Доброго дня, коллеги! Прошу знающих людей подсказать по вопросу работы центробежного насоса. Согласно технологии центробежный насос работает постоянно перекачивая жидкость с одной емкости в другую с номинальным расходом 100 м3/ч и напором 50 м, регулирование уровня в приемной емкости осуществляется с помощью регулирования оборотов частотником. Но возникает вопрос, исходя из графиков рабочих характеристик, при снижении оборотов мы снижаем не только расход но и значительно падает напор, которого может просто не хватить. Как подбирают насос в данном случае?

Общий вопрос, общий ответ

Зависит от вклада в напор насоса постоянного и переменного сопротивлений сети. Если напор насоса в основном компенсирует постоянное сопротивление, то изменение скорости вращения колеса бессмысленно, а не редко ещё и вредит. И наоборот - для насосов, работающих в основном с переменным сопротивлением сети, и одновременно с этим "левее" точки номинала на кривой, применение ЧРП привлекательно как с позиции техники, так и денег.

Часто встречаю ситуацию, когда ЧРП ставят не разбираясь, потому что "мы так решили" или "ну хорошая же идея".

И я недавно об этом писал: Любят частотники ставить куда надо и не надо

Сопротивление в сети можно считать постоянным, незначительно влияет лишь противодавление в соответствии со столбом жидкости в напорной емкости. Не совсем понятно каким образом насос должен работать "левее" номинала, если на всас приходит условные 100 кубов, то насос и будет работать на 100 кубов т.е. в номинальной точке, без снижения оборотов разве можно сдвинуть рабочую точку левее. Каким образом тогда регулировать расход насосов, если приток в приемную емкость разный в течении дня, перепуск (байпасирование) не рассматривается из-за свойств среды. Брать центробежник но с запасом по напору, чтобы при снижении оборотов напора также хватало, но по мне затея бредовая, либо ставить винтовые насосы и спокойно регулировать обороты частотником не переживая за достаточность напора.

Не хватить для чего?
Регулятор просто должен поддерживать такую частоту вращения, чтобы в приёмной ёмкости был заданный уровень.

Причём здесь напор? Вы ещё про потребляемую мощность скажите.

Не хватить напора для того чтобы поднять рабочую среду в напорную емкость. Как писал выше, насос работает в номинальной точке 100 кубов и напором 50 м, но неожиданно приток в приемную емкость становится меньше в 2 раза и чтобы насос в ноль не выкачал жидкость с емкости, соответственно снижают частоту вращения, снижаем расход в 2 раза и напор снизится в 4 раза. Или я чего-то совсем не понимаю.

Насос нужно выбрать по максимальному требуемому расходу (он станет "номинальным").
Промежуточные величины расхода - от нуля до требуемого - Вас волновать не должны: при необходимости они будут обеспечены.

В какой-то одной ёмкости должен поддерживаться постоянный уровень?

Всё верно, необходимо поддерживать расход в приемной емкости, в данном случае насос работает с подпором и подобран на максимальный расход что и является номинальной точкой Q= 100 м3/ч, H=50 м. Но снизить расход мы ведь можем лишь снижая частоту вращения ( прикрытие задвижки на нагнетании не рассматривается), соответственно расход обеспечить мы можем от минимума до максимума, а напор то в этом случае в какой то точке мы уже не обеспечим, скажем в диапазоне 45-50 Гц напора достаточно, а при 35 Гц может уже не дотягивать до напорной емкости.

При работе регулятора, изменяющего расход (поддерживающего постоянный уровень в ёмкости), соответствующий напор будет получаться сам собой. Он является "отражением" расхода.

Кстати, насос можно выбрать и по его максимально допустимому расходу, а не по номинальному.

Не ясно как напор может получиться сам собой. Если в цифрах и согласно графиков на центробежные насосы не получается "сам собой"=). Имеем максимальный расход на всасе 100 м3/час, продукт надо перекачать в напорную емкость расположенную на высоте 30 м (условно), приняли насос с напором 50 м с учетом всех сопротивлений, а в один момент в приемную емкость начал поступать продукт с расходом 50 м3/ч, для этого частотный преобразователь снижает частоту вращения электродвигателя с 50 Гц до 25 Гц, расход насоса становится 50 м3/ч, и в соответствии с законом подобия центробежных насосов напор падает в 4 раза (12,5 м), как тут может обеспечиться напор сам собой не совсем понятно. Получается центробежник в данном случае не подходит, если я всё правильно понимаю. Т.е. центробежный насос будет работать если разница между минимальным и максимальным расходом притока в приемную емкость будет небольшой.

С чего вы это взяли?

В данном случае не в этом суть, в зависимости от количества полюсов двигателя ну пусть будет 50-35 Гц. Снизить частоту на такое значение чтобы расход был 50 м3/ч

И кто будет решать, на сколько снизить частоту для получения требуемого расхода?

Ну пусть будет оператор, или САУ, суть изначального вопроса вообще в другом.

На тысячах объектов частотники успешно поддерживают уровень, например, в паровых котлах, и никто не заморачивается, сколько герц надо выдавать на двигатель при этом.

Тут вопрос просто создан на пустом месте из-за непонимания элементарного.

Вот пример на сайте вполне себе производителя насосов

https://www.hms-livgidromash.ru/press-center/news/184/34451/

Уважаемый ТС в принципе частично прав. При некоторых параметрах сети частотник действительно не сможет обеспечить требуемый расход. Но это не значит что он не может держать уровень в емкости. Просто регулирование будет колебательным: уровень упал - частотник добавил скорость и дал требуемый объем. Уровень вырос - частотник сбросил скорость и емкость тупо перестала наполняться по тому что упало давление/расход. Период колебаний будет зависеть от рабочего объема емкости (допустимых колебаний уровня).
Кстати в статье рекомендуют в таких случаях использовать каскадную схему - часть насосов обеспечивают постоянный подпор, а один уже регулирует. Конечно это решение нужно было на этапе проектирования принимать.

Так внятного, конкретного ответа на вопрос не получено. Ну давайте тогда к вам как к проектировщикам поступила задача, перекачать продукт с емкости 1 в емкость 2 расположенную на высоте 30 м, для этого необходимо подобрать постоянно работающий центробежный насос с диапазоном расходов от 50 до 100 м3/ч, с напором 50 метров, при этом расход со 100 до 50 кубов необходимо регулировать частотником. И вы утверждаете, что подобрав насос с рабочей точкой Q=100 H=50 м, и снизив частоту оборотов до расхода 50 м3/ч он успешно будет работать?

Так это и не экзамен, а Вы не преподаватель или заказчик.
Напомню, что это анонимный форум специалистов. Здесь общаются, а не коллективно удовлетворяют заказчика/преподавателя.

Уважаемый топикстартер, в чём сложность самому наложить кривые сети на кривые насоса и увидеть очевидные и бесспорные ответы? В чём проблема?

Кстати, ваш покорный слуга предложил способ построения в Excel диаграммы-линии “подача-напор” при частоте напряжения ниже 50 Гц:

Вычисление подачи центробежного насоса во время его работы с частотно-регулируемым электроприводом (бездатчиковая оценка расхода) (kotelna.tk)

Спасибо, посмотрел. На данных графиках прекрасно видно изменение расходно-напорной характеристики в зависимости от частоты, всё в соответствии с законом подобия, снижая частоту в 2 раза, расход падает в 2 раза, напор в 4 раза.

"Вам шашечки или ехать?"
Вам нужно напор соблюдать или ёмкость откачивать? Безусловно, при снижении частоты вращения напор и расход снизятся. Но как может "не хватить напора"? Напор нужен такой, чтобы компенсировать сопротивление нагнетательного трубопровода. И при снижении расхода (из-за снижения частоты), сопротивление нагнетательного трубопровода тоже снизится, насос перейдет в новую рабочую точку. Об этом имели ввиду, говоря "сам собой перейдет".


В вашем примере, когда напор насоса снизится до 30 метров, его рабочая точка будет с расходом 0 м3/ч. Соответственно, приемная ёмкость начнет заливаться и автоматика позже поднимет частоту. Конкретно этот выбранный насос будет изменять циклично обороты при неизменном расходе 50 м3/ч в приемную ёмкость. Если проектировщик видит такую ситуацию, он должен изначально выбрать насос с другой характеристикой

Пользователь Кейн об это же в сообщении #17 писал уже

Спасибо за разъяснение. Т.е. если я правильно понял, то конкретно в приведенном примере, приняв в счет сопротивление в напорном трубопроводе при 50м3/ч и 100 м3/ч, то нужен насос с расходом Q=100 м3/ч и грубо говоря напором H=160 м, в таком случае при снижении расхода до 50 м3/ч, рабочая точка насоса сместится до значений Q=50 м3/ч H=40 м. Правильно ли я понимаю, что в приведенном примере слишком широкий диапазон регулирования (от 100 % до 50%) что заставляет выбирать насос с избыточными характеристиками и центробежник плохо подходит для данной задачи?

Неправильно понимаете. Вы упорно игнорируете сопротивление сети, оперируете только насосом. Насос не функционирует индивидуально, в условном вакууме.
Оперируют гидравлическим балансом (1) сети, (2) источника жидкости, (3) повысителя (в данном случае насоса) и (4) приёмника жидкости. Каждый из них вносит свой вклад и по своему влияет на баланс.

Если при 100 м3/ч сопротивление сети 100 м.ст.ж., а насос развивает 160 м.ст.ж., то насос не обеспечит подачу 100 м3/ч. Система насос-сеть сместится вправо по кривой до точки равновесия, в которой сопротивление сети будет = напору насоса, условно это будет 150 м3/ч.

По этой причине контур регулирования уровня не сможет обеспечить равенство жидкость приходит = уходит и будет циклично разгонять насос до моментального расхода 150 м3/ч, потом останавливать до 50 м3/ч, таким образом поддерживая условно-среднечасовой расход в балансе резервуара условно 100 м3/ч.

Никакой магии, никаких космических технологий. Всё что нужно это наложить друг на друга кривые насоса и сети и всё будет очевидно.

К чему весь этот диалог выше? Зачем обсуждать элементарные вещи? Что мешает открыть учебник по гидравлике, прочитать и самостоятельно решить 2-3 задачки из примеров?
Вы не понимаете как работает насос. Ок. Просите объяснить (сомнительным способом, но не суть). Ок. Объяснения не понимаете и просите объяснять ещё и ещё. Зачем? Вы же не колонистов на Марс запускаете. Что мешает открыть учебник? Спрашиваете про основы, они разжёваны и пережёваны в десятках учебниках простым языком.

Зачем для таких задач нужны голоса именно профессионалов?

А я так и непонял, что требуется: постоянный расход у насоса или постоянный уровень в приёмной ёмкости.



...Или и то, и другое?

Похоже, напрашивается релейное регулирование уровня в приёмной ёмкости по близким друг к другу ВРУ и НРУ. Частотник - в качестве "мягкого" пускателя.

Насколько я понял, ТС не понимает сути СИСТЕМЫ управления уровнем.
1. Надо ЧЕТКО сформулировать задачу. (рабочая среда названа "водой")
Задача: Поддерживать УРОВЕНЬ в емкости (уставка, задание).

2. Подобрали насос на максимально требуемый расход (скорость заполнения емкости при которой уровень воды не будет УМЕНЬШАТЬСЯ).
Поставили на него частотник, для СНИЖЕНИЯ РАСХОДА, чтобы уровень не превышал выше допустимого.

3. Идет процесс регулирования.
- уровень ниже требуемого. Насос разгоняется до какого-то максимума, обеспечивая РАСХОД воды для увеличения уровня воды в емкости.
- уровень воды приблизился или равен требуемой уставке. Насос начинает снижать обороты по закону ПИД-регулирования, чтобы не превысить уставку уровня. На каком-то соотношении "частота/расход/уровень" наступит баланс поддержания уровня в емкости.
Если коэффициенты ПИД-регулятора подобраны правильно, то уровень будет поддерживаться без перерегулирования.
- уровень воды в емкости продолжает увеличиваться. Насос далее снижает обороты. При этом РАСХОД (поступление воды в емкость) снижается. Снижается, чтобы уровень вернулся к требуемой уставке.

Demon251189, где в этом процессе НАПОР ???
На какой "ИКС" Вам его нужно рассчитать ?
Снизился напор, вода перестала поступать в емкость. РАСХОД тоже уменьшился. Но ведь мы этого и добивались, снижая частоту оборотов двигателя насоса. Нам НЕ НУЖНА вода в емкости, так как там уже уровень превысил требуемую уставку.
Снизится уровень, насос разгонится, увеличится напор, вода пойдет в емкость, увеличивая уровень.

И так при любом регулировании.

Определитесь , КАКОЙ параметр Вам нужно поддерживать.
Уровень в емкости, расход в трубе, давление (напор) в трубе, температура, и т.д.
Этот параметр и будет регулироваться.
Какими будут при этом значении регулируемого параметра остальные показатели - это косвенная информация.
Регулятор (насос, нагреватель, вентилятор) подбирается на МАКСИМАЛЬНО требуемые показатели для обеспечения работоспособности при максимально возможных изменениях рабочей среды.
В Вашем случае расход/напор - 100м3/час / 50 м.
Все остальные будут ниже рабочей точки.

У хозяйки спросите, как она суп варит. Сначала включила нагрев на максимум, воду с мясом до кипения довела, потом нагрев убавила. Потом бросила капусту, и опять нагрев на максимум.
Как при этом меняется рабочий ток (напор) нагревателя, её не интересует. Её интересует рабочая температура (расход) нагревателя.