Регулирование работы насосов является одним из актуальных вопросов автоматизации насосных станций.
В практике эксплуатации насосов нередко приходится прибегать к регулированию их параметров, главным образом подачи, реже — напора. Так, например, режим работы мелиоративных насосных станций диктуется графиком водоподачи, имеющим значительные колебания во времени и течение поливного сезона, а иногда и в течение суток. Этим вызывается необходимость регулирования подачи насосной станции. Регулирование подачи может также иметь место на насосных станциях городского водоснабжения, на гидроаккумуляторных установках, на установках для перекачки нефти, на циркуляционных и питательных насосах теплоэлектростанций и т. п.
Под регулированием насоса понимают процесс произвольного изменения его подачи для обеспечения требуемой ее величины.
Насос и внешняя сеть образуют единую систему, равновесное состояние которой определяется материальным и энергетическим балансом. Материальный баланс выражается условием равенства подачи насоса расходу во внешней сети, энергетический - равенством напора насоса напору, потребляемому сетью. Графически условие материального и энергетического баланса системы выражается точкой пересечения характеристик насоса и сети. При данных характеристиках насоса и сети существует только одна точка, отвечающая условиям устойчивого равновесия. Величина водопотребления, как правило, изменяется во времени, в соответствии с чем должна перемещаться рабочая точка системы. С этой целью необходимо регулировать подачу насоса.
В связи с тем, что рабочая точка системы определяется характеристиками как насоса, так и сети, то регулировать подачу можно за счет изменения характеристики сети (количественный метод) или за счет изменения характеристики насоса (качественный метод). Изменение подачи и напора насосной установки за счет изменения характеристики сети можно добиться изменением статической составляющей сопротивления системы (геометрической высоты нагнетания или всасывания, давления над поверхностью жидкости в приемном резервуаре), изменением гидравлического сопротивления движению жидкости во всасывающем или напорном трубопроводе, изменением схемы сети (например, за счет введения байпасной линии).
Качественно работа системы «насос-сеть» регулируется изменением частоты вращения рабочего колеса насоса, геометрии проточных каналов насоса и кинематики потока на входе в рабочее колесо.
Существуют также комбинированные способы регулирования, при которых изменение характеристики сети и изменение характеристики насоса происходят одновременно и взаимосвязано. К количественным способам регулирования лопастных насосов относятся:
* дросселирование напорной стороны насоса; * дросселирование всасывающей стороны насоса; * перепуск (байпасирование); * сброс части поднятого количества воды в нижний бьеф; * впуск воздуха во всасывающую трубу насоса; * авторегулирование (изменение статической составляющей напора); * комбинацией включения параллельно/последовательно работающих ступеней в многосекционных насосах; * применение баков-гидроаккумуляторов;
На крупных насосных станциях применяют следующие способы регулирования, которые также можно отнести к количественным способам:
* применение ячеистого успокоителя в аванкамере насосной станции; * применение перепускного трубопровода, соединяющего нитки напорных коммуникаций крупных насосных станций; * изменение числа параллельно работающих насосов (применение разменных агрегатов).
К качественным способам регулирования насоса относятся:
* изменение частоты вращения рабочего колеса; * изменение угла установки лопастей направляющего аппарата на входе в рабочее колесо насоса; * изменение угла установки лопастей направляющего аппарата на выходе из рабочего колеса насоса; * изменение ширины рабочего колеса; * изменение степени открытия поперечного сечения каналов рабочего колеса; * изменение угла установки лопастей рабочего колеса; * саморегулирование; * обточка рабочего колеса.
К комбинированным способам регулирования насоса относятся:
* саморегулирование с перепуском; * перепуск по малому контуру с закруткой потока перед рабочим колесом; * дросселирование с перепуском; * перепуск с подкруткой; * дросселирование и изменение частоты вращения рабочего колеса; * комбинация лопастного и водоструйного насосов
