§ 26. Индикаторная диаграмма поршневого насоса

Индикаторная диаграмма поршневого насоса показывает значе­ние давления в цилиндре для любого положения поршня. Диаграм­ма дает возможность определить среднее индикаторное давление, мощность насоса и работу, затрачиваемую на перемещение жидко­сти за один оборот вала. По индикаторной диаграмме можно су­дить о степение исправности насоса.

Индикаторные диаграммы строят в прямоугольных координа­тах: давление— объем (р—V) или давление — ход поршня (р—s)

На горизонтальной оси в принятом масштабе откладывают ход поршня или описываемый им объем, а на вертикальной — соответ­ствующие значения давления в рабочей камере также в определен­ном масштабе.

Теоретическая индикаторная диаграмма поршневого насоса представляет собой прямоугольник 1—2—3—4 (рис. 31). В ней не учтены изменения давления в процессах всасывания и нагнетания, а также утечки жидкости из-за несвоевременного открытия и за­крытия клапанов. Во вре­мя движения поршня впра­во происходит процесс вса­сывания при постоянном давлении р₁ — линия 1—2. В начале движения поршня из крайнего положения вле­во давление в цилиндре должно повыситься мгно­венно до р₂ — линия 2—3. Нагнетание жидкости при постоянном давлении р₂ из­ображается линией 3—4. При мгновенном подъеме всасывающего клапана дав­ление падает до p₁ — линия 4—1.

Действительная индика­торная диаграмма поршне­вого насоса существенно отличается от теоретической. Линия по­вышения давления 2—6 при ходе поршня влево несколько откло­нена от линии 2—3 вследствие того, что в цилиндре может быть воздух или пары перекачиваемой жидкости, при сжатии которых уменьшается объем, а также в результате того, что из-за запазды­вания посадки всасывающего клапана часть жидкости уходит во всасывающий трубопровод.

Точка 6 соответствует наибольшему давлению, создаваемому поршнем в цилиндре в момент подъема нагнетательного клапана и преодоления поршнем инерционных сил жидкости. Далее давление несколько понижается в период нагнетания — линия 6—4.

В левом крайнем положении поршня давление падает не по ли­нии 4—1, а с некоторым замедлением по линии 4—5. Это объясня­ется тем, что посадка нагнетательного клапана запаздывает и часть жидкости поступает из нагнетательного трубопровода в ци­линдр. Всасывание начинается только при понижении давления до значения, соответствующего точке 5. Падение давления в начале всасывания вызвано необходимостью преодолеть инерцию жидко­сти и сопротивление всасывающего клапана. Далее в процессе вса­сывания давление повышается — линия 5—2.

Для получения индикаторной диаграммы используют поршне­вой индикатор, который соединяют с цилиндром или рабочей каме­рой насоса. В последнее время для снятия диаграмм начали приме­нять электронные приборы и устройства.

Записывающее устройство индикатора чертит на бумаге диаг­рамму, ординаты которой в некотором масштабе показывают дав­ление, абсциссы — перемещение поршня насоса.

Более совершенный способ снятия индикаторных диаграмм — использование тензометрических первичных преобразователей и вторичной электронной аппаратуры с записью мгновенных давлений на осциллографе. Этот способ более надежен, удобен в испытани­ях и почти полностью вытеснил прежние механические индика­торы.

При испытании нового насоса на заводе-изготовителе опреде­ляют его параметры и снимают индикаторную диаграмму. Ее на­зывают нормальной диаграммой.

В процессе работы насоса появляются неисправности, часть ко­торых можно определить по снятой индикаторной диаграмме, на­зываемой эксплуатационной. Сравнение эксплуатационной и нор­мальной диаграмм позволяет судить о характере неполадок в ра­боте клапанов рабочей камеры, цилиндра и колпаков.

На рис. 32 приведены искаженные индикаторные диаграммы работающих насосов.

Диаграмма 1 показывает, что с большим запозданием закры­вается всасывающий клапан (линия АА), из-за чего на части хода поршня s пропускается жидкость из цилиндра во всасывающий трубопровод. Следует усилить нагрузку

ходящихся рядом с ним — для выпуска отработанного пара из ци­линдра и один средний — для пропуска отработанного пара из-под золотника в отводную трубу.

Свежий пар подводится к золотниковой коробке, распределяет­ся золотником поочередно в ту или другую часть цилиндра, совер­шает там работу, затем выталкивается из цилиндра, как отрабо­танный, и выводится наружу. Для прямодействующих насосов ха­рактерно то, что поршень, не доходя до крайнего положения, пере­крывает выпускной канал. В цилиндре за поршнем остается не­большой объем пара, который сжимается поршнем при дальней­шем его движении, а это создает упругий буфер, обеспечивающий плавную остановку поршня.

Промышленность выпускает различные модели паровых прямо-действующих насосов.