Gidravlika / Гидравлика лабы / №5 - насосная установка

5

Лабораторная работа № 5

Исследование характеристик насосной установки

1. Цель работы.

Экспериментальное определение характеристик насосной установки при дроссельном и объёмном регулировании подачи насоса.

2. Основные теоретические положения.

Для изменения подачи жидкости, перекачиваемой насосом, используют два основных способа регулирования: дроссельный и объёмный. При дроссельном регулировании изменение подачи осуществляется изменением гидравлического сопротивления линии, по которой перекачивается жидкость. При объёмном регулировании изменение подачи достигается изменением рабочего объёма или частоты вращения насоса, т.е. подразумевается применение в гидросистеме регулируемого насоса или привода с регулируемой частотой вращения.

При перекачивании жидкости характеристикой насосной установки называется зависимость потребного напора от расхода жидкости. Потребный напор определяется по формуле:

(1)

где р₂ - р₁ - разность давлений жидкости в напорном и приёмном резервуарах;

Н_г - разность уровней свободных поверхностей жидкости в напорном и приёмном

резервуарах;

Н_ст - статический напор, который от расхода жидкости обычно не зависит;

h_п - гидравлические потери.

Гидравлические потери при турбулентном режиме пропорциональны квадрату расхода:

(2)

Таким образом, характеристика насосной установки представляет собой суммарную характеристику всасывающего и нагнетательного трубопроводов, смещённую вдоль оси напора на величину Н_ст (рис.1).

Рис.1.

Величину Н_потр можно также определить экспериментально, если известны показания манометра и вакуумметра, установленных на насосе:

[м] (3)

где М - показания манометра, В - показания вакуумметра, Па;

 - плотность жидкости, кг/м³;

g - ускорение свободного падения, м/с².

В данной лабораторной работе насос работает в таком режиме, при котором потребный напор равен напору насоса, т.е. энергия, расходуемая при движении жидкости по трубопроводам установки, равна энергии, сообщаемой жидкости насосом. Для определения режима работы насоса следует на одном и том же графике в одинаковых масштабах нанести характеристики насоса и насосной установки. Равенство напоров получается для режима, определяемого точкой А пересечения характеристик - рабочей точкой (рис.1).

Чтобы изменить режим работы насоса, необходимо изменить характеристику насосной установки или характеристику насоса. Характеристику насосной установки можно изменить с помощью регулирующего клапана (дросселированием). Если клапан прикрыть, то сопротивление трубопроводов k увеличится, характеристика пойдёт круче и рабочая точка переместится из А в В (рис.2а). Регулирование дросселированием связано с дополнительными потерями энергии и поэтому неэкономично. Однако этот способ весьма прост, вследствие чего получил наибольшее распространение.

Характеристика насоса будет другой, если изменить частоту его вращения (рис.26). Например, при увеличении частоты вращения характеристика насоса смещается вверх, и рабочая точка перемещается из А в С. При этом подача насоса возрастает. Этот способ регулирования значительно экономичнее, однако для его осуществления необходим привод с переменной частотой вращения.

а ) б )

Рис.2.

3. Описание лабораторной установки.

Для проведения лабораторной работы используется часть насосного стенда, схема которого представлена на рис.3. Стенд состоит из двух насосов 1, 2 типа ЭСН-1 с электродвигателями постоянного тока 11, приёмно-расходного бака 3 и системы трубопроводов 4 с запорно-регулирующей арматурой. Для контроля уровня воды в баке на нём установлено водомерное стекло 8. Регулирование подачи насосов осуществляется дроссельным клапаном К1. Клапан К9 служит для заполнения системы водой от водопровода. Клапаны К3…К8 предназначены для отключения отдельных участков трубопроводов и изменения гидравлической схемы стенда. Через проливочные клапаны Кл1…Кл5 к соответствующим точкам гидросистемы подсоединяются манометры и вакуумметры. Измерение расхода жидкости осуществляется с помощью расходомерных шайб 6, вмонтированных в трубопровод и соединённых гидравлической связью с вторичными приборами 12 – дифференциальными манометрами типа МДМ. Расход жидкости может быть также определён с помощью счетчика литров 10.

Рис.3.

Для удобства работы все необходимые органы управления стендом и показывающие приборы размещены на едином щите управления (рис.4). На щите размещены: тахометры Т-1 и Т-2, показывающие число оборотов электродвигателей; приборы Q-1, Q-2, Q-3 типа ДПР-1, регистрирующие расход жидкости через первый и второй насосы и гидросистему в целом; манометры и вакуумметры, показывающие давление на выходе и входе в насосы и в конце системы; амперметры и вольтметры, измеряющие силу тока и напряжение на клеммах электродвигателей. Для управления работой насосов на щите установлены: автоматический выключатель А1 для подачи электропитания, кнопочные посты КН-1 и КН-2 для пуска и остановки электродвигателей, реостаты R-1 и R-2, предназначенные для изменения частоты вращения насосов.

Рис.4.

3. Проведение опытов.

Для проведения лабораторной работы используется один из двух насосов стенда, а именно насос ЭСН-1. Для этого собирается гидравлическая схема, показанная на рис.5. Полностью открываются клапаны К3, К8, К1. Клапаны К4, К5, К6, К7 должны быть закрыты.

Рис.5.

Работа проводится в следующей последовательности:

1. Ручку реостата R-1 перевести в крайнее правое положение.

2. Подать питание на стенд, включив автоматический выключатель А1.

3. Нажав кнопку «Пуск» КН-1, запустить левый насос.

4. С помощью реостата R-1 установить заданную преподавателем частоту вращения насоса.

5. Изменяя режимы работы установки с помощью клапана К1, записать показания манометра Рм1, вакуумметра Рв1 и расход жидкости по счётчику литров. При этом частоту вращения насоса для всех режимов поддерживать постоянной.

6. При постоянном промежуточном положении клапана К1, выполнить те же измерения, меняя частоту вращения насоса. Число режимов для каждого способа регулирования должно быть не меньше 6.

7. Выключить насос нажатием кнопки «Стоп» КН-1.

8. Отключить электропитание стенда автоматом А1.

9. Закрыть все клапаны.

4. Обработка результатов опытов.

По формуле (3) для каждого режима рассчитывают напор в рабочей точке. По результатам вычислений строятся графики H = f(Q) для дроссельного и объёмного регулирования подачи насоса..

5. Содержание отчёта.

Отчет должен содержать:

1. Краткие теоретические положения.

2. Гидравлическую схему стенда.

3. Протокол испытаний.

4. Обработку результатов опытов.

5. Графики регулирования.

6. Выводы.

Протокол испытаний.

Лабораторная работа № Исследование характеристик насосной

установки.

Группа:

Дата испытаний:

Исполнители:

Результаты испытаний:

1. Дроссельное регулирование. n = об/мин.

№ опыта	V л	T сек	М кг/см2	В кг/см2
1
2
3
4
5
6

2. Объёмное регулирование.

№ опыта	n об/мин.	V л	T сек	М кг/см2	В кг/см2
1
2
3
4
5
6

Подписи исполнителей:

Подпись преподавателя: