Способ испытания центробежного насоса Советский патент 1992 года по МПК F04B51/00 F04D7/04 

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к способам определения подачи в процессе испытаний и эксплуатации центробежного грунтового насоса, перекачивающего гидросмесь или любую многофазную среду неизвестной плотности, и может быть использовано при эксплуатации центробежных лопастных насосов общехозяйственного назначения.

Известен способ определения характеристик центробежного насоса, работающего на переменных режимах с различными жидкостями путем измерения перепадов

давления между характеристическими зонами максимального, среднего и минимального изменений давления внутренней полости насоса при смене режимов с последующим вычислением подачи.

Недостатком данного способа является невозможность определения подачи центробежных грунтовых насосов с кольцевыми отводами и насосов осевого типа, поскольку у них отсутствуют характеристические зоны изменения давлений. Это сужает область применения указанного способа,

XI

СлЭ

СП О

о

М

Известен способ испытания центробежного насоса, работающего на гидросмесях, включающий снятие характеристики с воды на гидросмесь для различных плотностей гидросмеси по зависимости

Нсм-Нв г+(1-г)&.(1)

где Нем - напор грунтового насоса на гидросмеси;

Нв - напор грунтового насоса на воде;

г- коэффициент реактивности насоса;

РВ - плотность воды;

р- плотность гидросмеси. Подача гидросмеси определяется по зависимости

Нем f(QCM).(2)

Приведенная пересчетная зависимость с воды на гидросмесь распространяется только на гидросмеси с содержанием твердых частиц крупностью менее 2 мм, что су- жает диапазон применения данного способа, а также снижает точность измерения при перекачивании гидросмесей с крупностью частиц более 2 мм, например гравийных смесей.

Наиболее близким к изобретению является способ испытания центробежного насоса, работающего на гидросмеси, включающий снятие фактической характеристики подача-напор насоса на жидкости, измерение плотности гидросмеси и гранулометрического состава твердой фазы, расчет напора насоса на гидросмеси и построение расчетной характеристики напор-подача насоса на гидросмеси.

Способ не позволяет определять подачу грунтового насоса гидросмесей различного гранулометрического состава с достаточной точностью.

Цель изобретения - расширение функ- циональных возможностей способа путем определения подачи насоса по гидросмеси при одновременном повышении точности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу испытания центробежно- го насоса, работающего на гидросмеси, включающему снятие фактической характеристики подача-напор насоса на жидкости, измерение плотности гидросмеси и гранулометрического состава твердой фазы, рас- чет напора насоса на гидросмеси и построение расчетной характеристики напор-подача насоса на гидросмеси, при этом измеряют фактический напор насоса на гидросмеси и определяют соответствующую этому напору подачу по расчетной характеристике напор-подача насоса на гидросмеси, расчет напора насоса на гидросмеси осуществляют по зависимости

Нем Н в X

(1 Р / I K|Pi)r + (1 -r)2M,

РР (Ъ

где Нем - расчетный напор насоса при работе на гидросмеси;

Нв - фактический напор насоса при работе на жидкости;

РУН ,р- плотность соответственно жидкости и гидросмеси;

К| - расчетный коэффициент: Kj (35...45) di;

di - средний диаметр частиц 1-й крупности;

PI - содержание частиц i-й крупности в перекачиваемой гидросмеси в долях единицы;

г - коэффициент реактивности насоса;

р - плотность гидросмеси с учетом только тех твердых частиц, которые движутся с водой:

р1 р - (р -рж ) Ј К. Р,.(4)

На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующего способ.

Устройство содержит датчики вакуума 1 и давления 2, подключенные соответственно к всасывающему 3 и напорному 4 патрубкам грунтового насоса 5, грунтомер 6 и микропроцессор 7. Датчики вакуума 1 и давления 2 и грунтомер 6 электрически связаны с микропроцессором 7.

Способ осуществляют следующим об- разом.

Грунтовый насос испытывают на воде и определяют его характеристики, в частности зависимость напора от подачи

Нв f(QB).(5)

Для определения параметров и режима работы грунтонасосной установки на гидросмеси необходимо иметь характеристики для гидросмеси. Их получают путем пересчета с воды на гидросмесь.

Известно, что для грунтовых насосов при пересчете характеристик с воды на гидросмесь напор на гидросмеси Нем можно определить по выражению

Нсм-Нв-р(г,/0) ,(6)

где г - коэффициент реактивности насоса, характеризующий долю потенциального напора Нп в общем напоре насоса;

р- плотность гидросмеси. При этом функция р(г,р) имеет вид

р г + (1-г)ЈЧ,(7)

что справедливо только для грунтовых насосов, перекачивающих гидросмеси с преобладающей .крупностью частиц до 2 мм. Здесь твердые частицы до указанного предела крупности находятся во взвешенном состоянии и перемещаются вместе с потоком воды. При перекачивании других гидросмесей, например гравийных, в которых преобладают частицы крупностью свыше 2 мм, использование приведенной зависимости для пересчета характеристик снижает точность определения параметров.

Процесс энергообмена в рабочем колесе грунтового насоса при перекачивании гидросмеси проявляется в том, что гидросмесь вовлекается во вращение с определенной переносной скоростью. Если вода под действием объемных сил сразу вовлекается в переносное движение, то твердые частицы могут получить окружную скорость двояко: или от воды, или от лопастей рабочего колеса. Соотношение между количеством твердых частиц, получающих энергию от воды и лопастей, зависит от соотношения между поверхностными и массовыми силами. При одинаковой плотности частиц объемные силы в сравнении с поверхностными тем больше, чем больше крупность. Поэтому с увеличением крупности увеличивается вероятность непосредственного энергообмена между твердыми частицами и лопастями. При определенной крупности частиц и размерах межлопастного канала все твердые частицы вступают в контакт с лопастями, после чего двигаются по своим траекториям и для их движения несущая жидкость не нужна.

В случае, когда частицы малы, поверхностные силы относительно велики и под их влиянием твердые частицы приобретают окружную скорость, достаточную для движения против сил давления. Основная масса таких частиц перемещается под действием жидкости.

Полученная зависимость р ( г , р, PI ) определяется для каждого конкретного случая в зависимости от типа насоса, крупности твердой составляющей гидросмеси и ее плотности. Функция р (г ,/э PI ) имеет вид

H - нй х

SK,P,)r+(l-r)Јf. (8)

Коэффициент реактивности г для существующих грунтовых насосов может быть определен по выражению г 1 - , где ns - коэффициент быстроходности насоса.

Содержание Pi частиц i-й крупности в гидросмеси определяется в каждом конкретном случае ситовым методом.

Определив значение функции р, рассчитывают характеристику (2) грунтового насоса на гидросмеси по зависимости

Нсм Нв p(r,p, Pi)(9)

для текущего значения плотности гидросмеси, при этом измеряют фактический напор грунтового насоса по гидросмеси Нем, затем по его значению и характеристике (2)

определяют подачу QCM на данном режиме работы.

Подачу грунтового насоса, перекачивающего различные гидросмеси с неизвестной плотностью, определяют следующим

образом.

Снимают характеристику (5) грунтового насоса 5 на воде и вводят в микропроцессор 7. При работе на гидросмеси ситовым методом определяют гранулометрический состав гидросмеси и вводят это значение в микропроцессор 7. Измеряют плотность гидросмеси с помощью грунтомера б, сигнал с которого также поступает в микропроцессор 7. Одновременно измеряют

фактический напор Нем грунтового насоса 5 датчиками вакуума 1 и давления 2, подключенными соответственно к всасывающему 3 и напорному 4 патрубкам насоса. От этих датчиков сигналы поступают в микропроцессор 7, где в соответствии с программой пересчитывают характеристику (5) насоса на гидросмесь по выражению (9) и из полученной характеристики (2) по значению фактического напора Нем определяют подачу QCM грунтового насоса 5 на данном режиме работы.

При работе на гидросмеси происходит интенсивный абразивный износ рабочих деталей грунтового насоса, который приводит

к изменению (снижению) характеристик насоса. Поэтому с целью повышения точности определения характеристик насоса периодически корректируют зависимость (5) при работе грунтового насоса на воде, т.е. при

сигнале с грунтомера р рж

Формула изобретения Способ испытания центробежного насоса, работающего на гидросмеси,включаю- щий снятие фактической характеристики

подача-напор насоса на жидкости, измерение плотности гидросмеси и гранулометрического состава твердой фазы, расчет напора насоса на гидросмеси и построение расчетной характеристики напор-подача

насоса на гидросмеси, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа путем определения подачи насоса по гидросмеси при одновременном повышении точности, измеряют фактический напор насоса на гидросмеси и определяют соответствующую этому напору подачу по расчетной характеристике напор-подача насоса на гидросмеси, при этом расчет напора насоса на гидросмеси осуществляют по зависимости Нем Нв X

х( SKPOEr + O-r),

где Нем - расчетный напор насоса при работе на гидросмеси;

Нв - фактический напор насоса при работе на жидкости;

/Эж , р - плотность соответственно жидкости и гидросмеси;

Ki - расчетный коэффициент;

di - средний диаметр частиц 1-й крупности;

PI - содержание частиц i-й крупности в перекачиваемой гидросмеси в долях едини- цы;

г - коэффициент реактивности насоса;

/о1 - плотность гидросмеси с учетом только тех твердых частиц, которые движутся с водой;

(/Э-/Зж)2 KiPi.

Использование: определение производительности с повышенной точностью в процессе испытания и эксплуатации центробежного насоса, перекачивающего гидросмесь. Сущность изобретения: способ включает снятие фактической характеристики подача-напор насоса (Н) на жидкости, измерение плотности гидросмеси и гранулометрического состава твердой фазы,напор Н на гидросмеси рассчитывают по зависимости хоНемНв х 2K,Pi)r + (1-r)ef, где Нем, Нв - напор, насоса соответственно расчетный при работе на гидросмеси, фактический при работе на жидкости; /ож ,р- плотность соответственно жидкости, гидросмеси, К|- расчетный коэффициент: К (35- 45)dr, di - средний диаметр частиц i-й крупности, PJ - содержание частиц i-й крупности в перекачиваемой гидросмеси в долях единицы; г-коэффициент реактивности насоса, р - плотность гидросмеси с учетом только тех твердых частиц, которые движутся с водой: р -р - (р -рж ) 2 KJ Pi, а затем строят расчетную характеристику напор-подача Н на гидросмеси. При работе Н измеряют фактический напор Н на гидросмеси и определяют соответствующую этому напору подачу на расчетной характеристике напор-подача по гидросмеси, что позволяет расширить функциональные возможности способа. 1 ил.

/

J9

&

с/у