§ 2.15. ИСПЫТАНИЯ НАСОСОВ

Испытания центробежных и осевых насосов регламентированы ГОСТ, который содержит перечень типов испытаний, методику измерений основных рабочих параметров насосов и указания по обработке опытных материалов.

Испытания в эксплуатационных условиях и в лабораториях проводят обычно при постоянной частоте вращения вала машины. Если это условие выдержать не удается, то измеренные параметры корректируют по формулам пропорциональности.

Характеристики при n = varполучают пересчетом характеристик при n = const по формулам пропорциональности, как это указано в § 2.13.

При испытаниях с целью получения энергетических характеристик подлежат измерению подача, напор (или давление), мощность и частота вращения вала машины. На рис. 2.40 дана схема расстановки приборов, применяемых при испытаниях насосов.

Испытание насоса заключается в измерении Q, H, Nи п при различных режимах работы, устанавливаемых открытием дросселя Д.

Рис. 2.40. Схема измерений при снятии характеристики центробежного насоса при n=const

При центробежных насосах испытание начинают с режима холостого хода, т. е. при полном закрытии дросселя Д; при осевых насосах - с режима максимальной подачи, при полном открытии дросселя. Число рабочих режимов при испытании, устанавливаемых промежуточными открытиями дросселя Д, должно быть не менее 15 (для получения надежных форм характеристик).

Измерительная аппаратура и методика обработки результатов измерений при испытаниях в условиях эксплуатации должны обеспечивать относительную погрешность при измерении подачи не более 3,2, напора - 2, частоты вращения - 1 %.

Подача насосов измеряется приборами, устанавливаемыми на напорном трубопроводе. При испытании насосов на воде подача измеряется сужающим устройством (соплом, диафрагмой) или измерением скоростей в мерном сечении (точечный способ с последующим суммированием).

Сужающее устройство, например диафрагма, обусловливает местное падение напораПрисоединив сюда уравнение расходаполучим

Коэффициент ξместного сопротивления диафрагмы определяется по справочникам в зависимости от конструкции диафрагмы и отношения диаметров ее и напорного трубо­провода насоса. Следовательно, коэффициент т может быть вычислен, и формула (2.99) удобна для расчета расхода. Потеря напора hд в диафрагме при пользовании формулой (2.99) выражается в метрах столба той жидкости, расход которой измеряется. Так, если показание ртутного дифманометра диафрагмы - h, то Нд= hp_pτ/ p, где p_pτ- плотность ртути; p- плотность жидкости, подаваемой насосом.

При испытаниях насосов в лабораторных условиях подачу можно измерять водосливным устройством или мерными баками.

Статическое давление, развиваемое машиной, измеряют как разность абсолютных статических давлений (p₂- p_l) в напорном и всасывающем трубопроводах. При этом Н_ст= (p₂- P₁Vpg. Для этой цели применяют манометры класса точности не ниже 0,6 для напорного и не ниже 1,0для всасывающего трубопровода. Манометр и вакуумметр удобно располагать на одной высоте, как это показано на рис. 2.40. В этом случае нет

необходимости учитывать разность геометрических отметок приборов, если импульсн трубки их заполнены жидкостью, подаваемой насосом.

При измерениях давлений следует особое внимание обращать на правильное расположение мест отбора давления, имея в виду, что всякое изменение направления движения потока, а также изменение размеров сечения вызывает появление инерционных сил, влияющих на давление в месте расположения импульсного отверстия. Во всех случаях измерений давлений желательно использовать несколько импульсных отверстий, объединенных общей (осредняющей) камерой.

Если определены абсолютные давления p₁и p₂во всасывающем и напорном трубопроводах насоса, то полный напор, развиваемый насосом, при расположении приборов на одной высоте, будет равен

где c₁и c₂- средние скорости, вычисляемые по подаче и площадям сечений всасывающего и напорного трубопроводов.

Точки, соответствующие измеренным при разных режимах Qи H,наносят на график и, соединяя их плавной кривой, получают энергетическую напорную характеристику.

Мощность насоса определяют или измерением крутящего момента М на валу и частоты вращения n,или непосредственным измерением мощности, передаваемой двига­телем.

Измерение М можно проводить несколькими способами. В лабораторных условиях удобно применять балансирный электродвигатель; в этом случае статор электродвигателя подвешен на подшипниках качения, геометрические оси которых совпадают с осью ротора электродвигателя. Крутящий момент, развиваемый электродвигателем, передается через муфту на вал приводимой машины; он получается как результат силового взаимодействия между обмотками статора и ротора электродвигателя. Поэтому момент, вращающий вал машины, равен моменту, стремящемуся повернуть статор электродвигателя относительно его оси; последний измеряется подвешиванием уравновешивающего груза к рычагу, радиально прикрепленному к статору элек­тродвигателя. Если масса груза, подвешенного к рычагу, равна т, кг, а горизонтальное расстояние точки подвеса его от оси машины равно l,м, то момент, Дж, передаваемый электродвигателем на вал машины, равен M = mgl.

Иногда для измерения М применяют установку электродвигателя на качающейся платформе. Этот способ аналогичен описанному с балансирным двигателем.

При измерении момента балансирным электродвигателем или двигателем на качающейся платформе должны учитываться вентиляционный и механический моменты двигателя, определяемые при работе двигателя без нагрузки.

Другой способ измерения крутящего момента заключается в применении торсионного (крутильного) динамометра. При этом между валами электродвигателя и приводимой машины устанавливают упругий валик, сделанный из стали с высоким пределом пропорциональности. Момент, передаваемый таким валиком, пропорционален углу закручивания его; поэтому достаточно измерить угол закручивания при вращении валика посредством стробоскопического устройства и по нему определить момент на валу машины.

Частоту вращения вала машины измеряют тахометром или счетчиком.

По измеренному крутящему моменту на валу машины и частоте вращения легко определить мощность:

N = Mwили N = mglw,

где w=πn∣30, 1/с.

В производственных условиях наиболее доступным является способ определения мощности на валу по электрической мощности на зажимах приводного электродвигателя.

Применяя точные электрические приборы, измеряют электрическую мощность N_3jна зажимах электродвигателя и по зависимости между мощностью на зажимах и КПД предварительно испытанного электродвигателя определяют мощность двигателя N _de, которая при соединении муфтой равна мощности на валу машины: N_de = η_deN_3л= N.

При испытании насоса его КПД определяют как частное от деления полезной мощности на мощность насоса:

η = N_n/N = pQgH∕N.

Нанесением на график соответственных значений Q, Nи Q, η,измеренных для различных режимов, получаем характеристики N = F(Q) и η=