Описание лабораторного стенда

В данной работе студенты знакомятся с применением ЧРП для регулирования производительности насоса в замкнутой водяной сети с помощью изменения скорости вращения электродвигателя насоса.

Общий вид стенда приведен на рис. 4.

На стенде установлено три асинхронных насоса, подключенных параллельно и работающих на одну водяную сеть. Подпор на всасе насосов создается водой, залитый в бак и размещенный в задней части стенда, рис. 5.

Рис. 4. Общий вид стенда

Бак имеет высоту 1,5 м и за счет уровня заполнения водой создает подпор на всасе насосов более 1 м водяного столба (м вод. ст.) или примерно 0,1 бар.

Из бака вода через коллектор поступает к насосам по подающей линии, а возвращается по обратной, рис. 6.

В режиме ЧРП может работать любой, но только один из трех насосов. Переход в режим ЧРП последующего насоса происходит после полной загрузки предыдущего.

ПЧ находится внутри блока управления, рис. 7.

На рис. 8 показан манометр, по которому определяется давление вод перед дросселем, рис. 4, задающим гидравлическое сопротивление линии. Шкала манометра проградуирована двумя величинами – в фунтах на дюйм в квадрате (PSI), красная шкала, (внутренняя) и в барах, черная шкала (наружная). Один бар равен 14,504 PSI. Мы будем пользоваться черной шкалой.

Рис. 6. Прямая и обратная линии воды

Рис. 5. Напорный бак

Рис. 7. Блок управления

Режим работы насоса устанавливается с пульта управления, рис. 4. Все параметры этого режима и выбранные установки электронной и коммутирующей аппаратуры фиксируются в блоке памяти LCP и могут быть повторены в любое время.

В данной работе исследуется регулирование расхода воды путем изменения числа оборотов электродвигателя одного насоса. Другие два насоса выключены.

В ключает стенд и устанавливает исходный режим работы преподаватель. Примерные режимы работы насоса в относительных величинах приведены на рис. 9.

По осям ординат обозначены: слева – давление H, %; справа – мощность, потребляемая двигателем N, %; по оси абсцисс обозначен расход воды Q, %.

Н

Рис. 8. Манометр

а рис. 9 обозначены: линия 1 – характеристика сети при исходном гидравлическом сопротивлении (зависимость напора H, %, от расхода воды Q, %) ; линия 2 - характеристика сети при увеличенном гидравлическом сопротивлении; линия 3 – характеристика насоса при исходном числе оборотов n1; линия 4 – характеристика насоса при числе оборотов n2 < n1; 5 – характеристика насоса при числе оборотов n3 < n2; линия 6 – мощность, потребляемая электродвигателем при дроссельном регулировании расхода воды при числе оборотов насоса n1; линия 7 – мощность, потребляемая электродвигателем при дроссельном регулировании расхода воды при числе оборотов насоса n2; линия 8 – мощность, потребляемая электродвигателем при дроссельном регулировании расхода воды при числе оборотов насоса n3. Величина напора в сети при нулевом расходе (крайние левые значения кривых 1 и 2) определяются высотой водяного столба воды в напорном баке.

Насосы стенда могут работать как при числе оборотов больше 3000 об/мин, так и при меньших. Кривые 3, 4 и 5 построены для чисел оборотов с интервалом 500 об/мин. Мощность насоса N, %, (кривые 6,7,8) находилась по формуле

, (1)

где H – напор на нагнетании насоса, % от максимально значения; Q – расход воды, % от максимально значения; η – произведение коэффициентов полезного действия (кпд) насоса, двигателя и ЧРП. В рассматриваемых режимах эта величина принята постоянной и равной η = 0,7.

Полученные значения мощности также нормировались как 100 % для максимального значения.