2. Описание лабораторного стенда
Стенд представляет собой комплекс из трех пар центробежных насосов с регулируемым числом оборотов привода, имитирующих головную и 2 промежуточные насосные станции, трубопровод диаметром 12 мм, расходную ёмкость, расходомер жидкости, а также запорно-регулирующую арматуру. Маркировка на узлах соответствует позиционным обозначениям в схеме.
Общий вид стенда приведён на рисунке 2. Он состоит из блока насосных станций 4, подсоединённого к трём участкам трубопровода, находящемся на столе 1. На блоке насосных станций установлен моноблочный ПК с сенсорным экраном 2. Для удобства ввода числовых значений и просмотра трендов, к ПК подключена клавиатура 3, совмещённая с манипулятором «мышь». Ролики 5 предназначены для перемещения блока насосных станций, отключенного от трубопровода.
Рисунок 2 – Внешний вид стенда
Перечень автоматизированных функций:
измерение температуры жидкости в баке;
измерение значений давления, разрежения, расхода жидкости в трубопроводе;
измерение значения активной составляющей мощности, потребляемой каждым из насосов;
вывод показаний измерителей, как в численной форме, так и в виде трендов; возможность регулировки скорости вращения электроприводов насосов;
аварийное отключение насосов превышении значения 3,5 кг/см2 или при перекрытии подачи жидкости на вход насоса;
непрерывный мониторинг работоспособности частотных регуляторов, датчиков температуры, давления, потребляемой мощности с отображением состояния на дисплее ПК;
Принципиальная гидравлическая схема стенда приведена на рисунке 3
Рисунок 3 - Принципиальная схема стенда
Используемые в схеме обозначения приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Условные обозначения принципиальной схемы стенда
Условное обозначение |
Расшифровка |
Н1 – Н6 |
центробежные насосы с регулируемым числом оборотов вала |
ДД1 – ДД9 |
датчики давления |
К1 – К12 |
электромагнитный клапан |
КР1, КР2 |
регулируемые клапаны |
МВ |
мановакууметр |
HС1 – НС3 |
насосные станции |
КО1 – КО6 |
обратные клапаны |
Р |
расходомер |
Е |
рабочая ёмкость |
3. Методика проведения экспериментов и обработки экспериментальных данных
Предусмотрена работа установки на 8 режимах, сведения о которых сведены в таблице 2.
Таблица 2 – Режимы работы стенда
№ режима |
Количество работающих НПС |
Примечание |
I |
1 (НПС №1) |
При одинаковой частоте вращения роторов. Клапан КР1 открыт на 100 % |
II |
2 (НПС №1 и №2) |
|
III |
3 (все НПС) |
|
IV |
3 (все НПС) |
При одинаковой частоте вращения роторов. Клапан КР1 открыт на 50 % |
V |
2 (НПС №1 и №3) |
Регулирование производится изменением частоты вращения роторов НПС №1 (увеличение напора) и НПС №3 (уменьшение напора) |
VI |
2 (НПС №1 и №3) |
Регулирование производится дросселированием напора НПС №3 |
VII |
2 (НПС №1 и №2) |
Регулирование производится изменением частоты вращения роторов НПС №1 (уменьшение напора) и НПС №2 (увеличение напора) |
VIII |
2 (НПС №1 и №2) |
Регулирование производится дросселированием напора НПС №1 |
На режимах I…III работа ведется с целью определения производительности трубопровода в зависимости от количества работающих НПС.
На режимах III…IV работа ведется с целью получения исходных данных для вычисления коэффициентов Ai и Bi в напорной характеристике трубопровода в зависимости от количества работающих НПС (при дифференцированной частоте вращения роторов насосов).
На режимах V…VI изучается возможности регулирования работы НПС №1 и №3 при отключении НПС №2.
На режимах VII…VIII изучаются возможности регулирования НПС №1 и №2 при отключении НПС №3.
Результаты испытаний сводятся в таблицу 3. С использованием полученных данных последовательно вычисляются:
1. Напоры насосных станций
2. Коэффициенты напорной характеристики каждой станции по формулам (4).
3. Величина коэффициента К по формуле (6).
4. Расчетные величины производительности трубопровода на режимах I…III по формуле (2).
5. Удельные энергозатраты при работе на всех режимах, кроме IV, по формуле (7).
6. КПД насосных станций на всех режимах по формуле (8).
7. КПД методов регулирования для режимов V…VIII по формуле (10).
Результаты вычислений сводятся в таблицу вида табл. 4. По ним строятся графики зависимости удельных энергозатрат от производительности трубопровода для всех режимов.