СТЕНД ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЧНОСТИ ДОЗИРОВАНИЯ МИКРОНАСОСА

Полезная модель относится к стендам для испытания насосов на жидком криогенном рабочем теле и может быть использована преимущественно при испытаниях насосов на точность дозирования на сжиженном природном газе, кислороде, азоте, аргоне.
Известен стенд для испытания криогенных насосов [патент на изобретение RU 2213264], содержащий расходную емкость, подключенные к ней всасывающую и напорную магистрали, соединенные с испытуемым насосом, и теплообменник, дополнительно содержит нагружающее устройство, вспомогательную емкость и газовую горелку, при этом системы дренажа расходной и вспомогательной емкостей соединены с газовой горелкой, напорная магистраль снабжена трубопроводом, сообщенным с газовым объемом вспомогательной емкости, теплообменник и нагружающее устройство размещены в напорной магистрали. Кроме того, теплообменник может быть размещен перед трубопроводом.
Наиболее близким к предлагаемому является испытательное устройство для трехцилиндрового насоса [патент на изобретение CN 104153984], согласно которому насос установлен на монтажной платформе с несколькими степенями свободы и приводится в движение с помощью электродвигателя с преобразованием частоты; измеритель скорости вращения и крутящего момента расположен между насосом и преобразователем частоты двигателя; питающий канал сообщает насос с резервуаром жидкости через переливную трубу, нагнетательный канал, снабженный датчиком давления и датчиком температуры, сообщает насос с механизмом тестирования потока (взвешивания). Механизм тестирования потока содержит трехходовой электромагнитный клапан, сливную трубу, испытательный резервуар, нормально закрытый электромагнитный клапан,весовой датчик, опору, упорную пластину и напорную трубу. Согласно устройству система измерения потока методом взвешивания имеет погрешность измерения, не превышающую 0,05%.
Известное устройство имеет следующие недостатки: отсутствие контроля массы жидкости, подаваемой в насос, отсутствие определения утечек насоса, отсутствие неэлектрических средств контроля, отсутствие возможности тестирования погружного насоса, отсутствие учета температуры окружающей среды, отсутствие учета температуры перекачиваемой жидкости на входе насоса.
Технической задачей, решаемой предлагаемым стендом, является определение и учет утечек насоса, контроль массы жидкости, подаваемой в насос, использование неэлектрических средств контроля, возможность испытаний погружных насосов, учет разностей температур окружающей среды и перекачиваемой жидкости, учет температуры перекачиваемой жидкости на входе насоса.
Техническая задача решается за счет того, что в стенде имеется датчик температуры окружающей среды, всасывающий и нагнетательный трубопроводы снабжены манометрами, между емкостью хранения криогенной жидкости и всасывающим трубопроводом расположена приемная емкость, установленная на весах, испытуемый насос размещается внутри емкости для испытаний и имеет датчик температуры, к напорному трубопроводу подключен измерительный модуль, содержащий испаритель, датчик температуры и измеритель расхода газа, от емкости для испытаний отходит линия, снабженная измерительным модулем, к модулю сбора данных также подключены весы и измерители расхода газа.
Более подробно устройство изображено на фигуре. Стенд состоит из емкости хранения криогенной жидкости 1 с подключенным к нему, по крайней мере одним трубопроводом 2, снабженным вентилем 3 и предохранительным клапаном 4, переходящим в магистраль 5, снабженную вентилем 6 и датчиком температуры 7, подключенную к приемной емкости 8, установленную на весах 9, к которой, в свою очередь, подключен всасывающий трубопровод 10, снабженный манометром 11, вентилем 12, преобразователем давления 13 и датчиком температуры 14. Конец трубопровода 10 размещается внутри емкости для испытаний 15, расположенной на весах 16 и содержащей внутри себя испытуемый насос 17, снабженный управляемым приводом 18, датчиком температуры 19 и соединенный с напорным трубопроводом 20, снабженным вентилем 21, манометром 22, преобразователем давления 23 и датчиком температуры 24, а также предохранительным клапаном 25. Конец трубопровода 10 соединен со всасывающим отверстием насоса 17. Привод 18 имеет возможность изменения скорости вращения посредством блока управления 26 (в качестве которого может выступать, например, частотный преобразователь).
К напорному трубопроводу 20 подключен измерительный модуль 27, содержащий испаритель 28, датчик температуры 29 и измеритель расхода газа 30. Выходной канал 31 измерительного модуля 27 имеет обратный клапан 32 и управляющий клапан 33, который может направить поток газа в атмосферу либо в магистраль 34, подключенную к емкости хранения криогенной жидкости 1. К емкости для испытаний 15 подключена линия 35, снабженная вентилем 36 и измерительным модулем 37, содержащим испаритель 38, датчик температуры 39 и измеритель расхода газа 40, к которому подключен выходной канал 41 измерительного модуля 37, имеющий обратный клапан 42 и управляющий клапан 43, который может направить поток газа в атмосферу либо в магистраль 34. Весы 9 и 16, преобразователи давления 13 и 23, датчики температуры 7, 14, 19, 24, 29 и 39, а также измерители расхода газа 30 и 40 подключены к модулю сбора данных 44, к которому также подключен датчик температуры окружающей среды 45. Для повышения безопасности проведения работ на магистрали 34 также может быть установлен предохранительный клапан 46 и вентиль 47.
Стоит отметить, что вентиль 21 может создавать эффект дросселирования для имитации нагрузки насоса 17. Кроме того все трубопроводы и магистрали выполнены с вакуумной изоляцией, а емкости представляют собой сосуды Дьюара. Преобразователь давления по сути является датчиком давления, представляющим свою информацию в электронном виде, удобном для восприятия модулем сбора данных. Вентили могут быть выполнены как с ручным, так и с автоматическим управлением. Для оператора стенда информация о давлении во всасывающем и напорном трубопроводах представлена на манометрах, что обеспечивает дополнительную безопасность, особенно при работе с такими газами, как кислород и метан.
Стенд работает следующим образом.
Наполнение емкости 8 происходит по магистрали 5 через вентиль 6, при этом контролируется температура поступающей жидкости датчиком 7. При закрытых вентилях 3 и 6 предохранительный клапан 4 обеспечивает сброс давления из трубопроводов и магистралей при его повышении в случае испарения запертой в них жидкости. Контроль массы жидкости, поступившей в емкость 8, производиться весами 9.
По трубопроводу 10 через вентиль 11 осуществляется подача жидкости в линию всасывания насоса 17 при работе стенда, давление и температура поступающей жидкости контролируются манометром 12, преобразователем давления 13 и датчиком температуры 14. Насос 17 помещен в емкость 15, заполненную криогенной жидкостью для захолаживания и поддержания стабильной температуры при работе. Контроль температуры осуществляется датчиком 19.
Утечки, возникающие при работе насоса 17 через неплотности поршневой группы попадают в емкость 15 и определяются весами 16. Утечки, представляющие парогазовую смесь, газифицируется в испарителе 38 и учитываются измерителем расхода газа (ротаметром) 40 с одновременным контролем температуры испаренного газа датчиком 39.
Подача насоса 17 осуществляется по трубопроводу 20 через вентиль 21, создающий нагрузку. При этом осуществляется контроль давления и температуры подаваемой жидкости манометром 22, преобразователем давления 23 и датчиком температуры 24. При превышении давления свыше установленного для трубопровода 20 и насоса 17 срабатывает клапан 25. Подача жидкости насосом осуществляется в измерительный модуль 27, где она газифицируется в испарителе 28 и учитываются измерителем расхода газа (ротаметром) 30 с одновременным контролем температуры испаренного газа датчиком 29. Величина подачи жидкости насосом 17 изменяется за счет варьирования скоростью вращения привода 18 при помощи блока управления 26. Газ, прошедший через измерительные модули 27 и 37, может быть выпущен в атмосферу или возвращен по магистрали 34 в емкость хранения криогенной жидкости 1. Процесс возврата газа осуществляется через вентиль 47, а при превышении давления свыше установленного для трубопровода 34 срабатывает предохранительный клапан 46. Контроль температуры окружающей среды во время проведения испытаний осуществляется датчиком 45. Все данные с весов 9 и 16, преобразователей давления 13 и 23, датчиков температуры 7, 14, 19, 24, 29, 39 и 45, а также измерителей расхода газа 30 и 40 передаются модуль сбора данных 44, который позволяет оператору стенда проводить их оценку, учитывая скорость вращения и крутящий момент привода 18, задаваемые в блоке управления 26.
Стоит отметить, что стенд может проводить испытания и не погружных насосов. При этом жидкость из емкости 19 после захолаживания насоса 17 должна быть выведена через линию 35.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является расширение возможностей стенда по испытаниям различных насосов, повышение безопасности работ, а также повышение точности измерений.