Marek Skowroński Regulacja pompy i układu Pompy i układy pompowe Metody zmiany parametrów pracy układu Punkt pracy układu Regulacja dławieniowa Regulacja upustowa Straty mocy hydraulicznej w układzie Zmiana prędkości obrotowej Zmiana prędkości cieczy Dopasowanie wirnika Pompy inteligentne Straty energii hydraulicznej 1 Metody zmiany parametrów pracy układu Wymagania procesu technologicznego Punkt pracy układu Regulacja układu Regulacja pompy Zmiana parametrów cieczy Sterowanie układem pompowym,, T, t CIECZ ρ, ν, p v p ρ g A m v u ρ g d x dv F = ρ g A = m = m dt dt A (-) POMPA RURA Regulacja pompy Regulacja układu
Punkt pracy układu Regulacja parametrów pracy bez zmiany charakterystyki pompy Regulacja dławieniowa Regulacja upustowa Regulacja parametrów pracy bez zmiany charakterystyki pompy Regulacja dławieniowa Regulacja dławieniowa Regulacja upustowa
Regulacja upustowa Regulacja parametrów pracy bez zmiany charakterystyki pompy Regulacja dławieniowa Regulacja upustowa Straty mocy hydraulicznej w układzie Straty mocy hydraulicznej w układzie Moc strat w pompie Charakterystyka wewnętrzna 1 Moc strat w pompie 3 Moc strat w układzie Charakterystyka rzeczywista Wymagany punkt pracy P el E P e = = V e P el Moc hydrauliczna przekazana do układu Moc strat w układzie w
Regulacja parametrów pracy bez zmiany charakterystyki pompy Rura 1 (-) Rura (-) Suma równoległa rur Rura (-) Regulacja upustowa Rura 1 Rura 1 (-) Rura (-) Punkt pracy układu Suma równoległa rur (-) Rura 1 Rura
Wymagania procesu technologicznego th th Sterowanie układem pompowym,, T, t POMPA Regulacja pompy CIECZ ρ, ν, p v RURA Regulacja układu C 1 W 1 C u1 U 1 1 = g ( u c u ) u 1c u 1 C W c m U C u 1. n. c u1 3. c u 4. d 5. ρ 6. ν 1. Zmiany prędkości obrotowej Zmiana prędkości obrotowej n 3 ~ n d ~ n d 3 5 P ~ ρ n d M ~ ρ n d 5 ~ n = C ~ n 3 P ~ ρ n 3 P = C M ~ ρ n PDP! 45 1 9 4 35 1 8 7 3 8 6 5 6 5 4 15 4 3 1 5 1 5 1 15 5 1 15 5 1 15
Sposoby zmiany prędkości obrotowej Regulacja prędkości pompy zasilającej Sprzęgło hydrokinetyczne Zabudowa sprzęgła hydrokinetycznego
Zabudowa sprzęgła hydrokinetycznego Regulacja prędkości za pomocą sprzęgła hydrokinetycznego 45 4 35 3 5 15 1 5 18 16 14 1 1 8 6 4 charakterystyki przepływu pompy charakterystyka układu 5 1 15 Sprawność zespołu (napęd + pompa) Przemienniki częstotliwości (falowniki) Sprawność 9 8 7 6 5 4 3 1 4 6 8 1 1 14 16 Wydajność pompa bez regulacji pompa + regulacja + sprzęgło regulacja dławieniowa pompa + regulacja pompa + regulacja + sprzęgło + silnik
Sprawność przemiennika częstotliwości Układy kaskadowe 1% 1,,9,8,7 1. n/n n Rozruszniki Zmiana prędkości cieczy M ( s) U 1 c u
. Zmiana c u1. Regulacja prerotacyjna. Zmiana c u1. Regulacja prerotacyjna a) b) C 1 C1 W 1 C U u1 C u1 1 3. Zmiana c u. Regulacja kąta łopatek wirnika Zmiana prędkości obrotowej Regulacja prerotacyjna Zmiana kąta łopatek kierownicy wlotowej
Kąt cięciwy profilu łopatki Obliczenia kąta cięciwy profilu łopatki W nn C 1 W C W C W C W 1 C u U C u U C u1 U C u C 1 W 1 C 1 W1 C u1 U C m C m C m C m C m PDP! 4. Zmiana d. Dopasowanie wirnika Teoria podobieństwa 4 (wydajność) d c m d c m π d c m = v A = cm π d b ~ n*d *d *d b ~ n*d 3
Obliczenia średnicy wirnika Obliczenia średnicy wirnika 3 ~ n d ~ n d 3 P ~ ρ n d M ~ ρ n d 5 5 ~ d ~ d P ~ ρ d M ~ ρ d 4 4 = C P = C PDP! 45 4 35 3 5 15 1 5 5 1 15 1 P 1 8 6 4 5 1 15 9 η 8 7 6 5 4 3 1 5 1 15 Charakterystyka zbiorcza dla róŝnych prędkości obrotowych Charakterystyka muszlowa (regulacyjna) R=n; = f (, n), P = f (, n) η = f (, n) R=d ; = f (, d ), P = f (, d ) η = f (, d ) R=β; = f (, β), P = f (, β) η = f (, β) Charakterystyka przepływu Charakterystyka sprawności R R 3 R 1 R 4 PDP!
45 375 45 4 35 3 35 58 57 56 55 54 51 Pompy inteligentne
rurociąg zasilający 1 zawór regulacyjny Straty energii hydraulicznej Transport ciepła 1 rurociąg powrotny ζ 1 << ζ 1 ζ ζ >> Warunek samoregulacji Charakterystyki pomp z wewnętrznym modułem sterowania (pompy inteligentne ) d d p < d u d
Charakterystyka pompy inteligentnej Algorytm sterowania "na ciśnienie proporcjonalne" Proporcjonalna Stała pomiar częstotliwości f dla aktualnego f określ krzywą =f() pomiar wysokości podnoszenia oblicz aktualną wydajność UWAGA! charakterystyka =f(,f=const) musi być monotoniczna oblicz zadaną wysokość podnoszenia z =.5* *(1+/( )) zadana maksymalna róŝnica wysokości podnoszenia TAK >z NIE zmniejsz f zwiększ f