СТЕНД АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ДЛЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ И КАВИТАЦИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

Полезная модель относится к области испытания машин, насосов и насосных установок и касается стендов для испытания насосов и снятия их рабочих характеристик. Полезная модель может быть применена при проведении испытаний в учебных и научно-исследовательских целях.
Известны следующие аналоги данной полезной модели:
6
Стенд для испытаний насосов (Патент РФ №2140572, МПКF04B 51/00), который содержит основной и мерный баки, посредством трубопроводов и распределительных устройств соединенные друг с другом и с испытуемым насосом. Мерный бак выполнен в виде последовательно расположенных входной, измерительной, выходной камер, разделенных каналами с сечением, меньшим сечения камер. В каналах установлены поплавковые датчики, выполненные в виде поршеньков.
6
Способ кавитационных испытаний лопастного насоса (Патент РФ №2016238, МПК F04B 51/00), включающий прокачивание жидкости переменной температуры через испытуемый насос при постоянной частоте вращения вала, уменьшение расхода прокачиваемой жидкости и вывод насоса на режим кавитационного срыва, с целью расширения диапазона кавитационных испытаний в зоне нулевого расхода при одновременном исследовании явлений гистерезиса, уменьшение расхода прокачиваемой жидкости осуществляют до полного прекращения подачи насоса и при сохранении бескавитационного режима работы, снижают входное давление и выводят насос на режим кавитационного срыва, после чего поддерживают достигнутый уровень входного давления постоянным и одновременно увеличивают расход жидкости до исходного значения, соответствующего бескавитационному режиму работы насоса.
В качестве прототипа выбрано следующее устройство:
6
Стенд для испытания насосов (Патент РФ 1556201, МПК F04B 51/00), содержащий расходный бак, установленные в нем мерные и измерительные бачки с суженными каналами, всасывающую и напорную магистрали испытываемого насоса, гидроаппаратуру, подключающую насос к бакам, и фотоэлектрические датчики уровня; с целью повышения точности измерения и сокращения времени испытаний, стенд дополнительно содержит выходной патрубок напорной магистрали, расположенный внутри мерного и измерительных баков, а суженные каналы, в которых установлены фотоэлектрические датчики уровня, имеют одинаковые площади проходных сечений и охватывают патрубок на разных уровнях.
Все вышеописанные аналоги, в том числе устройство, выбранное в качестве прототипа, имеют следующие недостатки:
Большая длительность и трудоемкость проведения испытаний, а также низкая точность получаемых экспериментальных данных, обусловленная наличием случайной погрешности, обусловленной человеческим фактором.
Задача данной полезной модели - сокращение времени проведения испытаний и повышение точности их результатов.
Поставленная задача достигается тем, что стенд автоматизированный для кавитационных и энергетических испытаний центробежных насосов, содержащий напорный бак, при помощи системы трубопроводов соединенный с испытуемым насосом, который имеет привод от электродвигателя, на всасывающем трубопроводе установлен дроссель для регулирования уровня разрежения, а также вакуумметр, а на напорном трубопроводе установлен манометр, расходомер и дроссель для регулировки подачи насоса, за которым расположены два крана для направления потока жидкости в тарировочный бак, либо на слив, в отличие от прототипа, имеет автоматизированную систему управления и обработки экспериментальных данных, состоящую из компьютера, который через блоки управления связан с узлами управления шаровыми кранами, расположенными на входе в насос
и на выходе из него, аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен с датчиками разряжения и давления, находящимися соответственно на всасывающей и напорной магистрали, а выход соединен с компьютером, а также электроусилителей, связанных с датчиками частоты вращения вала электродвигателя насоса и турбинного расходомера, электродвигатель с весами и датчиком частоты вращения образуют систему мотор-весы, имеющую цифровой выход и подключенную непосредственно к компьютеру, кроме того, краны, установленные на сливной магистрали, имеют электрическое управление, а вся система управления, в том числе компьютер, смонтирована на общем пульте.
Существо полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 приведена гидравлическая схема автоматизированного стенда для проведения кавитационных и энергетических испытаний центробежных насосов. На фиг.2 представлена функциональная схема системы управления и обработки информации.
Стенд, выполненный по закрытой схеме, при которой бак не сообщается с атмосферой, состоит из напорного бака 1 (см. фиг.1), при помощи системы трубопроводов соединенного с насосом 2, который имеет привод от электродвигателя 3, образующего в комплексе с датчиком частоты вращения 4 и весами 5 систему мотор-весы. На всасывающем трубопроводе смонтирован узел регулирования уровня разрежения 6, а также соединенные параллельно вакуумметр 7 и датчик разрежения 8, а на напорном - датчик давления 9, манометр 10, расходомер 11 и узел регулирования подачи насоса 12. На сливной магистрали расположен электрокран 13, а перед тарировочным баком 14 - электрокран 15. На сливе из бака 14 смонтирован вентиль 16. В состав стенда входят компрессорная установка 17 и вакуумная установка 18.
Принцип действия установки: насос забирает воду из бака 1, который имеет вентиль, не допускающий попадания воздуха. Жидкость по трубопроводу проходит узел регулирования 6, с использованием которого
производятся кавитационные испытания и через прямолинейный всасывающий патрубок, поступает в насос 2. За счет разности уровня воды в баке и отметки оси рабочего колеса насоса, можно создать небольшой подпор.
Система мотор-весы позволяет с высокой степенью точности определять потребляемую мощность насоса.
Под воздействием сообщенной рабочим колесом энергии жидкость поступает с напором в нагнетательный трубопровод, в котором вмонтирован турбинный расходомер 11. Из нагнетательного трубопровода жидкость поступает обратно по сливной магистрали в герметичный, либо в тарировочный бак 14. Регулировка направления потока осуществляется с помощью электрокранов 13 и 15. При проведении тарировки расходомера электрокран 13 закрывается, а электрокран 15 открывается, во время эксперимента все наоборот.
Для изменения производительности насоса установлен узел регулирования 12 на напорном трубопроводе. Регулирующая задвижка расположена за прибором для измерения расхода, что повышает точность измерения и обеспечивает более равномерное поле скоростей в измерительном приборе и исключает попадание воздуха в него. Замер давления перед входом в рабочее колесо производится вакуумметром 7 и датчиком разрежения 8, а давление за насосом, после диффузора, замеряется манометром 10 и датчиком давления 9.
Над уровнем жидкости в баке присоединен трубопровод вакуум-насоса 18, с помощью которого над зеркалом жидкости может создаваться разрежение, также может подключаться компрессорная станция 17. Универсальный стенд позволяет испытывать насосы мощностью до 2 кВт без существенных доработок установки.
В установке используется магистральный подвод и отвод воды, электрическое питание производится от сети с напряжением 220 В.
Для обеспечения функционирования лабораторного стенда в автоматизированном режиме в схеме стенда был предусмотрен программно-аппаратный комплекс на базе средств компьютерной и вычислительной техники.
Далее кратко опишем функциональное назначение каждого из блоков системы.
Установка режимов работы насоса осуществляется с помощью компьютера 1 (см. фиг.2) посредством блока управления 2 (для двигателя ДПМ 3 на входе) и блока управления 4 (для шагового двигателя 5 на выходе), подключенных к компьютеру через цифровой порт 6. Управление и регистрация параметров производится разработанной для этого компьютерной программой. Сигналы от датчика разряжения 7 и датчика давления 8 поступают на вход аналого-цифрового преобразователя 9 (АЦП) и, преобразованные в цифровой вид, поступают в компьютер 1 через цифровой порт 6. Турбинный датчик расхода 10, подключенный параллельно с частотомером 11, и датчик частоты вращения 12 имеют цифровой выход и подключены в обход АЦП 9 через усилители сигналов 13 (для турбинного датчика расхода 10) и 14 (для датчика частоты вращения 12) к цифровому порту 6. Весы 15 также имеют цифровой выход и подключены к компьютеру 1 через цифровой порт 16. Компьютер соединен с устройством вывода 17, которым является монитор.