Мошенцев ю.Л., Минчев д.С.
Лабораторная работа №2
Испытания центробежного насоса
Кафедра двс нук
Стенд для испытаний центробежного насоса.
Центробежный
насос 1 установлен на специальном стенде
(рис.1),
Рис.1. Схема стенда для испытаний центробежного насоса:
1 – насос; 2– расходный резервуар; 3 – клапан на всасывающем патрубке; 4 – клапан для спуска воды из мерного бака; 5 – мерный бак; 6 – трёхходовой кран; 7 – дроссельный клапан; 8 – клапан для заливки водой; 9 – клапан для спуска воздуха; 10 – вакуумметр;
11 – манометр; 12 – тахометр 14 – рычаг; 15 – весы
где имеется приёмный резервуар 2, из которого насос всасывает воду. После насоса вода поступает через дроссельный клапан 7 по напорному трубопроводу к трёхходовому крану 6, которым можно направлять воду либо в мерный бак 5, либо снова в приёмный резервуар 2, в зависимости от положения пробки крана 6. После заполнения мерного бака при измерении производительности насоса вода из мерного бака 5 может сливаться через клапан 4. Центробежный насос 1 приводится в действие от двигателя постоянного тока 13, который позволяет устанавливать любую частоту вращения приводной шестерни насоса путём изменения тока возбуждения. Двигатель установлен по схеме мотор-весов, при которой его реактивный момент измеряется с помощью усилия на рычаге 14, опирающегося на тарелку весов 15 (см. рис.1 и 2). Частота вращения электродвигателя определяется электротахометром 12. Измерение момента и частоты вращения позволяет определять потребляемую мощность насоса с высокой точностью. На стенде имеются манометр 11 и вакуумметр 10 для измерения давления на нагнетании и разрежения на всасывании при работе насоса. Перед пуском насос и его приёмный патрубок заливаются водой через клапан 8. Чтобы вода не ушла в расходный бак, трубопровод перед пуском закрывается клапаном 3, который имеет дистанционный привод. Для спуска воздуха из насоса при заливке используется клапан 9.
Рис.2. Схема мотор-весов
Принципиальная схема устройства центробежного насоса показана на рис.3
Рис. 3. Схема одноступенчатого центробежного насоса: 1– приёмный патрубок; 2– рабочая лопатка; 3 – задний диск; 4 –улитка; 5 – передний диск; 6 – ступица колеса; 7 – нагнетательный патрубок
Целью испытаний центробежного насоса является получение фрагментов его характеристики в виде зависимостей L = f(Q) и η = f(Q) (рис.4) для различных частот вращения шестерен. Кроме этих зависимостей практический интерес могут представлять зависимости вида N = f(Q) при разных частотах вращения (рис.5), которые также должны быть получены студентами при выполнении данной работы.
Для равномерного распределения экспериментальных точек по кривым L = f(Q) и η = f(Q) при n = сonst (рис.4,5) можно использовать то обстоятельство, что L пропорциональна pн. В этом случае для обеспечения нужной равномерности каждый последующий режим замеров должен отличаться от предыдущего примерно на равную величину изменения давления нагнетания, которое следует заранее выбрать и затем устанавливать по манометру с помощью дроссельного клапана на нагнетании при работе насоса. Испытания должны проводиться каждой бригадой при одной-двух частотах вращения в описанной ниже последовательности.
Рис. 4. Фрагменты характеристики центробежного насоса:
(а – расходно-напорная составляющая; ( б – энергетическая составляющая
Рис.5. Зависимость мощности от удельной работы
Запуск и обслуживание центробежного насоса.
Центробежный насос должен начинать работу при полностью залитых водой межлопастных каналах колеса и всасывающем трубопроводе. При этом насос может располагаться как под уровнем воды в приёмном баке, так и выше этого уровня. На установке насос стоит над уровнем воды в расходном баке. В этом случае перед его запуском необходимо закрыть клапан 3, открыть клапан спуска воздуха 9 и залить воду через клапан 8 до выхода её чрез клапан 9, после чего закрыть клапана 9 и 8. Дроссель 7 перед пуском насоса может быть закрыт, это уменьшает пусковые нагрузки на двигателе. Одновременно закрытие дроссель ведёт к предельному росту давления нагнетания при данной частоте вращения. Если рост давления не имеет значения, как например, для данной установки, дроссель лучше закрыть. В иных случаях он может быть открыт полностью или частично. После указанных действий запустить двигатель насоса и вывести его на заданные обороты. Затем открыть клапан 3 на всасывании. При нормальной работе насоса после этого через несколько секунд должны установиться постоянные значения давления нагнетания и разрежения на всасывании. Если этого не происходит, двигатель остановить и запуск повторить.
Если этого не происходит, двигатель остановить и запуск повторить.
Во время работы насоса допустимо изменять положение дросселя от полностью открытого до полностью закрытого состояния. Таким способом можно регулировать подачу насоса в широких пределах при постоянной частоте вращения двигателя. Это не нарушает нормальной работы установки.
Внимание! Вода движется в трубах с существенной скоростью, при этом в движение вовлекаются значительные массы воды, содержащиеся в трубопроводах. При резком закрывании проходных сечений трубопроводов и соответственно резком изменении скорости воды эти массы способны выделять значительное количество энергии, вызывающее явно слышимые стуки и удары в трубах, разрушения слабых участков трубопроводов – выбиваются прокладки, рвутся дюриты и т.п. Здесь проявляется действие так называемого водяного тарана. Чтобы избежать таких явлений, не рекомендуется быстро изменять положение пробки крана 6, в процессе чего возможно быстрое, пусть и кратковременное перекрывание трубопроводов. Рукоятку крана 6 при замерах расхода воды следует поворачивать медленно, плавно.