Podstawy projektowania pompowni wodociągowych. Podręcznik projektowania.

Transkrypt

1 Podstawy projektowania pompowni wodociągowych. Podręcznik projektowania.

2 PUNKTY SEWISOWE WILO Gdynia Wyślij nam wiadomość na: - a my zajmiemy się resztą! Szczecin Słupsk Piła Gdańsk Unisław k/bydgoszczy Bartąg k/olsztyna Białystok Poznań Warszawa Siedlce BIAŁYSTOK JUWA ul. E. Orzeszkowej BIAŁYSTOK tel fax BIELSKO-BIAŁA P.P.H.U UNITEM ul. Bogusławskiego BIELSKO-BIAŁA tel fax kom BOLESŁAWIEC DELTA Technika Grzewcza s.c. ul. Bobrowa Bolesławiec tel fax kom BYDGOSZCZ EKO-TECH ul. Chełmińska UNISŁAW POM. tel fax GDAŃSK MGB P.H.U. ul. Nowy Świat GDAŃSK tel/fax GDYNIA ELECTONEX I.P.A.P. ul. Olimpijska GDYNIA tel fax GLIWICE SEWO Serwis Pomp Wodnych ul. Pszczyńska GLIWICE tel fax KAKÓW ELSTE S. C. ul. Mogilska 20/ KAKÓW tel fax kom kom LUBLIN LPEC Sp. z o.o. ul. Ceramiczna Lublin tel tel (automat zgłoszeniowy) fax kom ŁÓDŹ HYDOSEWIS ul. Janosika ŁÓDŹ tel fax MIELEC P.W. INWEST L. Kaczmarczyk s.j. ul. Żeromskiego MIELEC tel kom OLSZTYN BAMAX-SEWIS ul. Jagiellońska 12/70 punkt serwisowy Bartąg BATĄG k/olsztyna kom kom OPOLE AKOSPOL ul. Cygana OPOLE tel fax PIEKAY ŚLĄSKIE Górnośląskie Przedsiębiorstwo Wodociągów S.A. ul. ozalki Piekary Śląskie tel fax kom Piła SGP Poszwa i Wspólnicy SJ. al. Powstańców Wlkp Piła tel fax kom POZNAŃ ELEKTOMECHANIKA ul. Browarna 28a POZNAŃ tel fax ADOM P.H.U. TECET-B Marian Bieniek ul. Młyńska adom tel fax kom Bolesławiec Wrocław Opole Łódź Piekary Śląskie Gliwice Kraków Bielsko-Biała SIEDLCE PEC Serwis ul. Starzyńskiego Siedlce tel kom SŁUPSK IGNACZAK Technika Grzewcza ul. Wiejska SŁUPSK tel fax SZCZECIN SIWIL ul. Świętego Ducha 2a SZCZECIN tel kom TANÓW MPEC Tarnów Zakład Serwisu i Wykonawstwa ul. Spokojna Tarnów tel fax kom adom Mielec Tarnów Lublin ELECTO-ECO ul. Ładna 116a Skrzyszów kom WASZAWA Zakład Instalacyjno-Naprawczy ul. Igańska 24/ WASZAWA tel fax NAPAWA POMP ul. Mała ŁOMIANKI tel fax WOCŁAW SATCONTOL ul. obotnicza 72B WOCŁAW tel fax MAGA-INST ul. Głogowska WOCŁAW tel fax kom Serwis na terenie całej Polski 24-godzinny dyżur serwisowy: tel.: , fax: serwis@wilo.pl

3 Podstawy projektowania pompowni wodociągowych PODĘCZNIK POJEKTOWANIA wydanie 2012

4 SPIS TEŚCI 1. Wstęp 5 2. Podstawowe pojęcia i klasyfikacje Pojęcia Podział pompowni wodociągowych 7 3. Krótki przegląd pompowni wodociągowych Charakterystyka pompowni wodociągowych pierwszego stopnia Pompownie rzeczne Pompownie wód infiltrowanych Pompownie głębinowe Charakterystyka pompowni wodociągowych drugiego stopnia Pompownie wody czystej Pompownie hydroforowe Pompownie przeciwpożarowe Podstawowe parametry pracy pomp wirowych Wydajność Wysokość podnoszenia Wysokość ssania. Kawitacja Moc i sprawność pompy Obliczenia pompowni wodociągowych Bilans zapotrzebowania na wodę Dobór pomp Obszar stosowalności pompy Zasady doboru pomp Obliczenia hydrauliczne przewodów Współpraca pompowni ze zbiornikiem Zabezpieczenia pompowni przed uderzeniami hydraulicznymi Pompownie przeciwpożarowe Pompownie przemysłowe Hydrofornie Wyznaczenie parametrów charakteryzujących obiekt Dobór zestawu hydroforowego Sterowanie pracą pomp Sposoby regulacji wydajności pompy egulacja dławieniowa egulacja upustowa Samoregulacja pompy egulacja przez zmianę geometrii wirnika pompy egulacja przez zmianę prędkości obrotowej Podstawowe układy sterowania w pompowniach Sterowanie w systemie załącz-wyłącz Sterowanie w systemie kaskadowym Sterowanie ze sterownikiem mikroprocesorowym Sterowanie ze sterownikiem mikroprocesorowym przystosowanym do współpracy z przetwornicą częstotliwości Sterowanie V (SC) Wyposażenie eksploatacyjne pompowni Zestawienie ważniejszych oznaczeń Programy doboru pomp Wilo-Select i CAD Profi Literatura 57

5 1. Wstęp Problem przesyłania i podnoszenia wody, zarówno pitnej, jak i do nawadniania lub osuszania pól uprawnych był istotny już od wieków. Działające wówczas wodociągi do transportu wody wykorzystywały siłę grawitacji. Przykładem tego mogą być rzymskie akwedukty pochodzące z V wieku p.n.e. Podnoszenie wody z poziomu niższego na wyższy, nie zawsze możliwe do uzyskania przez wykorzystanie naturalnego spadku, stało się bodźcem do zastosowania specjalnych urządzeń, które dziś są nazywane przenośnikami cieczy. Pierwsze próby pompowania wody pod ciśnieniem przypisuje się greckiemu fizykowi i inżynierowi Kresibiosowi z Aleksandrii, który ok. roku 200 p.n.e. skonstruował pompę wyporową tłokową. Pomimo, że takie pompy stanowiły wyposażenie rzymskiej straży pożarnej, ich ponownego odkrycia w czasach nowożytnych dokonano dopiero w 1655 r. w Norymberdze. Zbudowano wówczas pompę tłokową z napędem dźwigowym obsługiwaną przez 16 do 20 osób. W roku 1705 Thomas Newcomen z Deon zastosował do napędu pompy tłokowej skonstruowaną przez siebie balansjerską maszynę parową. Jego pompa potrafiła przepompować 540 litrów wody na minutę przy sprawności energetycznej nie przekraczającej jednego procenta. W roku 1582 niemiecki technik Peter Mourice zbudował pod mostem London Bridge na Tamizie stację pomp. Napędzana była ona dużym kołem wodnym i pompowała wodę z rzeki do miejskiej sieci wodociągowej [29]. Pompownie są integralną częścią współczesnych systemów zaopatrzenia w wodę. Na podstawie analizy rozwiązań technicznych różnych pompowni wodociągowych można sformułować twierdzenie, że od przełomu wieków do lat osiemdziesiątych obecnego stulecia następował stosunkowo równomierny rozwój technicznego wyposażenia pompowni. Aktualnie eksploatowane pompownie wodociągowe to zespół elementów mechanicznych, elektrycznych i budowlanych, którego zadaniem jest dostarczenie lub przetłoczenie wody. Podstawą wyposażenia takich obiektów są najczęściej pompy wirowe odśrodkowe z silnikiem elektrycznym i elektromechaniczny system sterowania. Szacunkowe obliczenia podawane w różnych źródłach potwierdzają, że w krajach rozwiniętych zużywa się do napędu różnego typu pomp od 15% do 30% produkowanej energii. W Polsce, według danych GIGE 1 zainstalowane w kraju pompy zużywają co najmniej kilkanaście procent ogółem wytwarzanej energii elektrycznej [7]. Problem oszczędności energii zużywanej do napędu pomp ma więc istotne znaczenie z punktu widzenia bilansu paliwowo-energetycznego kraju. Oszczędność energii może być uzyskiwana między innymi przez projektowanie właściwych układów i optymalny dobór pomp, a także prawidłową eksploatację tych układów. 1) Główny Inspektorat Gospodarki Energetycznej.

6

7 2. Podstawowe pojęcia i klasyfikacje 2.1. Pojęcia Pompownia wodociągowa to zespół urządzeń technicznych służących do podnoszenia wody z poziomu niższego na poziom wyższy lub do lokalnego podnoszenia ciśnienia w systemie wodociągowym. Przewód jest to odcinek rury o stałej średnicy i długości L wykonany z danego materiału wraz z zamontowaną na nim armaturą - wyposażeniem eksploatacyjnym (zasuwami, klapami, przepustnicami itp). urociąg to szeregowo połączone przewody o różnych średnicach. Zespół pompowy (agregat pompowy) jest to układ współpracujących ze sobą pompy, silnika napędowego i sprzęgła [7]. Zespoły pompowe w halach pomp można łączyć w układy dla polepszenia parametrów pompowania. Układy takie nazywa się grupami zespołów pompowych [35]. Układ złożony z przewodu ssawnego, zespołu pompowego i przewodu tłocznego nazywa się układem pompowym [31]. Instalacja pompowa jest to zespół elementów składający się z przewodu ssawnego, zespołu pompowego i przewodu tłocznego tj. układu pompowego (które znajdują się w całości lub częściowo w budynku pompowni) wraz z osprzętem, aparaturą kontrolną, pomiarową, regulacyjną i urządzeniami pomocniczymi [8]. 2.2 Podział pompowni wodociągowych W systemach wodociągowych występują różne rodzaje pompowni, które można sklasyfikować według wielu kryteriów stanowiących cechy charakterystyczne tych obiektów, a mianowicie [10]: a) w zależności od przeznaczenia: komunalne obsługujące gospodarczobytowe potrzeby miast i osiedli, przemysłowe dostarczające wodę dla potrzeb przemysłu, mieszane dostarczające wodę dla różnych celów, b) ze względu na lokalizację i zadania w systemach wodociągowych: pompownie I stopnia tłoczą wodę pobieraną bezpośrednio z ujęcia wody i podają ją albo do SUW (stacji uzdatniania wody), zbiornika retencyjnego albo wprost do sieci.podawanie wody wprost do sieci wodociągowej stosowane jest w przypadku, gdy ujmowana nie wymaga uzdatniania. Pompownie I stopnia, zależnie od sposobu ujęcia wody nazywa się pompowniami rzecznymi, pompowniami wód infiltracyjnych (poziome, pionowe, promieniste, kombinowane), pompowniami głębinowymi, stacjonarnymi (na rzekach górskich, na rzekach nizinnych, na kanałach), pompownie II stopnia przetłaczają wodę uzdatnioną do zbiornika lub do sieci wodociągowej (pompownie w SUW). Usytuowane na obszarze sieci wodociągowej mogą współdziałać bezpośrednio z otwartym zbiornikiem wodociągowym lub z zamkniętym zbiornikiem hydroforowym (pompownie hydroforowe), pompownie strefowe podnoszą wysokość ciśnienia wody w sieci wodociągowej lub w przewodach przesyłowych przy transporcie wody na dalsze odległości (tzw. pompownie pośrednie, pracujące w układzie szeregowym na sieci wodociągowej). Pompownie strefowe mogą być też pompowniami hydroforowymi, inne (w elektrowniach, w kopalniach, melioracyjne), c) ze względu na niezawodność działania: pompownie klasy pierwszej - (I stopień ognioodporności), dla których nie dopuszcza się awaryjnych przerw w pracy pomp, z uwagi na wysokie straty gospodarcze wywo łane chwilowym brakiem dostawy wody, np. w zakładach o złożonym i kosztownym procesie technologicznym, pompownie klasy drugiej (II stopień ognioodporności), dla których dopuszcza się krótkotrwałe przerwy w pracy pomp na czas niezbędny do uruchomienia pomp rezerwowych, pompownie klasy trzeciej (III stopień ognioodporności), dla których dopuszcza się przerwę w dostawie wody na czas likwidacji awarii, nie dłuższą jednak niż jeden dzień, Wilo - Podstawy projektowania pompowni wodociągowych 7

8 PODSTAWOWE POJĘCIA I KLASYFIKACJE d) zależnie od sposobu sterowania pracą pomp [6]: regulowane ręcznie, w których wszystkie lub część operacji włączania i wyłączania zespołów pompowych wykonywane są przez personel obsługi eksploatacyjnej, regulowane samoczynnie przez urządzenie hydroforowe, w których wszystkie operacje włączania i wyłączania zespołów pompowych realizowane są przez manometry kontaktowe lub przetworniki ciśnienia (mechaniczne lub elektroniczne), regulowane automatycznie, w których wszystkie operacje włączania i wyłączania zespołów pompowych oraz zmiany prędkości obrotowej pomp realizowane są przez odpowiedni układ automatycznego sterowania (w zależności od poziomów zwierciadeł wody w zbiornikach, ciśnienia lub natężenia przepływu w rurociągach), regulowane półautomatycznie pompownia jest uruchamiana lub zatrzymywana jednym impulsem zadawanym przez personel obsługi eksploatacyjnej, natomiast wszystkie dalsze operacje wykonywane są przez układ automatycznego sterowania, ze zdalnym automatycznym sterowaniem pompownia jest sterowana z oddalonego centrum regulacyjnego, stosującego np. elektroniczny sterownik programowalny. Wyposażenie pompowni można podzielić na trzy grupy: wyposażenie hydrauliczne, w skład którego wchodzą: pompy, armatura (zawory odcinające, zwrotne, itp.), urządzenia kontrolnopomiarowe (wodomierze, manometry), system rurociągów współpracujących z pompami (przewody ssawne, tłoczne), wyposażenie energetyczne, w skład którego wchodzą napędy pomp, wyposażenie regulacyjno-sterownicze, obejmujące rozdział i przesyłanie energii, pomiar i automatykę. 8 Zmiany zastrzeżone

9 3. Krótki przegląd pompowni wodociągowych 3.1. Charakterystyka pompowni wodociągowych pierwszego stopnia Pompownie rzeczne Pompownie rzeczne dostarczają wodę z rzek i jezior do wodociągów komunalnych i przemysłowych. Może ona być tłoczona do rowów i stawów infiltracyjnych oraz do urządzeń oczyszczających. Budynek pompowni wykonuje się często w postaci studni opuszczanej. Pompownia jest połączona z przewodami doprowadzającymi wodę z rzeki bezpośrednio lub za pośrednictwem studni nadbrzeżnej. Studnia nadbrzeżna może być usytuowana razem z budynkiem pompowni lub oddzielnie Pompownie wód infiltrowanych Pompownie infiltracyjne są budowane przy ujęciach infiltracyjnych poziomych, pionowych, promieniowych i kombinowanych. Wody infiltrowane pochodzą ze studzien zbudowanych przy brzegach rzek, przy stawach i rowach sztucznie nawadnianych wodą rzeczną lub pod korytem rzeki Pompownie głębinowe Wśród pompowni głębinowych można wyróżnić następujące rodzaje: pompownie studzienne (najczęściej stosowane). Są one stosowane na ujęciach wody podziemnej tam, gdzie występują studnie wiercone. W studniach wierconych instalowane są zespoły pompowe zatapiane pracujące pod powierzchnią wody i napędzane trójfazowymi silnikami głębinowymi prądu zmiennego (rys. 3.1), pompownie mamutowe 2 czyli pompownie z powietrznymi podnośnikami cieczy. Służą one do podnoszenia wody czystej lub zanieczyszczonej piaskiem ze studni głębinowych, pompownie strumienicowe stosuje się do podnoszenia wody z głębokich studzien. Mogą one przepompowywać wodę zanieczyszczoną, czym górują nad pompowniami wyposażonymi w pompy wirowe. Ich sprawno ść jest wyższa od sprawności pompowni z powietrznymi podnośnikami cieczy. 2) Nazwę swoją zawdzięczają firmie Mamouth produkującej ten rodzaj urządzeń ys Pompy głębinowe typu TWI. Wilo - Podstawy projektowania pompowni wodociągowych 9

10 KÓTKI PZEGLĄD POMPOWNI WODOCIĄGOWYCH 3.2. Charakterystyka pompowni wodociągowych drugiego stopnia Pompownie wody czystej Pompownie wody czystej współpracują najczęściej z otwartym zbiornikiem wodociągowym, który umożliwia wyrównywanie nierównomierności w zapotrzebowaniu na wodę przez miasto oraz stabilizuje ciśnienie w sieci. W pracy pompowni ze zbiornikiem mogą wystąpić trzy przypadki: pompownia dostarcza wodę do zbiornika np. wieżowego przepływowego, czyli znajdującego się na początku sieci (zbiornik początkowy), pompownia dostarcza wodę do zbiornika wieżowego końcowego, pompownia dostarcza wodę do zbiornika pośredniego (zbiornik centralny), znajdującego się w środku sieci Pompownie hydroforowe Pompownia hydroforowa jest obiektem, w którym dwie zasadnicze części tj. zespół pompowy i zamknięty zbiornik (lub zbiorniki) ciśnieniowy wodno-powietrzny (hydrofor) współpracują ze sobą. W instalacji hydroforowej istotną rolę odgrywa zbiornik hydroforowy. Jego objętość jest tym większa im większa jest potrzeba akumulacji i mniejsza dopuszczalna częstotliwość załączania pomp. W pompowni hydroforowej pompy pracują ze sprawnością bliską h max, jednak krańcowe punkty pracy są bardziej odległe od punktu pracy optymalnej. Hydrofor jest lepszy pod względem sanitarnym, ponieważ woda nie styka się z czynnikami zewnętrznymi mogącymi ją zanieczyścić. Koszt budowy pomp i zbiornika zamkniętego jest na ogół znacznie niższy od kosztu pompowni ze zbiornikiem otwartym. Cenną zaletą zbiornika wodno-powietrznego jest zmniejszenie siły uderzenia wodnego. Wadą pompowni hydroforowej jest zupełny brak lub bardzo mały zapas wody na wypadek awarii, ponieważ zbiornik nie służy do gromadzenia wody, lecz jest jedynie elementem umożliwiającym sterowanie pracą pomp. Charakterystyczne własności pompowni hydroforowych są następujące [8]: mogą być wyposażone w pompy tłokowe, wirowe lub inne, mogą być wyposażone w sprężarki do sprężania powietrza w zbiorniku wodnopowietrznym (sprężarkowe) lub sprężanie powietrza odbywa się przy pomocy pompy (bezsprężarkowe), mogą tłoczyć wodę o stałym lub o zmiennym ciśnieniu (stałe i zmiennociśnieniowe), mogą być sterowane wielkością ciśnienia (z przetwornikiem ciśnieniowym) lub wydajnością (z przetwornikiem natężenia przepływu), mogą pobierać wodę z ujęcia własnego (samodzielne) lub z sieci wodociągowej (zasilane), mogą mieć jeden lub kilka zbiorników ciśnieniowych (jedno- lub wielozbiornikowe), mogą mieć zbiornik w pobliżu lub z dala od pomp, mogą być wyposażone w jedną lub więcej pomp współpracujących ze sobą Pompownie przeciwpożarowe Oddzielną grupę pompowni wodociągowych stanowią pompownie przeciwpożarowe. Zaliczają się do nich pompownie i urządzenia hydroforowe zasilające sieć wodociągową zewnętrzną lub instalacje wewnętrzne przeciwpożarowe bądź specjalne urządzenia gaśnicze. Cechą charakterystyczną pompowni przeciwpożarowych jest zapewnienie dodatkowego źródła napędu pomp z uwagi na konieczność spełnienia wyższego stopnia niezawodności zasilania w wodę. Najczęściej jest to realizowane przez zainstalowanie dodatkowych silników spalinowych służących do bezpośredniego napędu pomp lub agregatów prądotwórczych służących do zasilania silników elektrycznych. Specjalne wymagania dotyczące pompowni przeciwpożarowych zostały omówione w rozdz Zmiany zastrzeżone

11 4. Podstawowe parametry pracy pomp wirowych 4.1. Wydajność Wydajnością pompy Q nazywa się natężenie przepływu (strumień objętości) wody w przekroju króćca tłocznego. Wytwórca pompy może określić dolną Q min i górną Q max granicę wydajności danej pompy. Wydajność optymalną Q opt pompa osiąga przy maksymalnej wartości współczynnika sprawności całkowitej h max. Wydajność rzeczywista pompy Q r jest to natężenie przepływu w króćcu tłocznym pompy przy określonej manometrycznej wysokości pompowania H m. 4.2 Wysokość podnoszenia Pompowanie polega na podnoszeniu (przenoszeniu) wody z jednego obszaru do drugiego, przy czym praca związana z tą czynnością jest wykonywana kosztem energii doprowadzonej z zewnątrz (np. energii elektrycznej zamienionej w obrębie silnika elektrycznego na energię mechaniczną ruchu obrotowego, przekazan ą na wał pompy). Wysokość podnoszenia H układu pompowego stanowi sumę wysokości, które ciecz musi pokonać podczas przepływu przez instalację pompową: p g - p d c 2 H = H z + + h + - g c2 d ρ g 2 g (4-1) Jeżeli ciśnienie działające na powierzchnie cieczy w obu zbiornikach są jednakowe (np. gdy zbiorniki są otwarte) oraz ciecz w obu zbiornikach znajduje się w stanie spoczynku, wówczas p g = p d, c g c d = 0 a wzór (4-1) przyjmie postać uproszczoną: H = H z + h [m] (4-2) Powyższe wzory 4-1 i 4-2 służą do obliczania wysokości podnoszenia projektowanego układu pompowego. Na dokładność obliczeń w stopniu zasadniczym wpływa dokładność określenia strat hydraulicznych h w rurociągach ssawnym i tłocznym. Skrót Opis Jednostka H Wysokość podnoszenia układu pompowego m Hz Geometryczna wysokość podnoszenia równa różnicy poziomów zwierciadeł cieczy w zbiorniku zasilanym (górnym) i zasilającym (dolnym) m p g - p d c 2 H = H z + + Wysokość h + - g różnicy c2 d ciśnień panujących (4-1) w zbiorniku górnym i dolnym ρ g 2 g m p d g + h + h c 2 g - c2 d 2 g Suma wysokości strat hydraulicznych (liniowych i miejscowych) w rurociągu ssawnym i tłocznym Przyrost wysokości energii kinetycznej cieczy pomiędzy obszarem wypływu (4-1) z rurociągu tłocznego a obszarem dopływu do rurociągu ssawnego m m Wilo - Podstawy projektowania pompowni wodociągowych 11

12 PODSTAWOWE PAAMETY PACY POMP WIOWYCH 4.3. Wysokość ssania. Kawitacja Wysokość ssania układu pompowego jest określona wzorem: p b - p d H s = + H sz + h s + ρ g c 2 s 2 g (4-3) Wysokość ssania H s dla pomp wirowych odnosi się zwykle do środka króćca ssawnego pompy. Zjawisko kawitacji. Ciecz w rurociągu ssawnym przepływa dzięki różnicy ciśnień wytworzonej pomiędzy jego końcami. Zazwyczaj z jednego końca rurociągu podciśnienie wytwarza pompa, a z drugiego na powierzchnię cieczy działa ciśnienie atmosferyczne. Mówi się wówczas, że pompa pracuje ze ssaniem, to znaczy poziom wody w zbiorniku zasilającym znajduje się poniżej króćca ssawnego pompy. W idealnych warunkach, przy zaistnieniu na wlocie do pompy próżni doskonałej, różnica ciśnień wytworzona między obu końcami rurociągu ssawnego może być równa ciśnieniu atmosferycznemu p b p s = p b ; w tym przypadku ciecz podniesie się w rurociągu teoretycznie do wysokości, przy której słup cieczy zrównoważy ciśnienie atmosferyczne i dalsze podnoszenie cieczy będzie niemożliwe (nastąpi przerwanie słupa cieczy). Przy pompowaniu wody wysokość ta wynosiłaby około 10 m (w zależności od wartości ciśnienia atmosferycznego w danym miejscu). W rzeczywistości wysokość na jaką ciecz podniesie się w rurociągu ssawnym jest mniejsza, ponieważ: pompa nie wytwarza idealnej próżni, a więc p b p s < p b, część zaistniałej różnicy ciśnień p b p s jest zużywana na pokonanie oporów tarcia h s w rurociągu ssawnym i na wytworzenie Jeżeli powierzchnia cieczy w zbiorniku dolnym odpowiedniej energii kinetycznej cieczy (zasilającym) znajduje się pod działaniem c 2 s ciśnienia atmosferycznego, wówczas H s = H sz + h s +. (4-4) 2 g p b p d = 0 i równanie 4-3 przyjmie uproszczoną postać: Maksymalną wysokość ssania pompy dodatkowo ogranicza zdolność parowania cieczy i związane c 2 s H z nim zjawisko kawitacji. Zjawisko kawitacji, s = H sz + h s + (4-4) 2 g skomplikowane w swojej naturze, polega na Jeżeli pompa pracuje z napływem, czyli poziom tworzeniu się pęcherzyków pary w obszarze, zwierciadła cieczy w zbiorniku zasilającym (dolnym) w którym ciśnienie bezwzględne spada poniżej znajduje się powyżej osi króćca ssawnego ciśnienia parowania cieczy, implodowanie tych pompy, wówczas we wzorach 4-3 i 4-4 należy pęcherzyk ów i związanej z tym zjawiskiem silnej wstawić geometryczną wysokość ssania H działalności erozyjnej cieczy. W czasie sz ze znakiem ujemnym. gwałtownego zasklepiania się pęcherzyków powstaje krótkotrwały wzrost ciśnienia (nawet Wysokość ssania pompy można obliczyć do 350 MPa). Procesowi kawitacji towarzyszy z następującego wzoru: wiele zjawisk pochodnych, jak np. efekty energetyczne, akustyczne, wibracyjne, H mechaniczne i termodynamiczne [6]. Prawidłowo s = p - p b s (4-5) ρ g zaprojektowana instalacja pompowa musi gdzie: spełniać warunek, aby w każdym punkcie układu p b p s - podciśnienie w przekroju króćca ciśnienie bezwzględne pompowanej cieczy ssawnego pompy odczytane na nie spadło poniżej jej ciśnienia parowania wakuometrze [Pa]. dla danej temperatury. W pompach wirowych miejscem najbardziej narażonym na powstawanie kawitacji jest obszar wlotu wirnika. Warunek powyższy w odniesieniu do cieczy na wlocie do pompy można zapisać w postaci: p s > p n gdzie: p s - ciśnienie na wlocie do pompy, p n - ciśnienie parowania cieczy w danej temperaturze. Każda pompa w zależności od konstrukcji wymaga pewnej nadwyżki ciśnienia na wlocie do pompy ponad ciśnienie parowania cieczy. Antykawitacyjna nadwyżka ciśnienia, oznaczona symbolem NPSH 3, stanowi zapas energii w przekroju wlotowym pompy ponad energię odpowiadającą ciśnieniu pary nasyconej w danej temperaturze i jest określona następującym wzorem: p s - p NPSH = + ρ g c 2 s 2 g (4-6) gdzie c s i p s to odpowiednio prędkość i ciśnienie odniesione do przekroju wlotowego pompy. W podobny sposób definiuje się inne nadwyżki antykawitacyjne (patrz tabl. 4-1). 3) NPSH ang. Net Positie Suction Head nadwyżka netto wysokości ssania. 12 Zmiany zastrzeżone

13 PODSTAWOWE PAAMETY PACY POMP WIOWYCH Nadwyżka antykawitacyjna ciśnienia NPSH jest określona dla każdej pompy w sposób doświadczalny przez wytwórcę i podana w postaci tabeli lub wykresu w karcie katalogowej pompy. Jeśli dopuszcza się pracę pompy w punkcie będącym umownym początkiem kawitacji, to p s = p kr i H zs = H zskr : H zskr = p skr - p ρ g - h s - NPSH kr (4-7) Aby w pompie nie wystąpiła kawitacja, powinien być spełniony warunek: H zs H zsmax < H zskr co jest równoznaczne z zastąpieniem we wzorze 4-7 nadwyżki krytycznej NPSH kr większą od niej nadwyżką wymaganą NPSH r : Dla każdego układu pompowego można określić tzw. rozporządzalną nadwyżkę antykawitacyjną H zsmax = p d - p ρ g - h s - NPSH r (4-8) NPSH a, która jest związana z układem geometrycznym elementów wchodzących w skład pompowni. Nadwyżka ta (jeśli istnieje) może być wykorzystana przez pompę pracującą w układzie. NPSH a = p d - p ρ g - H zs - h s (4-9) Aby w danej pompie charakteryzującej się pewną nadwyżką antykawitacyjną NPSH r, zainstalowanej w określonym układzie pompowym, dla którego rozporządzalna nadwyżka antykawitacyjna wynosi NPSH a nie wystąpiła kawitacja, powinien być spełniony warunek: NPSH a NPSH r W celu ułatwienia obliczeń maksymalnych wysokości ssania i nadwyżek antykawitacyjnych w tabl. 4-2 podano wartości ciśnienia parowania wody pn, w tabl. 4-3 zestawiono wartości średniego ciśnienia atmosferycznego p b w zależności od położenia powyżej poziomu zerowego, a w tabl. 4-4 podano wartości ciśnienia atmosferycznego p b i gęstości wody dla różnych temperatur Moc i sprawność pompy Moc użyteczną pompy definiuje się jako całkowitą energię przekazywaną cieczy w pompie w jednostce czasu: N w = ρ g Q H [W] (4-10) Moc na wale pompy jest to moc mechaniczna przekazywana na wał lub sprzęgło pompy przez silnik napędowy i jest wyrażona przy pomocy wzoru: ρ g Q H N w = [W] (4-11) η Moc N w przekazywana przez silnik elektryczny pompie musi być większa od mocy użytecznej N u ze względu na powstające wewnątrz pompy straty hydrauliczne oraz występowanie tarcia łożysk i uszczelnień dławicowych. Stopień wykorzystania przez pompę mocy przekazywanej przez silnik nazywa się sprawnością całkowitą pompy i określana jest wzorem: η = N u N w (4-12) Dysponując wartościami mocy i sprawności pompy dla danej wydajności można określić takie parametry jak zużycie energii elektrycznej i energochłonność badanej pompy. Wilo - Podstawy projektowania pompowni wodociągowych 13

14 PODSTAWOWE PAAMETY PACY POMP WIOWYCH Tablica 4-1. odzaje antykawitacyjnych nadwyżek ssania stosowanych w technice pompowej Lp. Nazwa Oznaczenia 1) Wzór Opis Nadwyżka sumy wysokości ciśnienia NPSH Nadwyżka p s - p c 2 s i prędkości pośrodku przekroju wlotowego 1 (H antykawitacyjna (ca)p ) NPSH = + króćca ssawnego ponad (4-6) wysokość (H GHDP ) ρ g 2 g ciśnienia parowania cieczy 2 3 Krytyczna nadwyżka antykawitacyjna Wymagana nadwyżka antykawitacyjna NPSH kr NPSH r NPSH (NPSH erf ) (H GHPP ) p skr - p NPHS kr = + ρ g NPSH r = k NPSH kr c 2 s 2 g Nadwyżka antykawitacyjna dla pompy (4-6) pracującej w umownym początku kawitacji Określona przez wytwórcę wymagana najmniejsza wartość nadwyżki antykawitacyjnej, przy której zapewnia on prawidłową pracę pompy. Wartość współczynnika zapasu k 1 zależy od typu i warunków pracy pompy (najczęściej przyjmuje się k=1,1 1,3) 4 ozporządzalna nadwyżka antykawitacyjna NPSH a NPSHA (H (ca)s ) (NPSH orh ) (H GHDA ) NPSH a = p d - p ρ g - H zs - h s Istniejąca w układzie pompowym, rozporządzalna dla pompy (4-9) nadwyżka antykawitacyjna Objaśnienia: p s ciśnienie cieczy w króćcu ssawnym pompy [Pa], p ciśnienie parowania cieczy [Pa], p skr krytyczna wartość ciśnienia ssania (dla umownego początku kawitacji) [Pa], p d ciśnienie statyczne w zbiorniku dolnym (zasilającym)- dla zbiorników otwartych równe ciśnieniu atmosferycznemu p b [Pa], c s prędkość przepływu cieczy w króćcu ssawnym pompy [m/s], H zs geometryczna wysokość ssania [m], h s suma strat liniowych i miejscowych ciśnienia w rurociągu ssawnym [m], gęstość przetłaczanej cieczy [kg/m 3 ], g przyspieszenie ziemskie [m/s 2 ] 1) W kolumnie podano na pierwszym miejscu oznaczenie stosowane aktualnie, natomiast w nawiasach podano oznaczenia nadwyżek antykawitacyjnych spotykanych w literaturze technicznej krajowej i zagranicznej. Tablica 4-2. Ciśnienie parowania wody p w zależności od jej temperatury Temperatura Ciśnienie parowania p [ C] [m H 2 O] [kg/cm 2 ] 0 0,063 0, ,083 0, ,125 0, ,238 0, ,433 0, ,752 0, ,258 0, ,031 0, ,177 0, ,83 0, ,15 0, ,33 1,033 Tablica 4-3. Wartości średniego ciśnienia atmosferycznego p b w zależności od położenia powyżej poziomu zerowego (poziomu morza) Wysokość nad poziomem morza [m n.p.m.] Średnie ciśnienie atmosferyczne p b [m H 2 O] [Pa] [mbar] [hpa] [Tor] [mm Hg] [kg/ cm 2 ] 0 10, , , , , , , , , , , , , , , , Zmiany zastrzeżone

15 PODSTAWOWE PAAMETY PACY POMP WIOWYCH Tablica 4-4. Ciśnienie atmosferyczne p b i gęstość wody w zależności od temperatury t [ C ] T [K] p b [bar] [kg/dm 3 ] t [ C ] T [K] p b [bar] [kg/dm 3 ] 0 273,15 0, , ,15 0, , ,15 0, , ,15 0, , ,15 0, , ,15 0, , ,15 0, , ,15 0, , ,15 0, , ,15 0, , ,15 0, , ,15 0, , ,15 0, , ,15 0, , ,15 0, , ,15 0, , ,15 0, , ,15 0, , ,15 0, , ,15 0, , ,15 0, , ,15 0,2086 0, ,15 0, , ,15 0,2184 0, ,15 0, , ,15 0,2285 0, ,15 0, , ,15 0,2391 0, ,15 0, , ,15 0,2501 0, ,15 0, , ,15 0,2614 0, ,15 0, , ,15 0,2733 0, ,15 0, , ,15 0,2856 0, ,15 0, , ,15 0,2983 0, ,15 0, , ,15 0,3116 0, ,15 0, , ,15 0,3253 0, ,15 0, , ,15 0,3396 0, ,15 0, , ,15 0,3543 0, ,15 0, , ,15 0,3696 0, ,15 0, , ,15 0,3855 0, ,15 0, , ,15 0,4019 0, ,15 0, , ,15 0,4189 0, ,15 0, , ,15 0,4189 0, ,15 0, , ,15 0,4547 0, ,15 0, , ,15 0,4736 0, ,15 0, , ,15 0,4931 0, ,15 0, , ,15 0,5133 0, ,15 0, , ,15 0,5342 0, ,15 0, , ,15 0,5557 0, ,15 0, , ,15 0,5780 0, ,15 0, , ,15 0,6010 0, ,15 0, , ,15 0,6249 0, ,15 0, , ,15 0,6495 0, ,15 0, , ,15 0,6749 0, ,15 0, , ,15 0,7011 0, ,15 0, , ,15 0,7281 0, ,15 0, , ,15 0,7561 0, ,15 0, , ,15 0,7849 0, ,15 0, , ,15 0,8146 0, ,15 0, , ,15 0,8452 0, ,15 0, , ,15 0,8769 0, ,15 0, , ,15 0,9095 0, ,15 0, , ,15 0,9430 0, ,15 0, , ,15 0,9776 0, ,15 0, , ,15 1,0132 0, ,15 0, ,9880 Wilo - Podstawy projektowania pompowni wodociągowych 15

16

17 5. Obliczenia pompowni wodociągowych 5.1. Bilans zapotrzebowania na wodę Jedną z podstawowych wielkości do projektowania pompowni jest jej wydajność, która wynika z przewidywanej, niezbędnej ilości wody do zaspokojenia potrzeb wszystkich odbiorców znajdujących się na terenie objętym zasięgiem działania projektowanej pompowni. Sposób określania wielkości zapotrzebowania na wodę dla różnych obiektów można znaleźć w wytycznych [33, 34]. Ze względu na zmienność zużycia wody w różnych cyklach (dobowych, godzinowych, itd.) wyróżnia się kilka charakterystycznych wskaźników wielkości zapotrzebowania na wodę (tabl. 5-1). Wskaźniki te są wykorzystywane do obliczeń wydajności pompowni spełniających różne funkcje w systemie dystrybucji wody (np. I stopnia, II stopnia, itp.). Do obliczenia tych wskaźników niezbędna jest znajomość jednostkowych wskaźników zapotrzebowania na wodę q śr oraz charakterystycznych wielkości wskaźników nierównomierności dobowej N d i godzinowej N h dla różnych rodzajów grup odbiorców wody obsługiwanych przez projektowaną pompownię. Jednostkowe wskaźniki zapotrzebowania na wodę oraz wskaźniki 4) ozporządzenie ady Ministrów z dnia r. w sprawie urządzeń zaopatrzenia w wodę i urządzeń kanalizacyjnych oraz zasad ustalania opłat za wodę i wprowadzania ścieków. Dz. U. nr 151 z 1996 r., poz ) ozporządzenie ady Ministrów z dnia r. zmieniające rozporządzenie w sprawie urządzeń zaopatrzenia w wodę i urządzeń kanalizacyjnych oraz zasad ustalania opłat za wodę i wprowadzanie ścieków. Dz.U. Nr 132 z 1998 r. Poz. 862 nierównomierności są podawane w wytycznych [33, 34], aktualnych rozporządzeniach 4,5 [28] oraz w literaturze [10, 30, 32]. W tabl. 5-2 podano wybrane wartości jednostkowych wskaźników zapotrzebowania na wodę, a w tabl. 5-3 przykładowe wartości wskaźników nierównomierności dla różnych grup odbiorców. Na podstawie charakterystycznych wskaźników zapotrzebowania na wodę (tabl. 5-1) ustala się wydajność nominalną pompowni. Wydajność nominalna odpowiada sumarycznej wydajności równolegle pracujących pomp roboczych (bez uwzględniania pomp rezerwowych). Przy założeniu określonego czasu pracy pompowni w ciągu doby wydajność pompowni I stopnia można określić z następującego wzoru: Q = Q dmax T (5-1) Skrót Opis Jednostka Q Wydajność nominalna pompowni m 3 /h Q dmax Maksymalne dobowe zapotrzebowanie na wodę m 3 /d T liczba godzin pracy pomp w ciągu doby h/d Liczba godzin pracy pompowni T może wynosić 24, 20, 16 lub 8 h/d w zależności od współpracy pompowni z siecią wodociągową i zbiornikiem wyrównawczym. Tablica 5-1. Charakterystyka podstawowych wskaźników określających wielkość zapotrzebowania na wodę Lp Oznaczenie Wzór Jednostki Zastosowanie Q r Łączne zapotrzebowanie wody w ciągu roku - [m 3 /a] Analizy ekonomiczne pracy pompowni q śr Q dśr Q dmax Q hśr Q hmax Średnie jednostkowe zapotrzebowanie na wodę, podawane w wytycznych ub rozporządzeniach w przeliczeniu na charakterystyczną jednostkę odniesienia (np. 1 mieszkaniec, 1 m 2, itp.) Średnie dobowe zapotrzebowanie, czyli przeciętna z wszystkich dobowych zapotrzebowań wody w ciągu roku Maksymalne dobowe zapotrzebowanie, czyli największe ze wszystkich dobowych zapotrzebowań w ciągu roku Średnie godzinowe zapotrzebowanie wody w dobie maksymalnego rozbioru, czyli przeciętne ze wszystkich zapotrzebowań w tej dobie Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę, czyli największe ze wszystkich godzinowych zapotrzebowań wody w ciągu doby o maksymalnym zapotrzebowaniu dobowym Q dsr = Q r [m 3 /d j.o.] Q dsr = q śr j.o. Q dmax = N d Q dsr Q hsr = Q dmax 24 Q hmax = N h Qdmax 24 [m 3 /d] [m 3 /d] [dm 3 /s] [m 3 /h] [dm 3 /s] [m 3 /h] Obliczanie pozostałych wskaźników zapotrzebowania na wodę Projektowanie pompowni wodociągowych na ujęciach i na stacjach uzdatniania wody Projektowanie pompowni tłoczących wodę do sieci wodociągowych Definicje współczynników nierównomierności wody: Współczynnik nierównomierności dobowej jest to stosunek maksymalnego dobowego zapotrzebowania na wodę Q dmax do średniego dobowego zapotrzebowania wody Q dśr : Współczynnik nierównomierności godzinowej jest to stosunek maksymalnego godzinowego zapotrzebowania na wodę Q hmax do średniego godzinowego zapotrzebowania wody Q hśr : Q dmax N d = Q dsr [-] Q hmax N h = Q hsr [-] Wilo - Podstawy projektowania pompowni wodociągowych 17

18 OBLICZENIA POMPOWNI WODOCIĄGOWYCH Tablica 5-2. Przeciętne normy zużycia wody na jednego mieszkańca w gospodarstwach domowych. Lp. Wyposażenie mieszkania w instalacje Przeciętne normy zużycia wody [dm 3 /mieszkańca dobę] [m 3 /mieszkańca miesiąc] 1 Wodociąg pobór wody ze zdroju podwórzowego lub ulicznego 30 0,9 2 Wodociąg zawór czerpalny na klatce schodowej 50 60* 1,5 1,8* 3 Wodociąg, zlew kuchenny, wc (brak łazienki i ciepłej wody) 70 90* 2,10 2,70* 4 Wodociąg, ustęp spłukiwany, łazienka, lokalne źródło ciepłej wody (piecyk węglowy, gazowy gaz z butli, * 2,4 3,0* elektryczny, bojler) 5 Wodociąg, ustęp spłukiwany, łazienka, dostawa ciepłej wody do mieszkania (centralne przygotowanie ciepłej wody) * 4,2 5,4* * - Wartości niższe odnoszą się do budynków podłączonych do zbiorników bezodpływowych na terenach nieskanalizowanych, a wartości wyższe odnoszą się do budynków podłączonych do sieci kanalizacyjnych. Tablica 5-3. Przeciętne normy zużycia wody do podlewania ogródków przydomowych i upraw rolniczych. Jednostka Przeciętne normy zużycia wody Lp. Wyszczególnienie odniesienia [dm 3 /m 2 dobę] 1 Ogródek przydomowy, działka rekreacyjna 1) m 2 2,5 2 Uprawy w szklarniach i tunelach foliowych 2) m 2 4,0 3 Pieczarkarnie 3) m 2 5,0 Przyjmuje się, że przeciętnie podlewanie upraw odbywa się w ciągu roku: 1) 15 dni/m-c w okresie ) 20 dni/m-c w ciągu całego roku 3) 30 dni/m-c w ciągu całego roku Tablica 5-4. Przeciętne normy zużycia wody w usługach. Lp. 1 Wyposażenie mieszkania w instalacje Żłobki a) dzienne b) tygodniowe Jednostka odniesienia (j.o.) I. Ochrona zdrowia i opieka społeczna 1 dziecko j.w. Przeciętne normy zużycia wody [dm 3 /j.o. dobę] [m 3 /j.o. miesiąc] 2 Przychodnie lekarskie, ośrodki zdrowia 1 zatrudniony 16 0,48 3 Izby porodowe 1 łóżko ,0 4 Szpitale ogólne wieloodziałowe j.w ,5 5 Sanatoria z hydroterapią j.w ,0 6 Apteki 1 zatrudniony 100 3,0 7 Domy małego dziecka, rencisty i pomocy społecznej 1 łóżko 175 5, Przedszkola a) dzienne b) tygodniowe, miesięczne Szkoły a) bez stołówki b) ze stołówką Szkoły zawodowe i szkoły wyższe a) bez laboratoriów b) z laboratoriami II. Oświata i nauka 1 uczeń j.w. 1 uczeń j.w. 1 uczeń j.w ,0 150,0 11 Internaty i domy studenckie j.w ,4 12 Szkoły z internatami 1 uczeń 100 2, Placówki wychowania pozaszkolnego a) bez stołówki b) ze stołówką Zakłady opiekuńczo-wychowawcze (domy dziecka, pogotowia opiekuńcze, ośrodki szkoleniowowychowawcze) a) bez natrysków b) z natryskami Instytuty i placówki naukowo-badawcze a) bez laboratoriów b) z laboratoriami j.w. j.w. 1 łóżko j.w. 1 zatrudniony j.w. 15,0 25,0 15,0 25,0 80,0 160,0 15,0 25,0 3,9 4,5 1,0 4,5 0,45 0,8 0,45 0,8 2,4 4,8 0,45 0,8 18 Zmiany zastrzeżone

19 OBLICZENIA POMPOWNI WODOCIĄGOWYCH Tablica 5-4. Przeciętne normy zużycia wody w usługach. Lp. Wyposażenie mieszkania w instalacje III. Kultura i sztuka Jednostka odniesienia (j.o.) Przeciętne normy zużycia wody [dm 3 /j.o. dobę] [m 3 /j.o. miesiąc] 16 Muzea 1 zwiedzający 10,0 0,3 17 Kina 1 miejsce 12,0 0,36 18 Teatry j.w. 15,0 0,45 19 Domy kultury j.w. 15,0 0,45 20 Biblioteki i czytelnie j.w. 15,0 0, Hotele i motele a) kat. lux (*****) b) kat. lux (*****) z zapleczem gastronomicznym c) kat. (****) d) kat. (***) e) pozostałe Pensjonaty i domy wypoczynkowe a) kategorii I b) kategorii II c) kategorii III Schroniska i domy wycieczkowe a) kategorii I b) kategorii II c) kategorii III Obozowiska turystyczne 1. campingi a) kategorii I b) kategorii II c) kategorii III 2. pola biwakowe IV. Sport i turystyka 1 miejsce noclegowe j.w. j.w. j.w. j.w. j.w. j.w. j.w. j.w. j.w. j.w. j.w. j.w. j.w. j.w. 200,0 250,0 150,0 100,0 80,0 200,0 150,0 100,0 150,0 100,0 80,0 133,0 100,0 66,0 33,0 25 Pływalnie kryte 1 korzystający 160,0 4,8 26 Pływalnie otwarte a) wyczynowe b) o wykorzystaniu masowym j.w. j.w. 200,0 400,0 27 Sale i hale z zapleczem sanitarnym dla ćwiczących 1 ćwiczący 66,0 2,0 V. Handel, gastronomia i usługi 28 estauracje, jadłodajnie 1 miejsce 100,0 3,0 29 Bary j.w. 150,0 4,5 30 Kawiarnie, bary kawowe j.w. 25,0 0,8 31 Sklepy z asortymentem czysdtych produktów (sklepy tekstylne, odzieżowe, obuwnicze, galanteria skórzana, 1 zatrudniony 30,0 0,9 drogerie, butiki,itp.) 32 Sklepy ze sprzedażą gotowych produktów spożywczych (sklepy spożywcze, mięsne, itp.) j.w. 40,0 1,2 33 Sklepy z artykułami przetwórstwa spożywczego (garmażeryjne, ciastkarskie, wyrób lodów, sklepy rybne) j.w * 1,2 3,0 34 Kwiaciarnie i sklepy zoologiczne j.w. 80,0 2,4 35 Zakłady usługowe (szewc, zegarmistrz, krawiec, optyk) 1 zatrudniony 15,0 0,45 36 Zakłady pralnicze 1 kg odzieży 17,0 37 Zakłady fryzjerskie i kosmetyczne 1 zatrudniony 150,0 4,5 Przeciętne normy zużycia wody ustala się indywidualnie 38 Zakłady fotograficzne - fotografia czarno-biała i kolorowa w oparciu o warunki techniczne i ilość zatrudnionych 39 Magle a) zwykły b) elektryczno-parowy 1 zatrudniony j.w. 50,0 150,0 40 Łaźnie 1 korzystający 200,0 6,0 41 Szalety publiczne 1 urządzenie =1 wc 100,0 3,0 VI. Zakłady pracy 42 Zakłady pracy, z wyjątkiem określonych w p zatrudniony 15,0 0,45 Zakłady pracy 43 a) w których wymagane jest stosowanie natrysków j.w. 60,0 1,5 b) przy pracach szczególnie brudzących lub ze środkami toksycznymi j.w. 90,0 2,25 * - W zależności od asortymentu sklepu. 6,0 7,5 4,5 3,0 2,4 6,0 4,5 3,0 4,5 3,0 2,4 4,0 3,0 2,0 1,0 6,0 12,0 1,5 4,5 Wilo - Podstawy projektowania pompowni wodociągowych 19

20 OBLICZENIA POMPOWNI WODOCIĄGOWYCH 5.2. Dobór pomp ys.5.1. Obszar stosowalności pompy danej typowielkości przy n = const. [7] d 2n średnica nominalna wirnika pompy, d 2min najmniejsza średnica wirnika pompy, hmin sprawność minimalna pompy, Q n, H n parametry nominalne pompy Obszar stosowalności pompy Poszczególne pompy z danego typoszeregu tworzą tzw. typowielkości o określonych parametrach Q n, H n, n n, odpowiadających sprawności maksymalnej pomp. Każda typowielkość pompy danego typoszeregu pokrywa pewien wycinek pola zapotrzebowań, zwany obszarem stosowalności pompy (rys. 5.1). Obszar ten przyporządkowany jest jednemu nominalnemu punktowi pracy (Q n, H n ), który w miarę możliwości powinien leżeć jak najbliżej punktu obliczeniowego. W przypadku idealnym punkt nominalny i obliczeniowy powinny się pokrywać [7]. Obszar stosowalności pompy określonego typu i wielkości przedstawiony na rys. 5.1 jest to ustalony przez wytwórcę zbiór wszystkich możliwych punktów pracy tej pompy, mających najczęściej postać krzywoliniowego czworokąta. Linie ograniczające ten czworokąt wynikają z przyjętego warunku, że w każdym punkcie obszaru sprawność pompy powinna być nie mniejsza od pewnej arbitralnie przyjętej przez wytwórcę wartości nominalnej, lub że liczony od wartości max największy dopuszczalny spadek sprawności pompy nie powinien przekroczyć. Obszar stosowalności ogranicza od góry odcinek charakterystyki przepływu dla nominalnej średnicy d 2n wirnika pompy. Średnica ta pokrywa się lub jest niewiele mniejsza od średnicy maksymalnej d 2max, tzn. największej średnicy wirnika która może współpracować z danym spiralnym kanałem zbiorczym. Od dołu obszar stosowalności jest ograniczony odcinkiem charakterystyki H = f(q) dla najmniejszej wartości średnicy d 2min, do której można obtoczyć wirnik. Wartość d 2min ustala wytwórca na podstawie własnych doświadczeń, biorąc także pod uwagę położenie charakterystyki o polu stosowalności położonym bezpośrednio poniżej omawianego pola. Charakterystyki sprawności (Q) dla średnic d 2n i d 2min wraz z linią h min = const. wyznacza jednoznacznie graniczne wydajności Q min i Q max, a stąd wierzchołki czworokąta obszaru stosowalności (rys. 5.1). Boczne krzywe ograniczające przechodzące przez tak wyznaczone wierzchołki są najczęściej liniami prostymi. Obszar stosowalności jest przyporządkowany konkretnej wielkości pompy określonego typu. Służy on z jednej strony do zbudowania wykresu zbiorczego typoszeregu H[m] /315 50/315 Wilo-CronoNorm-NL /min 32/250 40/250 50/250 65/250 80/ / /200 32/ 200B 40/ / / / / / /160 32/ 160B 40/ / / / / /125 40/125 50/125 65/ Q[m 3 /h] ys.5.2. Przykład wykresu zbiorczego pól stosowalności pomp wirowych NL. 20 Zmiany zastrzeżone