Последовательность выключения установки

1. Открыть уравнительный вентиль дифманометра.

2. Стопорным винтом закрепить статор электродвигателя.

3. Отключить весы переводом стопорного регулятора из положения «0» в положение «2».

4. Далее отключается строботахометр, компрессор и электродвигатель центробежного насоса.

Расчетные и экспериментальные данные заносят в протокол испытаний (табл.2.13).

Контрольные вопросы

1. Основные параметры насосов: подача, напор, полезная мощность, потребляемая мощность и КПД.

2. Характеристика центробежных насосов.

3. Регулирование режима работы насоса.

4. Законы пропорциональности.

Список основных источников: [1,с. 154-159, 167-178, 188-190; 3, с.160-166, 176-184; 5, с.131-178].

Таблица 2.13

Протокол 1

Нормальные испытания центробежного насоса 2К-6

D_н = 40 мм; D_в = 50 мм; c = 1,04×10^-2; h_вм = 0,15 м; h_в = 0,60 м; l = 0,565 м; G = 0,087 кг

Номер точки

Напор

Подача

Час-тота вра-щения n, мин-1

Мощность

КПД h, %

Характеристика приведения к n’ = 2900 мин-1

Мн, кгс/см2

, м

Мв или В, кгс/см2

или , м

Н, м

Dhрт, мм.рт.ст.

Q, м3/с

G, кг

N, кВт

Nв, кВт

Q¢, м3/с

Н¢, м

Nв¢, кВт

Лабораторная работа № 9

КАВИТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ

ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОНСА

Цель работы – получить характеристики всасывающей способности насоса в рабочей области при постоянном числе оборотов, построить кавитационную характеристику.

Теоретическая часть. Зная всасывающую способность насоса, можно определить высоту всасывания или необходимый подпор, при котором обеспечивается бескавитационная работа насоса.

Кавитация в насосе возникает на входных кромках лопаток рабочего колеса при снижении давления на кромках до давления собственных паров подаваемой жидкости. Кавитация проявляется в парообразовании в зоне наименьшего давления и последующей конденсации паров, происходящей при продвижении потока в колесе в область повышенного давления.

Кавитацию сопровождают следующие явления.

1. Эрозия материала стенок канала. При конденсации пузырьков пара давление внутри пузырька остается постоянным и равным давлению насыщенного пара, давление же в жидкости повышается по мере продвижения пузырьков. Частицы жидкости, окружающие пузырек, находятся под действием разности давлений в жидкости и внутри пузырька и движутся к центру его ускоренно. При конденсации пузырька происходит столкновение частиц жидкости, сопровождающееся местным повышением давления, достигающего тысяч атмосфер. Это приводит к выщербливанию материала стенок каналов. Этот процесс называется эрозией и является опасным следствием кавитации.

2. Вибрация и резкий шум.

3. Падение подачи, напора, мощности и КПД, то есть искажение характеристик насоса.

Превышение полного напора жидкости во входном патрубке насоса над упругостью ее паров называется кавитационным запасом

, (2.67)

где р_нп – упругость насыщенного пара, Па; (табл.2.16); р – абсолютное давление на входе в насос, Па; р = р_ат - В, если вакуум во всасывающем трубопроводе; р = р_ат + М_в + rgh_нв , если давление выше атмосферного; р_ат – атмосферное давление, Па; В – показание вакуумметра, Па; u_в – скорость жидкости на входе в насос, м/с.

В результате кавитационных испытаний для каждого режима работы насоса получают его кавитационную характеристику. Она представляет собой зависимость напора мощности от кавитационного запаса при постоянной частоте вращения и подаче. При больших кавитационных запасах кавитационные явления отсутствуют и величины напора и мощности от кавитационного запаса не зависят. Возникновение кавитации приводит к уменьшению напора и мощности насоса. Режим, при котором начинается падение напора и мощности называется критическим режимом. Ему соответствует критический кавитационный запас. Для того, чтобы насос не работал в режиме недопустимо сильной кавитации, назначают небольшое превышение допустимого кавитационного запаса над критическим. Допустимый кавитационный запас

. (2.68)

Зная критический или допустимый кавитационный запас, можно найти для данной насосной установки критическую допустимую высоту всасывания

, (2.69)

где åh_пот – гидравлические потери во всасывающем трубопроводе насоса, м; р⁰ – давление над жидкостью в приемном резервуаре, Па.

Чтобы контролировать кавитационные условия работы насоса при его эксплуатации с помощью вакуумметра, установленного на входном патрубке, необходимо знать критическую или допустимую величину вакуума на входе в насос. Этот вакуум, выраженный в метрах столба подаваемой жидкости, называют вакуумметрической высотой всасывания

. (2.70)

Результаты испытания насоса на кавитацию наносят на рабочую характеристику насоса обычно в виде кривой зависимости допустимого кавитационного запаса Dh_доп от подачи насоса Q, Dh_доп = f₁(Q) или кривой зависимости допустимой вакуумметрической высоты всасывания от подачи насоса Q, .

Кривая Dh_доп = f(Q) строится в результате обработки нескольких кавитационных характеристик, снятых при разных Q в рабочей области насоса по указанию преподавателя. Пример кривой Dh = f(Q) дан на рис.2.15, где она нанесена совместно с рабочей характеристикой насоса.

Пример кавитационной характеристики дан на рис.2.16. Горизонтальные участки кривых Н = f₁(Q) и N = f₂(Q) обозначают отсутствие кавитации. При определенных, достаточно малых значениях Dh кривые начинают снижаться. Значение Dh, на графике отмеченное пунктиром и отвечающее началу снижения Н и N, является критическим.

Испытательный стенд описан в работе «нормальные испытания центробежного насоса». При проведении кавитационных испытаний используется водокольцевой насос КВН-4 (рис.2.12).

Перед пуском производят внешний осмотр стенда (рис.2.12), проверяют наличие воды в городской сети, открывают вентиль 18 на трубе, подводящей воду в корпус и сальники вакуум-насоса 1, после чего можно пустить в ход электродвигатель вакуум-насоса. Перед остановкой вакуум-насоса закрывают вентиль 18 подвода воды.

Порядок пуска и остановки центробежного насоса смотри в лабораторной работе № 8 «Нормальные испытания центробежного насоса».

Методика проведения кавитационных испытаний

При кавитационных испытаниях насоса снимаются характеристики, которые представляют собой зависимости напора Н, мощности N на валу насоса от кавитационного запаса Dh при постоянной подаче Q и частоте вращения вала n.

Для этого после пуска насоса (рис.2.12) при помощи задвижки на напорной линии 13 устанавливают режим, отвечающий определенному перепаду давлений в дифманометре 12 диафрагмы 11.

Снятие каждой частной кавитационной характеристики должно начинаться при давлении, исключающем кавитацию, для чего в баке предварительно создается избыточное давление с помощью компрессора.

По приборам одновременно производят следующие замеры:

1) перепад давлений в диафрагме Dh_рт , мм рт.ст.;

2) давление в напорном трубопроводе М_н, кг/см²;

3) давление во всасывающем трубопроводе М_в (если разрежение, то В, кгс/см²);

4) масса уравновешивающего груза Р = G - G¢, кг, где G¢ - масса груза на чашке весов, кг; G – масса груза на чашке весов в режиме нагрузки, кг;

5) частота вращения вала насоса n, мин^-1;

6) температура воды в кавитационном баке, °С;

7) барометрическое давление Б, мм рт.ст.

Запись показаний по барометру и термометру производят один раз до и после испытаний. Результаты заносят в протокол 2 испытаний (табл.2.14).

Таблица 2.14

Протокол 2