Пуск вертикальных насосов на водовод с сифонным водовыпуском

Пуск вертикальных насосов на водовод с сифонным водовыпуском

Развитие кавитационных явлений во время пуска насоса, так же как и уровень пульсаций давления, определяется положением режимной точки в поле универсальной характеристики. При попадании режимной точки во время синхронизации в зону повышенных расходов кавитационные зоны появляются на рабочих поверхностях лопастей у входных кромок. Если к моменту синхронизации режимная точка попадает в зону оптимума характеристики, кавитационных зон нет.

Так, например, при пусках насоса ОШО-185 кавитационные зоны появляются при давлении над рабочим колесом около 9-104 Па, достигают максимума при Р = 10,5-104 Па и исчезают при Р =(16-17)-104Па. При давлении свыше определенного для каждого сочетания угла разворота и отметки нижнего бьефа кавитационные зоны на стенке камеры рабочего колеса появляются вновь с тыльной стороны лопастей, увеличиваясь с ростом напора. При этом зоны растут с увеличением угла разворота лопастей рабочего колеса, напора насоса и с уменьшением подтопления рабочего колеса. При неблагоприятном сочетании этих параметров кавитационные зоны на стенках камеры рабочего колеса достигали трети межлопастного канала. При углах установки лопастей рабочего колеса ОШО-185 менее —4° и подтоплении более 5 м кавитационные явления отсутствовали во всем диапазоне встречающихся напоров и подач. Появление кавитационных зон при малых напорах объясняется следующим образом: к 8 —10-й секунде агрегат набирает номинальную частоту вращения и развивает подачу, значительно превышающую номинальную. Обтекание лопастей происходит со значительными отрицательными углами атаки и сопровождается кавитационными явлениями, возникающими с рабочей стороны лопасти. Таким образом, кавитационные явления на стенках камеры рабочего колеса получают развитие при малых и больших напорах и отсутствуют при средних.

При пусках насоса ОП11-185 кавитационные явления отсутствуют при малых напорах, появляются при средних, постепенно увеличиваются до значений в установившихся режимах. Аналогичный характер имеет изменение пульсации давления в камере рабочего колеса при пуске насоса. Повышение напора при зарядке сифонного пуска сопровождается значительным увеличением навигационных зон и увеличением вибрации агрегата. Это предъявляет повышенные требования к выбору пускового напора, скорости зарядки сифона и тщательности регулировки клапанов срыва вакуума на сифонном водовыпуске.

Крутильные колебания вала насоса появляются вследствие мгновенного приложения крутящего момента при включении двигателя, изменения значения крутящего момента при синхронизации двигателя, а также изменения момента сопротивления насоса при заполнении и зарядке сифона. Наибольшие значения крутильных колебаний отмечались при включении двигателя. В насосе ОШО-185 они достигали 20% номинального момента на валу при частоте 14 —16 Гц.

Бой вала увеличивается на первом этапе пуска приблизительно пропорционально квадрату частоты вращения и достигает максимума к моменту синхронизации. В дальнейшем при увеличении крутящего момента и осевого усилия бой вала уменьшается. Интересно отметить, что бой вала уменьшается с увеличением угла разворота лопастей рабочего колеса. Это явление, по-видимому, следует отнести за счет действия осевого усилия на валу, которое, увеличиваясь с ростом угла установки лопастей, снижает возможность колебаний вала в горизонтальной плоскости. Вибрации агрегата во время пуска изменяются аналогично изменению вызывающих их причин — пульсаций давления и кавитационпых явлений. Вибрация узлов насосного агрегата при прямых пусках несколько больше, чем вибрации при реакторных пусках, однако это увеличение незначительно, и поэтому по вибрационному состоянию ограничений для прямых пусков нет. Виброперемещения незначительно превышают таковые для установившихся режимов и не представляют опасности для конструкций агрегатов.

Вибрация сифонного оголовка достигает максимального значения при выбросе воздуха из-под шелыги сифонного водовыпуска. На насосной станции канала Иртыш—Караганда двойная амплитуда вибрации оголовка в этот момент достигала 105 мкм.

Подводя итог, следует отметить, что в процессе пуска вертикальных осевых насосов на свободный от воды трубопровод с сифонным водовыпуском элементы насосного агрегата предъявляют различные и часто противоречивые требования. По условиям работы двигателя для снижения тока ротора при трогании и уменьшения момента сопротивления при синхронизации, условиям развития кавитационных явлений, а также вытеснению воздуха из трубопровода оптимальным является пуск при минимальном угле установки лопастей рабочего колеса и при минимальном подтоплении рабочего колеса.

Для предотвращения развития кавитационных явлений и повышенных вибраций при малом уклоне напорного трубопровода или при наличии в его начальном участке горизонтальных вставок, не заполненных водой, а также предотвращения возможности попадания режимной точки в неустойчивую часть характеристики насоса и по условиям зарядки сифона предпочтительнее запускать погружные насосы при больших углах установки лопастей рабочего колеса. В неблагоприятных условиях оптимальным решением проблемы пуска является значительно затянутый реакторный пуск на малом угле установки лопастей рабочего колеса с одновременным разворотом лопастей рабочего колеса на открытие.

Однако для эффективности этого мероприятия следует существенно увеличить скорость разворота лопастей рабочего колеса, приведя ее в соответствие с временем пуска насоса.