При изменении режимов работы насосных станций в их элементах возникают гидромеханические переходные процессы. По частоте повторения и месту, занимаемому в рабочем процессе станции, их можно разделить на основные и особые.

Основные переходные процессы — «нормальный» пуск насосного агрегата; зарядка и разрядка сифонного водовыпуска или открытие и закрытие затвора; изменение подачи насоса с помощью разворота лопастей рабочего колеса или изменение частоты вращения агрегата; «нормальная» остановка агрегата — являются необходимой частью рабочего процесса станции и повторяются каждый раз при изменении режима ее работы.

К особым переходным процессам относятся работа насоса в неустойчивой зоне характеристики, в так называемом режиме «седла», или «помпаж»; «потеря привода» — отключение двигателя насоса от сети без отключения напорного водовода от верхнего бьефа; пуск насоса при закрытом клапане срыва вакуума на сифонном водовыпуске. Указанные режимы не являются обязательными для эксплуатации насосной станции, однако они встречаются вследствие гидравлического удара при пуске насоса, ухудшения действительных характеристик насосов против расчетных, вследствие неисправностей, возникающих в энергосистеме и непосредственно на насосной станции, или ошибок эксплуатационного персонала и, наконец, из-за недоучета возможных колебаний нижнего бьефа насосной станции.

Пульсации давления в проточном тракте, нагрузки, воспринимаемые гидромеханическим оборудованием и элементами конструкций насосных станций, напряжения и вибрации, возникающие в них, при переходных процессах значительно превосходят их средние значения в рабочих режимах и, несмотря на кратковременность их приложения, являются определяющими при расчете на прочность элементов насосных станций.

Характер протекания переходных процессов определяется составом и компоновкой сооружений насосной станции, действующим напором, конструкцией и характеристиками установленных насосов, конструкцией и местом установки затворов.

Все многообразие компоновок насосных станций и напорных трубопроводов гидротехнических систем по этим признакам можно разделить на следующие основные группы:

1. Насосные станции с индивидуальными для каждого насоса напорными водоводами и сифонными водо-выпусками.
2. Низконапорные насосные станции с короткими индивидуальными напорными водоводами с затворами на водовьгауске.
3. Насосные станции с общими для нескольких агрегатов напорными водоводами или длинными водоводами, не опоражниваемыми после остановки агрегата.

В процессе пуска насосный агрегат проходит ряд последовательных этапов:

1. — трогание из состояния покоя, набор синхронной частоты вращения и синхронизация;
2. — увеличение напора при заполнении трубопровода при синхронных оборотах;
3. — работа при повышенном напоре до срабатывания запорных устройств;
4. — выход на расчетный режим.

Характерной особенностью осевых насосов является увеличение гидродинамического момента на валу с увеличением напора, поэтому для облегчения условий работы двигателя пуск насосов производится, как правило, на предварительно опорожненный от воды трубопровод. Исключение составляют насосные станции систем охлаждения конденсаторов ТЭС и АЭС, в которых допускают увеличение пускового момента вследствие большой длины напорных водоводов. У диагональных насосов момент на валу, как правило, не зависит от напора, и с точки зрения пускового момента пуски на заполненный и опорожненный водовод одинаковы.

Нормальная остановка насосного агрегата осуществляется отключением насосного агрегата от сети с отделением напорного трубопровода от верхнего бьефа. В насосных станциях с сифонными водовыпусками или затворами на конце индивидуальных водоводов это отделение может производиться заблаговременно, одноВременно с отключением насоса или с некоторой задержкой. Вода из напорного водовода стекает в процессе остановки через погружные насосы в нижний бьеф. Отсутствие запорных устройств у насоса делает режим остановки наиболее неблагоприятным из нормальных переходных режимов работы агрегата, поскольку опорожнение трубопровода вызывает вращение насосного агрегата в обратную сторону, сопровождающееся значительными динамическими нагрузками.

В насосных станциях с длинными полого лежащими водоводами их опорожнение может затянуться настолько, что будет представлять опасность для прочности насоса. В этих компоновках для облегчения остановки предусматривают арматуру (обратные клапаны, дисковые затворы), предотвращающую слив воды из трубопровода. Обратные клапаны закрываются при смене направления движения воды, и закрытие их сопровождается гидравлическим ударом, требующим увеличения прочности напорного трубопровода. В общем случае в процессе остановки агрегат может проходить следующие этапы:

1. — повышение напора при срыве вакуума в сифоне или прикрытии затвора;
2. — отключение двигателя от сети и снижение частоты вращения в тормозном насосном режиме до момента смены направления движения воды;
3. — режим противотока, в котором при насосном направлении вращения насоса поток движется из напорной на всасывающую сторону насоса. Этот режим заканчивается остановкой насоса и реверсом направления его вращения;
4. — турбинный режим, в котором насос раскручивается в обратную сторону до наступления соответствия частоты вращения напору;
5. — разгонный режим;
6. — тормозной турбинный режим, заканчивающийся при стекании воды из напорного трубопровода или закрытии обратного клапана;
7. — обратный насосный режим, в котором происходят подача воды в нижний бьеф и полная остановка насоса.

Характер протекания и продолжительность каждого этапа остановки связаны с режимом, в котором работали насосы перед остановкой, и конструкцией насоса и сифонного водовыпуска, а именно: углом установки лопастей рабочего колеса, положением клапана срыва вакуума, подтоплением шелыги сифонного водовыпуска и превышением гребня сифона над уровнем воды в верхнем бьефе, конструкцией и площадью проходного сечения клапанов срыва вакуума, видом полной четырех-квадрантной характеристики насосов, инерцией вращающихся масс и инерцией воды в трубопроводе.

Основными параметрами, характеризующими условия протекания процесса остановки насоса, являются давление в сифоне и расход обратного тока воды, определяющие надежность срыва вакуума и опасность самопроизвольной зарядки сифона, разгонная частота вращения и время ее достижения, пульсации давления и развитие кавитационных явлений в проточном тракте, вибрация гидромеханического оборудования и строительных конструкций насосной станции, определяющие надежность и долговечность работы оборудования.

Регулирование подачи поворотно-лопастных осевых и диагональных насосов обеспечивается изменением угла установки лопастей рабочего колеса, а в агрегатах, снабженных двухскоростными двигателями, также изменением частоты вращения насосного агрегата. В насосах, оборудованных гидравлическим или электрическим приводом лопастей рабочего колеса, изменение угла установки может быть произведено на вращающемся агрегате. В насосах с жестко закрепленными лопастями для регулирования подачи может применяться направляющий аппарат на входе в рабочее колесо.

С точки зрения вибраций оборудования и пульсаций давления в проточном тракте процесс изменения угла установки лопастей не представляет особенного интереса, так как все эти величины практически равны соответствующим величинам в стационарных процессах, однако, как и при пуске, перед изменением угла установки лопастей следует четко представлять, в какой точке характеристики окажется насосный агрегат после разворота лопастей. Следует быть внимательным при увеличении угла установки лопастей при напорах меньше расчетного, так как это сопряжено с увеличением амплитуды пульсации давления и вибрации, возможно возникновение кавитационных зон. Особенно осторожно следует уменьшать угол установки лопастей при высоких напорах, так как это может привести к переходу режима работы насоса в неустойчивую зону характеристики.

В насосах с механическим приводом лопастей рабочего колеса изменение угла установки возможно только на остановленном двигателе и сопряжено с определенными затруднениями. Помпажные режимы возникают при повышении напора до значения, соответствующего неустойчивой зоне характеристики насоса. Это может происходить при пуске насоса, снижении уровня нижнего бьефа или самопроизвольном открытии клапанов срыва вакуума. Динамические нагрузки в помпажных режимах настолько велики, что эксплуатация насосов в них недопустима.

Потеря привода насоса происходит при отключении электродвигателя насоса от сети без отделения трубопровода от верхнего бьефа. Насос может вращаться с разгонной частотой вращения в обратном направлении до сработки верхнего бьефа. Динамические нагрузки при этом столь велики, что после разгона рекомендуется проводить ревизию агрегата. Пуск на закрытый клапан срыва вакуума на сифонном водовыпуске может происходить при отказе системы автоматики или преждевременном его закрытии.