Практикум по гидравлике гидрологии. Учеб-метод пособ.Ч.3. Работа насосов различных типов. 2021

РОСЖЕЛДОР

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Ростовский государственный университет путей сообщения» (ФГБОУ ВО РГУПС)

ПРАКТИКУМ ПО ГИДРАВЛИКЕ, ГИДРОЛОГИИ, ГИДРОПНЕВМОПРИВОДУ И ГИДРОГАЗОДИНАМИКЕ

Учебно-методическое пособие

Часть 3

РАБОТА НАСОСОВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

Ростов-на-Дону

2021

УДК 532(07) + 06

Рецензент – доктор технических наук, профессор В. А. Финоченко

Практикум по гидравлике, гидрологии, гидропневмоприводу и гидрогазодинамике : учебно-методическое пособие : в 7 ч. Ч. 3. Работа насосов различных типов / Л. В. Дергачева, А. В. Коновалов, Д. А. Рудиков, И. А. Яицков; ФГБОУ ВО РГУПС. – Ростов-на-Дону, 2021. – 32 с.: ил. – Библиогр. : с. 30.

Пособие предназначено для проведения лабораторных работ по гидравлике для студентов всех направлений и специальностей: 23.05.03 «Подвижной состав железных дорог», 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника», 23.05.05 «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей», 08.03.01 «Строительство», 23.03.01 «Наземные транспортно-технологические средства», 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов», а также для выполнения практических занятий, расчетно-графических и контрольных работ.

Выполнение лабораторных работ способствует лучшему усвоению теоретического курса, приобретению практических основ. В ходе проведения экспериментов отрабатываются навыки обращения с измерительными приборами и оборудованием, постановки лабораторных задач и обработки экспериментальных данных.

Одобрено к изданию кафедрой «Безопасность жизнедеятельности».

©Колл. авт., 2021

©ФГБОУ ВО РГУПС, 2021

ВВЕДЕНИЕ

Лабораторный стенд «Работа насосов различных типов» ЭЛБ – 030.017.01 предназначен для проведения лабораторно-практических занятий для студентов технической специальности по изучению работы различных видов насосов.

Выполнение лабораторных работ способствует лучшему усвоению теоретического курса, отработке практических навыков. В ходе проведения работ приобретаются навыки обращения с измерительными приборами и оборудованием, постановки лабораторных задач и обработки экспериментальных данных.

Стенд позволяет изучить работу следующих видов насосов:

центробежного вертикального насоса;

центробежного горизонтального насоса;

вихревого насоса;

роторно-пластинчатого насоса;

погружного насоса.

Измерительная система стенда позволяет: определить давление в разных точках системы, расход, а так же мощность двигателя насосов. Все значения отображаются в символьном виде на графическом ЖК дисплее.

Стенд состоит из гидравлической системы (рис. 1.1) и блока управления

(рис. 1.2).

Рисунок 1.1 – Схема гидравлической системы лабораторного стенда «Работа насосов различных типов»:

Н-1 – центробежный вертикальный насос; Н-2 – вихревой насос; Н-3 – роторно-пластинчатый насос; Н-4 – центробежный горизонтальный насос; Н-5 – погружной насос; Q-1 – датчик расхода; Р-1–Р-9 – датчики давления; М – манометр; З-1–З-9 – задвижки; В-1 – вентиль; ОК – обратный клапан; ВК – воздушный клапан; Ф – фильтр грубой очистки

3

На стенде смонтированы:

1Вертикальный центробежный насос «LEO» БЦ-1. Обозначение на схеме (Н-4).

2Горизонтальный центробежный насос «Джилекс Джамбо» 60/35 П. Обозначение на схеме (Н-1).

3Поверхностный вихревой насос QB 80 UNIPUMP. Обозначение на схеме (Н-3).

4Роторно-пластинчатый насос PIUSI Panther 56 F0070000. Обозначение на схеме (Н-2).

5Погружной насос Patriot F 300. Обозначение на схеме (Н-5).

6Датчики давления MPX5700DP и MPX2200DP. Обозначение на схеме (Р-1–Р-9).

7 Датчик расхода воды G3/4 Water flow sensor. Обозначение на схеме (Q-1).

Блок управления оборудованием стенда (см. рис. 1.2) включает в себя три модуля:

4

переключатель «Центробежный вертикальный насос» для включения и выключения центробежного вертикального насоса;

переключатель «Вихревой насос» для включения и выключения вихревого насоса;

переключатель «Роторно-пластинчатый насос» для включения и выключения роторно-пластинчатого насоса;

переключатель «Центробежный горизонтальный насос» для включения и выключения центробежного горизонтального насоса;

переключатель «Погружной насос» для включения и выключения погружного насоса.

Модуль питания:

кнопка «Вкл./Выкл.» для включения и выключения блока управления стенда;

индикатор красного цвета, сигнализирующий о наличии напряжения;

автомат «Сеть» для подачи питания на стенд.

Технические характеристики

Электропитание: от однофазной трехпроводной сети электропитания с нулевым рабочим и защитными проводниками (1Р + N + PE), 220 В, 50 Гц.

Габаритные размеры: (Д×Ш×В): 1600×600×1400 мм.

5

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

К выполнению лабораторной работы допускаются студенты, подготовившиеся по методическим указаниям, конспекту лекций или рекомендованной литературе и прошедшие инструктаж по технике безопасности. Уровень подготовленности определяется письменным опросом в начале занятия (примерные контрольные вопросы, изложены в указаниях).

Экспериментальная часть работы проводится с разрешения преподавателя или лаборанта после ознакомления студента с методикой опытов и экспериментальной установкой.

Отчёт по лабораторной работе оформляется на отдельном бланке и подписывается преподавателем, как правило, в конце данного занятия. Записи в отчёте должны быть сделаны чернилами. Студент, не сдавший отчёт по работе в часы, отведённые расписанием, должен сделать это в часы консультации.

Студенты, пропустившие лабораторную работу по уважительной причине, выполняют её (после представления справки деканата) по особому расписанию в составе дополнительной группы в конце семестра.

После проведения последней лабораторной работы в данном семестре студент брошюрует все отчёты в отдельный журнал в порядке выполнения работ и сдаёт его преподавателю. В случае если все работы оформлены грамотно и аккуратно, отметка о выполнении курса лабораторных работ студентом преподавателем производится без дополнительного опроса.

Для подготовки к занятиям могут быть использованы учебники и учебные пособия по гидравлике, перечисленные в списке рекомендуемой литературы.

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ В ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ

Перед выполнением лабораторных работ студенты должны получить инструктаж по технике безопасности у руководителя занятий или заведующего лабораторией и поставить свою роспись в журнале.

Запрещается без разрешения руководителя:

включать любые рубильники и выключатели;

открывать и закрывать задвижки;

включать измерительные приборы и установки.

Оборудование лабораторного зала гидравлики в отношении электробезопасности относится к опасному из-за повышенной влажности в помещении. Следовательно, должны строго соблюдаться правила защиты: заземление установок, работа на электрических ковриках вблизи источников электротока. Студенты должны уметь оказывать первую помощь при поражении током.

Начало и окончание работ на установках должны чётко обозначаться исполнителями работ. Установки и гидравлическая лаборатория должны быть приведены в порядок после завершения занятий.

6

Лабораторная работа № 3.01

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И РАБОТЫ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ВЕРТИКАЛЬНОГО НАСОСА

Цель работы: изучить конструкцию и работу центробежного вертикального насоса; определить его основные характеристики.

Основные теоретические положения

Все насосное оборудование, предназначенное для перекачивания жидкости, в зависимости от характера воздействия рабочих органов насоса на жидкость, подразделяют на две основные группы: динамические насосы и насосы объемные. В динамических насосах передача энергии потоку происходит под влиянием сил, действующих на жидкость в рабочих полостях, постоянно соединенных с входом и выходом насоса. Характерным представителем этого класса является центробежный насос. Таким образом, центробежные насосы относятся к динамическим машинам и входят в группу лопастных насосов.

Вертикальные многоступенчатые насосы часто используются в быту и на производственных предприятиях. Главной особенностью данного типа насоса является вертикальное расположение вала (рис. 3.01.1). Для установки вертикальных центробежных насосов не требуется много места на монтажной площадке, что является несомненным преимуществом перед объемными горизонтальными насосами. Такие устройства часто эксплуатируются в составе целостных систем водоотведения и водоснабжения, а не только как самостоятельная единица.

Рисунок 3.01.1 – Общий вид центробежного вертикального насоса

Вертикальные насосы классифицируют по следующим параметрам:

по способу установки – наземные, погружные или полупогружные;

по напорным характеристикам – высокие, низкие или средние;

по производительности – объему перекачиваемой жидкости за определенный период времени;

7

по количеству установленных секций;

по типу перекачиваемой среды – для перекачки чистой или грязной жидкости, фекальные, химические и другие.

Также иногда подразделяют вертикальные насосы по быстроходности (нормальные/быстроходные/тихие), количеству входов (насосы одно- и двустороннего входа) и по типу соединения с электродвигателем (со шкивом, редукторные и прямоприводные).

Вертикальные насосы можно использовать в канализационных и водопроводных системах для перекачки чистой или грязной воды, химически агрессивных жидкостей и других растворов малой вязкости. Благодаря компактным размерам, простоте в обслуживании, высокой эффективности и низкому показателю шума вертикальные насосы завоевали прочное положение на рынке. Вертикальные многоступенчатые центробежные насосы нашли широкое применение во многих направлениях, главные из которых – это системы водоснабжения, отопления, конденсации, очистки и орошения.

Насосное оборудование данного типа зачастую используется для поднятия перекачиваемой среды на иной уровень посредством увеличения давления.

Взависимости от типа насоса (наземный, полупогружной и погружной) подбирается определенный тип электродвигателя с требуемой степенью защиты. Например, наземные насосы устанавливаются на поверхности вблизи с емкостью для перекачиваемой среды и не погружаются в перекачиваемую жидкость. Поверхностный вертикальный насос запускать можно исключительно после заполнения его водой. Работа агрегата «на сухую» не разрешается. Полупогружные вертикальные насосы частично опускаются в жидкость, но двигатель не должен контактировать с перекачиваемой жидкостью и остается снаружи. Погружные насосы в отличие от поверхностных и полупогружных можно полностью погружать в жидкость. Погружные насосы можно устанавливать в искривлённых скважинах в любом расположении.

Многоступенчатые вертикальные насосы (рис. 3.01.2 а, б) способны существенно увеличить давление в отличие от насосов с одной секцией. Для подачи жидкости от одного колеса на следующие применяется направляющий аппарат. Рабочее колесо и направляющий аппарат вместе называют ступенью или камерой. Несколько соединенных камер многоступенчатого насоса называют набором камер.

Межлопастные каналы (плоскость внутри лопасти и дисков) во время работы агрегата заполняют жидкостью. При вращении устройства на жидкость, находящуюся в межлопастном пространстве действует центробежная сила, в результате чего из-под рабочей ступени вытекает вода. Это способствует возникновению разряжения непосредственно в центре ступени, и также повышению давления на периферии.

Жидкость идет по всасывающему трубопроводу и попадает в насос через патрубок. Перемещение воды во всасывающем трубопроводе осуществляется за счет разности давления в центральной области колеса и приемном бассейне. Жидкость, выбрасываемая из рабочего колеса, поступает в спиральную камеру, после чего перемещается в напорный патрубок, который соединен с напорным трубопроводом.

8

11Снять показания датчика расхода (Q-1) и мощности двигателя ( дв) записать данные в табл. 3.01.1.

12Снять показания датчиков давления на входе ( вх) в насос и выходе ( вых) из него. На схеме они обозначены Р-1 и Р-2. Результаты записать в табл. 3.01.1.

13После проведения эксперимента выключить насос при помощи переключателя «Центробежный вертикальный насос».

14Закрыть кран (З-1).

15Кнопкой «Вкл./Выкл.» выключить стенд.

16Выключить тумблер «Сеть». Отключить стенд от электропитания 220 В, 50 Гц.

17Навести порядок на рабочем месте.

Обработка результатов

Определить основные характеристики центробежного вертикального

где вх и вых – давление на всасывающем и нагнетательном патрубке, кПа; ρ – плотность воды, кг/м3, ρ = 997 кг/м3;

g – ускорение свободного падения, м/с2; 1000 – переводной коэффициент.

2 По формуле (3.01.2) определить полезную мощность насоса – это мощность, идущая непосредственно на передачу энергии перекачиваемой жидкости:

в – мощность на валу, Вт;дв – потребляемая мощность двигателя, Вт;

ɳдв – коэффициент полезного действия двигателя, ɳдв= 0,7.

Таблица 3.01.1 – Результаты измерений и вычислений

10