformované. Keď sa prevádzkové podmienky čerpadla odchýlia od konštrukčného bodu, pomer medzi obvodovou rýchlosťou vnútorného a vonkajšieho okraja lopatiek sa naruší, čo má za následok, že vztlak generovaný lopatkami (krídlami) na rôznych polomeroch už nie je rovnaký, čo spôsobuje turbulentný prietok vody v čerpadle a zvyšujú sa straty vody; čím ďalej od konštrukčného bodu, tým väčší je stupeň turbulencie prietoku vody a tým väčšia je strata vody. Axiálne a zmiešané čerpadlá majú nízky tlak a relatívne úzku zónu s vysokou účinnosťou. Zmena ich pracovnej výšky spôsobí výrazné zníženie účinnosti čerpadla. Preto axiálne a zmiešané čerpadlá vo všeobecnosti nemôžu používať škrtenie, otáčanie a iné metódy nastavenia na zmenu pracovného výkonu prevádzkových podmienok; zároveň, pretože náklady na reguláciu otáčok sú príliš vysoké, sa v skutočnej prevádzke zriedka používa regulácia premenlivých otáčok. Keďže axiálne a zmiešané čerpadlá majú väčšie teleso náboja, je vhodné inštalovať lopatky a mechanizmy ojnice lopatiek, ktoré dokážu nastaviť uhol. Preto sa pri nastavovaní pracovných podmienok axiálnych a zmiešaných čerpadiel zvyčajne používa variabilné nastavenie uhla, čo umožňuje, aby axiálne a zmiešané čerpadlá pracovali za najpriaznivejších pracovných podmienok.
Keď sa rozdiel hladín vody proti prúdu a po prúde zvýši (t. j. zvýši sa čistý spád), uhol natočenia lopatiek sa nastaví na menšiu hodnotu. Pri zachovaní relatívne vysokej účinnosti sa prietok vody primerane zníži, aby sa zabránilo preťaženiu motora; keď sa rozdiel hladín vody proti prúdu a po prúde zníži (t. j. zníži sa čistý spád), uhol natočenia lopatiek sa nastaví na väčšiu hodnotu, aby sa motor plne zaťažil a vodné čerpadlo mohlo čerpať viac vody. Stručne povedané, použitie hriadeľových a zmiešaných čerpadiel, ktoré dokážu zmeniť uhol lopatiek, môže zabezpečiť najpriaznivejší prevádzkový stav, zabrániť nútenému vypnutiu a dosiahnuť vysokú účinnosť a vysoký výkon čerpania vody.
Okrem toho, keď je jednotka spustená, je možné nastaviť uhol natočenia lopatiek na minimum, čo môže znížiť počiatočné zaťaženie motora (približne o 1/3 až 2/3 menovitého výkonu); pred vypnutím je možné nastaviť uhol lopatiek na menšiu hodnotu, čo môže znížiť rýchlosť spätného toku a objem vody v čerpadle počas vypnutia a znížiť poškodenie zariadenia nárazom vody.
Stručne povedané, vplyv nastavenia uhla lopatiek je významný: ① Nastavenie uhla na menšiu hodnotu uľahčuje spustenie a vypnutie; ② Nastavenie uhla na väčšiu hodnotu zvyšuje prietok; ③ Nastavenie uhla môže zabezpečiť ekonomickú prevádzku čerpacej jednotky. Je zrejmé, že nastavovač uhla lopatiek zaujíma relatívne dôležité miesto pri prevádzke a riadení stredných a veľkých čerpacích staníc.
Hlavné teleso plne nastaviteľného hriadeľového čerpadla so zmiešaným prietokom sa skladá z troch častí: hlavy čerpadla, regulátora a motora.
Ⅰ, Hlava čerpadla
Špecifická rýchlosť plne nastaviteľného axiálneho zmiešaného čerpadla je 400~1600 (konvenčná špecifická rýchlosť axiálneho čerpadla je 700~1600) (konvenčná špecifická rýchlosť zmiešaného čerpadla je 400~800) a celková dopravná výška je 0~30,6 m. Hlava čerpadla sa skladá hlavne z rohu prívodu vody (dilatačný spoj prívodu vody), častí rotora, častí komory obežného kolesa, telesa vodiacej lopatky, sedla čerpadla, kolena, častí hriadeľa čerpadla, častí tesnenia atď. Úvod do kľúčových komponentov:
1. Rotor je jadrom hlavy čerpadla. Pozostáva z lopatiek, telesa rotora, spodnej tiahla, ložiska, kľukového ramena, ovládacieho rámu, ojnice a ďalších častí. Po celkovej montáži sa vykoná skúška statického vyváženia. Materiál lopatiek je výhodne ZG0Cr13Ni4Mo (vysoká tvrdosť a dobrá odolnosť proti opotrebeniu) a používa sa CNC obrábanie. Materiál ostatných častí je vo všeobecnosti prevažne ZG.
2. Komponenty komory obežného kolesa sú v strede integrálne otvorené, utiahnuté skrutkami a umiestnené kužeľovými čapmi. Materiál je výhodne integrálny ZG a niektoré časti sú vyrobené z nehrdzavejúcej ocele s výstelkou ZG + (toto riešenie je zložité na výrobu a náchylné na chyby zvarov, preto by sa mu malo čo najviac vyhnúť).
3. Teleso vodiacej lopatky. Keďže plne nastaviteľné čerpadlo je v podstate čerpadlo stredného až veľkého kalibru, berú sa do úvahy náročnosť odlievania, výrobné náklady a ďalšie aspekty. Vo všeobecnosti sa uprednostňuje materiál ZG+Q235B. Vodiaca lopatka je odliata z jedného kusu a príruba plášťa je z oceľového plechu Q235B. Obe časti sú zvarené a následne spracované.
4. Hriadeľ čerpadla: Plne nastaviteľné čerpadlo je vo všeobecnosti dutý hriadeľ s prírubovými konštrukciami na oboch koncoch. Materiál je výhodne kovaný 45 + opláštenie 30Cr13. Opláštenie ložiska a výplne vody slúži hlavne na zvýšenie jeho tvrdosti a zlepšenie odolnosti proti opotrebeniu.
Ⅱ. Úvod do hlavných komponentov regulátora
V súčasnosti sa na trhu používa najmä vstavaný hydraulický regulátor uhla lopatiek. Pozostáva hlavne z troch častí: rotačného telesa, krytu a skrinky ovládacieho displeja.
1. Rotujúce teleso: Rotujúce teleso pozostáva z oporného sedadla, valca, palivovej nádrže, hydraulickej pohonnej jednotky, snímača uhla, klzného krúžku napájania atď.
Celé rotačné teleso je umiestnené na hlavnom hriadeli motora a otáča sa synchrónne s hriadeľom. Je priskrutkované k hornej časti hlavného hriadeľa motora cez montážnu prírubu.
Montážna príruba je spojená s nosným sedlom.
Merací bod snímača uhla je umiestnený medzi piestnou tyčou a puzdrom spojovacej tyče a snímač uhla je umiestnený mimo palivového valca.
Napájací krúžok je nainštalovaný a upevnený na veku palivovej nádrže a jeho rotačná časť (rotor) sa otáča synchrónne s rotujúcim telesom. Výstupný koniec rotora je pripojený k hydraulickej jednotke, snímaču tlaku, snímaču teploty, snímaču uhla a koncovému spínaču; statorová časť napájacieho krúžku je pripojená k dorazovej skrutke na veku a výstup statora je pripojený ku svorke v veku regulátora.
Piestna tyč je priskrutkovaná k spojovacej tyči vodného čerpadla.
Hydraulická jednotka sa nachádza vo vnútri palivovej nádrže a poskytuje energiu pre činnosť palivového valca.
Na olejovej nádrži sú nainštalované dva zdvíhacie krúžky, ktoré sa používajú pri zdvíhaní regulátora.
2. Kryt (tiež nazývaný pevné teleso): Skladá sa z troch častí. Jedna časť je vonkajší kryt; druhá časť je krycí kryt; tretia časť je pozorovacie okienko. Vonkajší kryt je upevnený na vrchu vonkajšieho krytu hlavného motora a zakrýva rotujúce teleso.
3. Ovládací panel (ako je znázornené na obrázku 3): Pozostáva z PLC, dotykovej obrazovky, relé, stýkača, jednosmerného napájacieho zdroja, gombíka, kontrolky atď. Dotyková obrazovka dokáže zobraziť aktuálny uhol lopatiek, čas, tlak oleja a ďalšie parametre. Riadiaci systém má dve funkcie: lokálne ovládanie a diaľkové ovládanie. Dva režimy ovládania sa prepínajú pomocou dvojpolohového gombíka na ovládacom paneli (ďalej len „ovládací panel“, nižšie).
3. Porovnanie a výber synchrónnych a asynchrónnych motorov
A. Výhody a nevýhody synchrónnych motorov
Výhody:
1. Vzduchová medzera medzi rotorom a statorom je veľká a inštalácia a nastavenie sú pohodlné.
2. Hladká prevádzka a vysoká preťažiteľnosť.
3. Rýchlosť sa nemení so zaťažením.
4. Vysoká účinnosť.
5. Účinník je možné zvýšiť. Do elektrickej siete je možné dodávať jalový výkon, čím sa zlepšuje jej kvalita. Okrem toho, keď sa účinník nastaví na 1 alebo blízko neho, hodnota na ampérmetri sa zníži, pretože sa zníži jalová zložka prúdu, čo je pri asynchrónnych motoroch nemožné.
Nevýhody:
1. Rotor musí byť napájaný špeciálnym budiacim zariadením.
2. Cena je vysoká.
3. Údržba je zložitejšia.
B. Výhody a nevýhody asynchrónnych motorov
Výhody:
1. Rotor nemusí byť pripojený k iným zdrojom energie.
2. Jednoduchá konštrukcia, nízka hmotnosť a nízke náklady.
3. Jednoduchá údržba.
Nevýhody:
1. Reaktívny výkon sa musí odoberať z elektrickej siete, čo zhoršuje kvalitu elektrickej siete.
2. Vzduchová medzera medzi rotorom a statorom je malá a inštalácia a nastavenie sú nepohodlné.
C. Výber motorov
Výber motorov s menovitým výkonom 1000 kW a menovitými otáčkami 300 ot./min by sa mal určiť na základe technických a ekonomických porovnaní podľa konkrétnych okolností.
1. V odvetví vodohospodárstva sa pri inštalovanom výkone pod 800 kW uprednostňujú asynchrónne motory. Pri inštalovanom výkone nad 800 kW sa uprednostňujú synchrónne motory.
2. Hlavný rozdiel medzi synchrónnymi a asynchrónnymi motormi spočíva v tom, že na rotore je budiace vinutie a je potrebné nakonfigurovať tyristorovú budiacu clonu.
3. Oddelenie pre zásobovanie energiou v mojej krajine stanovuje, že účinník v napájacej sieti používateľa musí byť vyšší ako 0,90. Synchrónne motory majú vysoký účinník a spĺňajú požiadavky na napájanie, zatiaľ čo asynchrónne motory majú nízky účinník a nespĺňajú požiadavky na napájanie, a preto je potrebná kompenzácia jalového výkonu. Preto čerpacie stanice vybavené asynchrónnymi motormi musia byť vo všeobecnosti vybavené obrazovkami na kompenzáciu jalového výkonu.
4. Štruktúra synchrónnych motorov je zložitejšia ako štruktúra asynchrónnych motorov. Ak je potrebné v projekte čerpacej stanice zohľadniť výrobu energie a fázovú moduláciu, musia sa zvoliť synchrónne motory.
Plne nastaviteľné axiálne čerpadlá so zmiešaným prietokomsa široko používajú vo vertikálnych jednotkách (ZLQ, HLQ, ZLQK), horizontálnych (šikmých) jednotkách (ZWQ, ZXQ, ZGQ) a možno ich použiť aj v nízkozdvižných a veľkopriemerových nízkotlakových jednotkách.
Čas uverejnenia: 18. októbra 2024