Меню

Мощность насоса по индикаторной диаграмме



Индикаторная диаграмма поршневого насоса

Индикаторная диаграмма поршневого насоса – графическая зависимость изменения давления от времени или перемещения рабочего органа в замкнутом объеме, который попеременно соединяется со входом и выходом насоса.

Индикаторную диаграмму получают с помощью индикатора давления, который представляет собой небольших размеров цилиндр с поршнем, нагруженный пружиной. Пространство под поршнем соединено с помощью трехходового крана с рабочей камерой насоса. В одном из положений кран соединяет подпоршневое пространство с атмосферой. Шток поршня через важільний механизм приводит в движение карандаш, который чертит индикаторную диаграмму.

Идеальная индикаторная диаграмма совершенного поршневого насоса (при отсутствии утечек жидкости и запаздывания открытия и закрытия клапанов) имеет вид прямоугольника (рис. 4.21).

Рис. 4.21. Идеальная индикаторная диаграмма поршневого насоса

Процесс всасывания жидкости в рабочую камеру отвечает прямой ab, процесс нагнетания – прямой cd.

При условии отсутствия утечек и практической несжимаемости жидкости линии повышения bc и снижения da давления в цилиндре располагаются вертикально.

Действительная индикаторная диаграмма поршневого насоса также близка к форме прямоугольника, но с небольшим наклоном линий изменения давления в цилиндре bc и da и наличием волнообразных участков (рис. 4.22).

Наклон линий bc и da обусловлен постепенным, а не мгновенным закрытием клапанов, а, следовательно, постепенным увеличением или соответственно уменьшениям давления в цилиндре. То есть на процессы повышения и понижения давления в цилиндре тратится некоторое время, что на диаграмме отвечает отрезкам времени t1 и t2.

При изменении направления движения поршня в цилиндре происходит закрывание одного и открывание другого клапанов. Сопротивление отрыва клапанов от седел достаточно значительное. Поэтому давление в точке с, что отвечает моменту отрыва нагнетательного клапана, превышает значение давления другой части линии нагнетания. По той же причине давление в точке а, которая отвечает моменту отрыва всасывающего клапана, меньше давления линии всасывания. Волны, которые указывают на наличие затухающих колебаний, возникают от колебательного движения клапанов.

Рис. 4.22. Действительная индикаторная диаграмма поршневого насоса

Площадь индикаторной диаграммы выражает работу, которая выполняется поршнем за один оборот вала. Разделив площадь индикаторной диаграммы на ход поршня, получим среднее индикаторное давление

где и – соответственно среднее по индикаторной диаграмме значение разрежения (вакуума) в цилиндре насоса и давление нагнетания.

Индикаторная мощность насоса определяется выражением

Анализ действительных индикаторных диаграмм позволяет выявлять неполадки в работе поршневого насоса, такие как попадание в рабочую камеру значительного количества воздуха и его задержка в ней, позднее закрытие всасывающего и нагнетательного клапанов, негерметичное закрытие клапанов и др. [39].

Дата добавления: 2016-04-14 ; просмотров: 4308 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

МОЩНОСТИ И К. П. Д. ХАРАТЕРИСТИКА НАСОСА

Изменение давления в рабочей камере насоса изображается индикаторной диаграммой (§ 6.1,рис.6.1, 6.2, 7.2, а, б).

Рис. 7.2. Индикаторные диаграммы поршневого насоса

В координатах s, p схематически она имеет вид прямоугольника 1 – 2 – 3 – 4.

При движении поршня вправо (рис. 7.2, а) давление в камере p 1 ниже атмосферного p a, что объясняется гидравлическими потерями во всасывающем тракте, а также возможным расположением насоса над уровнем жидкости во всасывающем резервуаре. В точке 1 поршень изменяет направление движения на обратное, всасывающий клапан автоматически закрывается, и в камере резко увеличивается давление до p 2, превышающего давление в начале нагнетательной линии p k (точка 2). Это превышение обусловлено перепадом давления в нагнетательном клапане. В крайнем левом положении поршень снова меняет направление движения. При этом давление резко падает по линии 3 – 4, нагнетательный клапан K 2 закрывается, и открывается всасывающий клапан K 1.

Читайте также:  Пермская тэц 9 мощность

Действительная диаграмма отличается от схематической наклоном линий подъёма 1 – 2 и спада давления 3 – 4,что обусловлено сжимаемостью перекачиваемой жидкости и упругой деформацией стенок рабочей камеры. На форму линий 2 – 3 и 4 – 1 влияют колебания давления на входе и выходе насоса, а также изменения гидравлического сопротивления в клапанах.

Индикаторные диаграммы – средство, во-первых, установления состояния и технической диагностики действующего насоса и, во-вторых, определения индикаторной мощности с целью нахождения баланса мощностей.

Для диагноза неисправностей снятую индикаторную диаграмму сопоставляют с эталонной и выявляют отклонения от нормы. Примеры искажённых диаграмм представлены на рис. 7.2, б.

1 – вместе с жидкостью по линии a сжимается газ (например, воздух в случае всасывания из открытого резервуара). Подача насоса уменьшается в пропорции к отношению длин l 1 и l, так как на отрезке c происходит сжатие воздуха;

2 – в рабочей камере вследствие неправильной конструкции образуется газовый мешок. Всасывающий клапан открывается после того, как газ в мешке расширится по линии b, вследствие чего также снижается подача насоса;

3 – запаздывание с посадкой всасывающего клапана, пропускающего жидкость на отрезке l, в результате чего задерживается возрастание давления в рабочей камере;

4 – при запаздывании с закрытием нагнетательного клапана задерживаются спад давления в цилиндре и открытие всасывающего клапана;

5, 6 – неплотность клапанов (перетекание жидкости особенно заметно около мёртвых точек на участках d диаграмм);

7 – насос работает без пневмокомпенсаторов или при их неэффективном действии (вследствие удалённости от рабочей камеры, недостаточного объёма газа в компенсаторе);

8 – жидкость неравномерно подходит к насосу при давлении выше атмосферного.

Площадь индикаторной диаграммы пропорциональна работе поршня, совершённой за один двойной ход. Действительно, при ходе вправо (см. рис. 7.2, а) на поршень действует переменное давление p 1. Текущая сила, действующая на поршень, составляет p 1F, среднее её значение за ход p 1,срF, а работа . Она считается отрицательной, так как передаётся поршню. При ходе влево , причём работа A 2, совершаемая против действия силы давления, — положительная.

Алгебраическая сумма названных работ – индикаторная работа:

Разность средних давлений – среднее индикаторное давление , где — площадь и длина индикаторной диаграммы; — вертикальный масштаб. Заметим, что для вычисления горизонтальный масштаб чертежа не требуется.

Таким образом, индикаторная работа за двойной ход поршня , а индикаторная мощность, затрачиваемая в рабочей камере,

где n – частота ходов поршня (в секунду).

Общая индикаторная мощность многокамерного насоса вычисляется суммированием индикаторных мощностей во всех рабочих камерах. Представим её в следующем виде: , где — удельная индикаторная работа; — массовый расход жидкости (вместе с утечками); — коэффициент наполнения насоса.

Читайте также:  Способ компенсации реактивной мощности

где — полезная мощность, давление и подача насоса; — объёмный КПД Гидравлическим КПД ( ) учитываются гидравлические потери на участке между вакуумметром и манометром, главным образом в клапанах насоса. Как видно, коэффициент наполнения не влияет на КПД насоса.

Приведём такой пример. Во время испытания трёхплунжерного насоса при давлении МПа вследствие расширения жидкости, остающейся в мёртвом пространстве, объём которого в 26 раз больше рабочего объёма, коэффициент подачи составлял всего , но КПД оставался высоким ( ).

Мощность насоса больше индикаторной за счёт мощности механического трения в насосе ( ). Источники потерь: в гидравлической части – уплотнения поршня, плунжера и штока, в приводной части – крейцкопф, зубчатая передача и опоры качения валов.

Механический КПД и зависит от нагрузки. С уменьшением давления насоса падает, что объясняется увеличением доли механических потерь, которые снижаются менее интенсивно, нежели индикаторная мощность.

При полной (расчётной) нагрузке величина зависит от конструкции, состояния, качества изготовления и размеров насоса. В среднем для вальных насосов .

Х а р а к т е р и с т и к а н а с о с а. При построении графической характеристики любого объёмного насоса за аргумент принимают не подачу, как в случае динамических насосов, а давление насоса (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Характеристика объёмного насоса

Зависимость представляется слегка падающей линией. Снижение подачи объясняется увеличением объёма жидкости, перетекающей через неплотности насосных камер с ростом перепада давления.

Мощность насоса при этом возрастает, а КПД близок к постоянному в широком диапазоне изменения давления. Он заметно снижается лишь при чрезмерно низких или высоких значениях . В первом случае – в результате того, что полезная мощность становится слишком малой, а с приближением к режиму холостого хода любой механизм работает менее экономично. Во втором случае – вследствие увеличения объёма перетекающей жидкости.

Источник

Индикаторная диаграмма. Мощность и КПД насоса

Индикаторная диаграмма насоса — это графическая зависимость изменения давления от времени или перемещения рабочего органа в замкнутом объеме, попеременно сообщаемом со входом и выходом насоса (рис. 11.6).

Теоретическая индикаторная диаграмма представляет собой пря­моугольник abb’a’a, в котором линия ab характеризует изменение давления в процессе хода всасывания, а линия b’а’ — изменение, давления в процессе нагнетания. Нарастание bb’ и падение а’а дав­ления в цилиндре происходят мгновенно. Длина линии ab соответ­ствует ходу поршня h.

Индикаторная диаграмма реального рабочего цикла поршневого насоса (сплошные линии на рис. 11.6) отличается от теоретической из-за податливости стенок цилиндра и сжимаемости жидкости: линии а’а1 и bb1 не вертикальные, а слегка наклонены; начало хода всасы­вания (участок a1a2) и начало хода нагнетания (участок b1b2) сопро­вождаются колебаниями давления жидкости в цилиндре, обусловлен­ными запаздыванием открытия всасывающего и нагнетающего кла­панов.

Площадь Q, ограниченная индикаторной диаграммой, выражает

(в определенном масштабе), работу Л, совершенную поршнем за время одного оборота кривошипа,

Читайте также:  Какая мощность у чугунных радиаторов отопления таблица

где s — площадь поршня; h — ход порш­ня; p ин — индикаторное давление.

Индикаторная мощность при частоте вращения п равна

где Qи — идеальная подача насоса. Ин­дикаторным КПД насоса называется отношение полезной мощности насоса к индикаторной мощности, т. е. мощности развиваемой насосом внутри рабочей камеры

где — объемный КПД; г — гидравлический КПД.

Механический КПД насоса равен отношению индикаторной мощ­ности, к мощности насоса:

КПД поршневого насоса

11.8. При испытании насоса одностороннего действия (рис. 11.5), диаметр цилиндра которого D — 220 мм, ход поршня h = 280 мм, измерены: частота вращения п = 60 мин -1 , среднее показание мано­метра рман = 0,23 МПа, среднее показание вакуумметра рвлк = = 40 кПа, вертикальное расстояние между центром манометра и точкой подключения вакуумметра Az = 0,8 м, время наполнения водой мерного бака объемом V = 0,6 м 3 , Т = 63 с, площадь инди­каторной диаграммы Q = 800 мм 2 , крутящий момент М = 670 Н • м. Определить КПД насоса, а также его механический, объемный, гид­равлический и индикаторный КПД, если масштаб давления на инди­каторной диаграмме равен М.г = 5 • 10 -5 мм/Па, а основание инди­каторной диаграммы lин = 42 мм.

КПД насоса

Решение.Средняя идеальная подача насоса

Объемный КПД насоса

Полезная мощность насоса

Среднее индикаторное давление

Индикаторная мощность насоса

Находим индикаторный, гидравлический и механический КПД на­соса:

Характеристика поршневого насоса. Режим работы насосной установки

Характеристика поршневого насоса — это графическая зависи­мость основных технических показателей от давления при постоянных v значениях частоты вращения, вязкости и плотности жидкости на входе в насос (рис. 11.7). Ее получают опытным путем на заводских и ла­бораторных стендах.

Режим работы насоса на заданный трубопровод определяется гра­фически точкой пересечения кривой р—Q насоса и характеристики гидросети (рис. 11.8).

ПРИМЕР.

11.9. Поршневой насос одностороннего действия с рабочим объ­емом V 7,2 л подает воду на высоту hT = 25 м по трубопроводу длиной / = 420 м и диаметром d = 100 мм. Определить подачу и на­пор насоса, если частота вращения п = 60 мин -1 , коэффициент гид­равлического трения трубопровода к = 0,03, суммарный коэффициент местных сопротивлений £ = 24, а характеристика насоса выражается

Уравнением где р— давление насоса. Как

необходимо изменить частоту вращения вала насоса, чтобы уменьшить его подачу на 30 %?

Решение. 1. Для построения рабочей харак­теристики насоса подсчитаем

его подачу при различных давлениях»

По этим данным строим зависимость р — f (Q)’ (рис. 11.9).

2. Строим характеристику насосной установ­ки по формуле

Результаты расчетов, по которым построена кривая, рпагр =f (Q):

Точка А пересечения характеристики насоса и насосной установки определяет режим работы насоса: подача Q = 6,3 л/с и давление р = 3 • 10 6 Па.

3. На кривой /?потр = / (Q) находим точку Av которая соответ­ствует расходу Qj = 0,7Q = 0,7 • 6,3 = 4,41 л/с и давлению рх &* = 2,69 • 10 5 Па. Из формулы

находим частоту вращения вала насоса, при которой его подача уменьшится на 30 % и станет равной Qx = 4,41 л/с:

Источник