Содержание
Добрый день, уважаемые читатели блога nasos-pump.ru
Параллельная и последовательная работа насосов
В рубрике «Общее» рассмотрим последовательную и параллельную работу нескольких насосов. Такая ситуация может возникнуть тогда, когда один насос не в состоянии обеспечить необходимый расход или напор. Иногда, в экономических целях, выгодно использование несколько насосов. Очень часто сам технологический процесс предполагает наличие резервного насоса. В таких ситуациях и применяется последовательное или параллельное подключение нескольких агрегатов. Зная характеристику каждого насоса, можно легко найти их общую характеристику и рассчитать общий напор и расход, а также определить их общую потребляемую мощность. При подборе насосов для последовательной работы необходимо обращать внимание на их производительность, она должна быть одинаковой. В случае выбора насосов для параллельной работы, необходимо обращать внимание на их напор, напор должен быть одинаковым.
Последовательная работа
Включение насосов последовательно на практике встречается очень редко. Последовательная работа насосов используется для увеличения значения напоров (H) при одинаковом расходе (Q), и предполагает включение двух или более насосов в режим, когда все они перекачивают жидкость ступенчато в один и тот же напорный трубопровод. На (Рис. 1) показан пример последовательного подключения двух насосов и их общая напорная характеристика.
Характеристика при последовательной работе двух насосов
Всякий многоступенчатый насос может бить представлен как несколько последовательно включенных одноступенчатых насосов. С той лишь разницей, что в многоступенчатом насосе невозможно отключение ступени, хотя часто для регулирования это необходимо. При последовательном подключении двух и более насосов неработающий насос создает дополнительное сопротивление в системе, для уменьшения этого сопротивления устанавливается байпас, а на нем обратный клапан. Целесообразность последовательного включения нескольких насосов необходима, если характеристика внешней сети очень крутая. Насосы при таком включении могут располагаться как рядом друг с другом, так и на значительном удалении. В случае последовательной работы насосов могут возникать проблемы связанные с кавитацией, когда недостаточный подпор и турбоэффектом, когда первый насос раскручивает рабочее колесо второго, в результате этого могут выйти из строя оба насоса. Когда применяется последовательное подключение двух и более насосов, следует обращать внимание на максимальное рабочее давление последующего насоса, ибо к входному давлению (Н1) добавляется давление, создаваемое вторым насосом (Н2). Полученное таким образом общее давление не должно превышать максимальное рабочее давление насоса. Максимальное рабочее давление можно посмотреть в каталогах заводов производителей или в технических характеристиках используемых насосов. Оно учитывает прочность корпуса, резиновых кольцевых уплотнений и механического торцевого уплотнения. Следует обращать внимание и на параметры запорной арматуры применяемой в системе, так как она подвергается гидравлическим ударам и должна иметь повышенную прочность. Трубопроводы, соединяющие последовательно работающие насосы, должны иметь как можно меньше соединений и крутых поворотов. Когда два насоса соединяются последовательно (друг за другом) их напор суммируются. Если подача равна нулю, то напор от двух одинаковых по параметрам насосов удваивается. Если подача двух последовательно включенных насосов осуществляется без напора, то два насоса не обеспечат большую подачу, чем один насос.
Параллельная работа насосов
Если система имеет по времени постоянно меняющийся расход или когда требуется установка резервного насоса, то в таких случаях применяется параллельное включение центробежных насосов. Самым простым примеров параллельной работы насосов являются сдвоенные насосы, которые применяются в системах отопления. При работе насосов параллельно на напорном патрубке также необходимо устанавливать обратные клапана, для избегания обратного протока жидкости. В сдвоенных насосах функцию обратного клапана выполняет перекидной шибер. Если параллельно включено несколько насосов, то их расходы (Q) суммируются.
Характеристика при параллельной работе насосов
В наше время, при строительстве жилых домов или промышленных объектов новые водопроводные системы врезаются в уже существующие старые сети, что сказывается часто на общую производительность сети (расход и напор). В случае изменения параметров существующей водопроводной сети соответственно влечет за собой и изменение параметров насоса. Одним из возможных вариантов изменения гидравлических характеристик группы насосов может быть изменения количества одновременно эксплуатируемых насосов подключенных параллельно. Ярким примером такого применения насосов могут быть установки повышения давления воды и установки пожаротушения. В станциях повышения давления может использоваться одновременно до 6 однотипных насосов. У всех насосов один общий всасывающий коллектор и общий напорный коллектор. Каждый насос имеет запорную арматуру на входе и обратный клапан, и запорную арматуру на выходе. В зависимости от алгоритма работы станции насосы делится на рабочие, пиковые или резервные. Управление работой насосов осуществляется автоматически при помощи системы управления и датчика давления, по заданному давлению на выходе. В зависимости от условий эксплуатации и назначения установки повышения давления и задаются режимы работы насосов рабочие, пиковые, резервные. От количества потребляемой воды меняется и количество одновременно работающих насосов в станции. Система управления установки повышения давления отслеживает наработку каждого насоса в часах и регулирует последовательность их включения. Первым всегда включается насос с наименьшей наработкой, затем включается насос, у которого наработка больше, затем следующий насос, у которого наработка еще больше и так далее. Выключение насосов происходит в обратной последовательности. Первым отключается насос с наибольшей наработкой, затем с меньшей наработкой и так далее. Таким способом регулируется ресурс работы насосов, он примерно одинаковый у всех насосов и тем самым увеличивается срок службы станции в целом. В зависимости от типа системы управления включение насосов происходит ступенчато или плавно при помощи частотного регулирования. Частотное регулирование может быть на одном насосе или инверторы установлены на каждом насосе. Наличие инвертора позволяет очень плавно производить настройку количества одновременно работающих насосов под изменяющиеся параметры сети, в отличии от ступенчатого регулирования, где каждый последующий насос включается сразу на всю производительность. Для сглаживания этих пиков при ступенчатом регулировании насосов используются гидроаккумуляторы. Емкость гидроаккумулятора подбирается в зависимости от количества потребителей и объема потребления.
В случае выбора насосов разных типов для параллельной работы необходимо учитывать различные факторы, одним из основных является напор (Н), который должен быть у всех насосов одинаковый. Это необходимо для того, чтобы насос с большим напором не «задавливал» насос с меньшим напором. При такой работе эффективность насоса с меньшим напором будет очень маленькой из-за постоянного преодоления сопротивления, которое создает более мощный насос. КПД насоса с меньшим напором будет все время снижаться и в какой-то момент может снизиться до нуля, насос начнет работать без протока.
В параллельной схеме работы максимальная подача удваивается при нулевом напоре, если одновременно работают два насоса одинаковой мощности. Если взять другую крайнюю точку, когда подача равна нулю, то два работающих насоса включенных параллельно не смогут обеспечить напор больше, чем один насос.
Различные причины применения нескольких параллельно включенных насосов:
- Эксплуатация основного и резервного насоса. В случае неисправности основного насоса в работу включается резервный насос.
- Эксплуатация основного и пикового насоса. Когда основной насос не справляется с возрастающей нагрузкой, происходит включение пикового насоса.
- Снижение эксплуатационных затрат при изменении нагрузки. Параллельная работа позволяет разделить объем подачи и снизить затраты.
Если в параллель работают два насоса с разными напорами, то мене мощный насос необходимо отключит, при достижении величины напора находящегося вне его рабочей характеристики. Или на более мощном насосе уменьшают напорную характеристику путем регулирования. При этом КПД более мощного насоса будет снижаться.
Эксплуатация, обслуживание и ремонт
В случае правильного подбора насосов для последовательного или параллельного режима работы и соблюдении условий эксплуатации насосы работают долго, надежно, без сбоев. При монтаже на насосах необходимо смонтировать запорную арматуру, для более удобного ремонта и обслуживания насосов, как при параллельной, так и при последовательной их эксплуатации.
Спасибо за оказанное внимание
Последовательная и Параллельная схема установки Насосов
Последовательная установка
Последовательная схема установки насосов применяется в двух случаях:
- Один насос не может обеспечить заданное давление, а замена его другим, более мощным, нецелесообразна.
- По условиям технологического процесса, во время работы возникает потребность в кратковременном увеличении напора, а установка более мощного насоса с регулятором частоты вращения нецелесообразна.
Последовательное включение двух насосов с одинаковыми характеристиками, позволяет создать режим с удвоенным напором, при этом подача останется такой же, как и при работе одного насоса.
Последовательная установка насосов с различными характеристиками должна проверяться расчётом, так как возможен режим в котором, более мощный насос создаст слишком высокую подачу, не справившись с которой, насос меньшей мощности, превратится в гидравлическое сопротивление на пути потока.
Параллельная установка
Параллельная схема установки насосов применяется в следующих случаях:
- Один насос не может обеспечить заданную подачу, а замена его другим, более мощным, нецелесообразна.
- По условиям технологического процесса, во время работы возникает потребность в кратковременном увеличении подачи, а установка одного более мощного насоса с регулятором частоты вращения нецелесообразна.
- Необходимо ступенчато наращивать подачу, что часто используется в насосных станциях систем водоснабжения с высокими пиковыми расходами.
- Из условия повышения надёжности, в таком случае второй насос выполняет роль резервного.
Параллельное включение двух одинаковых насосов приводит к режиму с удвоенной подачей, при этом напор останется таким же, как и при работе одного насоса.
Параллельное подключение насосов с различными характеристиками к одному напорному коллектору следует тщательно проверять расчётом, так как возможен режим работы, в котором более мощный насос создаст в напорном трубопроводе слишком высокое давление, которому не сможет противодействовать менее мощный насос, пропустив поток в обратном направлении.
Для исключения обратного тока на напорном патрубке каждого из параллельно подключённых насосов необходимо установить обратный клапан, а насосы рекомендуется выбирать с одинаковыми характеристиками.
Независимо от схемы установки насосов следует помнить, что увеличение расхода в циркуляционном кольце с постоянным гидравлическим сопротивлением, (например в системе отопления), повлечёт за собой квадратичный прирост потерь напора. Так, например, увеличив расход (подачу насоса) в циркуляционном кольце в 2 раза, потери напора в нём увеличатся в 4 раза, а увеличив напор в 2 раза, расход в циркуляционном кольце, увеличится в 1,4 раза (1,4 это корень из двух).
Именно поэтому на приведенных выше иллюстрациях, включение двух насосов по последовательной и по параллельной схеме, не привело к существенному увеличению расхода в циркуляционном кольце. Гидравлическая характеристика циркуляционного кольца на напорно-расходной характеристике насоса изображена в виде параболы.
Последовательная работа центробежных насосов
Центробежные насосы включают в одну систему последовательно, т.е. напорный патрубок одного насоса подключают к всасывающему патрубку второго в тех случаях, когда напор, развиваемый одним насосом, недостаточен для подачи жидкости на заданную высоту, или в тех случаях, когда последовательное включение насосов позволяет обеспечить подачу расчетного расхода при заданной характеристике системы.
Рис. 3.12. Характеристика параллельной работы в одной системе двух насосов, установленных на значительном расстоянии один от другого
Рис. 3.13. Характеристика последовательной работы двух одинаковых насосов
а — при Нг>На; б — при Hг<Н
Для построения суммарной характеристики последовательно работающих насосов необходимо сложить ординаты характеристик Q — Н этих насосов при одной и той же подаче, так как напор, развиваемый последовательно работающими насосами, равен сумме напоров, развиваемых каждым из этих насосов. В случае последовательной работы двух насосов с одинаковыми характеристиками ординаты (при данной подаче) удваиваются.
На рис. 3.13 изображена суммарная характеристика двух одинаковых насосов при их последовательной работе для случая, когда каждый из них в отдельности не может поднять воду на заданную высоту (так как НГ>Н).
Характеристика совместной работы двух насосов (кривая СЕ) получена путем удвоения ординат характеристики каждого насоса (кривой DB), например ординаты Hб в точке б при подаче Qб. Рабочая точка последовательно включенных насосов (точка А на рис. 3.13, а) лежит на пересечении кривой совместной работы насосов СЕ с характеристикой системы.
Насосы включают последовательно и в тех случаях, когда один насос в состоянии подать воду в систему, но не обеспечивает заданной подачи (HГ<H). Построение суммарной характеристики двух одинаковых насосов для такого случая показано на рис. 3.13,6. Как видно из этого рисунка, последовательное включение насосов позволяет увеличить не только напор, но и подачу воды.
В случае последовательного включения двух насосов с неодинаковыми характеристиками суммарная кривая их совместной работы строится путем сложения ординат характеристик каждого из последовательно работающих насосов при одинаковых подачах.
В практике перекачивания жидкости на большие расстояния при значительном геометрическом подъеме бывает необходимо располагать последовательно работающие насосы (или насосные установки) на значительных расстояниях один от другого, устраивая так называемые станции подкачки. Характеристику совместной работы насосов в этом случае строят следующим способом (рис. 3.14).
При заданных характеристиках насосов 1 (кривая аб) и 2 (кривая вг) вначале строят дроссельную характеристику насоса 1, отнеся ее к точке д (точке присоединения трубопровода к насосу 2). Для этого из ординат кривой аб вычитают гидравлические потери на участке 1—д, пользуясь характеристикой этого трубопровода (кривая еж). Полученные таким образом ординаты дроссельной характеристики насоса 1 (кривая аи) складывают с ординатами характеристики насоса 2 и получают суммарную характеристику совместной работы насосов 1 и 2 (кривая кл).
Построив из точки з характеристику напорного трубопровода от насоса 2 до резервуара (кривая зм), находят рабочую точку А данной системы трубопроводов и насосов. Как определить напор, развиваемый каждым из насосов, ясно из рис. 3.14.
Если в точках 1 и 2 установлено несколько (два или три) параллельно работающих насосов, то вместо характеристик одиночных насосов (кривые аб и вг) наносят характеристики параллельно работающих в данной точке насосных установок и далее поступают так же, как и в случае совместной работы двух одиночных насосов.
Последовательное и параллельное подключение насосов
Если складывается ситуация, при которой очевидно, что установленная насосная система не в состоянии покрыть необходимый расход воды, рекомендуется устанавливать несколько насосов. Они могут соединяться между собой двумя способами: параллельным и последовательным.
Параллельное подключение
Параллельное соединение представляет собой такое, в котором ряд насосов подают воду в общий коллектор или трубопровод. Такие насосы могут устанавливаться даже на большом расстоянии и получать сообщение только при помощи коммуникаций, хотя при этом и увеличивается сложность расчетов давления из-за гидравлических потерь при передвижении жидкости по трубам.
Для того, чтобы выбрать насосы, которые будут работать в режиме параллельного подключения, нужно принять во внимание множество факторов. Самым главным из них можно назвать равенство напоров. Это означает, что насосы, которые вовлечены в работу параллельного подключения, обязаны обладать одинаковыми параметрами подачи и напора, иначе тому из них, который имеет более слабые характеристики, придется преодолевать работу более сильного. В конечном итоге, это приведет к тому, что он начнет работать вхолостую, значительно снижая общий КПД системы.
Если существует необходимость подключения в рамках одной системы насосов, которые отличаются по параметрам, то их коммутацию проводят с учетом разницы. Мощный насос настраивается таким образом, чтобы, при достижении предельных величин, отключаться. Также можно настроить параметры его мощности, понизив их до требуемых (до параметров второго насоса). Если насосы находятся в пределах одного помещения и расположены на небольшом расстоянии друг от друга, то можно соединить их таким образом, что энергия будет передаваться агрегатам с помощью одного мотора. Это является одним из бесспорных преимуществ данного метода подключения.
Последовательное подключение
При последовательном подключении аппараты соединяются таким образом, что вода, которая проходит через один из насосов, передает его энергию в следующий. В такой системе напор увеличивается ступенчатым образом, повышаясь от агрегата к агрегату. Насосы, которые соединяются таким образом, называют агрегатами первой, второй и т.д. ступеней, основываясь на их расположении в схеме.
Если это возможно, то лучше применять только одну ступень увеличения напора. Это связано с тем, что во время передачи жидкости происходят гидравлические потери. В результате, на второй ступени будет происходить понижение КПД до 70%. В качестве исключения стоит упомянуть так называемые многоступенчатые насосы, устройство которых позволяет минимизировать гидравлические потери. В таких агрегатах напор проходит преобразование в границах одного корпуса.
При выборе последовательного подключения нужно обращать внимание на прочностные характеристики каждого следующего уровня, так как далеко не каждый насос способен выдержать возрастающее давление. Запорная арматура также вынуждена испытывать удары, поэтому должна быть достаточно мощной. Трубопроводы, использующиеся для передачи воды в таких системах, должны иметь как можно меньше соединительных деталей и не иметь мест с резкой сменой направления.
