ИСПЫТАНИЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА
Введение
Центробежные насосы имеют большое применение в схемах ТЭС и АЭС. Надежность и экономичность их работы в большой мере определяет в целом надежность и экономичность работы электростанций, поэтому характеристикам насосов уделяется большое внимание. Периодически производятся испытания по снятию характеристик насосов. Снимают: напорную характеристику, которая представляет зависимость напора насоса от его подачи; энергетическую характеристику - зависимости потребляемой мощности и КПД насоса от подачи и кавитационную характеристику - зависимость допустимой высоты всасывания от подачи насоса.
Испытания насосов производят на стендах или в рабочих условиях, если позволяют условия, которые заключаются в следующем: на входе и выходе насоса должны быть прямолинейные участки трубопровода длиной не менее шести внутренних диаметров трубопровода. На этих участках не должно быть арматуры и изменения проходного сечения. Статические давления измеряются манометрами (мановакууметрами), которые устанавливаются на расстоянии не менее 1.5-2.5 внутренних диаметра трубопровода от патрубков насоса. Подача насоса измеряется расходомером, а число оборотов вала тахометром. Мощность насоса определяется либо с помощью измерения крутящего момента на валу и частоты его вращения, либо ваттметром на клеммах электродвигателя, при этом КПД насоса будет определяться с учетом КПД электродвигателя. Все измерительные приборы должны иметь класс точности не более 2.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Получение навыков по испытание центробежных насосов с целью снятия их напорной, энергетической и кавитационной характеристик, и снятие характеристики гидравлической сети, на которую работает насос.
СХЕМА ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА
Схема лабораторного стенда по испытанию насоса приведена на рис.1. Стенд состоит из центробежного насоса Н типа К8/18 с электродвигателем ЭД; двух стальных цилиндрических баков по 250 литров каждый, установленных один над другим (ВБ и НБ на рис.1); системы питания электродвигателя с электромагнитным пускателем ЭМП, вольтметром V и амперметром A и системы трубопроводов с арматурой и контрольно-измерительными приборами. Вольтметр и амперметр служат для измерения мощности, потребляемой электродвигателем. Все трубопроводы имеют внутренний диаметр 20 мм. Расход измеряется с помощью ротационного расходомера РМ. Давление на всасе насоса измеряется мановакууметром МВ, в нагнетательной линии манометром М1 и за регулирующим клапаном 3 манометром М2. На установке имеется следующая арматура: 1 – запорная задвижка на всасе насоса; 2 – регулирующий клапан подачи воды в нижний бак; 3 – регулирующий клапан подачи воды в верхний бак; 4 – вентиль задающий переменное гидравлическое сопротивление сети; 5 – вентиль слива воды из верхнего бака в нижний; 6 – вентиль слива воды из системы в канализацию и 7 – вентиль заполнения системы водой.
ВОПРОСЫЭКСПЛУТАЦИИ УСТАНОВКИ
Эксплуатация установки состоит из следующих этапов: предпусковые операции, пуск насоса и вывод его на рабочие параметры, отключение насоса и опорожнение системы.
1. На этапе предпусковых операций производится:
1.1. Осмотр всей установки: проверяется наличие и исправность всех контрольно-измерительных приборов; наличие заземления на электродвигателе; наличие защитного кожуха на соединительной муфте; отсутствие посторонних предметов вблизи электронасосного агрегата и, что закрыта вся запорная и регулирующая арматура.
1.2. Подготовка насоса к пуску: проверяется наличие смазки в подшипниках; проверяется работоспособность вольтметра и амперметра и направление вращения электродвигателя, путем кратковременного запуска насоса; через вентиль 7 заполняется водой нижний бак на 200 мм ниже верхнего края; открытием вентиля 1 и клапана 2 заполняется водой подводящий трубопровод и насос после чего клапан 2 закрывается.
2. Пуск насоса производится черной кнопкой ЭМП при полностью закрытых клапанах 2 и 3. При этом после длительного простоя, чтобы не сжечь электродвигатель, необходимо рукой через муфту помочь валу начать вращаться. После запуска насоса приоткрыть клапан 2 и на малом расходе прогреть подшипники (2 – 3 минуты), после чего можно приступать к выполнению работы.
При работе насоса необходимо:
2.1. Контролировать температуру подшипников, которая не должна превышать 70°С.
2.2. Следить за работой сальниковых уплотнений, которые должны обеспечивать просачивание воды через набивку для охлаждения деталей и не должны нагреваться.
3. Останов насоса производится красной кнопкой ЭМП. После останова, если в ближайшее время не предполагается работа насоса, необходимо слить воду из всей системы, для предотвращения коррозии оборудования.
ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ
Испытания производятся после вывода насоса на нормальный режим. Работа выполняется в следующем порядке. Первая точка снимается при полностью закрытых клапанах 2 и 3. В таблицу испытаний записываются показания мановакууметра Р1, манометров Р2, Р3 и Р4, вольтметра U1, амперметра I1, расходомера N (число оборотов стрелки по выбранной шкале), секундомера t (время за которое стрелка расходомера прошла указанное число оборотов). Последующие точки последовательно снимаются при постепенном открытии клапана 3 до его полного открытия.
Таблица испытаний
| Параметр | Точки испытаний | |||||||||
| Р1,кГс/см2 | ||||||||||
| Р2,кГс/см2 | ||||||||||
| Р3,кГс/см2 | ||||||||||
| Р4,кГс/см2 | ||||||||||
| U1, В | ||||||||||
| I1, А | ||||||||||
| U2, В | ||||||||||
| I2, А | ||||||||||
| V1, л | ||||||||||
| t1, сек | ||||||||||
| V2, л | ||||||||||
| t2, сек |
Атмосферное давление В = мм. рт. ст.
Температура воды tв =
Диаметры трубопровода на входе и выходе насоса
Разница отметок установки манометров
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ
1. Напор насоса в м. в. ст. определяется по формуле Н = 10×(Р2-Р1) + DZм,
где DZм = Z2 - Z1, а Z2 и Z1 - расстояния по вертикали между осями стрелок манометров М1 и МВ и осью насоса в метрах.
2. Подача в л/мин определяется как Q = V/t.
3. Мощность, подведенная в насосе к потоку воды, в Вт определяется по формуле Nн = 9.8rQH, где Q в м3/с, Н в м. в. ст., r - плотность воды в м3/кг.
4. Мощность, подведенная к электродвигателю, в Вт определяется по формуле Nн = U×I.
5. КПД насоса с электродвигателем в % определяется по формуле
hнд = 100Nн/Nэд.
7. Кавитационный запас в м в. ст. определяется по формуле
hк.з = 10(n 
/C)4/3 + 10,2×10-5 r С12/2 + Z1,
где С = 1000 – кавитационный коэффициент, С1 – скорость на входе в насос.
8. Потери напора в сети в м. в. ст. определяются как
Нс = 10(Р3 – Р1) + DН,
где DН - расстояние по вертикали между осями стрелок манометров М2 и МВ в метрах.
Полученные параметры для всех подач насоса сведем в таблицу обработки испытаний.
Таблица результатов испытаний
| Q, л/мин | ||||||||||
| Н, м. в. cт. | ||||||||||
| Nн, Вт | ||||||||||
| Nэд, Вт | ||||||||||
| hн, % | ||||||||||
| hкз, м в. ст. | ||||||||||
| Нс, м. в. ст. |
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
На основе таблицы результатов испытаний на одном рисунке в масштабе строятся графические зависимости характеристик насоса и потерь напора в сети и дается их детальный анализ.
ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ
Отчет должен включать: титульный лист, введение с целью работы, порядок работы и таблицы испытаний и результатов испытаний, обработку результатов испытаний с таблицей и графическими характеристиками насоса и анализ результатов с выводами.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Перечислите и охарактеризуйте виды характеристик насоса.
2. Охарактеризуйте требования к стенду по испытаниям насосов.
3. Перечислите приборы, которые необходимы для испытания насосов, и требования к ним?
4. Что понимают под напорной характеристикой насоса?
5. Что понимают под энергетической характеристикой насоса?
6. Что понимают под кавитационной характеристикой насоса?
7. Где устанавливают приборы для измерения давления?
8. Как измеряют мощность, потребляемую насосом?
9. Как определяют скорость воды на входе и выходе насоса?
10. Как определяют напор насоса?
11. Как определяют КПД насоса?
12. Как определяют кавитационный запас насоса?
13. Как учитывается разный уровень установки манометров на входе и выходе насоса?