Испытания роторного насоса

 

Цели работы:

1. Экспериментальное исследование зависимости производительности насоса Q от давления нагнетания: P_н, т.е. Q = f(P_н)

2. Экспериментальное исследование зависимости потребляемой мощности насосного агрегата N от давления нагнетания P_н,т.е. N = f(P_н)

3. Экспериментальное исследование зависимости объемного КПД насоса η_о от давления нагнетания P_н т.е. η_о = f(P_н)

4. Экспериментальное исследование зависимости общего КПД насосного агрегата η от давления нагнетания P_н т.е. η_н = f(P_н)

5. Приобретение практических навыков эксплуатации роторных насосов.

 

Общие сведения

 

В данной работе по заданию преподавателя курсантами проводят­ся испытания электроприводного шестеренного или электроприводного винтового насоса.

Правильный выбор режима работы роторного насоса определяет экономичность работы насосного агрегата. Выбор экономичного ре­жима можно провести путем анализа характеристик насосного агрега­та, построение которых является основной задачей настоящей лабо­раторной работы.

Роторные насосы нашли широкое применение в различных судовых системах: масляных, топливных, системах судового гидропривода. Шестеренный насос лабораторной установки – двух шестеренный с пря­мозубым зацеплением. Диаметр головок зубьев шестерен D_г = 44 мм, диаметр ножек зубьев D_н = 35 мм, длина зубьев шестерен b = 26 мм, число зубьев каждой шестерни Z = 20. Испытуемый винтовой насос состоит из трех стальных винтов (среднего ведущего и двух ведомых), заключенных в бронзовую обойку. Профиль нарезки винтов - специ­альный, обеспечивающий их взаимное сопряжение с циклоидальными профилями. Нарезка винтов – двух заходная, на ведущем винте - левая, на ведомых - правая. Диаметр начальной окружности винтов d_н = 12 мм.

Частота вращения электродвигателя шестеренного насоса 1360 мин ^-1, винтового насоса - 2740 мин ^-1.

Описание лабораторной установки

 

Установка состоит ив шестеренного насоса – 1 и винтового насоса 2 (рис. 4).

 

 

 

Рис.4. Схема лабораторной установки «Роторные насосы»

 

Привод автономный, электрический. При испытании шестеренного насоса масло из расходного бака 3 через открытый всасывающий клапан 4 по всасывающему трубопроводу через открытый клапан 5, трехходовой кран 6 подается обратно в бак 3. Давление в нагнета­тельной магистрали измеряется манометром 7 и регулируется клапаном 5, в тарелке которого имеется отверстие; не позволяющее пол­ностью перекрыть напорный трубопровод и тем самым вызвать недо­пустимое повышение давления в нем и возможный его разрыв. Давле­ние во всасывающем трубопроводе замеряется мановакуумметром 8 и может регулироваться клапаном 4. Расход масла замеряется расхо­домером 9. Испытания винтового насоса масло из расходного бака 3 через открытые клапана 4 и 10 засасывается насосом 2 и по нагнетательному трубопроводу через открытый клапан 11, трехходо­вой кран 6, переключенный в соответствующее положение, подается обратно в бак 3. Давление в нагнетательной магистрали измеряется манометром 12 и регулируется клапаном 11, в тарелке которого также имеется отверстие. Давление во всасывающем трубопроводе замеря­ется мановакуумметром 13 и может регулироваться клапаном 10. Расход масла замеряется расходомером 9. Перед пуском насоса необ­ходимо провести внешний осмотр установки. При испытании шестеренного насоса следует открыть клапана 4 и 5, винтового - клапана 4, 10 и 11, обязательно убедиться в правильности положения трехходо­вого крана 6, который должен сообщить нагнетательную магистраль испытуемого насоса с напорной отливной. После осмотра и проверки всех узлов лабораторной установки, убедившись в их исправности и правильном положении всех клапанов, можно произвести пробный пуск насоса.

Пуск насоса производятся магнитным пускателем. После пуска насоса следует убедиться в его исправной работе, характеризующейся равномерной подачей масла в бак и нормальным шумом. Насосный агрегат должен работать с ровным звуком, без резких стуков и ви­брации.

 

Порядок выполнения работы

 

Характеристики роторного насоса определяются в зависимости от давления нагнетания, так как давление во всасывавшем трубопрово­де на различных режимах работы насоса изменяется незначительно. Первоначально устанавливаются пределы изменения давления нагнетания. Это делается следующим образом. Сначала определяется давление за насосом при полностью открытом клапане 5 для шесте­ренного насоса и клапане 11 - для винтового, Затем это давление замеряет при полностью закрытых клапанах 5 и 11. При этом масло возвращается в бак 3 через отверстие в тарелке клапана. Разность давлений разбивают на четыре одинаковых интервала. Диапазон между минимальным и максимальным значением давления нагнетания является областью возможных рабочих режимов работа насоса. Испы­тания проводят на пяти режимах работы, включая конечные давления. Для точности построения характеристик проводят по три замера во время каждого опыта. Каждая характеристика строится по пяти точ­кам, соответствующим определенному рабочему режиму.

Преподавателем задается контрольный параметр: продолжительность опыта или затраты электроэнергии. При проведении каждого опыта в таблицу заносятся результаты замеров:

давления нагнетания, замеряемого по манометру 7 для шестеренного насоса или по манометру 12 - для винтового, кг/см²

давления всасывания, замеряемого по мановакуумметру 8 для шестеренного насоса или по мановакуумметру 13 - для винтового, кг/см²;

расхода масла по расходомеру до начала опыта и по его окончании м ³

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

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

 

Таблица замеров параметров

 

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

 

 

Производительность, потребляемую мощность, объемный и общий КПД насоса определяют для каждого опыта по средним арифметическим значениям замеров параметров.

Далее строятся характеристики роторного насоса, вид которых представлен на рис. 5. Выбор режима работы осуществляется по максимальному значению КПД насосного агрегата. Для выбранного режима подбирается соответствующая характеристика трубопровода.

 

 

 

Рис. 5. Характеристики роторного насоса

 

После окончания испытаний необходимо остановить насос и привести запорную арматуру в исходное положение – закрыть клапан 7 и 8 для шестеренного насоса, клапан 10 и 12 – для винтового.

 

Обработка результатов испытаний

 

1. Для каждого опята по результатам трех замеров определяются средние арифметические значения всех параметров.

2. Определение производительности насоса

2.1. Расход масла за опыт, м³:

 

Q_оп = Q₂ - Q₁

 

где Q₁, Q₂ – начальное и конечное показания расходомера, м³

2.2. Действительная часовая производительность насоса м³ /ч:

где τ_оп – продолжительность опыта, с.

 

3. Определить объемный КПД насоса

3.1.Теоретическая часовая производительность м³ /ч:

3.1.1. Для шестеренного насоса:

 

Q_т = π·D_н ·(D_г - D_н)·b ·n·3,6 ·10^-6

 

где D_н – диаметр ножек зубьев шестерни, мм;

D_г - диаметр головки зубьев шестерни

b – длина зубьев шестерен, мм

n - частота вращения шестерен, с^-1

 

3.1.2. Для винтового насоса:

Q₁ =1,4916·10 ⁴ · d_н · n

 

где d_н – диаметр начальной окружности винтов, мм;

n – частота вращения винтов, с^-1

3.2. Объемный КПД насоса:

4. Мощность, затрачиваемая на привод насоса, кВт:

где – А - количество оборотов диска счетчика за время опыта τ_оп

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

 

5. КПД насосного агрегата:

где N_п – полезная мощность, развиваемая насосом, кВт

 

N_п = H · Q_c

 

здесь H= P_ман - P_вак - напор, развиваемый насосом, кПа;

 

-секундная производительность, м³/с

 

6. Построение характеристик насоса и выбор режима работы. Характеристики роторного насоса Q = f(P_н), N = f(P_н), η_о = f(P_н), η_н = f(P_н) строятся по результатам испытаний и обработки данных по пяти точкам. На основании полученных графических зависимостей даются рекомендации по выбору рабочего режима. На полученный график наноситься характеристика напорного трубопровода (типовая), соответствующая экономичному режиму работы. Определяется рабочее номинальное давление нагнетания.

 

Контрольные вопросы

 

1. Почему роторные насосы, как правило, предназначены для перекачки вязких жидкостей?

2. Как устраняется явление запирания жидкости в шестеренных насосах? Почему запирание вредно?

3. Для чего служат ведущий и ведомый винты насоса? Какую на­грузку они несут?

4. Как определяется действительная производительность роторного насоса?

5. От каких факторов зависит теоретическая подача роторного насоса?

6. Почему при повышении давления нагнетания производительность насоса падает?

7. Какие факторы влияют на величину объемного КПД роторного насоса? 8. Какие потери учитываются общим КПД насосного агрегата?

9. Каковы преимущества и недостатки роторных насосов?

10. Как выбирается экономичный режим работы насоса?

11. Перечислите правила подготовки насоса к пуску и обслужива­ния его во время работы.

12. Каково назначение предохранительно-перепускного клапана
роторного насоса? На какое давление он регулируется?

13. Как определяется полезная мощность, развиваемая насосом?

14. Как определяется мощность, потребляемая насосным агрегатом?

15. Назовите область применения роторных насосов на судах.

 

Лабораторная работа 3

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: