Регулирование подачи насоса: задвижка, частота и обточка колеса

Регулирование подачи насоса нужно, когда насос качает больше, чем требуется: приямок осушается за секунды, насос часто включается, растёт расход энергии. У центробежного насоса нет ручки «подача». Его подача задаётся пересечением кривой насоса с характеристикой трубопровода. Поэтому менять можно либо трубопровод, либо саму кривую. Способов пять, и по затратам энергии они сильно различаются.

Почему подачу задаёт рабочая точка

Насос работает там, где его напор равен сопротивлению сети. Если сопротивление вырастет, точка сместится влево, и подача упадёт. Если снизить частоту вращения, вся кривая насоса опустится, и точка тоже уйдёт влево. Подробно это разобрано в статьях о рабочей точке насоса и о характеристике трубопровода.

Регулирование подачи насоса задвижкой

Задвижку на напорной линии прикрывают, и сопротивление сети растёт. Способ самый дешёвый, однако энергия тратится на преодоление задвижки. Двигатель при этом разгружается меньше, чем падает подача. Прикрывать можно только задвижку на напоре. Кроме того, её не закрывают почти полностью надолго: на очень малой подаче насос греется и вибрирует. Почему так происходит, объясняет статья о том, чем опасна работа насоса на закрытую задвижку.

Регулирование подачи насоса частотой вращения

Частотный преобразователь снижает обороты (см. статью о частоте вращения насоса), и кривая насоса опускается. Такое частотное регулирование насосов выгоднее всех остальных способов по энергии. Это самый экономичный способ: мощность падает гораздо быстрее, чем подача. Например, при оборотах ниже на 20 % подача снижается на 20 %, напор — на 36 %, а мощность — почти вдвое. Однако при большой высоте подъёма запас небольшой. Напор быстро падает до статического, и подача уходит к нулю. Минимальную частоту для погружного двигателя задаёт производитель. Подробнее — в статье о частотном преобразователе для насоса.

Законы подобия насосов: как пересчитать характеристику

При смене частоты вращения с n₁ на n₂ точки кривой пересчитывают так:

• подача: Q₂ = Q₁ · (n₂ / n₁);
• напор: H₂ = H₁ · (n₂ / n₁)²;
• мощность: N₂ = N₁ · (n₂ / n₁)³.

Пример условный: так пересчитывают одну точку кривой, а не рабочую точку в сети. Реальную подачу находят пересечением новой кривой с характеристикой трубопровода. Законы подобия точны только при умеренной смене оборотов. Коэффициент быстроходности при этом не меняется — см. статью о коэффициенте быстроходности насоса.

Обточка рабочего колеса насоса

Диаметр колеса уменьшают на станке, и кривая опускается навсегда. Подача меняется примерно пропорционально диаметру, а напор — пропорционально его квадрату. Обычно колесо обтачивают не больше чем на 10–15 %, а точный предел даёт производитель. Способ подходит, когда насос с запасом стоит на постоянной сети. У многих моделей Grindex есть исполнения N и H с разной гидравликой. Поэтому сначала проверяют, нет ли готового исполнения под нужную точку. Типы колёс описаны в статье о рабочем колесе насоса.

Как уменьшить производительность дренажного насоса

Для откачки воды обычно регулируют не подачу, а время работы. Насос включается по поплавку, качает с полной подачей и отключается на нижнем уровне. Энергия при этом не теряется. Важно лишь, чтобы число пусков в час не превышало допустимое. Если приток сильно меняется, ставят два насоса и включают второй по верхнему уровню. Подробнее — в статьях о реле уровня воды и о параллельной работе насосов.

Ещё один способ — перепуск: часть воды через байпас возвращают обратно. Он тратит энергию так же, как задвижка, поэтому у погружных насосов почти не встречается.

Регулирование подачи насоса: сравнение способов

Частые вопросы

Как уменьшить напор насоса? Снизить частоту вращения или обточить колесо. Задвижка напор насоса не снижает: она гасит лишний напор на себе.

Экономит ли частотник энергию? Да, если насос долго работает с неполной подачей. Если же он работает по уровню с полной подачей, экономии почти нет.

Можно ли регулировать подачу задвижкой на всасывании? Нет. Сопротивление на входе ведёт к кавитации — см. статью о кавитации насоса.

Как увеличить подачу? Это обратная задача — её разбирает статья о том, как увеличить напор насоса и его производительность.

Вывод: регулирование подачи насоса сводится к смене рабочей точки. Задвижка проста, но теряет энергию. Частотник и обточка колеса экономичны, но стоят дороже или необратимы. Для дренажных насосов лучший способ — работа по уровню с полной подачей. Модели и их кривые — в обзоре дренажных насосов Grindex. Производитель оборудования — шведская компания Grindex.