конспект лекций по насосам / Лекция 3

Лекция 3

Испытания лопастных насосов

Вопросы: 1. Испытания и характеристики лопастных насосов.

2. Изменение характеристик центробежного насоса

1. Испытания и характеристики лопастных насосов

Все новые насосы подвергают испытаниям сначала на заводе, а потом при установке по месту эксплуатации. Заводские испытания включают в себя:

• предварительные с целью выявления надежности работы;

- приемочные, в ходе которых устанавливается соответствие требованиям технической документации;

- типовые с целью получения типовой характеристики, которая помещается в каталог насосов.

Эксплуатационные (нормальные) испытания проводят двух видов:

- параметрические с целью уточнения типовой характери­стики;

- кавитационные для проверки правильности установки насоса по отношению к уровню воды в Н.Б.

Характеристиками насосов называют графики функциональной связи основных параметров, т.е. Н = f(Q) -напорная характеристика; Ne = f(Q) - мощностная; η = f (Q) -характеристика к.п.д. (рис.3.1). Они бывают частные, т.е. для конкретной марки насоса, рабочие, т.е. для конкретного насоса, универсальные, т.е. для определенного типа насосов.

Рис.3.1.Частные характеристики лопастных насосов:

а — центробежные; б — осевые

Параметрические испытания центробежного; насоса будут проводиться при выполнении лабораторной работы , в которой

будут получены рабочие характеристики конкретного центробежного насоса.

При эксплуатации насосов характеристики используются для следующих целей:

- назначения режима работы в «рабочей области» насоса, т.е. в диапазоне расходов (Q₁ и Q₂) и напоров (H₁ и Н₂), соответствующих к.п.д., отличающегося от максимального не более чем на 10 %;

• расчета диаметра трубопровода, подсоединяемого к насосу;

• решения вопроса о возможности и целесообразности параллельного и последовательного соединения насосов для работы на один трубопровод;

- подбора электродвигателя;

- выбора частоты вращения и диаметра рабочего колеса (последнее у центробежных насосов), а также угла установки лопастей у осевых насосов с целью точного обеспечивания расчетных расхода (Q_p) и напора (Н_р).

2. Изменение характеристик центробежного насоса

При выборе частоты вращения и диаметра рабочего колеса центробежного насоса с целью точного обеспечения Q_p и Н_р требуется изменить положение его характеристик. Покажем это на примере напорной характеристики H-Q.

а) Изменение положения характеристики частотой вращения рабочего колеса.

Рис.3.2.Изменение напорной характеристики частотой вращения рабочего колеса

Напорная характеристика Н₁ - Q₁ на рис. 3.2. дана при частоте n_{1 .}. Требуется подобрать такую частоту вращения рабочего колеса n₂ , при которой данный насос обеспечил бы подачу Q_р и напор Н_р , соответствующие рабочей точке А_р , и пересчитать координаты напорной характеристики так, чтобы она проходила через эту расчетную точку.

Для этого необходимо прежде всего рассчитать и построить параболу подобных режимов, имеющую уравнение

Н = К Q² (3/1)

Где Н и Q – текущие координаты параболы, К – параметр параболы, который находится из условия прохождения ее через точку А_р . Тогда К = Н_р /Q_р² .

При найденном К, задаваясь различными значениями Q и подставляя их в (3.1), находим соответствующие Н. По эти координатам Н и Q наносим параболу на характеристику Н₁ – Q_{1 ,} которая пересекается ею в точке А_р ¹ . В этой точке режим работы насоса будет подобен режиму работы с оборотами n₁ . Поэтому для нахождения n₂ воспользуемся формулами пропорциональности

Q_р ¹ /Q_р = n₁ /n₂ или Н_р ¹ /Н_р = n₁ ² /n₂ ² (3.2)

Значения Q_р ¹ и Н_р ¹ снимаем с графика и из формул (3.2) выражаем n₂ . Для построения новой характеристики, соответствующей найденному числу оборотов n₂ , наметим на харалтеристике Н₁ – Q₁ несколько точек( например, а, б, с) и снмем их координаты Н и Q. Координаты им подобных точек а¹ , б¹ . с¹ найдем из формул пропорциональности. Например, для точки а:

Q_а/Q_а ¹ = n₁ /n₂ , откуда Q_а ¹ = Q_а n₂ /n₁ . Анологично для Н

Н_а /Н_а ¹ = n₁ ² /n₂ ² , откуда Н_а ¹ = Н_а n₂ ² /n₁ ² /

По найденным координатам строят новую характеристику.

Следует отметить, что при изменении числа оборотов К.П.Д. не уменьшается. Кривая К.П.Д. перемещается вправо к оси Н (рис. 3.2).

б) Изменение положения характеристики обрезкой рабочего колеса.

В связи с тем, что вышеизложенный способ обеспечения заданных Q_р и Н_р не всегда применим, так как для найденного n₂ не всегда можно подобрать электродвигатель, то применяется способ обрезки ( уменьшения) диаметра рабочего колеса центробежного насаса. Пересчет характеристики Н₁ – Q₁ начинается с определения нового уменьшенного диаметра рабочего колеса Д₂ . С этой целью так же, как было описано выше, строится парабола подобных режимов (рис 3.3) по уравнению (3.1).

Рис. 3.3. Изменение напорной характеристики обрезкой

рабочего колеса ц/б насоса

Для точки А_р ¹ снимают значения Q_р ¹ и Н_р ¹ и подставляют их в формулы обточки (обрезки), которые при коэффициенте быстроходности n_s ≤200 об/мин имеют следующий вид:

Q₁ /Q₂ = Д₁ /Д₂ ; Н₁ /Н₂ = Д₁ ² /Д₂ ² (3.3)

а при n_s ≥200 об/мин

Q₁ /Q₂ = (Д₁ /Д₂ )^1,5 Н₁ /Н₂ = Д₁ ^2,5 /Д₂ ^2,5 (3.4)

Подставляя координаты точки А_р ¹ в формулы (3,3) или (3.4) в зависимости от величины n_s данного насоса, получим

Q_р ¹ /Q_р =Д₁ /Д₂ или Q_р ¹ /Q_р =(Д₁ /Д₂)^1,5

В обоих выражениях одно неизвестное Д_2, т.е. обрезанный диаметр рабочего колеса. Найдя Д₂ , пересчитываем на него характеристику, поступая так же, как было описано выше, но только координаты точек новой кривой определяеи из формул (3,3) или (3.4). Следует иметь в виду, что степень уменьшения диаметра рабочего колеса имеет предел, после которого резко уменьшается к.п.д., а кривая к.п.д. , так же как приуменьшении частоты вращения рабочего колеса, перемещается к оси Н. Поэтому прекжде чем пересчитывать характеристику, необходимо убедиться в допустимости величины обточки, т.е. должно быть

[∆Д] ≥(Д₁ – Д₂ )/Д₁

Допустимый предел обточки [∆Д] находят из справочных таблиц в зависимости от коэффициента быстроходности.

4