Ing. Vítězslav Šťastný, CSc. a kolektiv
Jsou pomocným zařízením elektráren a tepláren. Používají se převážně
hydrodynamická čerpadla. Hlavními čerpadly v parních elektrárnách jsou čerpadla
napájecí, kondenzátní, chladicí, v teplárnách ještě přistupují čerpadla
oběhová. Hydrostatická čerpadla se používají v okruzích mazání, regulace, jako
dávkovací čerpadla v úpravně vody, pro dopravu kapalného paliva apod.
NahoruNávrh čerpadla
Pro návrh a volbu čerpadla je třeba znát hlavní parametry:
-
objemový průtok Q [m3 /s] (je měřítkem
velikosti stroje),
-
měrnou energii čerpadla Y [J/kg] (je směrodatná pro
pevnostní dimenzování stroje),
-
otáčky n [1/s] (jsou mírou rychloběžnosti stroje a
charakteristikou pohonu),
-
účinnost η [–], charakterizuje hospodárnost přeměny energie v
čerpadle,
-
měrnou sací energii Ys [J/kg] (je měřítkem
kavitační odolnosti a důležitým parametrem pro situování čerpadla),
-
teplotu čerpaného média [°C], jeho hustotu r [kg/m3]
a kinematickou viskozitu n [m2 /s]
Poznámka:
V technickém i obchodním styku je povoleno vyjadřovat energii pro
čerpání dopravní výškou H [m]; Y = g· H, kde g [m/s2] je tíhové zrychlení.
Na obr. č.1 je uveden obecný příklad čerpadla v potrubním systému;
čerpadlo dopravuje kapalinu z nádrže 1 sacím potrubím A přes výtlačné potrubí B
do nádrže 2. Pro požadovaný průtok Q musí čerpadlo vyvinout příslušnou
měrnou energii YSV mezi sacím S a výtlačným hrdlem V, která
je pro ustálený čerpací proces odvozena z aplikace Bernouliho rovnice
Měrná energie čerpadla YSV se stanoví z okrajových
podmínek sací a výtlačné nádrže kapaliny podle vztahu
kde H [m] je geodetická výška, Yz [J/kg]
hydraulické ztráty systému, g [m/s2] tíhové zrychlení,
[kg/m3] hustota dopravované kapaliny, p [Pa] příslušné
tlaky.
Hydraulické ztráty Yz jsou závislé na průtoku Q a představují dynamickou složku energie potřebné k průtoku kapaliny
potrubním systémem, Yz = f (Q2).
Obr. 1 Schéma pro dopravu kapaliny
Čerpadlo vzhledem k sacímu řádu musí být umístěno tak, aby při
čerpání nemohlo dojít k poklesu tlaku na tlak nasycených par, případně tlak,
kdy dochází k vylučování plynů z kapaliny, aby nedošlo ke kavitaci nebo
přerušení sloupce kapaliny.
NahoruCharakteristika hydrodynamického čerpadla
Charakteristika hydrodynamického čerpadla vyjadřuje závislost YSV na průtoku Q (obr. č. 2). K této charakteristice
se obvykle vyjadřuje ještě průběh přidružených parametrů na průtoku Q,
jako je účinnost h, příkon čerpadla P, kroutící moment M apod. K
charakteristice čerpadla zakreslujeme i charakteristiku potrubí YSVp (Q) a v ustáleném stavu provozu při daných
konstantních otáčkách čerpadla udává průsečík charakteristik čerpadla a potrubí
tzv. pracovní bod čerpadla B (na který se čerpadlo samo nastaví).
Obr. 2 Charakteristika hydrodynamického čerpadla
Regulace hydrodynamického čerpadla (tj. změna pracovního bodu) se
provádí buď změnou charakteristiky čerpadla nebo potrubí. Při regulaci škrcením
ve výtlačném potrubí (regulační ventil) se změna pracovního bodu docílí změnou
charakteristiky potrubí (obr. 3).
Obr. 3 Regulace odstředivého čerpadla škrcením ve výtlaku
Změna je způsobena umělým zvětšením ztrátové měrné energie, ztracená
energie se mění v teplo. Tato regulace je nejjednodušší, ale méně hospodárná, a
proto se užívá jen u malých čerpadel. Hospodárnější je regulace změnou otáček
čerpadla, u které se mění charakteristika čerpadla při neměnné charakteristice
potrubí (obr. 4).
Obr. 4 Regulace odstředivého čerpadla změnou otáček
Regulace změnou otáček se používá u čerpadel větších výkonů. Dalším
způsobem je regulace obtokem, u které se celkový průtok čerpadlem dělí na
průtok obtokem a výtlačným řádem. U velkých vrtulových čerpadel se provádí
regulace natáčením oběžných lopatek.
NahoruNapájecí…