8.2 Индикаторная диаграмма
Индикаторная диаграмма показывает изменение давления внутри цилиндра насоса в соответствии с ходом поршня и может быть получена с помощью датчиков давления.
В идеальном случае изменение давления в цилиндре насоса изображается в виде прямоугольника 1-2-3-4 (рисунок 8.5). При движении поршня вправо давление Р1i, устанавливающееся в цилиндре насоса, опускается ниже давления во всасывающем трубопроводе вследствие потерь энергии во всасывающем клапане.
В точке 1 поршень изменяет направление на обратное. Всасывающий клапан автоматически закрывается, и давление в цилиндре резко увеличивается до величины Р2i. Р2i больше давления в нагнетательном трубопроводе на величину, соответствующую весу и натяжению пружины нагнетательного клапана.
В крайнем левом положении (точка 3) поршень снова меняет направление движения. При этом давление в цилиндре снова резко падает по линии 3-4, нагнетательный клапан закрывается и открывается всасывающий клапан.
Действительная диаграмма отличается от идеальной прежде всего колебаниями давления в начале процесса всасывания и в начале процесса нагнетания в результате изменения гидравлического сопротивления клапанов при их подъеме с седла и последующего колебания. На форму линий всасывания и нагнетания диаграммы влияют также силы инерции жидкости, находящейся в трубопроводе между гасителями пульсаций и цилиндром.
Линии подъема 1-2 и спада давления 3-4 не строго вертикальные из-за некоторой сжимаемости реальной жидкости, попадания пузырьков газа, а при высоких давлениях также вследствие упругой деформации цилиндра.
Рис. 8.5. Изменение давления в цилиндре
В процессе эксплуатации насоса с него периодически снимают действительную индикаторную диаграмму и сравнивают с эталонной. Это позволяет судить о правильности работы насоса и его исправности.
Пользуясь индикаторной диаграммой можно получить индикаторную мощность насоса и индикаторный кпд
Индикаторная (внутренняя) мощность насоса показывает количество энергии, которую получает жидкость в рабочей камере насоса за единицу времени. Для одноцилиндрового насоса простого действия она составляет:
(8.10)
,
где Рi
-
индикаторное развиваемое давление.
Для идеального случая (прямоугольная индикаторная диаграмма) индикаторное развиваемое давление равно:
(8.11)
.
Для реальной диаграммы Рi выражается:
(8.12)
где fi – площадь индикаторной диаграммы;
mp – масштаб;
h – длина хода;
Pi – приращение удельного количества энергии на единицу жидкости внутри цилиндра насоса.
Индикаторный кпд равен:
(8.13)
.
По индикаторной мощности можно определить механический кпд насоса:
(8.14)
.
На рисунке 8.6 изображен прибор – индикатор, с помощью которого снимается индикаторная диаграмма, на рисунке 8.7 - индикаторные диаграммы исправного и неисправного насоса. Диаграмма на рисунке 8.7,а указывает на то, что после закрытия всасывающего клапана с большим запозданием поршень сначала сжимает находящийся в цилиндре воздух или пары перекачиваемой жидкости, затем начинается процесс нагнетания. Линия bb подъема давления изображена не вертикально, а кривой bb. На рисунке 8.7,б кривая СС особенно заметна около неподвижных точек.