Functionarea pompei in retea

Functionarea pompei in retea

Functionarea pompei in reteaua de conducte presupune stabilirea unui echilibru masic si energetic intre cele doua componente ale sistemului. Acest echilibru poate fi stabil sau labil. Sistemul pompa-retea are echilibru stabil daca la aparitia unor perturbatii mici ,punctul de functionare executa oscilatii mici in vecinatatea pozitiei initiale si tinde sa revina la aceasta. Dimpotriva.sistemul este instabil daca in urma unei mici perturbatii punctul de functionare, in loc sa revina la pozitia initiala, tinde sa se indeparteze de aceasta . Pentru exemplificare se examineaza sistemul de pompare din figura 15.44, care poate avea atat functionare stabila(ramura A-B a caracteristicii interioare), cat si functionare labila (ramura A-C a caracteristicii interioare).

Sistemul este compus din pompa P, prevazuta cu clapeta antiretur, reteaua OV,rezervorul V si o retea de distributie care consuma debitul Q R. Fie, la un moment dat, inaltimea geodezica Hg1, iar debitul cerut de consumatori QR=Q punctul de functionare se va gasi in 1,la intersectia dintre caracteristica interioara I si caracteristica exterioara EI. Pentru a verifica stabilitatea punctului 1 se presupune aparitia unei perturbatii trecatoare mici,de pilda o crestere a debitului cerut de consumatori. Intr-o asemenea situatie, suplimentul de apa va fi furnizat de rezervorul V,ceea ce determina scaderea nivelului pana la cota I'. Inaltimea geodezica de pompare se reduce corespunzator,iar caracteristica exterioara va fi translatata in pozitia E'I. Noul punct de intersectie se va afla in 1', avand Q QR' , ceea ce determina reumplerea treptata a rezervorului V si reducerea punctului de functionare in 1. Asadar, echilibrul punctului 1 este stabil. Indiferent de tipul perturbatiei (cresterea sau reducerea debitului cerut de consumatori, modificarea turatiei,pompei etc.), functionarea este stabila pentru toate punctele cuprinse intre A si B. Punctul A se obtine traslatand caracteristica exterioara pana cand devine tangenta la caracteristica interioara.

Pentru a pune in evidenta echilibrul instabil se examineaza punctul de functionare 2(QR Q Pentru verificarea stabilitatii, se presupune aparitia unei perturbatii trecatoare mici, de tipul unei cresteri a debitului cerut de consumatori. Suplimentul de apa va fi furnizat de rezervorul V , nivelul liber reducandu-se. Punctul de functionare se muta in 2',dar si aici debitul este mai mic decat cel cerut de retea (Q Q ), ceea ce determina scaderea in continuare a nivelului in rezervorul V. Deci in punctul 2 functionarea este labila; orice perturbare (chiar daca e mica si trecatoare) determina indepartarea punctului de functionare de punctul initial. Pentru cazul din figura 15.44, in functie de sensul perturbatiei,punctul de functionare aluneca fie spre C fie spre A.

Atunci cand pompa nu este prevazuta cu clapeta atiretur sistemul poare actiona si la debite negative, adica din rezervorul V curge apa prin pompa dinspre refulare spre aspiratie desi rotorul se invarteste in sens normal si consuma energie stereo-mecanica.

Pentru a analiza modul in care decurge acest proces este necesara studierea curbelor caracteristice in cadranul al doilea (inaltimi de pompare pozitive,debite negative). In acest cadran caracteristica exterioara se obtine scazand pierderile hidraulice din inaltimea geodezica.

Caracteristica interioara se obtine prin incercari speciale si are alura prezentata in figura 15.45.

Pentru exemplificarea functionarii se presupune ca indiferent de nivelul apei in rezervorul V, debitul absorbit de consumatori ramane constant si are valoarea QR Q Daca la pornirea pompei exista in rezervor apa pana la nivelul I, punctul de functionare se va afla in 1, deci Q QR ; surplusul de apa se va inmagazina in rezervorul V,determinand cresterea treptata a nivelului si in consecinta deplasarea punctului de functionare, dinspre punctul 1 inspre punctul A, prin translatarea curbei E. Nivelul maxim ce poate fi atins in rezervor este I I ; daca inaltimea geodezica ar fi mai mare decat HgII , intre curba E si curba I nu ar mai exista nici un punct comun,deci functionarea sistemului nu mai este posibila. In punctul A insa,debitul furnizat de pompa ramane inca mai mare decat cel consumat de retea, QA QR . Surplusul de apa ar trebui sa se acumuleze in rezervor si sa ridice in continuare nivelul; cum pompa nu poate functiona la inaltimi geodezice mai mari decat HgII, ea inceteaza debitarea iar punctul de functionare sare brusc in C (Q=0).

In acest punct inaltimea de pompare H C este mai mica decat contrapresiunea rezervorului HgII si va permite functionarea cu debite negative. Caracteristica exterioara fiind EII , punctul de intersectie intre caracteristica exterioara si cea interioara este 4, nivelul in rezervor a atins cota III, caracteristica interioara si cea exterioara devin din nou tangente (punctul A ) . Daca nivelul ar scadea sub III, contrapresiunea rezervorului ar fi insuficienta pentru a asigura curgerea inversa. Asadar din III, punctul de functionare sare in 5 . Acest tip de functionare, la care nu se poate obtine un regim constant pentru fluxul hidrodinamic,se numeste pompaj si se caracterizeaza in practica prin batai puternice in pompa si retea. Acceptarea functionarii in regim de pompaj poate avea drept urmare avarierea sistemului.

2. Cuplarea pompelor in paralel

In cazul in care debitul livrat de o pompa este insuficient pentru alimentarea consumatorilor din retea, se pot cupla in paralel doua sau mai multe pompe .

In mod obisnuit aspiratia este independenta pentru fiecare pompa (fig. 15.46),refularea facandu-se intr-o conducta comuna.

De asemenea, intre sistemul de pompare si retea trebuie sa existe un echilibru energetic,adica inaltimea de pompare furnizata trebuie sa acopere atat diferenta de cote cat si pierderile hidraulice de pe traseu , iar in momentul ajungerii la consumator curentul trebuie sa contina energia ceruta de acesta.

In practica se pot ivi situatiii in care debitul livrat de o pompa sa fie suficient pentru alimentarea consumatorilor, in schimb inaltimea de pompare sa fie prea mica. Uneori aceasta preoblema se poate rezolva cupland in serie doua sau mai multe pompe (fig 15.47)

In aceasta situatie prima pompa aspira apa din bazinul de aspiratie si o refuleaza la intrarea in cea de-a doua pompa. Evident, este posibil ca fiecare pompa din serie sa fie multietajata .

Pentru a urmari modul in care functioneaza pompele legate in paralel sau serie, se apeleaza la curbele caracteristice.

3.Pompe identice legate in paralel:

Deoarece pompele sunt identice, vor avea aceeasi curba caracteristica. Pentru simplitate, se presupune ca sunt legate in paralel numai doua pompe. Pentru a gasi curba de functionare comuna se vor dubla abscisele Qx , corespunzatoare aceleiasi ordonate H (fig. 15.48). In cazul a trei sau patru pompe,abscisele se vor treipla sau cuadrupla. Punctul de functionare se va gasi la intresectia curbei caracteristice exterioare, cu caracteristica celor doua pompe mergand in paralel,adica in punctul B.

Daca la retea functioneaza o singura pompa,aceasta va livra debitul Q

Dupa cum se remarca din figura:

Q < Q1+II <2 Q

Deci se obtine numai o crestere de debit ∆Q Q Aceasta crestere va fi cu atat mai mica, cu cat panta curbei caracteristice exterioare este mai abrupta, iar panta curbei interioare mai plata.

4. Pompe cu caracteristici diferite legate in paralel

Se pot lega in paralel si pompe avand curbele caracteristice diferite, insa cu conditia ca in punctul M (fig. 15.49) de intalnire a conductelor separate sa se stabileasca un regim de presiuni egale. Curba comuna I + II se poate obtine insumand abscisele Qx corespunzatoare acelorasi inaltimi Hx . La intersectia caracteristicii exterioare cu curba comuna I + II se realizeaza la punctul de functionare A, avand debitul QA si inaltimea de pompare de pompare HA , pompa I functionand in punctul BI , iar pompa II in punctul BII , cu debitul QBII . Daca pe aceeasi retea fiecare pompa ar functiona separat, s-ar realiza punctele de functionare AI respectiv AII, adica debitele QAII respectiv QAII. Din figura rezulta:

QA QAI QAII

Diferenta:

∆Q = (QAI QAII

numita reducerea debitului datorita functionarii in paralel, se produce din cauza cresterii pierderilor hidraulice ca urmare a sporirii debitului pompat .

Daca in punctul de functionare al pompei II se afla intre C si D, in punctul M de intalnire a conductelor separate nu se poate stabili un regim de presiuni.