Лахмаков В.С. Гидравлика и гидромеханизация сельскохозяйственных процессов

Подождите немного. Документ загружается.

SSg

⎟

⎞

⎜

⎝

⎛

⎟

⎠

−=∆

, (4.2)

где

H∆ — приращение скоростного напора для рассматриваемых сечений

1–1 и 2–2;

их поперечных сечений; , S

— площади соответствующ

Рисунок 4.8 — Схема установки для испытания насоса:

сеткой

К — регулировочный кран; М — манометр, МВ — мановакуумметр; С — счетчик (расхо-

домер), КС — обратный клапан с

в) N которую

— эффективная (полезная) мощность насоса. Это мощность,

жидкость получает от насоса:

QHN

; (4.3)

г) N — мощность (на в сли вал двигателя не-алу) насоса, т. е потребляемая. Е.

пос редственно соединяется с валом насоса, то она равняется полезной

мощности двигателя;

д) η — коэффициент полезного действия (КПД) насоса

з = ;

QHг

(4.4)

е) ывания.

доп

вак

— допустимая вакуумметрическая высота всас

141

Если рабочая вакуумметрическая высота всасывания превысит допус-

тим называемое кавитацией; ую, то в насосе будет иметь место явление,

ж) n —

ечки в насосе,

шум и вибрацию, надежность работы насоса и целый ряд других.

частота вращения рабочего колеса насоса.

Кроме того, существуют параметры, характеризующие ут

Зависимости

1 2 3 4 4

H = f (Q), η = f (Q), N = f (Q),

доп

= f (Q) или ∆ = f (Q)

вак

доп

при n = const называют иками насоса. Причем первая ся рабочими характерист

называет мощностными, а ся напорной, вторая и третья — энергетическими или

четвертая называется кавитационной.

Характеристики насосов обычно представляются в графической (рису-

нок 4.9) или табличной форме.

Для определения характеристик проводятся испытания насосов. Пра-

вила и методы испытания центробежных насосов предусмотрены ГОСТ

6134–71, группа Г82 («Насосы динамические. Правила и методы испыта-

ний»). В этом стандарте рассматривается несколько разновидностей испыта-

ний: приемочные, контрольные, периодические, типовые и др.

В данной работе предусматривается только часть контрольных испыта-

ний — определение напорной H = f

(Q) и энергетических η = f

(Q), N = f

(Q)

характеристик.

Измерение подачи (расхода) производится на выходе из насоса, после

отб .). ора жидкости на собственные нужды (на смазку, охлаждение и т. п

Измерение давления производится манометрами, вакуумметрами или

ма на расстоянии новакуумметрами, которые устанавливаются в сечениях

двух д

ых вибрацией насоса, ма-

номет ланг за-

полня ерно в 800 раз меньше, чем у

дут включать систематическую ошибку, ко-

торая определяется с помощью основного

уравнения гидростатики. Напри-

мер, для схемы, показанной на рисунке 4.8:

иаметров от входного и выходного патрубков насоса.

Для уменьшения колебаний стрелки, вызванн

ры подключаются при помощи гибких шлангов. Если этот ш

ет воздух, удельный вес которого прим

воды, то показания приборов бу

142

мм2

гhpp

вв1

гhpp

где р

— показание манометра;

— показание мановакуумметра;

, h

— превышение точки подключения соответствующего прибора над цен-

тром тяжести сечения, в котором измеряется давление;

гh

— систематические ошибки измерения давления в соответст-

вующих сечениях.

ия напора насоса по резуль-

тата

В результате формула (4.1) для определен

м измерений примет вид

hH ∆+

∆

+∆=

, (4.5)

где

hhzh −+∆=∆

— (рисунок 4.8);

вм

вмм

ppp −=∆

— разность показаний манометра и мановакуумметра.

При обработке результатов измерений удобно, чтобы систематические

ошибки в процессе измерения не изменялись. Для этого соединительные труб-

ки приборов должны быть постоянно заполнены перекачиваемой жидкостью.

Высота положения манометра h

и вакуумметра h

(мановакуумметра)

определяется до штуцера прибора (рисунок 4.8).

Измерение часто вращения производится тахометром.ты

Определение мощности на валу насоса рекомендуется производить,

измеряя вращ ий момент с помощью балансирного электродвигателя. ающ

При испытании насосов с электродвигателем на одном валу допускает-

ся определить мощность , потребляе- на валу, измеряя ваттметром мощность

мую протарированную электродвигателем от сети N

. ак предварительно Т

как в этом случ КПД передачи раве то мощность на ва у насоса N рав- ае н 1, л

няется мощности на валу электродвигателя N

, которая находится по тариро-

вочному графику N

= f(N

143

Рисунок 4.9 — Рабочие характеристики центробежных насосов К 20/30 и КМ 20/30,

n = 2900 мин

-1

— диаметр рабочего колеса 162мм (номинальный);

— диаметр рабочего колеса 148мм (модификация — а);

— диаметр рабочего колеса 132мм (модификация — б)

144

Во время проведения испытаний необходимо соблюдать основные пра-

вила эксплуатации насосов.

а) выключить с помощью трехходовых кранов маноме

б) п

Для уме оков, которые могут в несколько раз пре-

вышать ток, потребляемый двигателем при соответствующем установившем-

ся режиме, а также для уменьшения механических нагрузок

двигатели запус-

каются по возможности при наименьшей потребляемой мощности. Из графи-

ка N = f

(Q) на рисунке 4.9 видно, что центробежные насосы потребляют

наименьшую мощность при Q = 0, т. е. на холостом ходу. Поэтому центро-

бежные насосы целесообразно запускать при закрытой задвижке на нагнета-

тельном трубопроводе. Эта особенность запуска характерна только для цен-

тробежных насосов. Остальные насосы (осевые, вихревые, объемные) запус-

каются только при открытой задвижке.

орядок запуска:

тр и вакуумметр (во

избежание их поломки в результате резкого увеличения давления);

роверить соответствие задвижек пусковому положению.

ньшения пусковых т

На всасывающем трубопроводе любого насоса для исключения кавита-

ции задвижка всегда должна быть полностью открыта при любом режиме ра-

боты (она закрывается только на время ремонта);

в) запустить двигатель.

Если расход насоса отсутствует или будет очень незначительным, то

следует остановить насос и залить всасывающий трубопровод и корпус жид-

костью. Необходимость этого вызывается тем, что наличие воздуха в рабо-

чем колесе насоса будет давать численно такие же напор и вакуумметриче-

скую высоту всасывания, как и при перекачке, например, воды, но выражен-

ные уже в единицах высоты столба воздуха. В результате разрежение во вса-

сывающем, не запо почти в 800 раз лненном водой трубопроводе, будет

м еньше, чем в заполненном, т. е. во столько же раз, во сколько воздух легче

воды. Поэтому центробежный насос, которого не заполнены жидкостью у

145

корпус и всасывающий трубопровод, не сможет создать разрежение, доста-

точного для подъема данной жидкости;

г) с помощью трехходовых кранов заполнить трубки манометра и вакуум-

метра перекачиваемой жидкостью и включить приборы для измерения

давления.

Для остановки насоса следует:

а) отключить манометр и вакуумметр;

б) закрыть задвижку на напорном трубопроводе;

в) остановить двигатель.

В процессе испытаний необходимо контролировать работу насоса:

а) чер плотнения в целях охлаждения и смазки вода должна ез сальниковые у

сочиться отдельными каплями в противном случае при работе сальник пе-

регреется и происходит катастрофический износ сальника и вала. Если че-

рез сальник просачивается чрезмерно большое количество жидкости, то

н олнить адо подтянуть крышку сальника или, в случае необходимости, доп

или сменить набивку;

б) темпер шипников и электродвигателя не должна превышать 60–атура под

70 °С;

в) при появлении во время работы насоса сильных шумов, повышенной виб-

рации, его необходимо срочно остановить и выяснить причины. Насос

можно будет включить только после устранения всех неполадок.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с установкой для испытания центробежного насоса:

а) изучить порядок снятия отсчетов по приборам; записать в таблицу 4.5 со-

ответствующие шкале приборов единицы измерения;

б) занести в насоса; таблицу 4.3 паспортные данные

в) определить и записать в таблицу 4.4 параметры насосной установки:

напор насосной установки; — геометрический

146

— геометрическую высоту всасывания;

— геометрическую высоту нагнетания;

1∇

— давление на своp бодной поверхности воды в приемном колодце;

2∇

p — давление на выходе из нагнетательного трубопровода;

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

— коэффициент для вычисления приращения скоростно-

го напора в насосе —

∆

;

h∆

— превышение манометра над мановакуумметром.

г) предъявить материалы, выполненные в cooтветствии с вы- преподавателю

шеуказанными пунктами и получить разрешение на запуск установки.

2. Руководствуясь правилами эксплуатации, запустить насос, открыть

полностью кран на нагнетательном трубопроводе, убедиться в нормальной

работе насоса (вода выходит, заполняя все сечение нагнетательного трубо-

провода компактной сплошной струей).

После того, как установится режим работы насоса (показания приборов, из-

меряющих давление, не меняются), определить и записать в таблицу 4.5:

а) показания манометра р , мановакуумметра

р и ваттметра N ;

в w

б) объем воды V, протекший за время t (по секундомеру). Измеренный объем

воды выбирается таким образом, чтобы максимальная относительная

ошибка измерения расхода соответствовала классу точности остальных

приборов (в настоящей работе этот объем принимается 40–100 л);

в) предъявить результаты сделанных измерений преподавателю и получить

разрешение на изменение режима работы насоса.

3. Не останавливая насос, произвести измерения, указанные в пункте 2

для всех положений рукоятки крана (таблица 4.5).

4. Руководствуя вить насос. сь правилами эксплуатации, остано

5. Определить и записать в таблицу 4.5:

а) подачу насоса по формуле

Q = ;

147

б)

— приращение пьезометрического напора, вычисленное по показани-

p∆

ям манометра и мановакуумметра, см. приложения к формуле (4.5);

в)

H∆ — приращение скоростного напора по формуле (4.2);

г) Н — полный напор насоса по формуле (4.5);

д) N — мощность на валу насоса с помощью тарировочного графика элек-

тродвигателя N

= f(N

) или по формуле

э12

зNN

где N

— мощность, потребляемая электродвигателем (определяется с помо-

щью ваттметра);

— мощность на валу электродвигателя;

— КПД электродвигателя при соответствующем режиме.

Учитывая, что в лабораторной установке насос и двигатель имеют об-

щий вал, то N

= N (в данном случае КПД передачи ранен единице);

е) η — коэффициент полезного действия насоса по формуле (4.4).

6. Построить па бумаге, имеющей координатную сетку, рабочие харак-

теристики насоса (рисунок 4.9):

а) напорную H = f

(Q);

б) энергетические η = f

(Q) и N = f

(Q).

насоса

Марка

Таблица 4.3 —Паспортные (номинальные) данные

насоса

принятая

по ГОСТ

22247–76

Q H

n N

рк

Таблица 4.4 — Параметры насосной установки

1∇

2∇

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

∆

148

Таблица 4.5 —Рабочие параметры насоса

Открытие

крана,

град.

t Q

p∆

H∆

Н N

)

4.3 Практическое занятие

«Расчет насосной установки»

Насосная установка и ее параметры

Насосной установкой целесообразно называть систему ре рвуаров, тру-зе

бопроводов и арматуру, к которой подсоединяется насос (рисунок 4.10).

Диаметры трубопроводов насосной установки выбираются в зависимо-

сти от 04.02–84 средней скорости воды в трубопроводе, которая по СНиП 2.

для тр 250 мм составляет для всасывающих трубопроводов уб диаметром d ≤

(0,6–1) м/с, а для нагнетательных трубопроводов (0,8–2,0) м/с. Всасывающий

трубопровод для уменьшения вероятности появления кавитации рекоменду-

ется делать по возможности короче и с наименьшим числом поворотов. Во

избежани подсоса воздуха е всасывающие трубопроводы обычно применяют-

ся стальные.

Насосную установку характеризуют следующие параметры:

Q — расход — объем воды, проходящей в единицу времени через каждое

поперечное сечение трубопроводов насосной установки, м

/с;

— геометрическая высота всасывания, м;

— геометрическая высота нагнетания, м;

= Н

+ Н

— геометрический напор насосной установки, м;

, р

— давления на поверхности жидкости в приемном и напорном резер-

вуарах, Па;

149

н.у

— потребный напор насосной установки – это напор, который необхо-

димо создать на насосной установке, чтобы по ней пошла жидкость с

заданным расходом:

рр

НН +

−

гн.у

, (4.6)

где h = h

+ h

— общие потери напора трубопроводов насосной установки;

и h

— потери напора соответственно во всасывающем и нагнетатель-

ном трубопроводах.

Рисунок 4.10 — Схема насосной установки:

1 — всасывающий клапан с сеткой; 2 — всасывающий трубопровод; 3 — насос; 4 — за-

движка; 5 — нагнетательный трубопровод

150