В. В. Богачев теоретические основы


НазваниеВ. В. Богачев теоретические основы
страница7/8
Дата публикации13.06.2013
Размер0.79 Mb.
ТипУчебное пособие
userdocs.ru > Математика > Учебное пособие
1   2   3   4   5   6   7   8

Контрольные вопросы

1. Какме нагнетатели устойчивы в работе, а какие нет?

2. Что такое помпаж?

3. Что необходимо предпринимать для предотвращения помпажа?

4. Что такое кавитация?

5. Охарактеризовать понятия «кавитационная характеристика» и «кавитационный запас».

ЛЕКЦИЯ 8

^ РЕГУЛИРОВАНИЕ НАГНЕТАТЕЛЕЙ
Обычно нагнетатели подбирают по максимальному зна­чению требуемой подачи. Однако в условиях эксплуа­тации часто бывают случаи, когда подачу нагнетателя необходимо изменить. Как известно, фактическая пода­ча определяется точкой пересечения характеристики полного давления нагнетателя с характеристикой сети. Следовательно, изменить подачу можно в результате изменения характеристики или нагнетателя или сети.
^ 8.1. Способы регулирования

Под регулированием понимают такое изменение по­дачи (и других параметров работы) нагнетателя, кото­рое осуществляется с помощью специального регулиру­ющего устройства (направляющего аппарата, гидро- и электромуфты, дроссель-клапана и т. д.), позволяюще­го получать непрерывное изменение характеристик без останова машины.

Цель регулирования – приспособление параметров нагнетателя к изменяющимся условиям его работы.

Изменения параметров нагнетателя можно достичь и другими способами. Так, в дымососных установках, работающих то на твердом топливе, то на газе, весьма значительное изменение подачи и давления без резко­го снижения КПД можно получить в результате смены рабочего колеса. В вентиляционных установках при наличии клиноременной передачи изменение подачи и давления достигается сменой шкивов. Однако в обоих указанных случаях необходим останов нагнетателя и те или иные переделки в нем. Здесь можно говорить о при­способлении к изменившимся условиям работы, но не о регулировании, так как происходит не плавное, а сту­пенчатое изменение параметров.

Изменение подачи нагнетателя при регулировании, отнесенное к подаче при исходном режиме, характери­зует глубину регулирования.

Все регулирующие устройства в зависимости от их влияния на характеристику или сети или нагнетателя можно разделить на три группы.

В первую группу входят устройства, дросселирую­щие сеть, т. е. изменяющие характеристику сети, но не изменяющие характеристику нагнетателя. К таким уст­ройствам относятся клапаны, шиберы, задвижки, диа­фрагмы и т. п. При дросселировании параметры рабо­чей точки (подача, давление, мощность и КПД) опре­деляют на характеристике нагнетателя при неизменной частоте вращения рабочего колеса.

Вторую группу образуют устройства, изменяющие частоту вращения рабочего колеса (характеристику на­гнетателя). При этом характеристика сети не меняется. Известно много устройств, позволяющих изменять час­тоту вращения рабочего колеса: электродвигатели по­стоянного тока, фрикционные передачи, гидромуфты и индукторные муфты скольжения и др. В вентиляционно-отопительной технике эти устройства еще не нахо­дят широкого применения, хотя они перспективны в тех случаях, когда требуется глубокое регулирование.

Третья группа включает устройства, одновременно изменяющие характеристику как нагнетателя, так и сети. Примером такого устройства является входной на­правляющий аппарат, устанавливаемый в вентиляцион­ном агрегате. Сопротивление самого направляющего аппарата необходимо учитывать при снятии характери­стики вентиляционного агрегата. Рассмотрим подробно отдельные способы регулирования.
8.2. Дросселирование

Дросселирование при n = const – самый неэкономич­ный, но, к сожалению, весьма распространенный способ регулирования. Он заключается в искусственном вве­дении в сеть дополнительного сопротивления в виде шибера 2, дроссель-клапана или других подобных элементов. Так как сопротивление сети при этом увеличи­вается, то характеристика сети становится более крутой и рабочая точка передвигается из положения А (рис. 8.1 а) по характеристике нагнетателя влево вверх, занимая последовательно положения Б, В и т. д. и определяя тем самым новые значения параметров ра­боты. Поскольку наибольшая подача достигается при полностью открытом шибере, то такой способ регулирования применяется только с целью уменьшения по­дачи.



Рисунок 8.1 – Схема регулирования радиального вентилятора путем дросселирования
На рис. 8.1 а видно, что при дросселировании уменьшается мощность на валу машины и вместе с тем повышается доля энергии, расходуемой при регулирова­нии (бесполезные потери давления на шибере – ΔрШ). Поэтому оно неэкономично. Чем более глубоко осуще­ствляется процесс регулирования, тем более непроизво­дительны затраты мощности.

Эффективность дросселирования (уменьшение мощ­ности) в большой степени зависит от формы лопаток рабочего колеса нагнетателя I. Например, для совре­менных вентиляторов с загнутыми назад лопатками снижение подачи на 40 % приводит к снижению КПД с 85 до 20 – 30 %. Снижение мощности составляет лишь 15 % от первоначальной. Для вентиляторов с лопатка­ми, загнутыми вперед, и с более низким максималь­ным КПД при той же глубине регулирования КПД снизится до 35 – 37 %. Снижение мощности достигает при этом 40 %. Все же и в этом случае экономичность регулирования весьма мала, так как развиваемое дав­ление в основном срабатывается на дросселе.

Изменение характеристики сети и подачи вентилятора для степени открытия шибера 5 = 100; 80; …, 0 % (полное закрытие) показано на рис. 8.1 а. На рис. 8.1 б показана зависимость расхода в сети от степе­ни открытия шибера: L = f(s). Таким образом можно плавно изменять расход в диапазоне от Lmax до 0.

При регулировании центробежных насосов, подаю­щих воду, дросселирующее устройство нужно распола­гать на напорном трубопроводе, так как если устано­вить его на всасывающем трубопроводе, то при регулировании могут возникать кавитационные явления в потоке и нарушение нормальной работы насоса.
^ 8.3. Регулирование перепуском

Регулирование перепуском применяется для центро­бежных насосов. Действие перепуска показано на рис. 8.2.



Рисунок 8.2 – Схема регулирования центробежного насоса с помощью перепуска
Здесь слева отложен пучок характеристик, представляющих зависимости расхода перепуска от сте­пени открытия задвижки (0; 25; 50; 75 и 100 %) и на­пора H. Когда задвижка 2 закрыта, то воздействие от­вода на работу насоса отсутствует и подача равна QA = Qmax. Открытие задвижки как бы смещает харак­теристику насоса влево на величину ΔQ перепуска. В ре­зультате получаем зависимости H – Q для любых значе­ний степени открытия задвижки. Как видно, с открытием задвижки полезный напор, создаваемый насосом I, уменьшается, расходная зависимость Q = f(s) имеет вид плавной кривой (рис. 8.2 б) и обеспечивает измене­ние расхода от Qmax До 0 (отвод при этом должен иметь достаточно большую пропускную способность).

Как было показано ранее, при отсутствии закручивания потока на входе в рабочее колесо урав­нение Эйлера можно написать в виде



В правую часть уравнения входят четыре па­раметра, следовательно, принципиально возможны че­тыре способа регулирования путем изменения характе­ристики нагнетателя.

Следует отметить, что способы регулирования, осно­ванные на изменении диаметра колеса путем плавного изменения радиальной длины лопаток и изменения угла выхода потока из колеса в результате поворота конце­вых участков лопаток или лопаток целиком, практиче­ского применения пока еще не нашли.
^ 8.4. Изменение частоты вращения рабочего колеса

Этот способ регулирования наиболее экономичен, так как при уменьшении подачи вследствие снижения частоты вращения колеса потребляемая мощность снижается пропорционально третьей степени отношения частот вращения:



Этим способом в отличие от предыдущих можно и увеличивать подачу. Экономичность всей установки, т. е. нагнетателя с приводом, зависит от способа изменения частоты вращения колеса. Для регулирования частоты вращения используют следующие способы и устройства.

Если регулировать напряжение, подво­димое к трем фазам статора асинхронного двигателя, можно, отвлекаясь от влияния параметров регулирую­щего устройства на характеристики двигателя, изменять максимальный момент, не изменяя критического сколь­жения. Устройством для регулирования напряжения мо­жет быть, например, тиристорный регулятор; при этом в каждой фазе статора двигателя находятся два встречно-параллельно включенных тиристора. Управляя углом включения тиристоров (фазовое управление), мож­но плавно менять действующее напряжение.

КПД паровых турбин, будучи достаточно высоким (~80 %), мало изменяется в зависимости от частоты вращения, что делает паротурбинный привод почти идеальным устройством регулирования подачи нагнетателя. Однако в связи с дороговизной и слож­ностью эксплуатации этот привод может быть рекомен­дован для регулирования только отдельных крупных установок.
^ 8.5. Регулирование частоты вращения нагнетателя с по­мощью гидромуфты

Данный способ осуществляется при неизменной частоте вращения электродвигателя, т. е. оно может быть применено при использовании обычных асинхрон­ных электродвигателей.

П

Рисунок 8.3 – Схема гидромуфты: 1, 2 – ведущий и ведомый ротор
ринцип работы гидромуфты напоминает принцип работы центробежного насоса (рис. 8.3). На валу электродвигателя закреплена и вращается вместе с ним правая (ведущая) половина муфты. Жидкость, находящаяся в полуокружных каналах этой половины муф­ты, центробежной силой отбрасывается к периферии в направлении, указанном стрелками. Аналогичный про­цесс происходит и в рабочем колесе центробежного на­соса. Поэтому муфта, закрепленная на валу электро­двигателя, практически является подобием рабочего ко­леса и называется насосным колесом.

Жидкость, выбрасываемая насосным колесом, по­ступает в ведомую половину муфты (турбину), симмет­рично расположенную слева и почти аналогичную по конструкции ведущей половине муфты. Ведомая поло­вина муфты может быть уподоблена рабочему колесу турбины, приводимому в движение скоростным напором. При соединении обеих половин муфты образуются замкнутые кольцевые полости с расположенными в них радиальными перегородками, между которыми цирку­лирует жидкость. Пройдя в рабочем колесе турбины от периферии к центру, жидкость вновь поступает в полуокружные каналы ведущей половины муфты и пов­торяет описанный путь циркуляции.

Энергия от ведущего вала к ведомому передается с помощью жидкой среды (рабочей жидкости), в каче­стве которой используют обычно масло или воду. Ре­гулирование частоты вращения ведомого вала достига­ется изменением подачи рабочей жидкости в гидро­муфту.

КПД гидромуфты называют отношение мощности N2 на ведомом валу к мощности N1 переданной электро­двигателем на ведущий вал. С учетом потерь на сколь­жение КПД гидромуфты равен:



Применение гидромуфт ввиду их высокой стоимости и сложности ухода оправдано только в крупных уста­новках при неглубоком регулировании.

Регулирование частоты вращения вала возможно с помощью индукторной муфты скольжения (ИМС). Эта муфта является электрическим аналогом гидромуфты, но связь между валами в ней осуществля­ет не жидкость, а магнитный поток, создаваемый об­моткой возбуждения.

Основные узлы ИМС – якорь, расположенный на ва­лу нагнетателя, и индуктор с обмоткой возбуждения, посаженный на вал электродвигателя. Обмотка возбуж­дения питается от обычной осветительной сети через выпрямитель (рис. 8.4).

Увеличение или уменьшение силы тока, осуществля­емое с помощью плавно регулируемого автотрансфор­матора, изменяет магнитное поле между индуктором и якорем, вследствие чего изменяется сила сцепления между ними и происходит большее или меньшее отста­вание индуктора от якоря. К достоинствам ИМС сле­дует отнести возможность дистанционного управления. Как и гидромуфты, ИМС из-за высокой стоимости и низкого КПД при глубоком регулировании применяют только в крупных установках при неглубоком регули­ровании.

Для регулирования частоты вращения вала приме­няют ременный вариатор частоты враще­ния рабочего колеса. Принцип действия этого устройства (рис. 8.5) основан на изменении переда­точного отношения шкивов ременного привода.





Рисунок 8.4 – Схема индукторной муфты скольжения (ИМС): 1 – вентилятор; 2 – якорь; 3 – индуктор; 4 – электродвигатель

Рисунок 8.5 – Схема ременного вариатора частоты вращения рабочего колеса вентилятора: 1 – вентилятор; 2 – ведомый шкив; 3 – ведущий шкив; 4 – электродвига­тель; 5 – устройство для натяжения ремня

Ведомый шкив состоит из двух дисков, один из ко­торых с помощью пружины можно передвигать вдоль вала, изменяя расстояние между ними (сближая или раздвигая). Благодаря этому клиновый ремень может занимать различные положения между дисками (при­ближаясь к валу или отодвигаясь от него). При этом радиус его обращения вокруг оси вала изменяется и, следовательно, меняются передаточное отношение и ча­стота вращения рабочего колеса. Перемещение подвиж­ного диска вдоль вала производится без остановки агрегата или вручную, или с помощью специального привода. Применение вариатора целесообразно при пе­редаче мощности до 10 – 15 кВт; при больших мощно­стях из-за сложности и громоздкости конструкции при­менение вариатора нерационально.
^ 8.6. Изменение относительной скорости

Этот способ при­меним к вентиляторам с лопатками, загнутыми назад, и заключается в изменении ширины рабочего колеса с помощью передвижных дисков, вращающихся вместе с колесом (рис. 8.6), или передвижного входного пат­рубка (рис. 8.7). При перестановке диска (или пат­рубка) часть рабочего колеса как бы выключается и не участвует в создании активного потока. Через оставшуюся часть рабочего колеса воздух протекает при безударном входе с почти неизменившимся распределени­ем скоростей. Применение этого способа целесообразно при глубине регулирования до 0,5. Так, при уменьшении подачи в 2 раза по сравнению с расчетной потребляемая мощность снижается тоже примерно в 2 раза.





Рисунок 8.6 – Рабочие колеса с передвижными дисками

Рисунок 8.7 – Схема вентилятора с передвижным входным патруб­ком

С помощью дисков, показанных на рис. 8.6 а, б, и входного патрубка регулировать подачу можно только в сторону уменьшения. Для устранения этого недо­статка следует согнуть край диска. При этом расчет­ная подача должна обеспечиваться при закрытой вы­ступающим краем диска задней части рабочего колеса (рис. 8.6 в). В этом случае передвижной диск можно передвигать по направлению к заднему диску рабочего колеса. Преимущество этой схемы в том, что возмож­но регулирование в сторону увеличения подачи при практически неизменном КПД.

При регулировании направляющим аппаратом закручивание потока против направления вращения колеса очень невыгодно и дает незначительное увеличение подачи. По сравнению с на­правляющим аппаратом передвижной диск не требует направляющих лопаток ни перед рабочим колесом, ни за ним.
1   2   3   4   5   6   7   8

Похожие:

В. В. Богачев теоретические основы icon7 теоретические предпосылки и основы науки «деловое общение» Решающую...
Решающую роль в становлении науки «деловое общение» сыграло развитие философско-этического и психологического знания, в рамках которого...
В. В. Богачев теоретические основы iconМетодические рекомендации для выполнения курсовых работ по дисциплине...
Методические рекомендации по написанию курсовых работ по дисциплине «Теоретические основы финансового менеджмента» для студентов...
В. В. Богачев теоретические основы icon15. Теоретические и практические основы организационного развития...
Тема 15. Теоретические и практические основы организационного развития предприятий в зарубежном и отечественном менеджменте1
В. В. Богачев теоретические основы iconНаучно-теоретические основы и методологические подходы по реализации...
Предмет дисциплины: научно-теоретические основы и методологические подходы по реализации внешнеэкономических стратегий отечественных...
В. В. Богачев теоретические основы iconМетодические указания к выполнению расчетов переходных процессов...
Методические указания к выполнению расчетов переходных процессов в линейных электрических цепях по дисциплинам "Теоретические основы...
В. В. Богачев теоретические основы iconТеоретические основы логопсихологии § Понятия, цели, задачи логопсихология

В. В. Богачев теоретические основы iconТеоретические основы метрологии. Основные понятия, связанные с объектами измерения

В. В. Богачев теоретические основы iconПлан: Введение и краткий исторический обзор. Предмет, задачи, система...
Васильев А. Н., Яблоков Н. П. Предмет, система и теоретические основы криминалистики. М.,1984
В. В. Богачев теоретические основы iconЛитература Приложение 1
Теоретические основы изучения логического запоминания у детей подросткового возраста
В. В. Богачев теоретические основы iconТема Теоретические основы, терминология и методы охраны природы (2...
Темы семинарских занятий по курсу «Основы рационального природопользования и охраны природы»
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница