Измерения при параметрических испытаниях насосов

При параметрических испытаниях определяют основные вне­шние параметры насоса на различных режимах его работы. Для большинства насосов такими параметрами будут: Q— объемная по­дача насоса в единицу времени или просто подача насоса, л/с, м3/с, м3/ч; Н— напор насоса, м; п — частота вращения вала насоса или двигателя, мин~’; N— мощность, потребляемая насосом, кВт; г| — коэффициент полезного действия насоса, % или доли от 1; Д/гдоп — допустимый кавитационный запас, м.
Для лопастных насосов величины Н, N, ц, Д/гдоп зависят от изме­нения подачи Qпри постоянных частотах вращения вала насоса п.
Подачу насоса Qчаще всего определяют путем измерения объемно­го расхода жидкости за единицу времени в напорной линии за насо­сом. Измерение расхода во всасывающих линиях нежелательно, так как наличие там вакуума может внести дополнительные погрешности в измерения. В лабораторных условиях наиболее распространены спо­собы определения расходов жидкости, указанные в таблице 10.1.
Напор насоса Н— это приращение удельной механической энер­гии потока жидкости, проходящего через насос, то есть

Н/м2 и м/с; ръи vB — то же, во всасывающем трубопроводе перед насосом; р и g— плотность жидкости и ускорение свободного падения, кг/м3 и м/с2; ZmM— расстоя­ние по вертикали между теми точками жидкости в напорных и всасывающих ком­муникациях, в которых давления соответствуют значениям рни рв, м.
Для определения напора насоса необходимы измерения ZmM, pHи/?в. Остальные параметры рассчитывают по известным подаче Qaгеометрическим размерам трубопроводов. Давление чаще всего из­меряют манометрами и вакуумметрами (рис. 10.1). Иногда одним и тем же прибором можно измерять и давление, и вакуум. Тогда его называют мановакуумметром.
Отличительная особенность таких приборов заключается в том, что они показывают не абсолютное давление в трубке перед прибо­ром (в штуцере прибора), а избыточное или вакуум от уровня атмос­ферного давления. Поэтому абсолютное давление в точке присое­динения прибора к подводящей трубке

Рис. 10.1. Пружинный манометр (вакуумметр):
о и б— открытый и закрытый концы тон­костенной трубки: 1 — тонкостенная сер­повидная трубка; 2 — рычаг с зубчаткой; 3 — стрелка; 4— зубчатое колесо; 5— шкала; 6— тяга

Рис. 10.2. Схемы измерения давления и вакуума

Обычно точки замеров давлений сообщаются с манометрами (вакуумметрами) с помощью подводящих трубок, которые подсое­диняют к трубопроводам до и после насоса. При этом показание прибора может не соответствовать истинному значению давления в точке замера. Так, если подводящая трубка полностью заполнена жидкостью и прибор расположен выше точки замера, то истинное манометрическое или вакуумметрическое давление в точке замера (точка А на рис. 10.2)

Если прибор расположен ниже точки А, то

Таким образом, при установке манометра (вакуумметра) ниже или выше точки замера для определения истинного давления в этой точке необходимо учитывать давление столба жидкости, за­полняющей подводящую трубку и часть трубопровода до точки за­мера. Если подводящая трубка заполнена воздухом, то во всех слу­чаях показания манометра (вакуумметра) практически будут соответствовать истинному давлению в начале ее (точка К на рис. 10.2), так как влияние давления столба воздуха в трубке из-за малой его плотности будет ничтожно. Подводящие трубки к манометрам , обычно «проливают» жидкостью, а к вакуумметрам «продувают» воздухом. Для этого в месте соединения трубки с прибором уста­навливают трехходовой кран или просто отводящую трубку с кра­ном (см. рис. 10.2). В первом случае при открытии крана воздух «сбрасывается» из подводящей трубки в атмосферу, во втором воз­дух из атмосферы «продувает» подводящую трубку и удаляет из нее воду. В принципе можно и вакуумметрическую подводящую труб­ку «проливать» водой, если свободный конец ее опустить под уро­вень воды в сосуде (см. рис. 10.2). Наибольшей точности измере­ния добиваются при расположении оси подводящих трубок в го­ризонтальной плоскости, проходящей через точку замера. В этом случае не нужны ни «проливки», ни «продувки» трубок, так как YA = 0 (см. рис. 10.2). В практике для измерения вакуума или ма­лых давлений иногда применяют U-образные стеклянные трубки, заполненные ртутью. Точность измерений при этом повышается. Однако работа с этими приборами требует осторожности и акку­ратности, ибо ртуть чрезвычайно вредное вещество для обслужи­вающего персонала.
Широкое распространение получили малогабаритные электри­ческие датчики, в которых давление, вакуум или перепад давления преобразуются в электрический сигнал, поступающий далее на вто­ричный указательный прибор. Такие датчики имеют малые разме­ры, поэтому их можно устанавливать непосредственно в месте заме­ра, а сигналы от них передавать на осциллограф, печатающее уст­ройство или ЭВМ. Основные недостатки этого способа измерения: не всегда высокая точность измерений, высокая стоимость обору­дования и обслуживания.
Частоту вращения вала насоса или двигателя п можно измерять различными тахометрами или специальными частотомерами—та­хометрами с электроимпульсными счетчиками сигналов, поступа­ющих с индукционных или фотоэлектрических датчиков, которые установлены вблизи вращающегося вала.
Мощность насоса (потребляемую) N можно измерить двумя спо­собами: с помощью прямых и косвенных измерений.
Первый способ основан на прямых измерениях частоты вращения вала насоса п и крутящего момента, действующего на вал насоса Мкр. Потребляемая насосом мощность, кВт,
N=MKpn/9550,
где п, мин”1; М^, Н • м.
Крутящий момент Мкрможно определить и с помощью специ­альной весовой головки, соединенной с двигателем, который может вращаться в подшипниковых опорах (рис. 10.3).

Рис. 10.3. Определение крутящего мо­мента А/кр с помощью установленного в подшипниковых опорах двигателя и весо­вой головки:
7 —двигатель; 2— подшипниковый узел;
3— вал насоса; 4 — опора; 5— рычаг; 6 — тяга; 7— весовая головка со шкалой

Второй способ основан на измерении потребляемой двигателем электрической мощности N№, которую затем использу­ют для расчета потребляемой насосом мощности с учетом извест­ных коэффициентов полезного действия двигателя х\№и передач от

Коэффициент полезного действия насоса

двигателя к насосу л пер
где все параметры в правой части определены в процессе параметрических испыта­ний насоса (Q, м3/с; Н, м; N, кВт).

Допустимый кавитационный запас

здесь ръкР — минимальное абсолютное давление во всасывающем трубопроводе пе­ред насосом, при котором последний еще сохраняет практически неизменным на­пор Я при постоянных подаче Qи частоте вращения л; vB — скорость воды во всасы­вающем трубопроводе перед насосом, м/с;рпж— давление насыщенных паров жид­кости, Н/м2.
Таким образом, для нахождения допустимого кавитационного запаса Дйдоп необходимы те же средства измерений, которые ис­пользуют для определения напора Я, подачи Q, частоты враще­ния и.

Допустимая вакуумметрическая высота всасывания имеет следу­ющую аналитическую связь с допустимым кавитационным запа­сом:

По существу, это показания вакуумметра в метрах, установлен­ного во всасывающем трубопроводе перед насосом на уровне точки.

измерения давления рв. Отрицательное значение Н^ означает, что давление в трубопроводе при входе в насос выше атмосфер­ного.