Насосы и воздуходувные станции. Лабораторный практикум

4. СОВМЕСТНАЯ РАБОТА НЕСКОЛЬКИХ НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ

Рабочие характеристики центробежных насосов представляют в виде графиков зависимости напора, мощности на валу насоса и коэффициента полезного действия от его подачи при постоянной частоте вращения (рис. 1).

По условиям эксплуатации нередко требуется совместная работа нескольких насосных агрегатов на один водовод [6]. При этом центробежные насосы могут работать параллельно или последовательно.

Параллельная работа насосов – это одновременная подача перекачиваемой жидкости несколькими насосами в общий напорный коллектор. Необходимость в такой работе нескольких насосов возникает в тех случаях, когда невозможно обеспечить требуемый расход воды подачей одного насоса. Для построения суммарной характеристики Q-Н(I+II)пар при параллельной работе одинаковых насосов нужно увеличить в 2 раза абсциссы характеристики одного насоса (отрезок a) при одинаковых напорах. Т.е. напор каждого насоса численно равен напору, развиваемому обоими насосами, а подача одного насоса равна половине их суммарной подачи.

При последовательном соединении первый насос подает воду во всасывающий патрубок второго насоса, который в свою очередь подает воду в напорный трубопровод. Последовательное соединение насосов применяют с целью увеличения напора, когда нельзя подобрать требуемый насос высокого давления. Для построения суммарной характеристики Q-Н(I+II)посл при последовательной работе одинаковых насосов нужно увеличить в 2 раза ординаты характеристики одного насоса (отрезок b) при одинаковых абсциссах (подачах).

11

Рис. 1. Возможные режимы работы насосов: 1 – параллельная работа Q-Н(I+II)пар,

2 – последовательная работа Q-Н(I+II)посл.

12

5. ОПИСАНИЕ ОПЫТНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Опытная установка работает по замкнутой циркуляционной

схеме.

На рис. 2 представлена схема установки с запорно-регу- лирующейарматуройиизмерительнымиустройствами.Циркуляция воды осуществляется двумя насосами.

Установленные центробежные насосы консольного типа смонтированы на одной плите с электродвигателями. Привод насоса осуществляется через муфту, соединяющую вал насоса и вал электродвигателя, закрытую специальным ограждением.

Система трубопроводов опытной установки выполнена из стальных водопроводных тр. Патрубки, соединяющие трубопроводы с насосами, имеют приварные фланцы для быстрого отсоединения, необходимого при ревизии и ремонте насосов.

В качестве регулирующей и запорной арматуры применены вентили. Для измерения давления и вакуума во всасывающих и нагнетательных трубопроводах установлены манометры и ва-

куумметры.

Опытная установка состоит из следующих узлов: двух баков – сборного 9, предназначенного для создания определенного объема воды, и приемного 8, двух насосных агрегатов консольного типа 6. Насосы питаются водой из бака 9 через трубопровод 7 и подают ее в замкнутую систему трубопроводов и бак 8, соединенный с баком 9 трубопроводом.

Для измерения давления и вакуума во всасывающих и нагнетательных трубопроводах установлены манометры 14 и вакуумметры 13. Всасывающий трубопровод соединяет насосы со сборным баком 9. Для отключения насосов от сборного бака установлены вентили 2 и 4, а один из всасывающих трубопроводов имеет перемычку с вентилем 5, позволяющую соединять насосы

последовательно.

Напорный трубопровод 10 соединяет насосы с баками 8 и 9. Для регулирования подачи воды насосами на нагнетательном трубопроводе установлен вентиль 17, а для отключения

каждого из насосов на нагнетательных трубах – вентили 1 и 3.

13

Опытная установка заполняется водой из водопровода через приемный бак с помощью трубопровода 15, а опорожняется путем слива воды в канализацию из сборного бака с помощью трубопровода 16.

Расходы воды, подаваемые насосами, определяют по тарировочной кривой в зависимости от перепада давления на входе и выходе из шайбы 11. Перепад давлений снимают по показаниям уровней воды в пьезометрических трубках 12, закрепленных на щите.

Диаметр всасывающего и напорного трубопроводов – 50 мм.

Рис. 2. Схема установки для испытания центробежных насосов

14

6. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

6.1. Лабораторная работа № 1 «Изучение конструкции центробежного насоса»

Цельработы–изучениеконструкциицентробежногонасоса, разборка, сборка, эскизирование отдельных элементов насоса и самого насоса, определение основных показателей его работы.

Основной рабочий орган центробежного насоса – свободно вращающееся рабочее колесо, расположенное внутри корпуса на валу [3]. Рабочее колесо состоит из переднего и заднего дисков, между которыми, соединяя их в единую конструкцию, находятся лопасти, изогнутые в сторону, противоположную направлению вращения колеса. Корпус насоса соединен со всасывающим и нагнетательным трубопроводами. Перед пуском насоса в работу корпус его и всасывающий трубопровод заполняют жидкостью. При вращении рабочего колеса жидкость, находящаяся в корпусе между лопатками, под действием центробежной силы отжимается к периферии, переходит в спиральную камеру и затем в напорный трубопровод. В центре насоса перед входом в рабочее колесо возникает пониженное давление, и жидкость под действием атмосферного давления поступает из всасывающего трубопровода в насос.

Основными параметрами, характеризующими насос как гидравлическую машину, предназначенную для преобразования механической энергии двигателя в гидравлическую энергию потока жидкости, как уже было отмечено в разделе 3, являются подача, напор, давление, мощность. Зная основные геометрические размеры рабочего колеса насоса, диаметры входного и напорного патрубков, а также частоту вращения на валу насоса и его КПД, можно определить ориентировочно по нижеприведенным фор-

мулам: Q, H, N, ns. а) расход:

где ω = π4 D12 – площадь живого сечения потока на входе в рабочее колесо, м2; здесь D1 – диаметр входного отверстия рабочего колеса, м;

15

С1 – абсолютная скорость потока на входе в рабочее колесо,

равная 1,5-4,0 м/с;

б) напор, развиваемый рабочим колесом центробежного насоса, можно приближенно определить по формуле:

где a – коэффициент напора, принимаемый для насосов со спиральнымотводом,равным0,35-0,5;приналичиинаправляющего аппарата a = 0,45-0,55;

U2 – окружная скорость на выходе из рабочего колеса:

, м/с, (6.3)

здесь D2 – диаметр рабочего колеса на выходе, м;

n – частота вращения рабочего колеса в минуту.

Как известно, мощность – это работа в единицу времени. Применительно к насосам мощность определяется как произведениеподачинанапор.Потребляемуюнасоснымагрегатоммощность находят по формуле:

где g – объемный вес жидкости (для воды 9800 н/м3); Q – подача насоса, м3/с;

Н – напор насоса, м;

h – КПД насоса, принимается по паспорту насоса, доли единицы.

Коэффициент быстроходности вычисляется по формуле:

По определенной величине ns и отношению D2 D1 устанавливают тип рабочего колеса (нормальное, тихоходное, быстроходное) по данным табл. 1.

16

Таблица 1

Зависимость коэффициента быстроходности от типа насоса

Порядок и методика проведения наблюдений

1. Зарисовка общего вида насоса.

Дляизученияиспользуетсянасос,имеющийсявлаборатории. Студенты рисуют общий вид насоса в аксонометрическом изображении.

2. Разборка и сборка насоса.

После зарисовки общего вида насос разбирают, студенты знакомятся с его основными деталями: корпусом, валом, рабочим колесом, сальниками, подшипниками, всасывающим и напорным патрубками, после чего устанавливают, из какого материала выполнены отдельные детали (корпус, рабочее колесо, вал).

Необходимо обратить внимание на конструкцию сальников, крепление рабочего колеса на валу.

Студенты составляют эскиз рабочего колеса. После эскизирования необходимо измерить размеры рабочего колеса, диаметр входного отверстия D1, диаметр на выходе D2, ширину рабочего колеса между дисками, диаметр вала насоса и диаметры всасывающего и напорного патрубков. Результаты измерений рабочего колеса записывают в табл. 2.

17

зная частоту вращения, КПД насоса и приняв соответствующую величину скорости движения воды на входе в рабочее колесо и коэффициент напора, ориентировочно можно определить производительность насоса Q, напор Н, мощность N и коэффициент

18

Ориентировочные показатели работы насоса вычисляют по формулам (1)-(5).

Результаты расчета заносятся в табл. 3.

По величине коэффициента быстроходности рабочего колеса согласно табл. 1 студенты делают вывод о том, к какому типу относится данный насос.

Контрольные вопросы

1.Объясните принцип действия консольного центробежного

насоса.

2.Что является основным рабочим органом центробежного насоса, его конструктивные особенности?

3.Основные показатели работы центробежного насоса.

4.Расчетная формула подачи центробежного насоса.

5.Расчетная формула напора центробежного насоса.

6.Расчетная формула мощности центробежного насоса.

7.Расчетная формула коэффициента быстроходности центробежного насоса.

8.Зависимость типа рабочего колеса насоса от величины ns

иотношения D2 D1 .

9.Под действием каких скоростей идет перемещение жидкости в рабочем колесе?

10.Описание конструкции сальников, крепления рабочего колеса на вал насоса.

19

6.2. Лабораторная работа № 2 «Ознакомление с насосной установкой, пуск и остановка

насоса. Определение параметров работы насоса»

Цель работы – ознакомление с установленными насосами, запорной, измерительной и регулирующей арматурой, электрооборудованием насосных агрегатов; изучение операций по пуску и остановке насосов.

Методика проведения наблюдений

1. Порядок и ознакомление с насосной установкой. Ознакомление с насосной установкой для проведения лабо-

раторных работ предусматривает изучение схемы движения воды от места забора до ее слива: через всасывающие линии, насосные агрегаты, напорные линии до приемного бака. При этом студенты знакомятся с типом установленных насосов и электродвигателем, а также с запорной, регулирующей, измерительной и другими видами арматуры и приборов, установленных на трубопроводах.

При ознакомлении необходимо обращать внимание на назначение отдельных элементов арматуры и оборудования. Студенты знакомятся с методиками измерения расходов воды, подаваемой насосами, снятия показаний манометров, вакуумметров и других приборов.

Затем студенты составляют аксонометрическую схему лабораторной установки с краткой характеристикой установленных приборов.

2. Пуск и остановка насосов.

А. Пуск центробежного насоса.

Центробежный насос, не заполненный водой, не обладает способностью всасывать воду, поэтому перед пуском его в работу рабочее колесо и корпус должны быть предварительно заполнены водой. На производственных насосных установках и насосных станциях заливка насосов выполняется одним из следующих способов:

1. При установке насоса ниже уровня воды в приемном резервуаре насос заполняется водой за счет гидростатического напора воды в приемном резервуаре.

20