Gidravlika_i_ghidromiekhanizatsiia_s.kh_._protsiessov__Praktikum

где ∆Hх — приращение скоростного напора для рассматриваемых сечений

1–1 и 2–2;

S1, S2 — площади соответствующих поперечных сечений;

Рисунок 4.8 — Схема установки для испытания насоса:

К — регулировочный кран; М — манометр, МВ — мановакуумметр; С — счетчик (расходомер), КС — обратный клапан с сеткой

в) Nэ — эффективная (полезная) мощность насоса. Это мощность, которую жидкость получает от насоса:

г) N — мощность (на валу) насоса, т. е. потребляемая. Если вал двигателя непосредственно соединяется с валом насоса, то она равняется полезной мощности двигателя;

е) Hвакдоп — допустимая вакуумметрическая высота всасывания.

141

Если рабочая вакуумметрическая высота всасывания превысит допустимую, то в насосе будет иметь место явление, называемое кавитацией;

ж) n — частота вращения рабочего колеса насоса.

Кроме того, существуют параметры, характеризующие утечки в насосе, шум и вибрацию, надежность работы насоса и целый ряд других.

Зависимости H = f1(Q), η = f2(Q), N = f3(Q), Hвакдоп = f4(Q) или ∆hдоп = f4(Q)

при n = const называются рабочими характеристиками насоса. Причем первая называется напорной, вторая и третья — энергетическими или мощностными, а четвертая называется кавитационной.

Характеристики насосов обычно представляются в графической (рисунок 4.9) или табличной форме.

Для определения характеристик проводятся испытания насосов. Правила и методы испытания центробежных насосов предусмотрены ГОСТ 6134–71, группа Г82 («Насосы динамические. Правила и методы испытаний»). В этом стандарте рассматривается несколько разновидностей испытаний: приемочные, контрольные, периодические, типовые и др.

В данной работе предусматривается только часть контрольных испытаний — определение напорной H = f1(Q) и энергетических η = f2(Q), N = f3(Q) характеристик.

Измерение подачи (расхода) производится на выходе из насоса, после отбора жидкости на собственные нужды (на смазку, охлаждение и т. п.).

Измерение давления производится манометрами, вакуумметрами или мановакуумметрами, которые устанавливаются в сечениях на расстоянии двух диаметров от входного и выходного патрубков насоса.

Для уменьшения колебаний стрелки, вызванных вибрацией насоса, манометры подключаются при помощи гибких шлангов. Если этот шланг заполняет воздух, удельный вес которого примерно в 800 раз меньше, чем у воды, то показания приборов будут включать систематическую ошибку, которая определяется с помощью основного уравнения гидростатики. Например, для схемы, показанной на рисунке 4.8:

142

Во время проведения испытаний необходимо соблюдать основные правила эксплуатации насосов.

Порядок запуска:

а) выключить с помощью трехходовых кранов манометр и вакуумметр (во избежание их поломки в результате резкого увеличения давления);

б) проверить соответствие задвижек пусковому положению.

Для уменьшения пусковых токов, которые могут в несколько раз превышать ток, потребляемый двигателем при соответствующем установившемся режиме, а также для уменьшения механических нагрузок двигатели запускаются по возможности при наименьшей потребляемой мощности. Из графика N = f3(Q) на рисунке 4.9 видно, что центробежные насосы потребляют наименьшую мощность при Q = 0, т. е. на холостом ходу. Поэтому центробежные насосы целесообразно запускать при закрытой задвижке на нагнетательном трубопроводе. Эта особенность запуска характерна только для центробежных насосов. Остальные насосы (осевые, вихревые, объемные) запускаются только при открытой задвижке.

На всасывающем трубопроводе любого насоса для исключения кавитации задвижка всегда должна быть полностью открыта при любом режиме работы (она закрывается только на время ремонта); в) запустить двигатель.

Если расход насоса отсутствует или будет очень незначительным, то следует остановить насос и залить всасывающий трубопровод и корпус жидкостью. Необходимость этого вызывается тем, что наличие воздуха в рабочем колесе насоса будет давать численно такие же напор и вакуумметрическую высоту всасывания, как и при перекачке, например, воды, но выраженные уже в единицах высоты столба воздуха. В результате разрежение во всасывающем, не заполненном водой трубопроводе, будет почти в 800 раз меньше, чем в заполненном, т. е. во столько же раз, во сколько воздух легче воды. Поэтому центробежный насос, у которого не заполнены жидкостью

145

корпус и всасывающий трубопровод, не сможет создать разрежение, достаточного для подъема данной жидкости; г) с помощью трехходовых кранов заполнить трубки манометра и вакуум-

метра перекачиваемой жидкостью и включить приборы для измерения давления.

Для остановки насоса следует: а) отключить манометр и вакуумметр;

б) закрыть задвижку на напорном трубопроводе; в) остановить двигатель.

В процессе испытаний необходимо контролировать работу насоса:

а) через сальниковые уплотнения в целях охлаждения и смазки вода должна сочиться отдельными каплями в противном случае при работе сальник перегреется и происходит катастрофический износ сальника и вала. Если через сальник просачивается чрезмерно большое количество жидкости, то надо подтянуть крышку сальника или, в случае необходимости, дополнить или сменить набивку;

б) температура подшипников и электродвигателя не должна превышать 60– 70 °С;

в) при появлении во время работы насоса сильных шумов, повышенной вибрации, его необходимо срочно остановить и выяснить причины. Насос можно будет включить только после устранения всех неполадок.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с установкой для испытания центробежного насоса: а) изучить порядок снятия отсчетов по приборам; записать в таблицу 4.5 со-

ответствующие шкале приборов единицы измерения; б) занести в таблицу 4.3 паспортные данные насоса;

в) определить и записать в таблицу 4.4 параметры насосной установки: Нг — геометрический напор насосной установки;

146

Нв — геометрическую высоту всасывания; Нн — геометрическую высоту нагнетания;

p 1 — давление на свободной поверхности воды в приемном колодце; p 2 — давление на выходе из нагнетательного трубопровода;

го напора в насосе —

∆h — превышение манометра над мановакуумметром.

г) предъявить преподавателю материалы, выполненные в cooтветствии с вышеуказанными пунктами и получить разрешение на запуск установки.

2.Руководствуясь правилами эксплуатации, запустить насос, открыть полностью кран на нагнетательном трубопроводе, убедиться в нормальной работе насоса (вода выходит, заполняя все сечение нагнетательного трубопровода компактной сплошной струей).

После того, как установится режим работы насоса (показания приборов, измеряющихдавление, неменяются), определитьизаписатьвтаблицу4.5:

а) показания манометра рм, мановакуумметра рв и ваттметра Nw;

б) объем воды V, протекший за время t (по секундомеру). Измеренный объем воды выбирается таким образом, чтобы максимальная относительная ошибка измерения расхода соответствовала классу точности остальных приборов (в настоящей работе этот объем принимается 40–100 л);

в) предъявить результаты сделанных измерений преподавателю и получить разрешение на изменение режима работы насоса.

3.Не останавливая насос, произвести измерения, указанные в пункте 2 для всех положений рукоятки крана (таблица 4.5).

4.Руководствуясь правилами эксплуатации, остановить насос.

5.Определить и записать в таблицу 4.5:

а) подачу насоса по формуле Q = Vt ;

147

б) ∆гpм — приращение пьезометрического напора, вычисленное по показани-

ям манометра и мановакуумметра, см. приложения к формуле (4.5); в) ∆Hх — приращение скоростного напора по формуле (4.2);

г) Н — полный напор насоса по формуле (4.5);

д) N — мощность на валу насоса с помощью тарировочного графика электродвигателя N2 = f(N1) или по формуле N2 = N1зэ ,

где N1 — мощность, потребляемая электродвигателем (определяется с помощью ваттметра);

N2 — мощность на валу электродвигателя;

ηэ — КПД электродвигателя при соответствующем режиме.

Учитывая, что в лабораторной установке насос и двигатель имеют общий вал, то N2 = N (в данном случае КПД передачи ранен единице);

е) η — коэффициент полезного действия насоса по формуле (4.4).

6. Построить па бумаге, имеющей координатную сетку, рабочие характеристики насоса (рисунок 4.9):

а) напорную H = f1(Q);

б) энергетические η = f2(Q) и N = f3(Q).

Таблица 4.3 —Паспортные (номинальные) данные насоса

Таблица 4.4 — Параметры насосной установки

148

Таблица 4.5 —Рабочие параметры насоса

4.3 Практическое занятие «Расчет насосной установки»

Насосная установка и ее параметры

Насосной установкой целесообразно называть систему резервуаров, трубопроводов и арматуру, к которой подсоединяется насос (рисунок 4.10).

Диаметры трубопроводов насосной установки выбираются в зависимости от средней скорости воды в трубопроводе, которая по СНиП 2.04.02–84 для труб диаметром d ≤ 250 мм составляет для всасывающих трубопроводов (0,6–1) м/с, а для нагнетательных трубопроводов (0,8–2,0) м/с. Всасывающий трубопровод для уменьшения вероятности появления кавитации рекомендуется делать по возможности короче и с наименьшим числом поворотов. Во избежание подсоса воздуха всасывающие трубопроводы обычно применяются стальные.

Насосную установку характеризуют следующие параметры:

Q — расход — объем воды, проходящей в единицу времени через каждое поперечное сечение трубопроводов насосной установки, м3/с;

Нв — геометрическая высота всасывания, м; Нн — геометрическая высота нагнетания, м;

Нг = Нв + Нн — геометрический напор насосной установки, м; р1, р2 — давления на поверхности жидкости в приемном и напорном резер-

вуарах, Па;

149

Нн.у — потребный напор насосной установки – это напор, который необходимо создать на насосной установке, чтобы по ней пошла жидкость с заданным расходом:

гдеh = hв + hн — общиепотеринапоратрубопроводовнасоснойустановки;

hв и hн — потери напора соответственно во всасывающем и нагнетательном трубопроводах.

Рисунок 4.10 — Схема насосной установки:

1 — всасывающий клапан с сеткой; 2 — всасывающий трубопровод; 3 — насос; 4 — задвижка; 5 — нагнетательный трубопровод

150