Регулирование угловой скорости

Производительность Q центробежного механизма определяется технологическим процессом и соответствующими технологическими требованиями. В частности, при работе центробежного насоса на систему водоснабжения водопотребление изменяется с течением времени, поэтому возникает необходимость в постоянном регулировании подачи насоса. Для этого наиболее доступный и экономически целесообразный способ — использование частотного регулирования с двумя угловыми скоростями ю = 0 (отключение) и со = сон (включение) и использование аккумулирующей емкости башенного (рис. 2.8) или безбашенного (рис. 2.12) типа для обеспечения непрерывности водоснабжения. При этом двигатель электропривода насоса оказывается в повторно-кратковременном режиме работы с изменяющейся с течением времени частотой включений, значение которой определяется значением водопотребления и параметрами системы водоснабжения (рис. 2.10).

Согласно технологической схеме и графику работы электронасосного агрегата (рис. 2.10) для малого интервала времени расход воды можно считать постоянным Q_p = const. В этом случае продолжительности включенного /_вкл и отключенного /о^ состояния.

Рис. 2.10. Технологическая схема (а) и график работы электронасосного агрегата системы водоснабжения с аккумулирующей емкостью.

двигателя электропривода насоса равны:

W И_раб — рабочая вместимость аккумулирующей емкости, м³; Q_H — номинальная подача насоса, м³/с.

Длительность одного периодического цикла «включение—отключение» Т_п и соответственно частота включений z = /Т_п:

Экстремум (максимум) функции (2.48), а соответственно и максимально возможную частоту включения электродвигателя насосного агрегата можно определить из условия равенства нулю первой производной этой функции по изменяющемуся расходу 0_р:

Решая (2.49), получим, при каком расходе частота включения насосного агрегата будет максимальной:

И далее, подставляя значение Q_p из (2.50) в (2.48), получаем формулу по расчету максимально возможной частоты включения электродвигателя привода насосного агрегата:

Так как относительная продолжительность включения по определению равна е = t_BKJl/T_Ui подставляя значения /_В|СЛ и Т_п соответственно из (2.45) и (2.47), получим, что в данном случае эта величина равна е = Q_p/(?".

Таким образом, максимальная частота включения Zmах насосного агрегата имеет место при расходе, равном половине номинальной подачи насоса, то есть Q_p = 0,5Q_H1 и в этом случае е = 0,5 (рис. 2.11).

Из анализа графика (рис. 2.11) следует, что двигатель автоматизированного электропривода насоса при двухпозиционном регулировании в зависимости от параметров системы водоснабжения и изменяющегося разбора воды может по нагрузке оказаться в режимах работы длительном — S1, кратковременном — S2, повторно-кратковременном — S3 или в повторно-кратковременном с частыми пусками — S4. Возможный режим S4 наиболее тяжелый и напряженный для асинхронного электропривода насоса. Поэтому мощность асинхронного двигателя электропривода насоса дополнительно проверяют по условию допустимого нагрева при работе с частыми пусками. Так как нагрузка асинхронного двигателя насосного агрегата близка к номинальной, это условие сводится к выполнению следующего соотношения:

где Л_пл — предельно допустимая частота включения асинхронного двигателя из условия его допустимого нагрева, вкл/с; ЬР_Н, &А_п — соответственно номинальные потери мощности, Вт, и пусковые потери энергии, Дж, асинхронного двигателя привода; 3₀ — коэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи асинхронного двигателя в отключенном состоянии. Для самоохлаждаемых асинхронных двигателей р_о = 0,4…0,5.

Выбор аккумулирующей емкости системы водоснабжения. Основ ное техническое решение выполнения условия (2.52) — выбор аккумулирующей емкости системы водоснабжения необходимой рабочей вместимости F_pa6. В системах Рис. 2.11. Зависимость относительной частоты включения автоматизированного электропривода насоса от расхода и возможные нагрузочные режимы работы электродвигателя привода.

Рис. 2.12. Технологическая схема водоснабжения из артезианской скважины с использованием безбашенной насосной установки:

ПК — пневмокотел; А — блок автоматики насосной установки.

водоснабжения аккумулирующие емкости башенного типа (рис. 2.8) применяют при водопотреблении до 80 м³/ч. При водопотреблении до 12 м³/ч используют более компактные безбашенные насосные установки с аккумулирующей емкостью в виде пневмокотла (рис. 2.12).

Если аккумулирующая емкость — пневмокотел, то с учетом постоянства температуры окружающей среды на основании закона Бойля—Мариотта можно записать:

где Vo, V и Vi — полная вместимость пневмокотла и вместимости, соответствующие давлениям нижнего и верхнего уровней срабатывания датчика давления котла.

Рабочая (регулирующая) вместимость К_раб котла равна разности вместимостей срабатывания датчика давления нижнего V_x и верхнего V₂ уровней. Тогда с учетом (2.54) можно записать:

На основании (2.51) и с учетом (2.55) окончательно получаем формулу по расчету максимально возможной частоты включения насосного агрегата с аккумулирующей емкостью в виде пневмокотла при Q_p = 0,5 Q_H:

Обычно давление р₀ = 1 ата. Значение давления р устанавливают из условия подачи воды к самому удаленному потребителю, а значение давления ft определяют из отношения р1рг~ = 0,65…0,85.