Испытания электроприводного поршневого насоса

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

"МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"

 

СУДОВЫЕ НАСОСЫ

Методические указания

к выполнению лабораторно-исследовательских работ

по дисциплине «Судовые вспомогательные установки, системы и устройства»

для специальности 240500

"Эксплуатация судовых энергетических установок"

 

Мурманск

 

Составитель – Мельник Сергей Никитович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Судовых энергетических установок» Морской Академии Мурманского государственного технического университета

 

Методические указания рассмотрены и одобрены кафедрой СЭУ 08.02.2006 г., протокол № 2.

 

Рецензент – Василий Васильевич Березний, кандидат технических наук, доцент кафедры СЭУ

 

 

ã Мурманский государственный технический университет, 2006

 

ВВЕДЕНИЕ

Настоящие методические указания являются неотъемлемой частью лабораторного практикума по курсу "Судовые вспомогательные установки, системы и устройства" при подготовке инженеров по специальности 240500 "Эксплуатация су­довых энергетических установок".

Лабораторный практикум включает в себя пять лабораторных работ. Перед началом выполнения работ необходимо ознакомиться с настоя­щими указаниями, изучить устройство насосов, схемы лабораторных установок, выяснить назначение, правила использования запорной арматуры и контрольно-измерительных приборов. Следует изучить правила подготовки насосов к действию, их обслуживания во время работы, методику проведения испытаний.

Каждая работа выполняется группой из 3-4 человек. Допуск к проведению работы осуществляется преподавателем на основе конт­рольного опроса. Зачет по работе производится после защиты отчета индивидуально каждым курсантом.

При выполнении работы необходимо использовать следующие справочные данные:

1 кгс/м² = 1 мм вод. ст. = 9,8 Па» 10 Па;

1 кгс/см² = 98,067 кПа» 100 кПа = 0,1 МПа;

1 атм. = 101,325 кПа = 760 мм рт. ст.;

1 мм рт. ст. = 133,322 Па» 133 Па;

1 бар = 0,1 МПа;

 

 

Лабораторная работа 1

Испытания электроприводного поршневого насоса

 

Цели работы:

1. Определение производительности, коэффициента подачи, КПД насоса.

2. Построение характеристики насоса и выбор режима работы.

3. Приобретение практических навыков по индицированию и анализу рабочего процесса в цилиндре насоса.

Общие сведения

 

Испытания насоса проводятся с целью определения соответствия его действительных характеристик паспортным, выявления области экономичных режимов работы.

Испытания насоса подразделяются на механические и гидравлические. Механические испытания проводятся для оценки качества сборки, монтажа и удобства обслуживания насоса, т.е. отсутствия посторонних стуков, шумов и вибрации, нагрева трущихся деталей, наличия герметичности соединений, расхода смазки и т.д. Назначением гидравлических испытаний является определение действительной подачи насоса, создаваемого им напора, мощности, затрачиваемой на привод насоса, коэффициента подачи, КПД насосного агрегата.

Для измерения подачи насоса могут быть использованы мерные баки или расходомер. Давление нагнетания и разряжение на всасы­вании замеряются манометром и вакуумметром. Мощность, потребляемая электроприводом насоса, измеряется счетчиком электроэнергии. Правильность рабочего процесса в цилиндре насоса контролируется по снятой индикаторной диаграмме.

В судовых условиях проводятся швартовые и ходовые испытания насосов в комплексе с обслуживаемыми ими механизмами или системами. При швартовых испытаниях проверяют качество монтажа и действие насоса в системе, при этом насос должен работать на свою систему с полной производительностью. При проведении ходовых испытаний судна проверяется соответствие насоса своему назначению и правильность его действия в обслуживаемой им установке или системе на различных режимах работы.

Описание лабораторной установки

 

 

Рис.1. Схема лабораторной установки «Электроприводной поршневой насос»

Поршневой насос 1 работает от электродвигателя 2. Вода из расходного бака 3 по всасывающему трубопроводу 4 засасывается насосом и по нагнетательному трубопроводу 5 возвращается в бак 3. На нагнетательном трубопроводе установлен расходомер 6. На всасывающем трубопроводе имеется запорный клапан 7, давление (или вакуум) измеряется мановакуумметром 8. Давление в нагнетательном трубопроводе замеряется манометром 9, а дополнительное сопротивление в трубопроводе может создаваться запорным клапаном 10. Электродвигатель пускается и останавливается магнит­ным пускателем 11, а расход электроэнергии на привод насоса опре­деляется по показанию счетчика электроэнергии 12.

От ползуна 13 поршневого насоса работает рычажный привод инди­катора 14. Цилиндр индикатора 15 соединен с полостью цилиндра на­соса через индикаторный кран 16 трубкой 17. В цилиндре имеется поршень, на штоке которого закреплена пружина, прижимающая поршень к днищу. При работе насоса, когда в полости его цилиндра создает­ся давление, вода по трубке 17 через открытый индикаторный кран поступает в цилиндр 15 и приподнимает поршень вместе со штоком, сжимая пружину. Согласно закону деформаций пружины подъем поршня будет пропорционален давлению жидкости на поршень, т.е. пропорци­онален давлению воды в полости насоса. Шток 18 связан с самопис­цем 19, вычерчивающий индикаторную диаграмму на барабане 20. Подъ­ем карандаша самописца пропорционален давлению в полости насоса, а угол поворота барабана 20, шкив которого связан с рычажным приводом 14, будет пропорционален ходу поршня насоса, а следовательно, и объему воды в полости насоса.

 

Порядок выполнения работ

 

Перед тем как приступить к выполнению работы, необходимо озна­комиться с устройством насосной установки, убедиться, что клапан 10 на нагнетательном и клапан 7 на всасывающем трубопроводах откры­ты. Запорные клапана на трубопроводах других насосов должны быть закрыты. Уровень воды в расходном баке должен быть выше по­ловины емкости. После осмотра и проверки всех узлов установки, убедившись в их исправности, производят пробный пуск насоса.

Пуск насоса производится путем нажатия пусковой кнопки магнит­ного пускателя 11. После пуска насоса убеждаются в его нормальной работе по показаниям манометра 9 мановакуумметра 8. Режим работа устанавливают клапанами 7 и 10. Далее проверяют исправность рабо­ты индикатора. Для этого необходимо отвести карандаш самописца 19 от барабана 20 и открыть индикаторный кран 16. Убедившись, что самописец свободно перемещается вверх - вниз, привод барабана не имеет свободного хода и барабан совершает возвратно-вращательные движения, закрывают индикаторный кран. Обо всех неисправностях в работе установки нужно немедленно сообщать преподавателю. Кате­горически запрещается устранять неисправности самостоятельно. Если установка работает исправно, можно начинать испытания.

Производительность насоса, коэффициент подачи и общий КПД установки определяют во время одного опыта. Опытов нужно сделать пять, изменяя режим работы насоса. Изменение режима работы насоса производится клапаном на нагнетательной магистрали 10. Для удоб­ства обработке результатов эксперимента рекомендуется устанавли­вать режим работы насоса по максимальному Р_ман разбив его на пять равных значений. Преподавателей задается контрольный пара­метр: продолжительность опыта или затраты электроэнергии по обо­ротам диска счетчика. После пуска насоса и установления соответ­ствующего режима в таблицу заносят результаты замеров:

продолжительности опыта, определяется по секундомеру (если не является контрольным параметром), с;

расхода жидкости по расходомеру до начала опыта и по его окончании, м ³;

количества оборотов диска счетчика (если не является контроль­ным параметром);

давления нагнетания, замеряемого по манометру 9, кг/см²;

давление всасывания, замеряемого по мановакуумметру 8, мм рт. ст.

 

Дополнительные сведения:

 

Коэффициент кратности действия насоса К = 2;

Диаметр цилиндра Д = 40 мм;

Диаметр штока d = 12,5 мм;

Код поршня S = 30 мм;

Число двойных ходов поршня в минуту n = 615 дв.х/мин

 

Таблица замеров параметров

 

Номер опыта	Продолжитель- ность опыта τоп	Показания расходомера м3	Количество оборотов диска счетчика за опыт, А	Давление
Q1	Q2	Рман кг/см2	Рман мм рт. ст.

 

На основании данных таблицы замеров параметров с учетом дополнительных сведений путем обработки результатов испытаний определяются производительность насоса, его коэффициент подачи, КПД и строится характеристика насоса. Характеристика поршневого насоса представлена на рис. 2. Выбор режима работы насоса осуществляется по максимальному значению КПД. Для выбранного режима подбирается соответствующая характеристика трубопровода.

После окончания испытаний проводится индицирование цилиндра насоса. Для этого на барабане 20 нужно закрепить лист индикаторной бумаги, проверить, отведен ли карандаш самописца 19, и открыть индикаторный кран 16. При возникновении возвратно-вращательного движения барабана и возвратно-поступательных движений самописца подводят карандаш к бумаге, закрепленной на барабане, и снимают индикаторную диаграмму до появления четкого контура замкнутой кривой линии. Если диаграмма вышла нечеткой, то индицирование следует повторить.

После окончания индицирования нужно отключить индикатор краном 16, остановить насос и привести запорную арматуру в исходное положение – закрыть клапан 7 и 10.

 

Обработка результатов испытаний

 

1.Определение производительности насоса

1.1. Расход воды за опыт, м³

 

Q_оп = Q₂ - Q₁

 

где Q₁, Q₂ – начальное положение показания расходомера м³

1.2. Действительная часовая производительность насоса м³/ч

,

где τ_оп – продолжительность опыта, с.

 

2. Определение коэффициента подачи насоса

2.1. Теоретическая часовая производительность м³/ч:

 

Q_т = 60 ·К· F_ср ·S· n

 

где – К- коэффициент кратности действия насоса;

F_ср – средняя для двух полостей цилиндра площадь поршня м²

 

 

здесь D, d – диаметр цилиндра и штока поршня, м;

S – ход поршня, м;

n – число двойных ходов поршня, дв.х./мин.

 

2.2. Коэффициент подачи насоса

 

3. КПД насосного агрегата

 

где- N_п – полезная мощность, развиваемая насосом, кВт.

 

N_п = Н·Q_с

 

здесь Н =Р_ман - Р_вак - напор, развиваемый насосом, кПа (1 кгс/ см² = 98,1 кПа)

 

- секундная производительность насоса, м³/с;

 

N - мощность, затрачиваемая на привод насоса, кВт.

 

 

здесь – А - количество оборотов диска счетчика за время опыта τ_оп , измеряемое в

секундах;

С – количество оборотов диска счетчика, соответствующих 1 кВт·ч

 

4. Построение характеристики насоса и выбор режима работа

Характеристика насоса H = f(Q) строится по результатам испытаний. На основании полученной графической зависимости дают­ся рекомендации по выбору рабочего режима. На полученный график наносится характеристика напорного трубопровода (типовая), со­ответствующая наиболее экономичному режиму работы. Определяется рабочее номинальное давление нагнетания Р_ман.

 

Рис.2 Характеристики поршневого насоса (1-теоретическая,2- действительная) и трубопровода (3- с преобладающим гидростатическим сопротивлением, 4- с преобладающим гидродинамическим сопротивлением)

 

5.Анализ рабочего процесса в цилиндре насоса производится
путем сравнения полученной индикаторной диаграммы с нормальной.
При этом следует использовать рис.3, на котором приведены некоторые возможные индикаторные диаграммы и дана краткая характеристика возможных неисправностей:

а) диаграмма технически исправного поршневого насоса. Точка а -
открытие всасывающего клапана, линия a-b - ход всасывания, точка c - открытие нагнетательного клапана, линия c-d - ход нагне­тания. При нормальной работе насоса давление после начала откры­тия клапанов сначала колеблется (гребенки в точках а и с), а затем процессы всасывания и нагнетания происходят при примерно постоян­ном давлении. Линии d-a и b-c, отражающие понижение давления в начале всасывания и повышение в начале нагнетания,- это наклон­ные кривые, несколько отличные от вертикали. Их наклон зависит от силы затяжки пружин клапанов;

б) диаграмма показывает характерные изгибы (указаны стрелками)
линий повышения и понижения давления. Причина - клапана садятся

в седла с запозданием из-за слабого нажатия пружин;

в) на всасывающей магистрали имеется подсос воздуха, что повлияло на изгиб линии повышения давления b-c;

г) имеются неплотности клапанов. Углы b и d, показывающие закрытие клапанов, скруглены, а линии b-c и d-a имеют наклон в обратную сторону;

д) попавший в насос воздух не удаляется, и в его полости
образуется воздушный мешок (линии b -с и d -а);

е) волнистая линия а - b указывает на колебания давления в
магистрали, следовательно, плохо работает воздушный колпак,
так как в нем мало воздуха;

ж) волнистая наклонная линия а-b характерна для насоса, ра­ботающего с подпором;

з) насос не имеет воздушных колпаков, на что указывают наклон­ные линии всасывания и нагнетания. Кроме того, клапана негерметичны, что видно по округлению углов b и d. Особенно негермети­чен нагнетательный клапан.

 

Рис.3. Возможные индикаторные диаграммы при индицировании поршневого насоса.

 

6. Выводы и рекомендации.

Выводы делаются путем анализа характеристик насоса, полученных в результате испытаний. Рекомендуется выбирать режим работы на­соса, соответствующий его максимальному КПД. При этом необходимо дать сравнительную оценку работы насоса на различные трубопрово­ды и выбрать наиболее приемлемый режим.

По результатам индицирования насоса следует охарактеризовать возможную неисправность и предложить способ ее устранения.

 

Контрольные вопросы

 

1. С какой целью проводятся механические и гидравлические «питания судовых насосов? Какие параметры при этом определяются?

2. Как определить действительную производительность насоса?

3. От каких параметров зависит теоретическая производительность насоса?

4. Как определить манометрический напор, развиваемый насосом?

5. Как определить коэффициент подачи насоса и какие потери он учитывает?

6. Что называется полезной мощностью, развиваемой насосом? Как она определяется?

7. Как определить мощность, затраченную на привод насоса?

8. как определить КПД насосного агрегата? Какие потери он учитывается?

9. По какому параметру выбирается режим работы насоса? Обоснуйте графически.

10. Дайте сравнительную оценку характеристики трубопроводов с преобладающими гидростатическими сопротивлениями.

11. Как выглядит индикаторная диаграмма нормального работающего насоса?

12. Как влияет на форму индикаторной диаграммы подсос воздуха в цилиндре насоса?

13. Как влияет на форму индикаторной диаграммы протечки в клапанах?

14. Назовите правила подготовки к пуску, обслуживания и остановки поршневого насоса.

15. Какова область применения поршневых насосов на судах?

 

Лабораторная работа 2

12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: