Общий вид насоса

Рис. I. Центробежный насос 4К-90/20(4к-I8)

I – корпус с входным патрубком;

2 – крышка;

3 – рабочее колесо;

4 – вал;

5 – выходной патрубок;

6 – защитное кольцо;

7 – сальник; 8 – подшипник;

9 – опора подшипника; 10 – муфта;

II – опорная стойка

На рис.1 изображен горизонтальный одноступенчатый кон­сольный насос с осевым входом жидкости марки 4К-90/30 (4К-18).

Условное обозначение насоса 4К-90/30 (4К-18):

4 - диаметр входного патрубка, уменьшенный в 25 раз и ок­ругленный;

К - консольный;

90 - производительность насоса, м³/ч;

20 - напор насоса, м;

18 - коэффициент быстроходности, уменьшенный в 10 раз и округленный.

К основным деталям центробежных насосов относятся: рабо­чее колесо, закрепленное на консольной части вала, состоит из двух дисков, соединенных лопатками, изогнутыми в сторону, противоположную направлению вращения колеса.

Рабочее колесо изготовлено из чугуна.

Вал насоса выполнен из высококачественной стали. Для предотвращения износа вал имеет защитную втулку. Опорами вала служит внешний шарикоподшипник с густой смазкой и внутрен­няя бронзовая втулка, запрессованная в корпусе насоса. Внут­ренняя опора смазывается и охлаждается перекачиваемой жид­костью.

Корпус насоса отливается из чугуна к крепится к фланцу опорной стойки четырьмя болтами. В нормальном исполнении на­порный патрубок направлен вертикально вверх; в зависимости от условий эксплуатации может быть повернут вокруг оси на­соса на 90,180 и 270°. Передняя крышка корпуса насоса (от­литая за одно целое с входным патрубком) съемная, что по­зволяет осматривать рабочие органы насоса без его демонта­жа.

В верхней части корпуса насоса имеется отверстие для заливки насоса, выпуска воздуха при заполнении водой насоса. В нижней части корпуса отверстие служит для спуска воды на случай ремонта и длительной остановки насоса в холодное время.

рис. 2. Сальник

Сальник, расположенный в месте выхода вала из корпуса с напорной стороны, должен предотвращать утечку воды из насоса.

Сальник насоса (рис.2) состоит из корпуса сальника I, отлитого за одно целое с корпусом насоса, набивки сальни­ка 2, состоящей из специального хлопчатобумажного шнура квадратного сечения, пропитанного техническим жиром с гра­фитом, крышки сальника 3, которая сжимает мягкую набивку путем затягивания гаек на шпильках 4, и кольца гидравли­ческого уплотнения 5, помещенного между кольцами набивки. Вода в кольцо поступает по трубочке 6, установленной в корпусе насоса, представляющей собой чугунную фигурную от­ливку, внутренняя полость которой выполнена в виде спирали с

диффузорным каналом, переходящим в напорный патрубок. Сальник нагревается, в результате набивка может сгореть. Жидкость из кольца 5 вытекает наружу и внутрь насоса, от­водя при этом тепло от набивки сальника. Для защиты ва­ла 7 от истирания и коррозии, в местах установки сальника

на него надевают защитную втулку 8.

В насосе 4К-90/20 осевой усилие воспринимается шарикоподшипниками. Для разделения в корпусе насоса полостей низкого и высо­кого давления Предусмотрен узел уплотнения лопастного колеса, который образован защитными уплотняющими кольцами (рис.1).

2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение конструкций центробежного насоса, разборка, сборка, эскизирование, снятие основных размеров и ориенти­ровочное определение производительности, напора, мощности и коэффициента быстроходности.

3. СОСТАВ РАБОТЫ И МЕТОДИЧЕСКИЕ

УКАЗАНИЯ ПО ЕЁ ВЫПОЛНЕНИЮ

1. Эскизирование общего вида насоса

Для изучения используется один из центробежных насосов, имеющихся в лаборатории. Необходимо зарисовать общий вид насоса в двух ортогональных проекциях или аксонометричес­ком изображении.

2. Разборка и сборка насоса, ознакомление с основными деталями его

и эскизирование

После зарисовки общего вида насоса в двух ортогональных проекциях студенты разбирают и знакомятся с основными его деталями: рабочим колесом, валом и корпусом насоса, сальником, подшипником, всасывающим и напорным патрубками и др. При этом необходимо обратить внимание на конструкцию сальни­ка, гидроуплотнения, крепление рабочего колеса на валу на­соса, материал, из которого выполнены рабочее колесо, вал и корпус.

Студенты составляют эскизы рабочего колеса и еще одной детали (по указанию преподавателя). После эскизирования при помощи линеек, штангенциркуля и других измерительных приборов студенты измеряют и записывают основные размеры рабочего колеса: диаметр входного отверстия D₁,ширину на входе B₁,, внутреннее расстояние между передним и задним дисками, диаметр на выходе D₂,, ширину на выходе B₂ и диаметры всасывающего D_вс и на­порного D_нап патрубков и вала d_в насоса.

По паспорту насоса или данным каталога устанавливается число оборотов n, об/мин, и КПД h, %, насоса.

Далее производится сборка насоса.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА (Q, H, N, h, n_s)

1. Общие сведения

а) Производительность (подача) – объем жидкости, пода­ваемой насосом в напорный трубопровод в единицу времени, л/с, м³/ч, м³/с;

б) напор - разность полных удельных энергий жидкости В сечениях после и до насоса, м;

в) мощность, затрачиваемая насосом, необходима для создания нужного напора и преодоления всех видов потерь, неизбежных при преобразовании подводимой к насосу механичес­кой энергии в энергию движения жидкости по всасывающему и напорному трубопровода, квт;

г) Коэффициент полезного действия (КПД) - учитывает все виды потерь, связанных с преобразованием механической энергии двигателя в энергию движущейся жидкости. КПД определяет экономическую целесообразность эксплуатации насо­са при изменении остальных его рабочих параметров (подачи, напора, мощности);

д) коэффициент быстроходности n_s насоса - частота вращения другого насоса, во всех деталях геометрически по­добного рассматриваемому, но таких размеров, при которых, работая в том же режиме, с полезной мощностью в I л.с., он создает напор, равный 1м.

Пользуясь данными о размерах рабочего колеса насоса, зная число оборотов двигателя и КПД насоса, принимая соот­ветствующую величину скорости движения воды на входе в ра­бочее колесо, ориентировочно определяют производительность Q, напор H, мощность N_в и коэффициент быстроходности n_s насоса по следующим формулам:

- Производительность , м³/c

где - м² - площадь живого сечения потока на входе в рабочее колесо;

D₁ - диаметр входного отверстия рабочего колеса, м;

d_в - диаметр вала насоса, м;

с₁ = 1,5...4,0 м/с - абсолютная скорость потока на вхо­де в рабочее колесо;

- Напор , м

где a - коэффициент напора, принимаемый для насосов спирального типа (без направляющего аппарата)

a = 0,35…0,5;

- окружная скорость на выходе потока из рабочего колеса, м/с;

D₂ - диаметр рабочего колеса на выходе, м;

n - число оборотов рабочего колеса насоса в минуту, об/мин.

- Мощность

,

где N_в - мощность на валу насоса, квт;

γ - объемный вес жидкости (для воды γ = 1000 кг/м³) и - общий КПД насоса, принимаемый по паспорту или по каталожным данным.

- Коэффициент быстроходности

Полученные расчетом основные показатели работы насоса сравниваются с каталожными.

По определенной величине коэффициента быстроходности n_s и отношению , устанавливается по таблице тип рабоче­го колеса (нормальное, тихоходное, быстроходное и пр.).

5. СРАВНЕНИЕ ОРИЕНТИРОВОЧНО ОПРЕДЕЛЁННЫХ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ НАСОСА С КАТАЛОЖНЫМИ, СООТВЕТСТВУЮЩИМИ МАКСИМАЛЬНОМУ КПД

Основные показа- тели работы насоса	Единица измере­ния	Определенные расчетом или измерением	Каталожные
Q	м^2/с
H	М
Nв	Квт

6. ЭЛЕМЕНТЫ УИРС

По линии УИРС:

1. Изучить конструкцию моноблок-насоса типа КМ;

2. Изучить конструкцию фекального насоса, отметить отли­чительные особенности в сравнении с насосом типа К.

3. Показ слайдов вертикальных, секционных, водоструйных и погружных насосов.

4. По вышеприведенным зависимостям определить основные параметры насоса ФГ 80/10 (3Ф-12).

5. По вышеприведенным зависимостям определить основные параметры насоса типа 2К-20/18 (2К-9).

7. ВОПРОСЫ

1. Как расшифровать марку насоса 4К-90/20 (4К-18)?

2. Принцип действия центробежного насоса.

3. Что является основным элементом центробежного насоса?

4. Назначение рабочего колеса.

5. Из каких элементов (деталей) состоит рабочее колесо?

6. Чем отличается рабочее колесо насосов, перекачивающих загрязненные жидкости, от рабочего колеса насосов для чистой жидкости?

7. Что является показателем, характеризующим тип рабочего колеса.

8. Какие знаете типы колес и насосов?

9. Основные детали центробежного насоса.

10. Назначение всасывающего патрубка.

11. Какие знаете всасывающие патрубки и какие из них нашли большое применение в насосах?

12. Для чего предназначен напорный патрубок насоса?

13. Какие знаете устройства для уменьшения скорости движе­ния жидкости и преобразования её энергии, что они представля­ют собой?

14. Каково назначение сальника?

15. Из каких основных деталей состоит сальник?

16. По каким признакам классифицируют насосы?

17. С какой скоростью поступает жидкость в рабочее колесо?

18. Как определяется окружная скорость и от каких параметров она зависит?

19. Как можно определить. приближенно, напор насоса, зная D₂, n и α?

20. Какой насос обладает большим напором: с меньшей или большей величиной n_s?

21. По какой формуле определяется производительность ра­бочего колеса центробежного Насоса?

22. Чем отличается водопроводный насос от канализационно­го? Можно ли водопроводный насос использовать для перекачки сточных вод.

23. Для чего служит верхнее отверстие на корпусе насоса?

24. Какие знаете способы заливки насоса?

25. Что значит "насос установлен под заливом"?

26. Для чего служит нижнее отверстие на корпусе насоса?

27. При помощи чего крепится рабочее колесо на валу насоса?

Лабораторная работа №2

ОЗНАКОМЛЕНИЕ С НАСОСНОЙ УСТАНОВКОЙ. ПУСК

И ОСТАНОВКА НАСОСА

1. Общие сведения

Насосная станция представляет замкнутую циркулярную систему, состоящую из двух резервуаров (источников водоснабжения), 3-х вертикальных центробежных насосов марки «Кама-3», всасфвающих и напорных трубопроводов d=19 мм и щита управления, рис. 1.

Производительность Q и напор Н насоса регулируются при помощи вентиля на напорном трубопроводе. По пути движения жидкости для измерения напора насоса на всасывающем трубопроводе установлен мановакуумметр, на напорном трубопроводе – манометр. Для измерения производительности насоса на напорном (общем) трубопроводе установлены: крыльчатый водомер, ротаметр и диафрагмовый водомер. Насосы установлены под заливом. На насосной установке все три насоса могут работать параллельно и последовательно на один общий напорный трубопровод.

2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ.

Ознакомление с насосной группой лаборатории, с водозаборной, измерительной и регулирующей арматурой, щитом управления, электрооборудованием насосных агрегатов, изучение операций по пуску и остановке насосов.

До начала выполнения настоящей работы студенты должны быть обязательно ознакомлены с правилами техники безопасности при эксплуатации электронасосного оборудования!

3. СОСТАВ РАБОТЫ И ПОРЯДОК ЕЁ ВЫПОЛНЕНИЯ.

1. Ознакомление с насосной группой

Ознакомление с насосной группой предусматривает изучение схемы движения воды от места забора воды до её слива; через всасывающие трубопроводы, насосные агрегаты, напорные линии; до приёмного резервуара.

Рис.1. Аксонометрическая схема Насосной установки

1 – резервуар;

2 – всасывающий трубопровод; 3 – вентиль;

4 – соединительный трубопровод; 5 – мановакуумметр;

6 – центробежный насос; 7– манометр;

8 – вентили для регулирования Q насоса;

9 – напорный трубопровод;

10 – сборный (общий) напорный трубопровод;

II – крыльчатый водомер;

12 – вентиль для регулирования Q при параллельной и последовательной работе насосов;

13 – ротаметр; 14 – диафрагма

При этом студенты знако­мятся с водозаборной, запорной, регулирующей, измерительной и другими видами аркатуры и приборов, установленных на тру­бопроводах с типами и марками насосов, электродвигателей, входящих в состав насосной группы.

Подробно изучается система электропитания насосных агре­гатов от рубильника до двигателя. Студенты знакомятся со щитом низкого напряжения, установленными на нем приборами и системой включения и выключения двигателей.

При ознакомлении необходимо обращать внимание на назначе­ние отдельных элементов арматуры и оборудования насосной груп­пы.

В частности, студенты знакомятся с методикой измерения расходов воды по водомерам, измерения напора по манометрам и мановакуумметрам, измерения мощности по ваттметрам и т.д.

В результате ознакомления с насосной группой составляют­ся:

а) аксонометрическая схема: насосной установки, включая ис­точник водоснабжения, всасывающие и напорные трубопроводы, насосные агрегаты и арматуру со спецификацией оборудования;

б) эскиз пульта управления с краткой характеристикой при­боров, установленных на нем;

в) описание порядка пуска и остановки насоса.

4. ПРИБОРЫ

4.1. Приборы для измерения давления

Мановакуумметр - прибор, которым можно измерять избыточ­ное давление и разряжение, т.е. недостаток давления до ат­мосферного у входа в насос, кгс/см² и мм. рт. столба.

Манометр - прибор, измеряющий избыточное давление, кгс/см², при выходе из насоса. Основной деталью манометра является согнутая по дуге окружности полая трубка, имеющая в сечении овальную форму. Большая ось овала перпендикуляр­на плоскости оси трубки. Один конец трубки запаян. Изме­ряемое давление передается внутрь трубки через второй открытый ее конец. Под действием давления овальное сечение трубки деформируется: большая ось овала уменьшается, малая увеличивается. При этом стрелка прибора, связанная с запаян­ным концов трубки через передаточный механизм, поворачивает­ся на некоторый угол, пропорциональный измеряемому давле­нию. Указательный конец стрелки скользит по шкале, нанесен­ной на Циферблате манометра.

4.2. Приборы для измерения производительности насоса

Крыльчатый водомер - применяют для измерения количества воды, расходуемой в системах водоснабжения.

Основной деталью скоростного счетчика является турбинка (вертушка) с винтовыми крыльями, вращающаяся на горизонталь­ной оси и расположенная в цилиндрическом корпусе. Жидкость, протекая через прибор, приводит во вращение турбинку с час­тотой, пропорциональной скорости движения жидкости, а, сле­довательно, расходу. Для определения числа оборотов, сделан­ных турбинкой, прибор снабжен суммирующим счетным механиз­мом. Над счетным механизмом помещен циферблат. Крыльчатый водомер имеет основные технические характеристики:

- Калибр водомера - 20 мм.

- Номинальный расход - 1,6 и³/ч.

Следует отметить, что на крыльчатом водомере нельзя ре­гистрировать мгновенный расход, что является его недостат­ком.

Ротаметр - электрический дистанционный, типа РЭД, предназ­начен для измерения расхода жидкости и передачи показаний на вторичный дифференциально-трансформаторный прибор ти­па ЭПИД.

Измерение расхода ротаметром основывается на использова­нии связи между расходом и положением поплавка в кольцевой диафрагме. Характер этой связи зависит от угла конусности поплавка, плотности, кинематической вязкости жидкости и т.д. Электрическая часть прибора состоит из индукционной катуш­ки с сердечником, жестко связанным с поплавком ротаметра.

Катушка включена в дифференциально-трансформаторную схему вторичного электрического прибора.

Оборудование ротаметра электрический датчиком позволяет производить непрерывную запись его показаний.

Основные технические данные ротаметра типа РЭД, модель 3101:

- максимальный расход по воде 0,630 м³/ч;

- диаметр условного прохода - 40 мм;

- рабочее давление - 64 кгс/см²

Недостатком ротаметра является зависимость показаний от физических свойств жидкостей и невозможность измерять пере­менные во времени расхода. Ротаметр присоединяется к вторич­ному прибору четырехжильным кабелей с помощью четырехштыркового штекерного разъема.

Диафрагма.

Кроме указанных типов водомеров, применяют также диафрагмовый водомер. Основной рабочей•деталью этого устройст­ва является диафрагма, представляющая собой тонкий диск с центральным круглым отверстием. Диафрагма вставляется в тру­бопровод и укрепляется между его фланцами так, чтобы отвер­стие диска было расположено концентрично со стенками трубо­провода. Отношение диаметров диафрагма и трубопровода d/D составляет 0,3 ¸ 0,7. Принцип работы этого водомера бази­руется на известном уравнении Д. Бернулли и уравнении не­разрывности потока, а также на том, что в суженной части, в диафрагме, скорость движения жидкости увеличивается, а Пьезометрическое давление понижается. Т.е. получается перепад давлений. Измеряя этот перепад давлений посредством дифференциального манометра, можно измерить и расход воды.

Недостатком диафрагмового водомера являются значитель­ные потери, а преимуществом - его малая строительная дли­на.

Ваттметр, расположенный на пульте управления, служит для измерения мощности, потребляемой электродвигателем из сети, ат. (I квт = 1000 вт.).

Пульт управления насосными агрегатами.

На пульте, управления расположены расходомеры, ваттметры, амперметры, вольтметра и кнопки пуска и остановки насосов.

5. ПУСК И ОСТАНОВКА НАСОСА

Перед пуском насоса необходимо проверить исправность заземления электродвигателя насоса, подачу электроэнергии на пульт управления, полностью открыть вентили на всасывающем трубопроводе, регулирующий вентиль на напорном трубопрово­де у насоса, кранов у мановакуумметра и манометра, которые должны выть закрыты.

Перед пуском насоса необходимо залить всасывающую линию и корпус насоса водой. Залив насоса осуществляется открыти­ем вентилей на всасывающей линии при открытом продувочном отверстии трехходового крана у манометра. Насос считается залитым, если перестает выходить воздух из отверстия трех­ходового крана.

Пуск насоса в работу осуществляется в следующем порядке:

а) при залитом водой насосе - нажатием кнопки "пуск" соответствующего насоса на пульте управления включается электродвигатель, мановакуумметр и манометр должны быть отключены, регулирующий вентиль на напорном трубопроводе у насоса - полностью закрыт;

б) после продувки ответвлений к мановакуумметру и мано­метру и их подключения следует добиться или убедиться в стабильности их показаний и примерном соответствии ката­ложным данным;

в) постепенно открывается (до полного открытия) регулирующий вентиль у насоса на напорной линии и фиксируют­ся показания манометра, вакуумметра, расходомеров и ваттметра.

Для остановки насоса необходимо:

- постепенно закрыть регулирующий вентиль на напорном трубопроводе у насоса;

- отключить мановакуумметр и манометр;

- выключить электродвигатель путем нажатия кнопки "ост." на пульте управления;

- закрыть вентиль на всасывающей линии.

Операции по пуску и остановке насоса выполняются группой студентов, состоящей из 3-5 человек.

6. ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОНАСОСА ПРИ ПОЛНОСТЬЮ ОТКРЫТОЙ РЕГУЛИРУЮЩЕЙ ЗАДВИЖКЕ

Показания мановакуумметра, манометра, производитель­ность насоса по ротаметру, дифманометру с сужающим устройством, показание ваттметра.

7. ЭЛЕМЕНТЫ УНИРС

Изучить работу крыльчатого водомера. При полностью отк­рытой регулирующей задвижке на напорной линии замерить следующие показатели:

- начальное показание счетчика;

- конечное показание через t = 60 с, л;

- производительность насоса по показания крыльчатого водомера, л/с.

8. ВОПРОСЫ

1. Что называется всасывающей линией, напорной линией?

2. Что относится к арматуре, фасонным частям?

3. Какой марки и с какими параметрами установлены насо­сы на насосной установке?

4. Какими приборами замеряют производительность (подачу) насоса?

5. Какими приборами замеряют напор насоса?

6. Что является источником электроснабжения?

7. Какие контрольно-измерительные приборы, с какими пределами градуировки имеются на щите управления насосны­ми агрегатами?

8. Что необходимо сделать перед пуском насоса?

9. Каков порядок пуска насоса в работу?

10. Что необходимо сделать для остановки насоса?

II. Почему не рекомендуется осуществлять пуск насоса при скрытой задвижке на напорном трубопроводе?

Лабораторная работа № 3

ИСПЫТАНИЕ ЦЕНРОБЕЖНОГО НАСОСА ПРИ ПОСТОЯННОМ

ЧИСЛЕ ОБОРОТОВ

I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.

Центробежные насосы, работая большей частью при постоян­ной числе оборотов, в зависимости от условий эксплуатации, обладают различными подачами и создают различные напоры. В практике имеет большое значение установление связи между основными параметрами Центробежного насоса: подачей Q, напором Н, мощностью N и коэффициентом полезного дей­ствия h.

Графически выражение зависимости напора Н, мощнос­ти N и КДД h насоса от его подачи Q при n = const называются характеристиками насоса.

Рабочие характеристики насосов получаются опытным путем в результате испытаний насосов при постоянном числе оборо­тов.

При испытании центробежных насосов:

1. Определяют напор, создаваемый насосом, производитель­ность (подачу) насоса, потребляемую мощность и КПД

2. Выявляют зависимость напора, потребляемой мощности и КПД от производительности насоса; эти зависимости вы­ражают кривыми на графиках.

Полученные кривые Q-H, Q-N, Q - h, а также Q-H_в называются рабочими характеристиками центробежно­го насоса и вписываются в паспорт насоса.

Основной рабочей характеристикой является зависимость напора H от производительности Q.

Формы характеристики Q-N центробежных насосов могут быть чрезвычайно разнообразными. Они бывают (рис.1) непре­рывно снижающимися, пологими, круто падающими и возрастаю­щими (имеющими максимум).

Кривые Q-H, имеющие максимальный напор при некото­рой промежуточной подаче, называются восходящими. Режим работы насоса в пределах

подачи от нуля до Q, называется областью неустойчивой работы.

Рис.1. Возможные характеристики центробежного насоса—

1 - круглопопадающая;

2 - пологая;

3 - возрастающая

Характеристики, не имеющие возрастающей ветви, называются стабильными. Режим работы насосов, имеющих стабиль­ную рабочую характеристику Q-Н, протекает устойчиво во всех точках кривой.

Крутизну кривой Q-Н можно оценить отношением, %

, (1)

где Н_о - напор насоса при работе с закрытой задвижкой;

H_p - напор насоса при максимальном значении КДД.

Пологая характеристика обычно имеет крутизну 8-12%. Особенностью насосов с пологой характеристикой является сравнительно небольшие изменение напора при значительном колебании расхода.

Круто падающие характеристики имеют крутизну 25¸30%. При­менение насосов с крутой характеристикой выгодно в тех слу­чаях, тогда желательно иметь малый диапазон колебания расходов при значительных колебаниях напора насосов.

2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Построение рабочих характеристик центробежного насоса при постоянном числе оборотов на основании обработки дан­ных, полученных в результате его испытаний.

3. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ ЦЕНТРОБЕЖЮГО НАСОСА

Для выполнения работы используется один из группы насо­сов марки "Кама-3", установленных в лаборатории. Описание экспериментальной установки приводится в работе № 2, схема насосной установки показана на рис.1.

Выполнение работы по испытанию насоса "Кама-3" проводит­ся в следующем порядке:

1. Полностью открываются вентили на всасывающем трубо­проводе. Включается электродвигатель начатием кнопки "пуск" на пульте управления при полностью закрытом вентиле на на­порном трубопроводе. Снимаются показания приборов: мановакуумметра, манометра, ваттметра и вписываются в отчет­ный бланк.

2. Последующая фиксация показаний мановакуумметра, ма­нометра, ваттметра одного или нескольких расходомеров производится при различных степенях открытия вентиля на напорном трубопроводе. Последнее испытание производится при полностью открытом вентиле на напорном трубопроводе. Общее число наблюдаемых режимов работы насоса должно быть не менее пяти.

3. Производится обработка полученных в результате ис­пытания данных, результаты вносятся в отчетный бланк.

4. На основании результатов обработки опытных наблюде­ний вычерчиваются на миллиметровой бумаге рабочие характеристики насоса.

5. Для условий номинального режима работы насоса опреде­ляется его коэффициент быстроходности.

4. ОБРАБОТКА ОПЫТНЫХ ДАННЫХ

При обработке опытных данных вычисляются следующие величины:

1. Производительность насоса по показаниям крыльчатого во­домера определяется как средняя величина из 3-х определения за отрезки времени не менее одной минуты.

В ходе опыта фиксируется начальное и конечное показания счетчика. Расход определяется отношением разности показаний счетчика и продолжительности периода наблюдения (по секундо­меру). Расход определяется в л/с.

2. При определении производительности насоса по ротамет­ру показания снимаются по шкале вторичного прибора ротамет­ра, градуированного в л/с. Аналогично, по шкале вторичного прибора определяются секундные расходы при использовании в качестве расходомера диафрагмы с дифманометром и вторичным прибором.

3. Полный напор насоса H, м, определяется по формуле

, (2)

где Н_ман - показание манометра, м.вод.ст.;

Н_вак - показание мановакуумметра, м. вод.-ст.;

y - разность отметок осей манометра и мановакуумметра;

u₁ и u₂ - скорости движения жидкости соответственно во входном и выходном патрубках насоса.

Так как диаметры входного и выходного патрубков насоса, одинаковы, а следовательно одинакова и скорости u₁ и u₁, то последний член правой части уравнения (2) равен нулю..

4.Мощность N_в, квт., потребляемая на валу насоса, определяется по формуле

(3)

где Н_с -мощность, потребляемая электродвигателем из сети, измеряемая по показанию ваттметра;

h_дв - КДЦ электродвигателя, приближенно принимаемый равным 0,85.

Полезная Мощность N_n, квт, используемая для подъема я перемещений жидкости при напоре Н, определяется по фор­муле

, (4).

где g - объемный вес жидкости, кг/м³;

Q - производительность насоса, м^с;

H - напор, м.

5. Коэффициент полезного действия насоса вычисляется, %, по формуле

, (5)

6. Коэффициент быстроходности рабочего колеса насоса вы­числяется по формуле

, (6)

где h = 5500 об/мин;

Q - подача, м³/с;

H - напор,м, для значений, соответствующих наибольшему КПД насоса.

7. По вычисленному коэффициенту быстроходности устанав­ливается тип рабочего колесе, насоса.

Результаты наблюдений и расчета заносятся в табл.1.

5. РАЗДЕЛ УНИРС

По разделу УНИРС выполнить следующее исследование:

- сравнить опытные характеристики центробежного насоса "Кама-3", полученные при лабораторных испытаниях, с рабочими характеристиками этого же насоса, полученными при заводских испытаниях (из паспорта насоса).

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что представляют собой рабочие характеристики насоса?

2. Назовите формы характеристики Q-H центробежного насоса.

3. По каким приборам определяется подача насоса?

4. Как определяется подача насоса на крыльчатом водомере?

5. Как определяется подача по ротаметру?

6. По какой формуле определяется напор насоса?

7. Как определяется мощность на валу насоса?

8. Чему равна полезная мощность насоса?

9. По какой формуле определяется КПД насоса?

10. Как указать границы рекомендуемой области применения насоса на рабочей характеристике Q-H?

11. по какой формуле вычисляется коэффициент быстроходности (h_s)?

12. На основании чего устанавливается тип рабочего колеса?

Примечание. Техника безопасности при выполнении работы.

1. Электродвигатели насосов должны быть заземлены.

2. Все операции по подключению к электросети пульта управления выполняются лаборантом или преподавателем, ведущим занятие.

Таблица 1

Данные наблюдений и расчета к лабораторной работе №3. «Испытание центробежного насоса при постоянном числе оборотов (h=5500 об/мин)»

№№ опытов показатели работы насоса	№1 при закрытой задвижке	№2	№3	№4	№5 при полном открытии задвижки
1. Производительность л/c а) по водомеру б) по ротаметру в) по дифманометру
2. Показания мановакуумметра Hвак, м
3. Показания манометра Hман, м
4. Полный напор насоса Н, м
5. Показания ваттметра Nc, ват
6. Мощность на валу, вт
7. Полезная мощность, вт
8. КПД насоса, %
9. Коэффициент быстроходности, об/мин
10. Тип колеса

Лабораторная работа № 4

ПОСТРОЕНИЕ СУММАРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ: Q-H ДВУХ ОДИНАКОВЫХ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ ПРИ ИХ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЕ

I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Параллельной работой насосов называется одновременная по­дача перекачиваемой жидкости несколькими насосами в общий напорный трубопровод. Необходимость в параллельной работе нескольких одинаковых или разных насосов возникает в тех случаях, когда невозможно обеспечить требуемый расход воды подачей одного насоса. Кроме того, поскольку водопотребление и городе неравномерно по часам суток и по сезонам года, можно регулировать подачу насосной станции, изменяя число одно­временно работ работающих насосов.

Центробежное насосы могут работать параллельно только при условии, что все они имеют, одинаковый напор. Если один из на­сосов имеет большую подачу и более высокий напор, то насос, имеющий меньшие подачу и напор, будет "задавлен" первым насосом и его подача на общий трубопровод будет равна нулю. Поэтому для параллельной работы следует подбирать насосы однотипные, в крайнем случае с незначительно отличающимися напорами и подачами.

При построении суммарной характеристики нескольких насо­сов, работающих параллельно на общий напорный трубопровод, складывают подачу насосов при одинаковых напорах.

2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Проверка на опыте теоретических закономерностей параллель­ной работы центробежных насосов.

3. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ НАСОСОВ В

ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЕ

Для выполнения работы используются два центробежных насо­са марки "Кама-3" (насосы № I и № 2) насосной группы лабора­тории. Описание экспериментальной установки приводится в работе № 2. Схема насосной установки показана на рис. I.

Выполнение работы по испытанию насосов в параллельном соединении проводится в следующем порядке:

1. Пуск насосов осуществляется в порядке, изложенном в лабораторной работе № 2, сначала вводится в работу один насос, затем второй.

2. При закрытом вентиле на общем трубопроводе (за точ­кой "А") при полностью открытых регулирующих вентилях (7 и 8) у насосов, снимаются показания манометров и мановакуумметров у насосов соответственные показания должны бытьодинаковыми или с разницей, весьма незначительной.

3. Изменение режима работы насосов осуществляется с по­мощью вентиля 15, расположенного на общей напорной линии насосов.

4. Фиксация показаний манометров, вакуумметров и расходомеров производится для 5-6 режимов совместной работы насосов; последние показания снимаются при полностью открытом регулирующем вентиле на общем напорном трубопроводе.

4. ОБРАБОТКА ОПЫТНЫХ ДАННЫХ

1. Производительность насосов определяется по ротаметру 13, показания снимаются по шкале вторичного прибора ротамет­ра, каждое деление которого соответствует 0,005 л/с.

2. Полные напоры, развиваемые насосами, определяются но формуле (2) (см. работу № 3). Результаты наблюдений и вы­числений сводятся в табл. I.

3. После обработки опытных данных по результатам пока­заний и вычислений строится опытная характеристика насосов при их параллельной работе Q-H_оn(1+2)

4. Для одного из насосов по опытным данным 5-6 режимов строится характеристика Q_1,2. Методика проведения ис­пытаний для построения этой характеристики изложена в ука­заниях к лабораторной работе № 3. Результаты измерений и вычислений сводятся в табл.1.

5. Имея характеристику одного насоса, строим теорети­ческую характеристику Q-H₁₊₂ двух одинаковых насосов при их параллельной работе.

Сравнение опытной характеристики насосов при их параллельной работе Q-H_оn(1+2) c теоретической Q-H_T(1+2) позволяет судить о точности проведения эксперимента.

Таблица 1.

Результаты испытания насосов

Ре-жим	Hман., м	Hвак., м	y, м	Расход, л/с	Полный напор Н, м.вод.ст.	Примечание
по водомеру	по ротаметру	по диафрагме
	Работа одного насоса
	Параллельная работа двух насосов

Приложение – теоретическая и опытная характеристики насосов при их параллельной работе.

Дата: Работу выполнил

Работу принял

5. РАЗДЕЛ УНИРС

По разделу УНИРС выполнить следующее исследование:

- построить характеристику трубопровода, используя фор­мулу (14) [5], и совместить ее с суммарной характеристикой насосов при параллельной работе, чтобы определить режим ра­боты насосов, т.е. фактическую подачу и фактический напор, развиваемые данными насосами на данный трубопровод.

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называется параллельной работой насосов?

2. По какой формуле определяется полный напор, развиваемый насосами?

3. Как построить суммарную характеристику Q-H₍₁₊₂₎ при па­раллельной работе двух одинаковых насосов?

4. С помощью каких приборов измеряется подача и напор на­сосов?

5. Что нужно сделать, чтобы установить режим работы каждого из насосов при их параллельной работе?

6. Чем объяснить, что суммарная подала насосов, работающих совместно на общую сеть, меньше, чем суммарная подача этих же насосов при раздельной их работе?

7. Зависит ли степень уменьшение подачи насоса от крутиз­ны характеристики Q-H и трубопровода?

8. При какой характеристике трубопровода (полосой, крутой) эффективнее параллельное включение насосов и почему?

9. Когда больше КПД, потребляемая мощность; при параллельной работе нескольких малых насосов или при работе од­ного, более мощного насоса?

10. Какие должны быть характеристики насосов для устойчивой параллельной их работы.

Рис. 1. Схема установки при параллельной работе насосов

1,2 – центробежные насосы;

3,4 – мановакуумметры;

5,6 – манометры;

7,8,9,10 – вентили;

11 – напорный трубопровод;

12 – водомер;

13 – ротаметр;

14 – диафрагма;

15 – регулирующий вентиль

Лабораторная работа № 5

ПОСТРОЕНИЕ СУММАТОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ Q-H₍₁₊₂₎ ДВУХ ЦЕНРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ ПРИ ИХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ

I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Последовательной называется работа насосом, при которой один насос подает перекачиваемую жидкость во ссасывающий патрубок (или во всасывающий трубопровод) другого насоса, а последний подает ее в напорный водовод.

Последовательную работу насосов применяют в тех случаях, когда жидкость подается по трубам на очень большие расстоя­ния или на большую высоту, а также, когда необходимо при пос­тоянном (или почти постоянном расходе) увеличить напор, ко­торый не может быть создан одним насосом. Для построения суммарной характеристики Q-H_{(1+2 )} последовательной работы двух однотипных насосов необходимо сложить ординаты характеристи­ки Q-H₍₁₊₂₎ при одинаковых подачах.

2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Опытная проверка справедливости теоретических закономер­ностей последовательной работы центробежных насосов.

3. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ НАСОСОВ

ПРИ ИХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ ВКЛЮЧЕНИИ

Для выполнения работы используются два центробежных на­соса марки "Кама-3" насосной группы лаборатории. Описание экспериментальной установки приводится в работе № 2. Схема насосной установки при последовательном включении насосов показана на рис. I.

В ходе испытания опытным путем устанавливается зависимость между производительностью и напором двух одинаковых центробежных насосов при их последовательном включении к напор­ной линии.

Выполнение работы по испытанию насосов при последователь­ном соединении проводится в следующем порядке:

1. Для ввода насосов в последовательнуюработу первым пускается (см. рис. I) насос (I) при закрытом регулирующем вентиле (7). Далее, после стабилизация показаний мановакуумметра (3) и манометра (5), открывается полностью вентиль (7) и при закрытом вентиле (8) вводится в работу второй насос (2). При этом режиме (нулевой подачи) фиксируются и заносятся в бланк наблюдений показатели всех приборов для измере­ния давлений (3, 4, 5, 6).

2. Увеличивая степень открытия вентиля (8), для 5-6 фик­сируемых режимов снимаются показания мало вакуумметров и ма­нометров (3, 4, 5, 6) при одновременном выявлении произво­дительности насосов по показаниям крыльчатого водомера (II), ротаметра (12), диафрагмы (13) (или одного из них, по указа­нию преподавателя). Эти показания заносятся в табл. I

4. ОБРАБОТКА ОПЫТНЫХ ДАННЫХ

1. Производительность насосов определяется по ротаметру, показания снимаются по шкале вторичного прибора ротаметра.

2. Полные напоры, развиваемые насосами для соответствую­щего режима их работы, определяются по формуле

(I)

где H_ман - показание манометра (6), м.вод.ст.;

H_вак - показание мано вакуумметра (3), м.вод.ст.;

y₁ - расстояние по вертикали между осями приборов (6) и (3), м;

h_1-2 - потери напора на соединительной линии между на­сосами (I)

и (2).

Потери напора на соединительной линии между насосами опре­деляются по показаниям манометра (5) и мановакуумметра (4) (см. рис. I).

Рассматривая потери напора как разность пьезометрических напоров в сечениях трубопровода, соответствующих точкам под­ключения приборов (5) и (4), получаем:

(2)

где y₂ - расстояние по вертикали между осями приборов О (5) и (4)

может иметь положительное или отрицательное значение (при превышении оси прибо­ра (5) над осью прибора (4) - положительное значение, в противном случае - отрицательное). Результаты расчетов полного напора, создаваемого насоса­ми, вносятся в табл. I.

3. После обработки опытных данных - по результатам показа­ний и вычислений строится опытная характеристика насосов при их последовательной работе.

4. Для одного из насосов по опытным данным 5-6 режимов строится характеристика Q-H (зависимости напора отпода­чи). Методика проведения испытаний для построения этойха­рактеристики изложена в указаниях к лабораторной работе № 3. Результаты измерений и вычислений сводятся в табл. I.

5. Имея характеристику одного насоса, строим теорети­ческую характеристику Q-H_Т(1+2) двух одинаковых насосов при их последовательной работе.

6. Сравнение опытной характеристики насосов при их пос­ледовательной работе Q-H_оп(1+2) с теоретической Q-H_Т(1+2) позволяет судить о точности проведения эксперимента.

5. РАЗДЕЛ УНИРС

По разделу УНИРС выполнить следующее исследование:

- построите характеристику трубопровода, используя форму­лу (14) [5], и совместить ее с суммарной характеристикой насосов при их последовательной работе, чтобы определить режим работы насосов, т.е. фактическую подачу и фактический напор, развиваемые данными насосами на данный трубопровод.

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называется последовательной работой насосов?

2. Как строится суммарная характеристика двух и более пос­ледовательно соединенных однотипных насосов?

3. В каких случаях применяется последовательное включе­ние центробежных насосов?

4. Как определяется полный напор насосов для построения опытной характеристики Q-H_оп(1+2) при их последовательном сое­динении?

Таблица 1

Результаты испытания насосов

№№ пп	Hман-6, м	Hвак-3, м	Hман-3, м	Hвак-4, м	Расход, л/с	H и SH, м
крыльчатый водом.	ротаметр	диафрагма
	Работа одного насоса
	Последовательная работа двух насосов

Приложение – теоретическая и опытная характеристики двух одинаковых насосов при их последовательной работе.

Дата Работу выполнил

Работу принял

Рис. 1. Схема установки при последовательной работе насосов

1,2 – центробежные насосы;

3,4 – мановакуумметры;

5,6 – манометры;

7,8,9,10 – задвижки;

11 – водомер;

12 – ротаметр;

13 – диафрагма;

14 – напорный трубопровод.

Дата добавления: 2015-08-20