Гидравлика двух насосов

[dani1978]

Вопрос не на засыпку умным людям (в смысле "срезал", см. В. Шукшин) , а ради помощи измученным гидроударами инженерам водоканала маленького городка.

[Mopnex]

А что ей может помешать? - симметрия же.

[rustot]

если это разные константы $Q_{11}\neQ_{22}$ то, по-моему, производительность у насосов в установившемся режиме будет разной. а вот очередность включения насосов в этой систем вряд ли что-то может "запомнить"

[dani1978]

Да, не указал, что Q_{11} $\neq$ Q_{22}. И, если быть совсем точным, то гидравлическое сопротивление "левой" и "правой" ветки тоже различаются (длины примерно одинаковые, но отличаются диаметры трубопроводов).

Вопрос задавался по следующей причине: в данной системе иногда возникают явления, связанные с "передавливанием" одним насосом другого, что приводит к "помпажу" обратного клапана (частым срабатываниям) и, следственно, гидроударам. Насосы оснащены частотными регуляторами, работающими на поддержание постоянного давления, но оказалось, что при задании им одной и той же уставки (4,2 атм.) как раз и начинаются гидроудары. Опытным путём установили, что система более-менее стабильно работает при давлении левого насоса 4,2 атм, а правого - 3,8 атм. Однако выявилась следующая неприятность: при останове "правого" насоса его последующий пуск происходит без проблем, а вот при останове "левого" насоса его пуск - иногда - сопровождается "помпажем".

Поэтому и возникло подозрение, что установившийся расход (подача) каждого насоса будет разным в зависимости от очередности их включения (а их сумма будет постоянной Q_{11} + Q_{22} = const). Возможно такое или нет?

[parton aka]

dani1978 в сообщении #863174 писал(а):

И, если быть совсем точным, то гидравлическое сопротивление "левой" и "правой" ветки тоже различаются (длины примерно одинаковые, но отличаются диаметры трубопроводов).

(Оффтоп)

Да уж..."задачка для телепатов"? Мало того, что у вас производительность насосов различна, так еще и трубы разных сечений. И непонятно где какие и как именно сочленены? :)

Попытки запускать без отбора с концов линии были?

[dani1978]

parton aka пробовали запускать и при закрытых задвижках на левой и правой частях коллектора. Это приводило к тому, что один из насосов передавливал другой, после чего "задавленный" начинал хлопать обратным клапаном. Привести их к "равновесному" состоянию регулированием уставок давления на частотных регуляторах тоже не удавалось - на опробование режимов нужно время, а без протока скважинный насос гонять больше нескольких минут нельзя, перегреваются обмотки.

-- 14.05.2014, 21:10 --

rustot
попробую пояснить свои сомнения. Тот насос, который включился первым, однозначно даст воду в обе стороны коллектора. Включившийся же вторым - возможно - будет "добавлять" только в ту сторону, где гидравлическое сопротивление будет меньше. Честно говоря, мне как раз и не совсем понятно, одинаково ли перераспределятся их подачи в зависимости от очередности их включения. Поэтому, на мой взгляд, возможен примерно такой вариант (значения подачи приведены чисто гипотетические):

Очередность включения M1 - M2:
подача М1 = 40 м3/ч
подача М2 = 70 м3/ч
Суммарно: 110 м3/ч

Очередность включения M2 - M1:
подача М1 = 15 м3/ч
подача М2 = 95 м3/ч
Суммарно: 110 м3/ч

Или такого быть не может?

[parton aka]

(Оффтоп)

dani1978 в сообщении #863331 писал(а):

пробовали запускать и при закрытых задвижках на левой и правой частях коллектора. Это приводило к тому, что один из насосов передавливал другой, после чего "задавленный" начинал хлопать обратным клапаном.

Еще "загадочней" стало. Подождем подсказок.:) Думалось, что разные сечения труб - разность скоростей течений в них, разность скоростей - разность давлений (динамический напор). "Тормозится" течение в насосной линии, давление в ней скачком возрастает, получаете "удар". Можно попробовать "направить" течение от левого насоса влево (методом "обратной" трубки Пито, или типа того), либо ставить рег.заслонку на средней линии (которая 1000 м.).

[Nemizida]

Скорость распространения звука в воде 1.5 км в сек.
Поэтому, учитывая что расстояние между насосами 1 км, то клапаны наверное "хлопали" с частотой чуть более 1 раза в секунду ?
Если это так, то, действительно, в это системе могут возникнуть колебания давления.

Для решения этой ситуации можно искать решения:

1. Установить дессипативные поглотители колебаний в виде расширительных баков (как в гидрофоре) перед насосами
2. Добавить после насосов соединения под прямыми углами. Большая часть ударной волны будет отражатся обратно
3. Протянуть ещё одну параллельную трубу между насосами (0.5 или 1.5 км) с тем чтобы волна приходила в противофазе

[rustot]

parton aka в сообщении #863303 писал(а):

попробую пояснить свои сомнения. Тот насос, который включился первым, однозначно даст воду в обе стороны коллектора. Включившийся же вторым - возможно - будет "добавлять" только в ту сторону, где гидравлическое сопротивление будет меньше. Честно говоря, мне как раз и не совсем понятно, одинаково ли перераспределятся их подачи в зависимости от очередности их включения. Поэтому, на мой взгляд, возможен примерно такой вариант (значения подачи приведены чисто гипотетические):

нет, чисто гидродинамически все выровняется независимо от порядка. тут что-то вне воды обладает эффектом памяти. допустим клапана с гистерезисом. автоматика на двигателях которая выставляет режим их работы. естественно если скажем автоматика двигатель включает только если давление ниже какой-то величины, то кто первый запустится тот и выиграл если он в одиночку нужное давление создаст. а если просто два двигателя молотят без автоматики с обратной связью, то без разницы в какой последовательности включать

[Nemizida]

Можно ещё предложить разрезать трубу между насосами и вставить П-образную вставку.
Тогда ударные влияния насосов друг на друга будут меньше.
Только НЕ В КОЕМ СЛУЧАЕ НЕ РАСПОЛАГАЙТЕ П-образную вставку на одинаковом расстоянии от насосов (посередине). Иначе в двух ветках системы возникнут колебания одинаковой частоты и никакого эффекта П-образная вставка НЕ ПРИНЕСЁТ. Нужно расположить её на расстояниях 2:3 от насосов (или СУЩЕСТВЕННО ближе к одному из насосов). Тогда колебания возникшие от отражения волны от П-образной вставки будут в противофазе от двух насосов.
Но тогда может возникнуть новая проблема: если будет включён ТОЛЬКО ОДИН насос, он может "ловить" обратную волну от П-образной вставки сам.
Поэтому, возможно, это не спасёт ситуацию.
Лучше добавить соединения под прямым углом СРАЗУ после насосов. Тогда большая часть ударной волны будет сразу же отражаться на насос и будет смягчать его работу, т.к. колебания в 1500 герц будут незаметны !

Лучше, конечно же, добавить ещё и расширительный бак.

[rustot]

если там на управлении стоит электроника а не механические устройства, то проще в электронике сделать процессы регуляции более инерционными чем трубы переваривать

[dani1978]

rustot
да, там стоят частотные регуляторы, работающие в режиме поддержания заданного давления по обратной связи от аналогового датчика давления (ПИД-регулирование, точнее, ПИ, т.к. дифференциальная составляющая в настройках для насосов не применяется). Настройки ПИ-регуляторов мучаем с особым цинизмом (соотношение П/И меняли в диапазоне от 1/1 до 1/10, широко регулировали время разгона/торможения), но всё равно, хотя уже и не так часто, один из частотников (любой) иногда "впадает" в режим автоколебаний, начиная аццки хлопать обратным клапаном...

Гидроаккумулятор, конечно, классная штука в плане гашения пульсаций, но не от большого ума в нашем российском ЖКХ его считают непозволительной роскошью (хотя на фоне того же частотного регулятора 75 кВт его стоимость - копейки).

Характерно, что подобные проблемы возникают только на тех участках сети, где на один коллектор работает два или более насосов с частотными регуляторами. Если частотник один, он всегда работает хорошо.

Впрочем, я тут совсем в инженерию ушёл, а вопрос мой был теоретический. Теперь для себя я уяснил (надеюсь, правильно), что - теоретически - гидравлическая система в любом случае приходит к одному и тому же равновесному состоянию независимо от очередности включения насосов и вероятной причиной являются проблемы с настройками автоматики.

Всем большое спасибо за помощь!

[Theoristos]

Мне кажется зависимость от порядка может быть только при какой-то нетривиальной расходной характеристике насосов или при хитрых конструкциях тройников (в схемах пневмоавтоматики встречается, тут маловероятна).
Хорошо б конечно прикинуть реальные гидросопротивления участков и расходные характеристики насосов.
А куда эта сеть в конечном этоге выходит? Там давления/расходы постоянные или нет?

[Amw]

dani1978 в сообщении #863174 писал(а):

Опытным путём установили, что система более-менее стабильно работает при давлении левого насоса 4,2 атм, а правого - 3,8 атм. Однако выявилась следующая неприятность: при останове "правого" насоса его последующий пуск происходит без проблем, а вот при останове "левого" насоса его пуск - иногда - сопровождается "помпажем".

Между насосами поставить вентиль и все включения-выключения производить при закрытом вентиле.