УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ УСТАНОВКА

Предлагаемое устройство относится к учебно-исследовательскому оборудованию для гидродинамических испытаний. Данное устройство предназначено для наглядной демонстрации и проведения учебных и научных экспериментов и исследований гидродинамических и статических характеристик установки повышения давления посредством работы нескольких гидравлических насосов на одну магистраль, что характерно, например, для питания многих промышленных и жилых зданий водопроводной водой. В этом случае повышающая насосная станция работает на протяженную и разветвленную магистраль с переменным по объему потреблением воды и соответствующими перепадами давления в зависимости от количества разбора воды. При этом насосная станция выполняет много функций, таких как поддержание давления воды, бесперебойность водоснабжения, отсутствие гидравлических ударов и др. Поэтому учебно-исследовательская установка должна с одной стороны имитировать возможные технические задачи, а с другой - давать возможность показать пути их решения.
Существуют различные лабораторные стенды (1) на базе центробежных насосов, предназначенные для проведения различных гидравлических экспериментов. Однако, в них происходит перекачка жидкости по замкнутому контуру при отсутствии разветвленной гидравлической магистрали, которая на практике оказывает существенное влияние на работу всей гидросистемы, а также на получаемые практические результаты. Этот недостаток не дает возможность получать достоверные результаты работы реального устройства, а лишь отдельные качественные технические показатели, которые не дают представления о возможностях и свойствах реальной насосной установки.
Ближайшим к предлагаемому техническим решением является гидравлическая схема станции насосной «Свитязь», серийно-выпускаемой ООО «СЕМПАЛ-ТЕПЛОЭНЕРГО» (2). Данное устройство предназначено для перекачки жидкости с повышением давления на его выходе, содержащее щит управления, центробежные насосы, своими входами подсоединенные к всасывающему коллектору через запорную аппаратуру, а выходами – через обратные вентили и запорную аппаратуру к напорному коллектору и мембранному баку, а также датчики давления и манометры, подсоединенные к напорному и всасывающему коллекторам соответственно через свои запорные устройства. Гидравлическая схема станции может содержать от одного до нескольких центробежных насосов (что не имеет принципиального значения), работающих параллельно. Данная насосная станция предназначена только для перекачки жидкости с повышением давления. У нее отсутствует разветвленная гидравлическая магистраль, что не позволяет проводить эксперименты и исследования, отражающие реальные динамические и статические гидравлические процессы, проходящие в системе при работе, и получение достоверных результатов.
Техническая задача, решаемая в предлагаемом устройстве, состоит в расширении учебно-исследовательских возможностей и приближении практических результатов испытаний гидросистем к реальным, существующим на объектах. Технический эффект - обеспечение имитации различных режимов работы магистрали или в случае ее отключения (прорыва трубы) достигается тем, что известная учебно-исследовательская установка для гидродинамических испытаний, предназначенная для перекачки жидкости с повышением давления на ее выходе, содержащая щит управления, центробежные насосы, своими входами подсоединенные к всасывающему коллектору через запорную аппаратуру, а выходами - через обратные вентили и запорную аппаратуру к напорному коллектору и мембранному баку, а также датчики давления и манометры, подсоединенные к напорному и всасывающему коллекторам соответственно через свои запорные устройства, согласно полезной модели снабжена установленными между всасывающим и напорным коллекторами последовательно соединенными сливным баком, регулирующим запорным вентилем и двумя трубными магистралями со своими запорными вентилями, причем напорный коллектор соединен со входами первой магистрали и первого вентиля, выход первого вентиля соединен со входами второго вентиля и второй магистрали, а выход второго вентиля соединен с выходом первой магистрали и входом третьего вентиля, при этом выход третьего вентиля соединен с выходом второй магистрали и входом запорного вентиля, выход которого подключен ко входу сливного бака, выход которого подсоединен к всасывающему коллектору.
Предложение поясняется чертежом, где приведена гидравлическая схема предлагаемого устройства.
Учебно-исследовательская установка содержит щит управления 1, центробежные насосы 2, своими входами подсоединенные к всасывающему коллектору 3 через запорную аппаратуру 4, а выходами - через обратные вентили 5 и запорную аппаратуру 6 к напорному коллектору 7 и мембранному баку 8, а также датчики давления 9, 10 и манометры 11, 12, подсоединенные к напорному 7 и всасывающему 3 коллекторам соответственно через свои запорные устройства 13, 14. Между всасывающим 3 и напорным 7 коллекторами включены последовательно соединенные сливной бак 15, регулирующий запорный вентиль 16, и две трубные магистрали 17, 18 со своими запорными вентилями 19, 20, 21. При этом напорный коллектор 7 соединен со входами первой магистрали 17 и первого вентиля 19, выход первого вентиля 19 соединен со входами второго вентиля 20 и второй магистрали 18, а выход второго вентиля 20 соединен с выходом первой магистрали 17 и входом третьего вентиля 21, при этом выход третьего вентиля 21 соединен с выходом второй магистрали 18 и входом запорного вентиля 16, выход которого подключен ко входу сливного бака 15, выход которого подсоединен к всасывающему коллектору 3.
Управляет работой установки щит управления 1. Вода поступает к всасывающему коллектору 3 и далее на ряд параллельных цепей, каждая из которых состоит из последовательно соединенных, центробежного насоса 2 и подсоединенной в его входу запорной арматуры 4, последовательно соединенных обратного клапана 5 и запорной арматуры 6, подсоединенных к выходу центробежного насоса 2 и напорному коллектору 7. Таких параллельных цепей может быть несколько, что не имеет принципиального значения для работы устройства в целом. К напорному коллектору 7 через отсекающее запорное устройство 6 подсоединен также мембранный бак 8 для погашения гидроударов и поддержания давления. По сигналу датчика давления 9, подсоединенному к напорному коллектору 7, осуществляется регулирование работы (включение, выключение отдельных насосов) установки. Для защиты работы насосов «всухую» на всасывающем коллекторе установлен датчик давления 10, с помощью которого щит управления 1 отключает все насосы при падении давления ниже разрешенного. Для визуального контроля за изменением давления в напорном и всасывающем коллекторах к ним подсоединены манометры 11 и 12. Функцию освобождения установки от воздуха выполняют ручные краны, подсоединенные ко входам манометров, а для опорожнения системы от воды используются дренажные краны, подсоединенные к всасывающему 3 и напорному 7 коллекторам соответственно. Напорный коллектор 7 подсоединен также к рабочей магистрали, состоящей из двух одинаковых намотанных на специальный каркас многометровых магистралей 17 и 18, которые с помощью запорной арматуры 19, 20 и 21 могут быть либо выключены, либо включены в различных сочетаниях. Давление в магистрали можно дополнительно регулировать с помощью регулирующего запорного вентиля 16, подключающего рабочую магистраль к сливному баку 15, который одновременно служит источником воды для подключенного к нему всасывающего коллектора 3, осуществляя тем самым замкнутое движение жидкости в системе.
Установка работает следующим образом. Насосы могут включаться в любом количестве с помощью щита управления 1 в зависимости от требуемого расхода жидкости и ее давления для проводимого исследования. При этом жидкость из сливного бака 15 поступает во всасывающий коллектор 3 и далее, проходя через насосы 2, повышающие давление и последовательно соединенные обратный клапан 5 (обеспечивающий движение жидкости только в одном направлении - к напорному коллектору) и запорную арматуру 6, поступает в напорный коллектор 7 и мембранный бак 8 через запорное устройство 6, а далее, при всех открытых запорных вентилях 19, 20, 21 поступает сразу в сливной бак, давая возможность исследовать работу гидравлической системы без подключения магистрали. При закрытых запорных вентилях 19, 21 и открытом вентиле 20 жидкость проходит обе последовательно соединенные магистрали 17 и 18. При закрытом вентиле 20 и открытых 19 и 21 - обе половины магистрали 17 и 18 работают параллельно. При закрытом вентиле 19 и открытых 20 и 21 в работе находится одна магистраль 17. При закрытом вентиле 21 и открытых 19 и 20 в работе находится магистраль 18. Регулировка выходного давления жидкости может производиться также регулирующим запорным вентилем 16.
Таким образом, с помощью предлагаемого устройства имеется возможность проводить исследования и визуальные наблюдения различных статических и динамических технологических режимов, имеющих место на практике, благодаря возможности подключать к напорной установке различные реальные (протяженные) трубные магистрали, а также проводить регулирование давления и изменение водопотребления. Данная установка позволяет решать задачи учета влияния протяженной и разветвленной гидромагистрали на качество снабжения потребителей водой, выявления особенностей работы центробежных насосов при использовании преобразователей частоты для питания асинхронных приводных двигателей.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.
1. URL: http://www.uilomsk.ru/profobrazovanie/gidravlika.
2. URL: info@ten.sempal.ru (станции насосные «Свитязь - sempal.ru).