Повністю регульований валовий насос змішаного потоку – це насос середнього та великого діаметра, який використовує регулятор кута лопатей для обертання лопатей насоса, тим самим змінюючи кут розташування лопатей для досягнення змін потоку та напору. Основним транспортним середовищем є чиста вода або легкі стічні води за температури 0~50℃ (спеціальні середовища включають морську воду та воду Хуанхе). Він в основному використовується в проектах водозбереження, іригації, дренажу та водовідведення, а також у багатьох національних проектах, таких як проект відведення води з півдня на північ та проект відведення води з річки Янцзи до річки Хуайхе.
Лопаті вала та насоса змішаного потоку просторово спотворені. Коли умови роботи насоса відхиляються від розрахункової точки, співвідношення між окружною швидкістю внутрішньої та зовнішньої кромок лопатей порушується, в результаті чого підйомна сила, що створюється лопатями (аеродинамічними профільними крилами) на різних радіусах, перестає бути однаковою, що призводить до турбулентності потоку води в насосі та збільшення втрат води; чим далі від розрахункової точки, тим більший ступінь турбулентності потоку води та тим більші втрати води. Осьові та насоси змішаного потоку мають низький напір та відносно вузьку зону високого ККД. Зміна їх робочого напору призведе до значного зниження ККД насоса. Тому осьові та насоси змішаного потоку зазвичай не можуть використовувати дроселювання, поворот та інші методи регулювання для зміни робочих характеристик в робочих умовах; водночас, через занадто високу вартість регулювання швидкості, регулювання зі змінною швидкістю рідко використовується в реальній експлуатації. Оскільки осьові та насоси змішаного потоку мають більший корпус маточини, зручно встановлювати лопаті та механізми шатунів лопатей, які можуть регулювати кут. Таким чином, регулювання робочих умов осьових та змішаних насосів зазвичай передбачає регулювання змінного кута, що дозволяє осьовим та змішаним насосам працювати в найсприятливіших робочих умовах.
Коли різниця рівнів води вище та нижче за течією збільшується (тобто, чистий напір збільшується), кут нахилу лопатей зменшується. При збереженні відносно високої ефективності, витрата води відповідним чином зменшується, щоб запобігти перевантаженню двигуна; коли різниця рівнів води вище та нижче за течією зменшується (тобто, чистий напір зменшується), кут нахилу лопатей збільшується, щоб повністю навантажити двигун і дозволити водяному насосу перекачувати більше води. Коротше кажучи, використання вальних насосів та насосів змішаного потоку, які можуть змінювати кут нахилу лопатей, може забезпечити його роботу в найсприятливішому робочому стані, уникаючи примусового зупинення та досягаючи високої ефективності та високої перекачування води.
Крім того, під час запуску агрегату кут нахилу лопатей можна відрегулювати до мінімуму, що може зменшити початкове навантаження двигуна (приблизно на 1/3~2/3 від номінальної потужності); перед вимкненням кут нахилу лопатей можна відрегулювати до меншого значення, що може зменшити швидкість зворотного потоку та об'єм води в насосі під час вимкнення, а також зменшити пошкодження обладнання від удару потоку води.
Коротко кажучи, вплив регулювання кута лопатей є значним: ① Регулювання кута на менше значення полегшує запуск та зупинку; ② Регулювання кута на більше значення збільшує швидкість потоку; ③ Регулювання кута може зробити роботу насосного агрегату економічною. Видно, що регулятор кута лопатей займає відносно важливе місце в експлуатації та управлінні середніми та великими насосними станціями.
Основний корпус повністю регульованого валового насоса змішаного потоку складається з трьох частин: головки насоса, регулятора та двигуна.
Ⅰ, Головка насоса
Питома швидкість повністю регульованого осьового насоса змішаного потоку становить 400~1600 об/хв (звичайна питома швидкість осьового насоса становить 700~1600 об/хв), (звичайна питома швидкість змішаного насоса становить 400~800 об/хв), а загальний напір становить 0~30,6 м. Головка насоса в основному складається з впускного трубопроводу для води (компенсатор для води), деталей ротора, деталей камери робочого колеса, корпусу напрямного апарату, сідла насоса, коліна, деталей вала насоса, деталей сальника тощо. Вступ до ключових компонентів:
1. Ротор є основним компонентом головки насоса. Він складається з лопатей, корпусу ротора, нижньої тяги, підшипника, кривошипа, робочої рами, шатуна та інших деталей. Після загального складання проводиться випробування на статичну рівновагу. Серед них матеріалом лопатей переважно є ZG0Cr13Ni4Mo (висока твердість і хороша зносостійкість), а також використовується обробка на верстатах з ЧПК. Матеріалом решти деталей, як правило, є переважно ZG.
2. Компоненти камери робочого колеса мають інтегральне відкриття посередині, які затягуються болтами та позиціонуються конічними штифтами. Матеріалом переважно є інтегральна сталь ZG, а деякі деталі виготовлені з нержавіючої сталі з покриттям ZG + (це рішення складне у виробництві та схильне до дефектів зварювання, тому його слід уникати, наскільки це можливо).
3. Корпус напрямного апарату. Оскільки повністю регульований насос є, по суті, насосом середнього та великого калібру, враховуються складність лиття, вартість виробництва та інші аспекти. Як правило, кращим матеріалом є ZG+Q235B. Напрямний апарат відливається як цільна деталь, а фланець корпусу виготовлений зі сталевого листа Q235B. Обидва елементи зварюються, а потім обробляються.
4. Вал насоса: Повністю регульований насос, як правило, являє собою порожнистий вал з фланцевими конструкціями на обох кінцях. Матеріал, бажано, кований 45 + облицювання 30Cr13. Облицювання на підшипнику водопровідної труби та наповнювачі призначене головним чином для підвищення його твердості та покращення зносостійкості.
Ⅱ. Вступ до основних компонентів регулятора
Наразі на ринку переважно використовується вбудований гідравлічний регулятор кута лопатей. Він складається з трьох частин: обертового корпусу, кришки та блоку дисплея керування.
1. Обертовий корпус: Обертовий корпус складається з опорного сидіння, циліндра, паливного бака, гідравлічного блоку живлення, датчика кута, контактного кільця джерела живлення тощо.
Весь обертовий корпус розміщений на головному валу двигуна та обертається синхронно з валом. Він прикріплений болтами до верхньої частини валу головного двигуна через монтажний фланець.
Монтажний фланець з'єднаний з опорним сидінням.
Точка вимірювання датчика кута встановлена між штоком поршня та втулкою рульової тяги, а сам датчик кута встановлений зовні паливного циліндра.
Ковзаюче кільце джерела живлення встановлено та закріплено на кришці паливного бака, а його обертова частина (ротор) обертається синхронно з обертовим корпусом. Вихідний кінець ротора з'єднаний з гідравлічним блоком, датчиком тиску, датчиком температури, датчиком кута та кінцевим вимикачем; статорна частина ковзаючого кільця джерела живлення з'єднана з упорним гвинтом на кришці, а вихід статора - з клемою в кришці регулятора;
Шток поршня прикріплений болтами до рульової тяги водяного насоса.
Гідравлічний блок знаходиться всередині паливного бака, який забезпечує живлення для роботи паливного циліндра.
На масляному баку встановлено два підйомні кільця, які використовуються під час підйому регулятора.
2. Кришка (також називається нерухомим корпусом): Вона складається з трьох частин. Одна частина – зовнішня кришка; друга частина – кришка; третя частина – оглядове вікно. Зовнішня кришка закріплена зверху зовнішньої кришки головного двигуна та закриває обертовий корпус.
3. Блок системи керування (як показано на рисунку 3): Він складається з ПЛК, сенсорного екрана, реле, контактора, джерела живлення постійного струму, ручки, індикатора тощо. Сенсорний екран може відображати поточний кут лопаті, час, тиск оливи та інші параметри. Система керування має дві функції: локальне керування та дистанційне керування. Два режими керування перемикаються за допомогою двопозиційної ручки на блоці системи керування (який називається "блок керування", нижче).
3. Порівняння та вибір синхронних та асинхронних двигунів
A. Переваги та недоліки синхронних двигунів
Переваги:
1. Повітряний зазор між ротором і статором великий, а встановлення та регулювання зручні.
2. Плавна робота та висока перевантажувальна здатність.
3. Швидкість не змінюється зі збільшенням навантаження.
4. Висока ефективність.
5. Коефіцієнт потужності можна збільшити. Реактивна потужність може подаватись до енергомережі, тим самим покращуючи якість енергомережі. Крім того, коли коефіцієнт потужності встановлено на 1 або близько до нього, показання амперметра зменшуються, оскільки зменшується реактивна складова струму, що неможливо для асинхронних двигунів.
Недоліки:
1. Ротор повинен живитися від спеціального пристрою збудження.
2. Вартість висока.
3. Технічне обслуговування складніше.
B. Переваги та недоліки асинхронних двигунів
Переваги:
1. Ротор не потребує підключення до інших джерел живлення.
2. Проста конструкція, легка вага та низька вартість.
3. Легке обслуговування.
Недоліки:
1. Реактивну потужність необхідно відбирати з електромережі, що погіршує якість електромережі.
2. Повітряний зазор між ротором і статором невеликий, а встановлення та регулювання незручні.
C. Вибір двигунів
Вибір двигунів з номінальною потужністю 1000 кВт та номінальною швидкістю 300 об/хв слід визначати на основі техніко-економічних порівнянь відповідно до конкретних обставин.
1. У галузі водного господарства, коли встановлена потужність менше 800 кВт, перевага надається асинхронним двигунам. Коли встановлена потужність перевищує 800 кВт, перевага надається синхронним двигунам.
2. Основна відмінність між синхронними двигунами та асинхронними двигунами полягає в тому, що на роторі є обмотка збудження, і потрібно налаштувати тиристорний екран збудження.
3. Департамент енергопостачання моєї країни вимагає, щоб коефіцієнт потужності в мережі живлення споживача перевищував 0,90. Синхронні двигуни мають високий коефіцієнт потужності та можуть відповідати вимогам електроживлення; тоді як асинхронні двигуни мають низький коефіцієнт потужності та не можуть відповідати вимогам електроживлення, тому потрібна компенсація реактивної потужності. Тому насосні станції, оснащені асинхронними двигунами, зазвичай повинні бути оснащені екранами для компенсації реактивної потужності.
4. Структура синхронних двигунів складніша, ніж у асинхронних двигунів. Коли проект насосної станції повинен враховувати вироблення електроенергії та фазову модуляцію, необхідно вибирати синхронні двигуни.
Повністю регульовані осьові насоси змішаного потокушироко використовуються у вертикальних установках (ZLQ, HLQ, ZLQK), горизонтальних (похилих) установках (ZWQ, ZXQ, ZGQ), а також можуть використовуватися в установках низького підйому та великого діаметра.
Час публікації: 18 жовтня 2024 р.