Насос змішаного потоку з повністю регульованим валом — це насос середнього та великого діаметру, який використовує регулятор кута лопаті для обертання лопатей насоса, таким чином змінюючи кут розміщення лопатей для досягнення зміни потоку та напору. Основним транспортним середовищем є чиста вода або легкі стічні води при 0~50 ℃ (спеціальні середовища включають морську воду та воду Жовтої річки). Він в основному використовується в проектах водозбереження, зрошення, дренажу та проектів водовідведення, а також використовується в багатьох національних проектах, таких як проект водовідведення з півдня на північ і проект відведення річки Янцзи в річку Хуайхе.
Лопаті вала і змішаного насоса просторово спотворені. Коли робочі умови насоса відхиляються від проектної точки, співвідношення між окружною швидкістю внутрішніх і зовнішніх країв лопатей руйнується, в результаті чого підйомна сила, створювана лопатями (аеродинамічними лінзами) при різних радіусах, більше не є однаковою, тим самим викликаючи турбулентність потоку води в насосі та збільшення втрати води; чим далі від проектної точки, тим більше ступінь турбулентності потоку води і тим більше втрати води. Осьові та змішані насоси мають низький напір і відносно вузьку зону високого ККД. Зміна їх робочого напору призведе до значного зниження ККД насоса. Тому осьові та змішані насоси зазвичай не можуть використовувати дроселювання, поворот та інші методи регулювання для зміни робочих характеристик робочих умов; в той же час, оскільки вартість регулювання швидкості занадто висока, регулювання швидкості рідко використовується в реальній експлуатації. Оскільки осьові та змішані насоси мають більший корпус ступиці, зручно встановлювати лопаті та лопаткові шатунні механізми з регульованими кутами. Таким чином, для регулювання робочих умов осьових і змішаних насосів зазвичай використовується регулювання змінного кута, що дозволяє осьовим і змішаним насосам працювати в найбільш сприятливих робочих умовах.
Коли різниця рівнів води вище та нижче за течією збільшується (тобто чистий напір збільшується), кут розташування лопатей регулюється до меншого значення. Зберігаючи відносно високу ефективність, швидкість потоку води відповідно зменшується, щоб запобігти перевантаженню двигуна; коли різниця в рівнях води вище та нижче за течією зменшується (тобто чистий напір зменшується), кут розміщення лопатей регулюється до більшого значення, щоб повністю завантажити двигун і дозволити водяному насосу перекачувати більше води. Коротше кажучи, використання валів і насосів змішаного потоку, які можуть змінювати кут нахилу лопаті, може забезпечити його роботу в найбільш сприятливому робочому стані, уникаючи примусового відключення та досягаючи високої ефективності та великої кількості води.
Крім того, при запуску агрегату кут розміщення лопатей можна відрегулювати до мінімуму, що може зменшити пускове навантаження двигуна (приблизно 1/3~2/3 від номінальної потужності); перед вимкненням кут лопаті можна відрегулювати до меншого значення, що може зменшити швидкість зворотного потоку та об’єм води в потоці води в насосі під час вимкнення, а також зменшити пошкодження від удару потоку води на обладнання.
Коротше кажучи, ефект регулювання кута леза є значним: ① Регулювання кута до меншого значення полегшує запуск і вимкнення; ② Регулювання кута до більшого значення збільшує швидкість потоку; ③ Регулювання кута може зробити насосну установку економною. Можна побачити, що регулятор кута лопаті займає відносно важливе місце в експлуатації та управлінні середніми та великими насосними станціями.
Основний корпус змішаного насоса з повністю регульованим валом складається з трьох частин: головка насоса, регулятор і двигун.
1. Головка насоса
Питома швидкість повністю регульованого осьового насоса змішаного потоку становить 400~1600 (звичайна питома швидкість осьового насоса змішаного потоку становить 700~1600), (звичайна питома швидкість насоса змішаного потоку становить 400~800), а загальна напір 0~30,6м. Головка насоса в основному складається з ріжка впуску води (компенсатора впуску води), частин ротора, частин камери робочого колеса, корпуса направляючої лопатки, сідла насоса, коліна, частин вала насоса, деталей сальника тощо. Вступ до ключових компонентів:
1. Компонент ротора є основним компонентом головки насоса, який складається з лопатей, корпуса ротора, нижньої тяги, підшипника, кривошипа, робочої рами, шатуна та інших частин. Після повного складання виконується статичний тест на баланс. Серед них матеріал леза переважно ZG0Cr13Ni4Mo (висока твердість і хороша зносостійкість), а також прийнята обробка з ЧПУ. Матеріал решти частин, як правило, в основному ZG.
2. Компоненти камери робочого колеса повністю відкриті посередині, які затягуються болтами та розташовуються конічними штифтами. Бажано, щоб матеріал був цілісним ZG, а деякі частини виготовлені з нержавіючої сталі ZG + футерована (це рішення складне у виготовленні та схильне до дефектів зварювання, тому його слід уникати, наскільки це можливо).
3. Корпус направляючої лопатки. Оскільки повністю регульований насос в основному є насосом середнього та великого калібру, враховуються складність лиття, вартість виробництва та інші аспекти. Як правило, кращим матеріалом є ZG+Q235B. Направляюча лопатка відлита з цілісної деталі, а фланець оболонки - сталевий лист Q235B. Обидва зварюються, а потім обробляються.
4. Вал насоса: повністю регульований насос, як правило, є порожнистим валом з фланцевими конструкціями на обох кінцях. Матеріал бажано кувати 45 + облицювання 30Cr13. Облицювання підшипника водопроводу та наповнювача в основному призначене для підвищення його твердості та покращення зносостійкості.
二. Ознайомлення з основними вузлами регулятора
Сьогодні на ринку в основному використовується вбудований гідравлічний регулятор кута лопаті. В основному він складається з трьох частин: корпусу, що обертається, кришки та коробки системи 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 і обертається синхронно з валом. Він прикріплений болтами до верхньої частини валу головного двигуна через монтажний фланець.
Монтажний фланець з'єднаний з опорним сідлом.
Точка вимірювання датчика кута встановлена між поршневим штоком і втулкою тяги, а датчик кута встановлений поза масляним циліндром.
На кришці масляного бака встановлено і закріплено контактне кільце джерела живлення, а його обертова частина (ротор) обертається синхронно з обертовим корпусом. Вихідний кінець на роторі з'єднаний з гідроагрегатом, датчиком тиску, датчиком температури, датчиком кута і кінцевим вимикачем; статорна частина контактного кільця джерела живлення з’єднана зі стопорним гвинтом на кришці, а вихід статора – з клемою в кришці регулятора;
Поршневий шток прикручений доводяний насосрульова тяга.
Гідравлічний блок живлення знаходиться всередині масляного бака, який забезпечує живлення для роботи масляного циліндра.
На масляному баку встановлено два підйомних кільця для використання під час підйому регулятора.
2. Кришка (також називається нерухомим корпусом): вона складається з трьох частин. Одна частина - це зовнішня кришка; друга частина — кришка кришки; третя частина - оглядове вікно. Зовнішня кришка встановлена та закріплена на верхній частині зовнішньої кришки головного двигуна, щоб закрити обертовий корпус.
3. Система керування дисплеєм (як показано на малюнку 3): складається з ПЛК, сенсорного екрана, реле, контактора, джерела живлення постійного струму, ручки, індикатора тощо. Сенсорний екран може відображати поточний кут леза, час, масло тиск та інші параметри. Система управління виконує дві функції: місцеве керування та дистанційне керування. Два режими керування перемикаються за допомогою двопозиційної ручки на системному блоку дисплея керування (іменується «блоком дисплея керування», те ж саме нижче).
三. Порівняння та вибір синхронних і асинхронних двигунів
А. Переваги та недоліки синхронних двигунів
Переваги:
1. Повітряний зазор між ротором і статором великий, а установка і регулювання зручні.
2. Плавна робота та сильна здатність до перевантаження.
3. Швидкість не змінюється з навантаженням.
4. Висока ефективність.
5. Коефіцієнт потужності можна підвищити. Реактивну потужність можна подавати в електромережу, тим самим покращуючи якість електромережі. Крім того, при встановленні коефіцієнта потужності до 1 або близькому до нього показання амперметра зменшаться через зменшення реактивної складової в струмі, що неможливо для асинхронних двигунів.
Недоліки:
1. Ротор повинен живитися від спеціального пристрою збудження.
2. Вартість висока.
3. Технічне обслуговування складніше.
Б. Переваги та недоліки асинхронних двигунів
Переваги:
1. Ротор не потрібно підключати до інших джерел живлення.
2. Проста структура, легка вага та низька вартість.
3. Простота обслуговування.
Недоліки:
1. Реактивна потужність повинна забиратися з електромережі, що погіршує якість електромережі.
2. Повітряний зазор між ротором і статором малий, а монтаж і регулювання незручні.
C. Вибір двигунів
Вибір двигунів з номінальною потужністю 1000 кВт і номінальною швидкістю 300 об/хв слід визначати на основі техніко-економічних порівнянь відповідно до конкретних умов.
1. У галузі водозбереження, коли встановлена потужність, як правило, нижче 800 кВт, перевагу надають асинхронним двигунам, а коли встановлена потужність перевищує 800 кВт, зазвичай обирають синхронні двигуни.
2. Основна відмінність синхронних двигунів від асинхронних полягає в тому, що на роторі є обмотка збудження, і необхідно налаштувати тиристорний екран збудження.
3. Департамент електропостачання моєї країни передбачає, що коефіцієнт потужності джерела живлення користувача повинен досягати 0,90 або вище. Синхронні двигуни мають високий коефіцієнт потужності і можуть задовольнити вимоги до електроживлення; тоді як асинхронні двигуни мають низький коефіцієнт потужності і не можуть задовольнити вимоги до джерела живлення, і потрібна реактивна компенсація. Тому насосні станції, обладнані асинхронними двигунами, як правило, повинні бути оснащені реактивними компенсаційними екранами.
4. Будова синхронних двигунів більш складна, ніж асинхронних двигунів. Якщо в проекті насосної станції необхідно врахувати як виробництво електроенергії, так і фазову модуляцію, слід вибрати синхронний двигун.
Повністю регульовані осьові змішані насоси широко використовуються ввертикальні агрегати(ZLQ, HLQ, ZLQK),горизонтальні (похилі) агрегати(ZWQ, ZXQ, ZGQ), а також може використовуватися в установках низького тиску та великого діаметру.
Час публікації: 30 серпня 2024 р