Универсальный стенд для испытаний насосов, насосных агрегатов и их систем Российский патент 2022 года по МПК F04B51/00 

Изобретение относится к оборудованию для проведения испытаний и исследований характеристик насосов, насосных агрегатов и другого гидравлического оборудования, преимущественно центробежных, вихревых, роторных пластинчатых насосов, предохранительно-перепускных клапанов, полимерных рукавов, в частности к конструкциям универсальных стендов для комплексных испытаний (заводских, приемо-сдаточных, параметрических и пр. испытаний) и может быть использовано при разработке новых и выпускаемых серийно насосов, насосных агрегатов и их систем на предприятиях промышленности, после ремонта на ремонтных предприятиях, а также при проведении исследований в научных организациях.

Из практики известно, что проблемой при испытаниях и исследованиях различного типа насосов является необходимость иметь различные стенды для испытаний динамических и объемных насосов, проведение испытаний в ручном режиме, загрязнение рабочей жидкости в процессе испытаний, невозможность испытаний динамических насосов без их предварительного заполнения рабочей жидкостью, жесткая привязка испытуемого насоса и систем насосных агрегатов к стендам.

Перед авторами стояла задача, разработать универсальное техническое средство, позволяющее испытывать и исследовать в автоматизированном режиме динамические и объемные насосы, а также предохранительно-перепускные клапаны и полимерные рукава, при этом обеспечить точность и достоверность определяемых на стенде показателей, в том числе: подачу - Q; напор - Н; частоту вращения - n; кавитационный запас - Δh; коэффициент полезного действия - η (КПД), мощность насоса (мощность насосного агрегата) - N, высоту самовсасывания - h_caм, средняя наработка до отказа, ресурс, а также давление срабатывания предохранительно-перепускных клапанов и рабочее давление полимерных рукавов.

При просмотре источников научно-технической и патентной информации, были выявлены технические разработки, частично позволяющие решить поставленную перед авторами задачу.

Так известны стенды по ГОСТ 6134-2007 (ИСО 9906:1999). Насосы динамические. Методы испытаний.

Стенд для получения характеристики самовсасывания насоса должен иметь на входной линии перед насосом герметичный дроссель и обеспечивать свободный выход воздуха из напорного патрубка в атмосферу.

Стенд для определения и проверки высоты самовсасывания и времени самовсасывания содержит емкость с рабочей жидкостью, всасывающую магистраль с емкостями, имитирующими длинные горизонтальные участки всасывающего трубопровода, вакуумметр.

Недостатками таких компоновок стендов является то, что они позволяют испытывать только динамические насосы с предвключенными самовсасывающими ступенями, при этом известно, что динамические насосы без предварительного залива перекачиваемой жидкостью не работают, т.е. требуется предварительный залив насоса рабочей жидкостью. Кроме того, отсутствует обратный клапан для удержания жидкости во всасывающей магистрали, в случае если ось вала насоса находится выше уровня резервуара с рабочей жидкостью. Кроме этого, на всасывающей магистрали перед насосом необходимо устанавливать диафрагму (сужающее устройство).

Известны стенды для испытания объемных насосов по ГОСТ 17335-79 Насосы объемные. Правила приемки и методы испытания. Стенд содержит бак с рабочей жидкостью, дроссель всасывающего трубопровода, испытуемый насос, привод насоса, манометр, дроссель нагнетательного трубопровода, расходомер, термометр, фильтр (фильтровальная установка), мановакуумметр, теплообменник.

Недостатками таких стендов является то, что они предназначены для испытания только объемных насосов. Отсутствуют быстроразъемные узлы для подключения систем насосных агрегатов. Для очистки рабочей жидкости и поддержания температуры рабочей жидкости используются самостоятельные системы, чем усложняют конструкцию стенда. Кроме того, отсутствует контроль за качеством очистки рабочей жидкости при всех видах испытаний, особенно при ресурсных.

Наиболее близким по технической сущности и взятым за прототип, является универсальный стенд гидравлических испытаний насосов, насосных агрегатов и их систем, содержащий насосный агрегат, всасывающий и напорный патрубки которого соединены стендовым трубопроводом, имеющим байпасную магистраль, в котором размещено демпфирующее приспособление, запорно-регулирующую арматуру (клапаны) и контрольно-измерительную систему, (патент РФ на ПМ №154842, МПК F04B 51/00 -прототип).

Недостатками известного стенда являются ограниченные функциональные возможности, низкая эффективность, обусловленные тем, что все операции осуществляются вручную, отсутствие возможности испытания динамических насосов, которые требуют создания вакуума для заполнения динамического насоса и всасывающей магистрали рабочей жидкостью при расположении источника рабочей жидкости ниже уровня оси вала испытуемого динамического насоса, а при испытаниях самовсасывающих динамических и объемных насосов, отсутствует система определения всасывающей способности по воздуху. Отсутствует возможность испытания насосных агрегатов с подачей жидкости от 10 м³/ч до 90 м³/ч. Кроме того, достоверность ресурсных испытаний насосов требует качественной очистки рабочей жидкости. Для испытания систем насосных агрегатов непосредственно на установленных технических средствах перекачки необходимо производить (осуществлять) демонтаж всей системы.

Технический результат изобретения - расширение функциональных возможностей стенда за счет проведения испытаний в широком диапазоне подач испытуемых насосов в автоматизированном режиме и за счет обеспечения заполнения всасывающей магистрали и испытуемого динамического насоса рабочей жидкостью, возможность проведения испытаний систем насосных агрегатов и насосов непосредственно на установленном техническом средстве.

Указанный технический результат достигается тем, что универсальный стенд гидравлических испытаний насосов, насосных агрегатов и их систем, содержащий замкнутый трубопроводный контур с быстроразъемными соединениями для подключения испытуемого насоса, всасывающая гидравлическая линия которого соединена через запорные элементы с выходным патрубком, на котором установлен обратный клапан, резервуара с рабочей жидкостью, а напорная гидравлическая линия, имеющая байпасную магистраль, в которой установлен компенсатор гидроударов, подключена к входному патрубку резервуара с рабочей жидкостью, блок управления последовательностью операций испытания, к входам которого подключены датчик частоты вращения вала испытываемого насоса, установленные во всасывающей гидравлической линии датчик температуры и датчик давления рабочей жидкости, датчики избыточного давления и расхода в напорной гидравлической линии и датчик расхода в байпасной магистрали, согласно изобретению, дополнительно содержит систему очистки рабочей жидкости и систему создания вакуума в напорной и всасывающей гидравлических линиях в виде металлической платформы с поворотными колесами и стопорами их вращения, на которой размещены взаимосвязанные вакуумный насос и емкость с датчиком-сигнализатором уровня и клапаном сброса вакуума, пневмотрубопровод системы создания вакуума с установленным азаметром подключен через индивидуальные клапаны к всасывающей гидравлической линии трубопроводного контура перед испытуемым насосом и к напорной гидравлической линии трубопроводного контура перед участком имеющим байпасную магистраль, а диаметр трубы байпасной магистрали меньше диаметра трубы основной напорной гидравлической линии, в которой на участке, охваченном байпасной магистралью, выполнен дополнительный быстроразъемный узел для подключения испытываемых систем насосных агрегатов, а резервуар для рабочей жидкости выполнен эластичным из полимерного материала и размещен в жестком гидроизолированном поддоне, высота боковых отбортовок которого превышает максимальную высоту заполненного эластичного резервуара рабочей жидкостью, система очистки которой размещена на платформе, идентичной платформе, на которой установлена система создания вакуума, и состоит из фильтра, выход которого соединен через запорный клапан с индивидуальным патрубком эластичного резервуара, а вход фильтра гидравлически связан или с водопроводом, или, при принудительной подаче - с индивидуальным выходным патрубком эластичного резервуара через запорный клапан, при этом дополнительно введенные датчики давления на входе и выходе фильтра системы очистки рабочей жидкости, датчик уровня емкости и азаметр системы создания вакуума соединены с соответствующими входами блока управления, выходы которого подключены к исполнительным механизмам приводов всех насосов и запорных клапанов.

Данные признаки являются существенными для достижения технического результата. Наличие системы создания вакуума в напорной и всасывающей гидравлических линиях в виде индивидуального модуля, позволяет перевозить его на собственной платформе к месту дислокации технического средства. Кроме того при расположении резервуара с рабочей жидкостью ниже уровня испытуемого динамического насоса, появляется возможность заполнения динамического насоса и всасывающей магистрали рабочей жидкостью, а при определении всасывающей способности объемных насосов используют показатель расхода воздуха, проходящего через азаметр.

На фиг. 1 представлен общий вид универсального стенда для испытаний насосов, насосных агрегатов и их систем без системы очистки рабочей жидкости (фото);

фиг. 2 - представлена блок-схема универсального стенда для испытаний насосов, насосных агрегатов и их систем;

фиг. 3 - система создания вакуума (фото);

фиг. 4 -система очистки рабочей жидкости (фото);

фиг. 5 - графическая зависимость напора насоса ЦН 180/110 от его подачи (5а), а так же его мощности и КПД от подачи (5б, 5в);

фиг. 6 - графическая зависимость напора центробежного насоса ЦН 180/110 от кавитационного запаса при подаче 135,5 м³/ч;

фиг. 7 - графическая зависимость напора центробежного насоса ЦН 180/110 от кавитационного запаса при подаче 180,6 м³ /ч;

фиг. 8 - графическая зависимость напора центробежного насоса ЦН 180/110 от кавитационного запаса при подаче 220,1 м³/ч.

Стенд содержит быстроразъемные соединения для установки испытываемого насоса 1 на монтажный стол (фиг. 2), в виде перфорированной стальной плиты, которая в свою очередь закреплена на металлической раме с установленной на ней трехфазным асинхронным электродвигателем 2 напряжением питания 380 В, мощностью 90 кВт (как вариант, 5АМ250М2 с АЧР) с принудительным охлаждением и частотным регулированием с использованием частотного 3 преобразователя (как вариант, преобразователь частоты FR-A840-02600-2-60), подключенного к блоку 12 управления. Датчик 4 частоты вращения испытуемого насоса 1, подключен также к блоку 12 (фиг. 2) управления. Валы испытуемого насоса 1 и электродвигателя 2 соединены посредством полужесткой муфты, а плита закреплена на раме посредством опорно-регулировочных винтов, позволяющих осуществить настройку соосности валов в трех плоскостях.

Эластичный резервуар 5 из полимерного материала вместимостью 20 м (как вариант, ЭРВ-20) размещен в жестком гидроизолированном поддоне 6 в виде металлического каре с полимерным пологом, при этом вместимость поддона 6 превышает вместимость резервуара 5 для предотвращения растекания рабочей жидкости в случае повреждения резервуара 5. Выходной патрубок 7 резервуара 5 через межфланцевый обратный клапан 8 (как вариант, ABRA-D71 Ду 150 Ру25) посредством гибкого металлорукава диаметром 150 мм подсоединен к всасывающему патрубку насоса 1 через клапан 9 с электроприводом и управлением, который подсоединен посредством гибкого металлорукава к быстроразъемному соединению насоса 1. На всасывающей гидравлической линии трубопроводного контура установлены датчик 10 давления рабочей жидкости (как вариант, ЗОНД-20) и датчик 11 температуры (как вариант, ТС 035-Pt100.A4.100), соединенные посредством электрической шины с блоком 12 управления. Выход испытуемого насоса 1 быстроразъемным соединением подключен к напорной гидравлической линии (металлорукав диаметром 150 мм), которая имеет участок с байпасной магистралью 13, размещенными на металлической платформе с поворотными колесами и стопорами их вращения. Для оценки напорных характеристик насоса 1 в напорной гидравлической линии установлен датчик 14 избыточного давления рабочей жидкости (как вариант, ЗОНД-20), соединенный посредством электрической шины с блоком 12 управления. В основной напорной гидравлической линии установлен запорно-регулирующий клапан 15 с электроприводом и управлением (как вариант, клапан запорно-регулирующий односедельный с ЭИМ КЗР т/ф 25нж947п, DN150, Ру25 с приводом ST 2, Ку 400 м³/ч с линейно изменяемым проходным сечением), перед датчиком расхода 16 для измерения расхода рабочей жидкости (как вариант, ПИП РВШ-TA-100-025-D-X4), при этом запорно-регулирующий клапан 15 и датчик расхода 16 соединены с блоком 12 управления посредством электрической шины.

Для выполнения операций испытания насосов с производительностью от 10 до 80 м³/ч в основном трубопроводном контуре (диаметром 150 мм) байпасная магистраль 13 (диаметром 80 мм) подключена к напорной гидравлической магистрали посредством трехходовых шаровых кранов 17 и 18, которые при этом соединены электрической шиной с блоком 12 управления.

Диаметр байпасной магистрали 13 меньше диаметра основного контура в 1,875 раза в связи с необходимостью измерения расхода насосов в пределах от 10 до 80 м³/ч с установленной относительной погрешностью измерения расхода 0,25. На байпасной магистрали 13 установлен запорно-регулирующий клапан 19 с электроприводом и управлением (как вариант, клапан запорно-регулирующий односедельный с ЭИМ КЗР т/ф 25нж947п, DN80, Ру25 с приводом ST 0,1, Ку 160 м³/ч с линейно изменяемым проходным сечением), установленный перед датчиком расхода 20 (как вариант, ПИП РВШ-TA-065-025-D-X4), при этом запорно-регулирующий клапан 19 и датчик расхода 20 в байпасной магистрали соединены с блоком управления 12 посредством электрической шины.

Для выпуска воздуха, при заполнении рабочей жидкостью байпасной магистрали 13, предусмотрен клапан 21. Кроме того, в целях исключения выхода из строя средств измерений при гидроударе, в байпасную магистраль 13, встроен сильфонный компенсатор 22. Для подключения и испытания предохранительно-перепускных и редукционных клапанов, металлорукавов и рукавов из полимерного материала, на основной гидравлической магистрали (диаметром 150 мм) предусмотрен дополнительный быстроразъемный узел 23 (шаровой кран с быстроразъемным соединением). Выход основной и байпасной 13 магистралей через трехходовой шаровой кран 18 посредством гибкого металлорукава диаметром 150 мм подсоединены к входному патрубку 24 эластичного полимерного резервуара 5. Для выхода воздуха при испытаниях насосов на резервуаре предусмотрена дыхательная трубка 25.

Стенд содержит также установленный на металлической платформе с поворотными колесами и стопорами их вращения систему создания вакуума (фиг. 3), которая состоит из герметичной емкости 26, внутри которой имеются две перфорированные горизонтальные перегородки (для замедления скорости заполнения емкости рабочей жидкостью). Емкость 26 снизу и сверху герметично закрыта съемными сферическими днищами, закрепленными к емкости посредством откидных болтов с гайками. В обечайке корпуса емкости 26 установлен датчик-сигнализатор 27 уровня рабочей жидкости (шкала выведена на внешнюю сторону). В верхней сферической крышке имеется два патрубка, к одному из которых посредством гибкого металлорукава подсоединен вакуумный насос 28 (как вариант, вакуумный электронасосный агрегат 2НВР-5ДМ1), а к другому подсоединен датчик 29 разрежения (как вариант, ЗОНД-20).

В обечайке емкости 26 имеется патрубок, к которому через шаровой кран 30 присоединены шаровые краны 31 и 32, при этом шаровой кран 31 посредством гибкого металлорукава подсоединен через шаровой кран 33 к напорной гидравлической линии, а параллельно через шаровой кран 35 - к всасывающей гидравлической линии. Выход шарового крана 30 через шаровой кран 32 связан с азаметром 34. Сброс давления разрежения из емкости 26 осуществляют через клапан 36 сброса вакуума. Слив рабочей жидкости из емкости 26 осуществляется через патрубок с шаровым краном 37, установленный в днище емкости 26.

В целях предотвращения выхода из строя объемных насосов 1 при их испытаниях, предусмотрен предохранительно-перепускной клапан 38, который выходом присоединен к всасывающей гидравлической линии, а входом через шаровой кран 39 к напорной гидравлической линии.

Для обеспечения чистоты рабочей жидкости в гидравлических линиях при всех видах испытаний, особенно при ресурсных, стенд содержит систему очистки рабочей жидкости от механических примесей (фиг. 4). Она состоит из электронасосного агрегата 40 для принудительной подачи жидкости с управлением, который своим входом через шаровой кран 41 подсоединен к выходному патрубку 42 резервуара 5, а своим выходом через шаровой кран 43 или к шаровому крану 44, или 45. Шаровой кран 44 через гибкий полимерный рукав соединен с канализацией, а шаровой кран 45 подключен к коллектору, к которому через шаровой кран 46 подается вода от водопровода, а через шаровой кран 47 посредством гибкого полимерного рукава подсоединен к входному патрубку 52 резервуара 5. Параллельно шаровому крану 47, через шаровые краны 48 и 49 подсоединен фильтр 50 тонкой очистки, контроль загрязненности которого осуществляется по разности давлений на входе и выходе фильтра датчиками давления 51. Все клапана на стенде нормально закрытые.

Стенд состоит из системы создания вакуума (26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 34, 36), системы очистки рабочей жидкости (40, 41, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51) от механических примесей установленных на двух отдельных металлических платформах с поворотными колесами и стопорами их вращения, всасывающей гидравлической линии с датчиком 10 давления и датчиком 11 температуры, напорной гидравлической линии с датчиком 14 избыточного давления перед участком охваченным байпасной магистралью 13, основной напорной гидравлической линии с запорно-регулирующим клапаном 15 и датчиком 16 расхода рабочей жидкости и байпасной магистрали 13 с запорно-регулирующим клапаном 19 и датчиком 20 расхода рабочей жидкости, также монтажный стол с электродвигателем 2, эластичный полимерный резервуар 5 с рабочей жидкостью, блоки управления 12, индикации 53 и частотного преобразователя 3.

На данном стенде проводят испытания следующих изделий технических средств:

- насосы (динамические самовсасывающие и не самовсасывающие, объемные);

- насосные агрегаты (электронасосные агрегаты, мотонасосные установки, перекачивающие станции горючего, передвижные насосные установки);

- системы (предохранительно-перепускные клапаны, полимерные и металлические рукава и трубопроводы, запорная арматура).

Стенд работает следующим образом.

Не допускается использование загрязненной рабочей жидкости с включением механических примесей размером более 5 мкм, следовательно, система очистки рабочей жидкости работает при любых испытаниях насоса, насосного агрегата и их систем. Контроль за качеством рабочей жидкости осуществляется по показаниям датчиков давления 51 перед и после фильтра 50.

При проведении испытаний динамических и объемных насосов, в том числе ресурсных, для очистки рабочей жидкости от механических примесей, открываются клапаны 41, 43, 45, 48, 49 и в соответствии с заданным алгоритмом, блок 12 управления подает сигнал и включает электродвигатель привода электронасосного агрегата 40 системы очистки рабочей жидкости от механических примесей. Происходит очистка рабочей жидкости. При разности давления на входе в фильтр 50 и выходе из фильтра 50 равной более 2 кгс/см², по сигналам датчиков давления 51, блок 12 управления отключает электронасосный агрегат 40. Необходимо произвести замену фильтроэлемента фильтра 50. Для этого закрывают клапаны 48 и 49, вскрывают фильтр 50, заменяют фильтроэлемент, фильтр 50 закрывают. Открывают клапана 48, 49 и через блок 12 управления запускают электронасосный агрегат 40.

При превышении температуры рабочей жидкости выше 40°С, датчик 11 температуры, передает сигнал в блок 12 управления, при этом закрываются клапана 45, 48, 49 и открываются клапана 44, 46, 47. Холодная вода из водопровода поступает в эластичный полимерный резервуар 5 через клапаны 46, 47 и патрубок 52, а часть рабочей жидкости из резервуара 5, через патрубок 42 и клапаны 41, 43, 44, посредством электронасосного агрегата 40 сливается в канализацию. После понижения температуры рабочей жидкости до 35°С по сигналу блока 12 управления система очистки рабочей жидкости переводится в режим очистки рабочей жидкости.

Пример 1. Необходимо определить напор, подачу, мощность и КПД центробежного насоса ЦН 180/110 на соответствие данным нормативно-технической документации (НТД Н=110 м при Q=180 м³/час).

Испытуемый насос устанавливают на монтажный стол. Валы насоса 1 и электродвигателя 2 соосно совмещаются и соединяются посредством полужесткой муфты. К насосу 1 присоединяются всасывающая и напорная гидравлические линии стенда. Все клапаны закрыты.

Включают блок 12 управления, частотный преобразователь 3 и блок 53 индикации. В блоке управления 12 установлена программа проведения испытаний любого вида.

По заранее заданному алгоритму, блок 12 управления подает сигнал на заполнение насоса 1 рабочей жидкостью. В этих целях открываются клапаны 33, 31, 30 и включается вакуумный насос 28. Клапан 9 открывается и за счет создаваемого вакуума заполняется рабочей жидкостью всасывающая гидравлическая линия через клапан 9, насос 1, клапаны 33, 31, 30 и далее рабочая жидкость попадает в емкость 26. При достижении нижнего уровня рабочей жидкости в емкости 26 по сигналу датчика-сигнализатора уровня 27 отключается вакуумный насос 28. После этого закрываются клапаны 30, 31 и 33. Всасывающая гидравлическая линия с рабочей жидкостью заполнена полностью и удерживается за счет обратного клапана 8. Рабочая жидкость из емкости 26 сливается через клапан 37, после этого клапан 37 закрывается. После закрытия клапанов 33, 31, 30, открывается запорно-регулирующий клапан 15 и включается электродвигатель 2 с частотой вращения n заданной блоком 12 управления. Насос 1 в течении 15 минут работает по основной замкнутой трубопроводной магистрали (резервуар 5 задействован).

Через 15 минут, в соответствии с заданным алгоритмом, по сигналу блока 12 управления закрывается полностью запорно-регулирующий клапан 15, и по сигналам датчика давления 10 и датчика избыточного давления 14 (значения соответственно Р₁=0,17 кгс/см² и Р₂=13,5 кгс/см²), датчика расхода 16 (значение подачи Q=0 м³/ч), датчика частоты вращения 4 (значение n=2985 об/мин) и показаниям вольтметра (на схеме не показан) (значение U=221 В) и величине потребляемого тока (значение I=63,5 А) электродвигателем 2 по показаниям амперметра (на схеме не показан) частотного преобразователя 3 на блок 53 индикации выводится значение напора Н=130,1 м, преобразованное из сигналов датчика 10 давления, датчика 14 избыточного давления и значение мощности насоса 1 N=36,1 кВт, рассчитанное по значениям потребляемого тока I=63,5 А электродвигателем 2 и напряжения U=221 В между «нулевой» шиной и одной из фаз электродвигателя 2 и значение КПД η=0% насоса 1, которое рассчитывается как отношение гидравлической мощности насоса 1 (рассчитанное по значениям напора Н=130,1 м и подачи Q=0 м³/ч) к значению мощности насоса 1 N=36,1 кВт. После передачи значения напора Н=130,1 м при закрытом запорно-регулирующем клапане 15, в соответствии с заданным алгоритмом, по сигналу блока 12 управления, запорно-регулирующий клапан 15 открывается через каждые 25% его площади проходного сечения. При открытии запорно-регулирующего клапана 15 на 75% по сигналам с датчика давления 10 и датчика избыточного давления 14 (значения соответственно P₁=0,08 кгс/см² и Р₂=11,65 кгс/см²), датчика расхода 16 (значение подачи Q=184,8 м³/ч), вольтметра и амперметра (на схеме не показаны) частотного преобразователя 3 (соответственно значение U=222 В и I=64,1 А). На блок 53 индикации выводится значение напора Н=117,7 м, преобразованное из сигналов датчика давления 10 и датчика избыточного давления 14, значение мощности насоса 1 N=78,3 кВт, рассчитанное по значениям потребляемого тока I=64,1 А электродвигателем 2 и напряжения U=222 В между «нулевой» шиной и одной из фаз электродвигателя 2 и значение КПД η - 70,3% насоса 1, которое рассчитывается как отношение гидравлической мощности насоса 1 (рассчитанное по значениям напора Н=117,7 м и подачи Q=184,8 м³/ч) к значению мощности насоса 1 N=78,3 кВт. Затем формируются результаты испытания насоса 1 (таблица 1) и графическая зависимость напора Н насоса (фиг. 5) ЦН 180/110 от его подачи Q (5а), а так же его мощности N (5б) и КПД η (5в) от подачи Q. Аналогичным образом происходит измерение величины подачи Q, напора Н, частоты вращения n вала испытуемого насоса 1, а также величина напряжения U и потребляемого тока I электродвигателем 2 при полностью открытом запорно-регулирующем клапане 15.

Вывод: На основании полученных данных напора=117,7 м, подачи Q=184,8 м³/ч, мощности N=78,3 кВт и КПД η=70,3% насоса ЦН 180/110, насос соответствует данным декларируемым производителем в паспортных данных на насос ЦН 180/110 (не менее Н=110 м, Q=180,0 м³/ч, N=75,0 кВт, η=70%).

Пример 2. Необходимо определить всасывающую способность насоса ПН-60/8 по воздуху

Испытуемый насос ПН-60/8 устанавливают на монтажный стол. Валы насоса 1 и электродвигателя 2 соосно совмещают и соединяют посредством полужесткой муфты. К насосу 1 присоединяют всасывающую и напорную гидравлические линии стенда. Все клапаны закрыты.

По заранее заданному алгоритму, по команде блока 12 управления открываются клапаны 21, 31, 32, 35, а трехходовой кран 17 переключается на работу байпасной магистрали 13. После этого блок 12 управления дает команду через частотный преобразователь 3 и датчик 4 частоты вращения вала насоса 1 на запуск электродвигателя 2. Частотным преобразователем 3 устанавливается частота вращения вала насоса 1 (значение n=800 об/мин). Насос 1 перекачивает воздух с производительностью Q=60 м³/ч, измеренной азаметром 34, и затем показание передаются в блок индикации 53.

На основании полученных данных производительности насоса ПН-60/8 по перекачке воздуха значением Q=60 м³/ч характеристика самовсасывания по воздуху насоса ПН-60/8 соответствует данным декларируемым производителем в паспортных данных на этот насос (подача насоса не менее Q=60 м³/ч при n=800 об/мин).

Пример 3. Необходимо определить кавитационный запас центробежного насоса ЦН 180/110.

Определение кавитационного запаса насоса осуществляют после определения напора Н насоса ЦН 180/110, подачи Q и может быть получена в результате определения частных кавитационных характеристик при постоянных значениях подачи Q динамического насоса.

Частная кавитационная характеристика насоса 1 определяется при наименьшей Q=135,5 м³/ч, номинальной Q=180,6 м³/ч и наибольшей Q=220,1 м³/ч подаче рабочего диапазона согласно документации на насос, с отклонением подачи не более ±0,5%.

В этих целях, в соответствии с алгоритмом работы блока 12 управления, насос 1 выводится на номинальную частоту вращения (значение n=2975 об/мин), при этом полностью открывается клапан 9, а проходное сечение запорно-регулирующего клапана 15 открывается на величину равную наименьшей подаче насоса (значение Q=135,5 м³/ч), которая контролируется датчиком расхода 16. В соответствии с заданным алгоритмом работы блока 12 управления, начинает прикрываться клапан 9, при этом сигналы от датчика 14 избыточного давления и датчика 10 давления, а также от датчика расхода 16 передаются в блок 12 управления и индикации 53. В течении всего времени испытания, блок управления 12 с использованием датчика частоты вращения 4 и частотного преобразователя 3 поддерживает стабильную частоту вращения (значением n=2975 об/мин). Клапан 9 прикрывается до падения напора насоса 1 со значения Н=117,2 м до значения Н=112,2 м.

Аналогичным образом происходят испытания насоса на номинальной Q=180,6 м³/ч (падение напора насоса 1 со значения Н=111,6 м до значения Н=105,9 м) и наибольшей (значением Q=220,1 м³/ч) подаче насоса 1 (падение напора насоса 1 со значения Н=106,1 м до значения Н=101,4 м).

Все показания датчиков выводятся в блок индикации 53.

На основании полученных результатов рассчитывается кавитационный запас Δh, формируется таблица 2 с данными и строятся частные кавитационные характеристики, на фиг. 6 при подаче насоса значением Q=135,5 м³/ч, на фиг. 7 при подаче насоса значением Q=180,6 м³/ч, на фиг. 8 при подаче насоса значением Q=220,1 м³/ч.

На основании полученных результатов падения напора Н насоса 1 при различной высоте всасывания можно сделать вывод, что кавитационный запас Δh насоса ЦН 180/110 определяется по графику кавитационной характеристики при номинальной подаче насоса Q=180,6 м³/ч (фиг. 7) и составляет не менее Δh=4,5 м, что соответствует данным декларируемым производителем в НТД (не менее Δh=4,5 м).

Пример 4. Определение давления срабатывания встроенного в пластинчатый насос ПН-60/8 предохранительно-перепускной клапан (не показан на схеме).

Испытуемый насос ПН-60/8 устанавливают на монтажный стол. Валы насоса 1 и электродвигателя 2 соосно совмещают и соединяют посредством полужесткой муфты. К насосу 1 присоединяют всасывающую и напорную гидравлические линии стенда. Положения трехходовых шаровых кранов 17 и 18 переключены для работы на байпасной магистрали 13, т.к. испытуемый насос ПН-60/8 работает с максимальной подачей не более О=70 м³/ч, при этом обеспечивается относительная погрешностью измерения датчиком 20 расхода жидкости не более 0,25%.

По заранее заложенному алгоритму через блок управления 12 полностью открывают запорно-регулирующий клапан 19, клапаны 9, 39. Затем по сигналу блока управления 12 частотный преобразователь 3 запускает электродвигатель 2 с номинальной частотой вращения n=800 об/мин, которая поддерживается датчиком 4 частоты вращения через блок управления 12 и частотный преобразователь 3, при этом вал насоса 1 также вращается с номинальной частотой вращения n=800 об/мин. Насос 1 выходит на номинальный режим работы с подачей Q=60 м³/ч, которая контролируется по датчику 20 расхода жидкости в байпасной магистрали 13 и блоку 12 управления. Согласно алгоритму в автоматическом режиме прикрывается запорно-регулирующий клапан 19 через блок 12 управления. При превышении показателя датчика 14 избыточного давления выше Р=8 кгс/см² срабатывает встроенный в насос 1 предохранительно-перепускной клапан (на схеме не показан). Давление Р срабатывания клапана фиксируется блоком 12 управления, который передает сигнал в блок индикации 53. В случае не срабатывания встроенного в насос 1 предохранительно-перепускного клапана (на схеме не показан) при давлении в диапазоне от Р=8 кгс/см² до Р=8,5 кгс/см² срабатывает в целях обеспечения безопасной эксплуатации насоса 1 предохранительно-перепускной клапан 38, действие которого свидетельствует о неисправности встроенного предохранительно-перепускного клапана насоса 1.

Приведенные примеры не охватывают полный объем испытываемых технических средств, воспроизводимых условий и возможных испытаний на стенде, которые технически осуществимы на стенде.

Применение изобретения позволит проводить испытания в широком диапазоне подач испытуемых насосов в автоматизированном режиме за счет обеспечения возможности заполнения всасывающей гидравлической линии и испытуемого динамического насоса 1 рабочей жидкостью с использованием системы создания вакуума при размещении эластичного полимерного резервуара 5 с рабочей жидкостью ниже всасывающего патрубка насоса 1, обеспечения чистоты и поддержания необходимой температуры рабочей жидкости системой очистки, позволит проводить испытания систем насосных агрегатов и насосов непосредственно на техническом средстве, находящемся на удалении.

Изобретение относится к оборудованию для проведения испытаний и исследований характеристик насосов, насосных агрегатов и их систем. Универсальный стенд состоит из отдельных систем, размещенных каждый на индивидуальной металлической платформе с поворотными колесами и стопорами их вращения. Система создания вакуума, система очистки рабочей жидкости, испытуемый насос 1 с напорной и всасывающей гидравлическими линиями и эластичный полимерный резервуар 5 соединены между собой гидравлическими гибкими металлорукавами. Контроль за процессом испытания изделий осуществляется по показаниям датчика 10 давления, датчика 14 избыточного давления, датчиков расхода 16 и 20, датчика температуры 11, датчика 4 частоты вращения, частотного преобразователя 3, блока 12 управления. Результат испытаний представлен в виде протокола и графическими зависимостями на блоке индикации 53. Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей стенда за счет проведения испытаний в широком диапазоне подач испытуемых насосов в автоматизированном режиме, на обеспечение возможности проведения испытаний непосредственно на установленном техническом средстве. 8 ил., 2 табл.

Универсальный стенд для испытаний насосов, насосных агрегатов и их систем, содержащий замкнутый трубопроводный контур с быстроразъемными соединениями для подключения испытуемого насоса, всасывающая гидравлическая линия которого соединена через запорные элементы с выходным патрубком, на котором установлен обратный клапан, резервуара с рабочей жидкостью, а напорная гидравлическая линия, имеющая байпасную магистраль, в которой установлен компенсатор гидроударов, подключена к входному патрубку резервуара с рабочей жидкостью, блок управления последовательностью операций испытания, к входам которого подключены датчик частоты вращения вала испытываемого насоса, установленные во всасывающей гидравлической линии датчик температуры и датчик давления рабочей жидкости, датчики избыточного давления и расхода в напорной гидравлической линии и датчик расхода в байпасной магистрали, отличающийся тем, что стенд дополнительно содержит систему очистки рабочей жидкости и систему создания вакуума в напорной и всасывающей гидравлических линиях в виде металлической платформы с поворотными колесами и стопорами их вращения, на которой размещены взаимосвязанные вакуумный насос и емкость с датчиком-сигнализатором уровня и клапаном сброса вакуума, пневмотрубопровод системы создания вакуума с установленным азаметром подключен через индивидуальные клапаны к всасывающей гидравлической линии трубопроводного контура перед испытуемым насосом и к напорной гидравлической линии трубопроводного контура перед участком, имеющим байпасную магистраль, а диаметр трубы байпасной магистрали меньше диаметра трубы основной напорной гидравлической линии, в которой на участке, охваченном байпасной магистралью, выполнен дополнительный быстроразъемный узел для подключения испытываемых систем насосных агрегатов, а резервуар для рабочей жидкости выполнен эластичным из полимерного материала и размещен в жестком гидроизолированном поддоне, высота боковых отбортовок которого превышает максимальную высоту заполненного эластичного резервуара рабочей жидкостью, система очистки которой размещена на платформе, идентичной платформе, на которой установлена система создания вакуума, и состоит из фильтра, выход которого соединен через запорный клапан с индивидуальным патрубком эластичного резервуара, а вход фильтра гидравлически связан или с водопроводом, или при принудительной подаче - с индивидуальным входным патрубком эластичного резервуара через запорный клапан, при этом дополнительно введенные датчики давления на входе и выходе фильтра системы очистки рабочей жидкости, датчик уровня в емкости и азаметр системы создания вакуума соединены с соответствующими входами блока управления, выходы которого подключены к исполнительным механизмам приводов всех насосов и запорных клапанов.