Лабораторная работа № 8 нормальные испытания центробежного насоса

Цель работы– построить рабочую характеристику насоса, представляющую собой совокупность графических зависимостей напора, потребляемой мощности и коэффициента полезного действия насоса от его подачи при постоянной частоте вращения.

Для проведения работы используется центробежный насос консольного типа марки 2К-6 (2К 20/30) (рис.2.12).

Теоретическая часть.

Подачейнасоса (Q,м³/с) называется объем жидкости, подаваемый насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени. Для измерения подачи стенд оборудован расходомерной диафрагмой 11, установленной на нагнетательном трубопроводе. Перепад давленийh_ртна диафрагме определяется с помощью ртутного дифференциального манометра и выражается в м ртутного столба.

;; , (2.59)

где _рти_в– плотности ртути и воды,кг/м³;D– диаметр трубы (D= 0,051м);= 0,69 – коэффициент расхода диафрагмы, зависящей отd/D;с– числовой коэффициент, подсчитанный при значенияхd иD, т.е.

где h_рт– показания ртутного дифманометра,м, приdдиафрагмы, 0,035м.

По указанию преподавателя подача может быть определена при помощи индукционного расходомера ИР-61.

1. Напоромнасоса называется разность удельных энергий жидкости на выходе и входе насоса. За вход и выход насоса принимаются сечения соответственно на входе во всасывающий патрубок и на выходе из нагнетательного патрубка (рис.2.13)

. (2.60)

Трубка, соединяющая манометр с трубопроводом, после ее проливки заполняется жидкостью. Поэтому манометр на нагнетательной линии 1 измеряет давление, отличное от давления в точке замера на значение h_н. Введя поправку на положение манометра, получим избыточное давление после насоса,Па.

,

где М_н– показание манометра,Па.

При наличии на стороне всасывания вакуума давление р_вперед насосом измеряется вакуумметром 2 (рис.2.13). поправка на положение вакуумметра не вводится, так как соединительная трубка при продувке заполняется воздухом. Учитывая, что вакуум является отрицательным избыточным давлением, получим избыточное давление перед насосом, Па

,

где В – показание вакуумметра,Па.

Учитывая, что h_в=z_н-z_в+h_н– разность уровней установки манометра и точки включения вакуумметра, получим

. (2.61)

Если в подводящем трубопроводе не вакуум, а избыточное давление, то

,

где М_в– показание манометра 3, установленного на подводящем трубопроводе насоса;h_вм– поправка на положение этого манометра.

Учитывая, что h_м=z_н-z_в+h_н-h_вм– разность уровней установки манометровМ_ниМ_в, получим

, (2.62)

где _ни_всредние скорости напорном и во всасывающем трубопроводах насоса, определяемые из уравнения расхода

.

2. Полезная мощностьнасоса, кВт

. (2.63)

3. Мощность на валунасоса определяется измерением крутящего момента и числа оборотов. Измерение крутящего момента производится при помощи балансирного электродвигателя с уравновешивающим грузом на весах. Весы установлены для работы в сторону нагрузки.

Балансирный двигатель представляет собой обычный электродвигатель, его статор свободно подвешен на шарикоподшипниках, укрепленных на стойках. К статору прикреплен рычаг, образующий плечо. На конце рычага подвешен груз, который покоится на чашке измерительных весов.

Момент, передаваемый на вал насоса, равен произведению уравновешивающей силы Р на плечо рычага l.

Мощность на муфте двигателя, кВт

, (2.64)

где Р =G-G¹,G¹= 0,087кг– масса груза на чашке весов;G– масса груза на чашке весов в режиме нагрузки,кг; - угловая скорость вращения,рад/с;n – частота вращения,мин^-1;М_р,М_ст– крутящие моменты ротора и статора соответственно;l = 0,565м.

4. Коэффициент полезного действиянасоса есть отношение полезной мощности к затраченной

, (2.65)

5. Число оборотовнасоса при испытаниях определяется при помощи строботахометра.

Перед построением характеристики (рис.2.14), полученные значения Q,Н иNнеобходимо привести к постоянному числу оборотов по формуле подобия

, ; (2.66)

где значок «штрих» относится к постоянному числу оборотов, КПД насоса при пересчете полагают неизменным.

Описание установки

Насос 6 (рис.2.12) приводится в работу электродвигателем 7, статор которого особо подвешен на специальных опорах, подключен к резервуару 19, обычно именуемому кавитационным баком. На подводящем трубопроводе у входного патрубка насоса установлены манометр 4 для нормальных испытаний насоса и вакуумметр 5 для кавитационных испытаний насоса.

На напорном трубопроводе размещены манометр 10, расходомер 11 с дифференциальным манометром 12 и регулировочная задвижка 13, расположенная за расходомером.

Мощность насоса определяется при помощи балансирного электродвигателя 7, частота вращения – строботахометром 9.

Через вентили 18 и 21 бак заполняется водой, через вентиль 20 вода может быть выпущена из бака в канализацию. Для наблюдения за уровнем служит водомерное стекло 22.

При испытании насоса необходимо иметь возможность перед входом в насос устанавливать любое давление. Для этого к баку 19 подключены водокольцевой вакуум-насос КВН-4 и воздушный компрессор.

Задвижка 2 на всасывающем трубопроводе используется только для отключения системы или во время ремонта. Регулирование подачи при помощи этого вентиля во избежание появления кавитации при нормальных испытаниях не допускается.

Методика проведения работы

Включение установки без разрешения преподавателя категорически запрещается.

Перед пуском установки необходимо проверить:

• Надежность крепления стопорным винтом корпуса балансирного электродвигателя;

• На ртутном дифманометре (рис.2.16) рабочие вентили 1, расположенные наклонно, и продувочные 2 – горизонтально с боков прибора, должны быть плотно закрыты во избежание выброса ртути при пуске установки;

• Стопорная ручка весов должна быть установлена в положение «2».

1. Включить компрессор и в кавитационном баке установить избыточное давление 5-10 м вод. ст. по указанию преподавателя.

2. Включить насос пусковой кнопкой управления электродвигателем.

3. Дать поработать насосу некоторое время на максимальной подаче для того, чтобы удалить воздух из насоса и трубопровода и прогреть подшипники установки.

4. Включить строботахометр выключателем с надписью СЕТЬ, при этом должны загореться лампочки подсветки шкалы. Включить импульсную лампу следует только после 3-5 мин прогрева прибора выключателем с надписью ЛАМПА.

5. Пролить соединительные трубки манометров.

6. Пролить импульсные трубки дифманометра (рис.2.15). Импульсные трубки проливают поочередно. Для проливки, например, левой импульсной трубки закрывают правый рабочий вентиль, открывают уравнительный вентиль 3 (средний вентиль) и затем открывают левый продувочный вентиль. После проливки левой трубки закрывают левый продувочный вентиль, левый рабочий, открывают правый рабочий вентиль и проливают правую трубку, для чего открывают правый продувочный вентиль.

7. Включить дифманометр в работу. Для этого открыть уравнительный вентиль и медленно открывать один из рабочих вентилей. Установленный на приборе пружинный манометр при этом покажет соответствующее открытому рабочему вентилю давление в рабочем трубопроводе. Затем открыть второй рабочий вентиль. При закрывании уравнительного вентиля надо все время наблюдать за уровнем ртути в трубках, с тем чтобы приостановить включение прибора, если измеряемый перепад окажется больше 700 мм. рт.ст.

8. Освободить стопорный винт 8 (рис.2.12) крепления статора балансирного электродвигателя.

9. Включить весы в рабочее положение переводом стопорной ручки из положения «2» в положение «0», при этом осветиться шкала весов на матовом стекле.

10. Включить импульсную лампу строботахометра.

11. Закрыть задвижку на напорной линии рабочего трубопровода и приступить к испытаниям. Следует иметь в виду, что продолжительная работа насоса при закрытой задвижке вследствие перегрева жидкости не рекомендуется.

Обработка результатов эксперимента

При снятии характеристики количество подач, на которых проводят замеры, должно быть не менее 16, включая точку при нулевой подаче, причем подачи в соседних точках должны отличаться друг от друга не более, чем на 8 % от номинальной подачи.

Для обеспечения равномерного распределения точек по подаче составляется табл.2.12 режимо-показаний расходомера, которые нужны для проведения очередного замера.

Таблица 2.12

i	1	2	3	4	5	6	n+ 1
hi

Для этого необходимо установить предельные расходы (максимальный и минимальный) с помощью задвижки на нагнетательном трубопроводе. Замерить показания дифференциального манометраh_maxиh_min, соответствующие предельным расходам, и определить значения между и на 8-16 равных участков.

,

где h_minиh_max– показания дифманометра, мм;i– порядковый номер замера (i= 1,2,3, …, +1);n– число участков разбивки.

Снятие характеристики нужно начинать с режима минимальной мощности, т.е. для центробежных насосов – с нулевой подачи, для вихревых и осевых – с наибольшей подачи. Новая подача устанавливается по мере все большего открытия регулирующей задвижки и контролируется по показанию дифференциального манометра расходомера в соответствии с таблицей режимов.

При каждом режиме снимаются показания (см.рис.2.12): В – вакуумметра 5 или М_в– манометра 4 на подводящем трубопроводе насоса, М_н– манометра 10,h_i– дифференциального манометра 12 расходомера 11,G– балансирного электродвигателя 7 и частоты вращенияnпо строботахомтеру 9.

Во время испытаний стрелки пружинных приборов и уровня в дифманометре непрерывно колеблются. Необходимо внимательно улавливать средние показания приборов, не допуская снятия замеров по случайным и кратковременным отклонениям показания, вызываемым пульсацией потока в системе.

Обработка результатов испытаний производится непосредственно после испытаний и ведется каждым участником испытаний в протоколах подсчета.

Для построения рабочей характеристики значения Н,N,наносятся на график в функцииQ. По нанесенным точкам проводятся плановые кривые, осредняющие результаты, полученные в отдельных точках. При этом следует добиваться наименьших и приблизительно одинаковых отклонений точек по обе стороны кривой. График должен содержать шкалы величин с цифрами и их обозначения. Каждая из кривых также должна иметь соответствующие обозначенияН,Nи. Значок «штрих» на графике опускается.