СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НАСОСОВ

Полезная модель относится к гидромашиностроению, а именно к гидравлическим испытательным стендам, и может быть использована для проведения испытаний центробежных насосов с целью получения их характеристик.
3
Известен гидравлический стенд для испытания насосов (агрегатов), содержащий замкнутый циркуляционный гидравлический контур с расходомерным устройством и трубопроводной арматурой для регулирования расхода насоса через контур и систему отвода воды из контура для ее охлаждения и подачи охлажденной воды в контур. В контуре использованы трубопроводы с внутренним диаметром Ду 600. [Валюхов С.Г., Веселов В.Н. Создание ФГУП «Турбонасос» гидростенда для испытаний насосов и агрегатов производительностью до 10000 м/час и напорами до 630 м. В книге: Разработка, производство и эксплуатация турбо-, электронасосных агрегатов и систем на их основе: Труды VI Международной научно-технической конференции «СИНТ′11. - Воронеж: Научная книга, 2011. - С.33-41.] Этот стенд для испытания насосов принят за прототип.
Недостатком рассматриваемого стенда является то, что он фактически состоит из трубы одного диаметра, что существенно ограничивает его возможности в проведении испытаний насосов различных типоразмеров. Контур имеет «жесткую» характеристику из-за малого собственного объема относительно подачи испытываемого насоса, вследствие чего пульсации, появляющиеся на напорной линии, не сглаживаются и передаются на вход насоса, снижая точность замеров давлений на входе и выходе насоса, и, соответственно, снижая в целом достоверность получаемых в результате испытаний характеристик насоса.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является повышение точности проведения испытаний за счет снижения уровня пульсаций и вибраций в гидравлическом контуре стенда при одновременном расширении возможностей стенда проводить испытания насосов различных типоразмеров.
Технический результат достигается тем, что в стенде для испытания насосов, содержащем замкнутый главный гидравлический контур с установленными в нем испытываемым насосом, расходомерным устройством, трубопроводной арматурой и вспомогательный контур охлаждения рабочей жидкости, в главном гидравлическом контуре перед испытываемым насосом размещены последовательно соединенные между собой основной и кавитационный баки, причем основной бак соединен с вспомогательным контуром охлаждения рабочей жидкости и выходом испытываемого насоса, суммарный объем основного и кавитационного баков больше, чем 0,9 от общего объема жидкости в главном гидравлическом контуре без учета жидкости, находящейся в баках.
Введение в схему стенда последовательно соединенных между собой основного и кавитационного баков с суммарным объемом, составляющим более 0,9 общего объема жидкости в замкнутом главном гидравлическом контуре стенда без учета жидкости, находящейся в баках, увеличивает его собственный объем относительно подачи испытываемого насоса и позволяет устранить «жесткую» характеристику контура, позволяет с большой точностью поддерживать температуру воды в контуре, стабильность параметров стенда при испытаниях и измерении параметров насосов и, что не менее важно, проводить испытания при отключенной системе отвода-подвода воды в контур «на разогреве» в допустимых пределах 5-40°C контурной жидкости. Основной бак, служащий накопителем жидкости, необходимой для поддержания постоянства давления и температуры жидкости при определении характеристик насосов во время проведения их испытаний, соединен с вспомогательным контуром охлаждения рабочей жидкости и выходом испытываемого насоса, а кавитационный бак, служащий успокоителем-сепаратором, соединен с входом испытываемого насоса. Кавитационный бак препятствует попаданию воздуха во всасывающую линию, образуя более стабильный и освобожденный от воздуха, равноскоростной поток жидкости в насос, что позволяет с высокой достоверностью получать напорные и энергетические характеристики, в особенности кавитационные характеристики испытываемого насоса.
Величина минимального суммарного объема баков - 0,9 от общего объема жидкости в главном гидравлическом контуре без учета жидкости, находящейся в баках, определена расчетным способом из условия обеспечения относительной компактности стенда и в соответствии с общепринятым рекомендуемым условием о том, что собственный объем жидкости в главном контуре стенда для испытания насосов должен быть не менее двухминутного расхода испытываемого насоса. Для образования свободной поверхности рабочей жидкости - воздушной подушки - в баках, которая способствует гашению пульсаций потока, появляющихся в напорной линии, и обеспечению равноскоростного потока на входе в насос, требуется объем, больший, чем расчетный объем размещаемой в баках жидкости, поэтому величина суммарного объема баков должна быть больше расчетной величины.
Полезная модель поясняется графически, где на фиг. изображена схема стенда для испытания насосов.
Стенд содержит замкнутый главный циркуляционный гидравлический контур 1, в разрыв которого установлен испытываемый насос (агрегат) 2. Во входном участке контура 1 перед насосом 2 размещены последовательно соединенные между собой основной бак 3 и кавитационный бак 4 с установленной между ними запорной арматурой 5. Оба бака 3, 4 выполнены с объемом, превышающем требуемый объем размещаемой в них жидкости, то есть с возможностью образования свободной поверхности жидкости в них. Суммарный объем баков 3, 4 составляет более, чем 0,9 общего объема жидкости в замкнутом главном гидравлическом контуре 1 без учета жидкости, находящейся в баках 3, 4.
Входной патрубок насоса 2 посредством проставки соединен с кавитационным баком 4. Напорный патрубок насоса 2 соединен с напорным участком замкнутого главного циркуляционного контура 1, в конце которого расположена регулирующая арматура 6, с помощью которой происходит срабатывание напора насоса 2 и регулирование его подачи. Расходомерное устройство 7 установлено перед входом в основной бак 3 и служит для измерения подачи. Основной бак 3 также соединен с вспомогательным контуром охлаждения рабочей жидкости 8, содержащим систему охлаждения рабочей жидкости 9 с установленными перед ней регулирующей арматурой 10 и расходомерным устройством 11.
Стенд работает следующим образом:
Подготовленный к испытаниям насос 2 устанавливается в разрыв главного гидравлического контура 1 стенда и жестко соединяется фланцевыми соединениями с входным и напорным участками контура. Гидравлический контур заполняется рабочей жидкостью. При включении испытываемого насоса (агрегата) 2 жидкость из кавитационного бака 4, перемещаясь по трубопроводам поступает на вход насоса 2. Перекачиваемой жидкости сообщается потенциальная энергия давления, и поток с давлением, большим на величину развиваемого насосом напора, поступает в напорный участок контура 1 к регулирующей арматуре 6. На регулирующей арматуре 6 происходит преобразование энергии давления в кинетическую и далее в тепловую.
Одновременно с помощью регулирующей арматуры 6 устанавливается заданный режим испытаний насоса 2 по подаче. Далее поток с уже с пониженным на величину напора насоса давлением направляется через расходомерное устройство 7 в основной бак 3. С помощью расходомерного устройства 7 производится измерение подачи испытываемого насоса 2. Проходя через основной бак 3, со свободной поверхностью воды в нем, поток успокаивается, гасятся пульсации и далее через запорную арматуру 5 поступает в кавитационный бак 4. Бак 4 предназначен для дальнейшего успокаивания потока, выравнивания поля скоростей потока, освобождения от воздуха на входе в насос 2.
Поскольку электрическая энергия, потребляемая насосом, в конечном счете преобразуется в тепловую энергию, то для стабилизации температуры потока в главном контуре предусмотрен отбор части контурной жидкости через регулирующую арматуру 10 и расходомерное устройство 11 для ее охлаждения. Охлажденная в системе охлаждения 9 второстепенного циркуляционного контура 8 жидкость поступает обратно в основной бак 3.
Измерения контролируемых параметров испытываемого агрегата, достаточные для построения сдаточных характеристик, производятся устройствами измерения, которые входят в состав стенда.
3
Предлагаемая полезная модель позволяет, по сравнению с прототипом, проводить испытания насосов с номинальной подачей более 7500 м/ч и таким образом увеличить количество типоразмеров насосов, испытываемых на стенде.