РОЗДІЛ 3 ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ

Лабораторна робота № 1

Тема: Визначення технологічних та енергетичних характеристик насосної установки при регулюванні продуктивності

Мета: аналіз роботи насосних аґрегатів на гідродинамічну мережу з протитиском; ознайомлення з методами регулювання технологічних параметрів насосів; визначення технологічних та енергетичних характеристик насосного агрегата при регулюванні дроселюванням та частотою обертання робочого колеса турбомашини.

Короткі теоретичні відомості

Насосні комплекси (НК) промислового та комунального водопостачання – складна та енергоємна система, що включає насосні агрегати з нерегульованим ЕП, гідродинамічну мережу, споживача зі змінним графіком водоспоживання.

НК систем комунального і промислового водопостачання, систем водовідведення – це споживачі з груповою схемою роботи турбомашин, широкими діапазонами зміни подачі (напору), наявністю розгалуженої комунікаційної мережі, що характеризується власними гідродинамічними параметрами і технологічними законами керування.

Сучасні НК являють собою системи з низькою керованістю параметрів, у більшості яких відсутні пристрої керування електроприводом насоса чи запірно-реґулювальної арматури як у стаціонарних, так і в аварійних режимах, неефективного енергоспоживання, низьких ККД НУ, що призводить до передчасного виходу з ладу технологічного устаткування.

У практиці експлуатації НК регулювання режимів роботи насосних аґреґатів (НА) здійснюється різними способами, кожний з який характеризується своїми реґулювальними можливостями, енергетичними показниками і вартісними витратами.

Найбільш розповсюдженою і простою схемою реґулювання більшості НУ є керування дросельною засувкою, встановленою на напірному патрубку насоса чи в напірному колекторі НС, що характеризується наявністю непродуктивних витрат енергії (до 30–40 %), істотним зниженням ККД аґреґата, необхідністю дотримання темпу керування засувкою для усунення гідравлічних ударів у трубопроводі.

Енергетично більш вигідним є метод реґулювання параметрів зміною частоти обертання робочого колеса насоса, що дозволяє шляхом установлення перетворювача частоти при менших втратах потужності та досить високих ККД одержувати необхідні значення напору і подачі на виході НС. Однак використання частотно-реґульованого ЕП НУ є не завжди ефективним у зв’язку зі значною вартістю ПЧ, недовикористанням його за своїми реґулювальними можливостями при груповому характері навантаження, збільшенням втрат потужності в області швидкостей, наближених до номінальних режимів роботи [10, 11].

Поряд з описаними технічними рішеннями в багатьох експлуатаційних НС використовують комбіновані варіанти реґулювання параметрів [1, 2]: ступеневе реґулювання і дроселювання, зміну частоти обертання насоса і дроселювання та ін.

У роботах [11–13] доведено, що альтернативним економічним варіантом реґулювання продуктивності та напору на виході групових НУ при досить глибоких межах реґулювання технологічних параметрів може бути використання активних реґулювальних пристроїв у гідравлічній мережі та побудова систем активного реґулювання продуктивності (САРП), до яких входять гідротурбіна, електричний ґенератор і засоби реґулювання потужності турбіни (напрямний апарат чи перетворювач частоти). Економічного ефекту в таких схемних рішеннях досягають за рахунок меншої вартості САРП (у 3–5 разів порівняно з частотно-реґульованим ЕП НУ) і ефективного використання енергії гідропотоку (порівняно з дросельним реґулюванням) шляхом перетворення її та наступною рекуперацією в енергомережу (до 25–30 % потужності НА).

Опис функціональної схеми стенда

Фізична модель насосного комплексу призначена для вивчення режимів роботи гідравлічних машин (насосів, турбін), принципу їх роботи, процесів, що відбуваються в трубопровідній гідромережі.

Функціональна схема лабораторного стенда для дослідження режимів роботи НУ зображена на рис. 3.1. Вона включає перший НА1 і другий НА2 насосні агрегати, які можуть бути з'єднані як послідовно, так і паралельно; приводні двигуни АД1, АД2 однойменних НА; засувку Z₂₇ на всмоктуванні та засувку Z₁₄ на подачі НА1; засувку Z₂₈ на всмоктуванні та засувку Z₁₇ на подачі НА2; датчики тиску Дт1 – Дт5, що призначені для контролю напору в гідросистемі; датчики витрати Q1 і Q2. Зовнішній вигляд панелі керування фізичної моделі НК наведено на рис. 3.2.

Насосна установка працює за принципом циркуляційної системи, де приймальною і вихідною ємністю є той самий резервуар з водою (об'ємом 1,08 м³).

Фізична модель НК (рис. 3.1, 3.2) дозволяє досліджувати енергетичну ефективність роботи НУ, що працює на реальну гідравлічну мережу з протитиском при використанні наступних методів реґулювання продуктивності: засувкою, встановленою на виході насоса; зміною частоти обертання робочого колеса турбомеханізму та реґулюванням подачі активним реґулювальним пристроєм, встановленим у трубопровідній мережі.

Основні параметри турбомеханізмів і електродвигунів, які використано у лабораторному комплексі, наведені в табл. 3.1, 3.2. На рис. 3.3, 3.4 наведено паспортні характеристики насосів.

Рисунок 3.2 – Зовнішній вигляд панелі керування стендом

Таблиця 3.1 – Технічні дані турбомеханізмів

Позначення на схемі	Тип насоса	Подача м³/год	Напір, м	Частота обертання, об/хв
НА1	WilloMHI 202.1	5	22	2950
НА2	Willo MHI 402.1	8	18	2950
Турбіна	Pedrolo	1,2	22	2950

Таблиця 3.2 – Технічні дані двигунів

Позначен-ня на схемі	Тип ел. двигуна	N, кВт	U_ном, В	I_ном, А	сosj	h, %	n₀, об/хв
АД1	MHI 202-1/E/3	0,83	380	1,7	0,72	66	3000
АД2	MHI 402-1/E/3	0,83	380	1,7	0,72	66	3000
АГ	ГПТ–2	0,18	90	2	-	60	1500

Рисунок 3.3 – Паспортні характеристики відцентрового насоса типу MHI–202

Рисунок 3.4 – Паспортні характеристики відцентрового насоса типу MHI–402

Протитиск (статичний напір) у системі створюється за рахунок розширюючого бака, встановленого у найвищій точці системи. Для обмеження зворотного руху рідини та захисту насоса від гідроудару в нагнітальному трубопроводі НА2 установлено зворотний клапан ЗК.

Для регулювання витрати рідини в системі шляхом дроселювання та дослідження явища гідроудару, фізичну модель НК оснащено засувкою Z₆ з керованим електричним приводом. Керування електроприводом засувки здійснюється за допомогою блоку керування БКЗ, причому живлення ЕП може здійснюватися від перетворювача частоти ПЧ2 чи безпосередньо від електромережі.

У силовому ланцюзі АД1 установлено трифазний перетворювач частоти ПЧ1 із номінальною вхідною напругою 380 В, технічні дані якого наведені у табл. 3.3. Контроль миттєвих значень струму, напруги та діючих значень споживаної потужності системи перетворювач частоти – асинхронний двигун (ПЧ1-АД1) здійснюється датчиками напруги ДН1–ДН3, струму ДС1–ДС2 та ватметром W1, відповідно. Контроль швидкості обертання АД1 здійснюється за допомогою тахоґенератора ТГ1, установленого на одному валу з АД1 (рис. 3.1) та тахометра n₁ (рис. 3.2).

У силовому ланцюзі АД2 також установлено трифазний перетворювач частоти ПЧ2, технічні дані якого наведені у табл. 3.3.

Таблиця 3.3 – Технічні дані перетворювачів частоти

Позначення на схемі	Тип	S, кВА	U_ном, В	I_ном, А	Потужність приводного ЕП, кВт
ПЧ1	Lenzesmd 302L4TXA	3	400	8,3	0,83
ПЧ2	Mitsubishi Electric FR–D700	1,5	380	5,9	0,83

Контроль миттєвих значень струму та напруги, діючих значень споживаної потужності системи ПЧ2–АД2 здійснюється за допомогою датчиків напруги ДН4–ДН6, струму ДС3–ДС4 та ватметра W2, відповідно. Контроль швидкості обертання приводного двигуна другого насоса відбувається за допомогою тахоґенератора ТГ2, який установлено на одному валу з АД2 (рис. 3.1) та тахометра n2 (рис. 3.2).

Для дослідження альтернативних методів регулювання продуктивності НК на базі активних регулювальних пристроїв у трубопровідній мережі фізичної моделі НК увстановлено гідравлічну машину, що працює в турбінному режимі і підключається до робочого контуру гідромережі за допомогою засувок Z₁₈ і Z₁₉. На одному валу з турбінним аґреґатом установлено асинхронний генератор (АГ), що генерує енергію в електромережу через перетворювач частоти ПЧ3. Контроль струму, напруги і потужності АГ здійснюється амперметром А3, вольтметром U3 і ватметром W3 відповідно; контроль швидкості обертання вала турбіни відбувається за допомогою тахоґенератора ТГ3, який установлено на одному валу з АГ (рис. 3.1), та тахометра n₂ (рис. 3.2).

Для дослідження кавітаційних процесів у гідромережі НК передбачено два кавітаційні контури К1 та К2. Оскільки кавітаційні явища мають змінний характер і залежать від температури рідини, в НК існує можливість підігріву робочої рідини за допомогою нагрівача, що живиться від тиристорного регулятора напруги (ТРН). Технічні дані ТРН наведені в табл. 3.4.

Таблиця 3.4 – Технічні дані ТРН

Позначення на схемі	U_ном,В	I_ном,А	Потужність навантаження, кВт
ТРН	200-400	10	2

Сигнали з електронних датчиків тиску Дт1 – Дт5, витрати Q1, Q2, напруги ДН1 – ДН6, струму ДC1 – ДC4 та тахогенераторів ТГ1–ТГ3 надходять на плату аналогово-цифрового перетворення (АЦП). Технічні дані датчиків та ватметрів, що використовуються в комплексі, наведено в табл. 3.5–3.9.

Усі вимірювальні канали струму і напруги мають гальванічну ізоляцію від силових ланцюгів. Плата датчиків струму побудована на основі датчиків струму фірми AllegroMіcroSystems типу ACS750LCA-050, виконаних на основі ефекту Хола. Блок датчиків напруги базується на підсилювачах з гальванічною розв’язкою типу HCPL 7800A.

Таблиця 3.5 – Технічні дані датчиків струму та напруги

Параметр	Датчик струму	Датчик напруги
Діапазон вхідних величин	–50 А…0…+50 А	–400 В…0…+400 В
Діапазон вихідних величин	–12В…0…+12В	–12 В…0…+12 В
Частотний діапазон	13 кГц	85 кГц
Точність вимірювань	< 2 %	< 1 %
Нелінійність	< 5 %	< 0.1 %
Вхідний опір	< 0,001 Ом	> 1 МОм
Допустима напруга ізоляції	3 кВ	1 кВ
Робочі діапазони температур	–20…+85°С	–40…+100°С

Таблиця 3.6 – Технічні дані датчиків швидкості

Позначення на схемі	Тип	n, об/хв	Вихідна напруга, U, В
ТГ1,ТГ2,ТГ3	ТГ-24-03	3000	0–10

Таблиця 3.7 – Технічні дані ватметрів

Позначення на схемі	Тип приладу	Рід вимір. струму	U_ном, В	I_ном, А	W, кВт	Частота мережі	Клас точності
W1– W3	Ц301	змін.	380	5	1	50	1.5

Як лічильник рідини в лабораторному комплексі використано ультразвуковий двоканальний лічильник рідини Ергомера – 125.Б, призначений для роботи в автоматизованих системах вимірювання, контролю та керування, який забезпечує безперервне перетворювання вимірюваних величин – температури, витрати, тиску в уніфіковані струмові та імпульсні сигнали, в цифровий сигнал по протоколу обміну RS-232 або RS-485. Лічильник забезпечує вимірювання маси і масової витрати води, забезпечує індикацію фізичних величин та службової інформації.

Основні параметри витратоміра:

– мінімальна витрата Q_мін……………………14×10^-3м³/год

– максимальна витрата Q_макс………..…...…...0,28×10^-3м³/год

– температура вимірюваної величини ...…….1…150°С

Як датчики тиску у фізичній моделі НК використовуються датчики тиску HoneywellST2000 та JumodTRANSp02. Датчик тиску HoneywellST2000 використовується для вимірювання абсолютного й відносного тиску рідин. Такий електронний датчик тиску є мікропроцесорним вимірювальним пристроєм, який функціонально складається з чотирьох п’єзорезисторів, що з’єднані мостовою схемою. Датчик тиску JumodTRANSp02 призначений для вимірювання відносного й абсолютного тиску газів, парів та рідин. Перетворювач тиску JumodTRANSp02 працює за п’єзорезистивним або тонкоплівковим тензометричним принципом. Вихідний сигнал датчика тиску – постійний струм, значення якого прямо пропорційне вхідному тиску. Основні параметри датчиків тиску Honeywell та Jumo наведено в табл. 3.8.

Таблиця 3.8 – Основні параметри датчику тиску HoneywellST2000

Тип	Максимальний вимірюваний тиск H_max,кгс/см²	Мінімальний вимірюваний тиск H_min,кгс/см²	Вихідний сигнал I, мА	Клас точності приладу
HoneywellST2000	407,9	0	4 20	0,5
JumodTRANSp02	204	0	4 20	0,5

З’єднання датчиків з ЕОМ відбувається за допомогою перетворювача
Е14-440 та роз’єму 011В-37Р. Зовнішній вигляд контактів цифрового роз’єму наведено на рис. 3.5 та в табл. 3.9, відповідно. За допомогою модуля Е14-440, оснащеного АЦП та ЦАП, відбувається опитування датчиків, обробка даних та відпрацювання сигналів керування відповідно до визначеного алгоритму функціонування і команд оператора. Технічні характеристики АЦП та ЦАП модуля Е14-440 наведено у табл. 3.10, 3.11.

Таблиця 3.9 – Характеристика контактів рознімання 011В-37Р

Сигнал	Загальна точка	Напрям	Призначення
IN<1...16>	Digital GND	Вхід	16-бітовий цифровий вхід: IN1-молодший біт (0-й біт). IN16- старший біт (15 біт).
OUT<1...16>	Digital GND	Вихід	16-бітовий цифровий вихід: OUT1 – молодший біт (0-й біт). OUT 16-старший біт(15-біт)
Digital GND	—	—	Цифрова земля
+5 В	Digital GND	Вихід	Вихід нестабілізованої напруги +5 В для живлення зовнішніх ланцюгів (береться прямо з USB-кабелю). Не більше 40 мА
+3.3 В	Digital GND	Вихід	Вихід стабілізованої напруги +3,3 В для живлення зовнішніх ланцюгів. Не більше 10 мА
INT	Digital GND	Вхід	Вхід зовнішньої цифрової синхронізації сигналу.

Рисунок 3.5 – Зовнішній вигляд цифрового роз’єму 011В-37Р

Таблиця 3.10 – Параметри ЦАП модуля Е14-440

Кількість каналів	2
Розрядність	12 біт
Максимальна сумарна частота перетворення	125 кГц
Час встановлення	8 мкс
Макс. вихідний струм	2 мА
Вихідний діапазон	±5 В

Таблиця 3.11 – Технічні характеристики АЦП модуля Е14-440

Кількість каналів	16 диференціальних або 32 із загальною землею
Розрядність АЦП	14 біт
Діапазони вхідного сигналу	±10 В; ±2,5 В; ±0,625 В: ±0,156 В
Напруга синфазного сигналу	±10В (не залежить від діапазону)
Розрядність, розрахована за відношенням сигнал / шум на заземленому вході РСтА при частоті АЦП 400 кГц	Посилення 1 13,8біт Посилення 413,8 біт Посилення 16 13,5біт Посилення 64 13,0біт
Розрядність, розрахована по відношенням сигнал / (шум+гармоніки) отримана при оцифруванні синусоїдального сигналу частотою 10 кГц з амплітудою 5 В при частоті запуску АЦП 400 кГц	Посилення 4 13,2біт
Час перетворення	2,5 мкс
Вхідний опір при одноканальному введенні	Не менше 1 МОм
Максимальна частота перетворення	400 кГц
Захист входів	При ввімкненому живленні ±30В При вимкненому живленні ±10 В
Інтегральна нелінійність перетворення	Макс. ±1,5 МЗР
Диференціальна нелінійність перетворення	Макс.– 1 до +1,5 МЗР
Зміщення нуля без калібрування	Макс. ±4 МЗР

Як запірно-регулююча арматура Z₆в НК використовується клинова засувка з діаметром клина 50 мм, призначена для закриття і відкриття трубопроводу з чистою водою при тиску до 16 бар. Як привод засувки використовується черв’ячний мотор-редуктор С03218.WMHB1A.75E фірми DavidBrown з передаточним числом 8.59. Мотор-редуктор оснащено трифазним асинхронним двигуном потужністю 0,75 кВт. Частота обертання вихідного валу складає 337 об/хв. Для контролю та індикації положення регулюючої електроприводної засувки використовується пристрій фірми ОВЕН ПКП1И-Щ1.RS, котрий здійснює функції дистанційного керування та захисту електропривода. Схема підключення пристрою керування ОВЕН до ЕП та його зовнішній вигляд наведено на рис. 3.6, 3.7, відповідно.

Рисунок 3.6 – Схема підключення двигуна засувки

Технічні дані двигуна та мотор-редуктора DavidBrown наведено
в табл. 3.12, 3.13, відповідно.

Таблиця 3.12 – Технічні дані двигуна мотор-редуктора

Позначення на схемі	Тип ел. двигуна	N, кВт	U_ном, В	I_ном, А	сosj	n, об/хв
АД	DM180K2	0,75	380	1,81	0,79	2871

Рисунок 3.7 – Зовнішній вигляд передньої панелі пристрою керування та захисту ОВЕН ПКП1 електропривода засувки

Таблиця 3.13 – Технічні дані мотор-редуктора

Вихідна частота обертання, об/хв	Передаточне відношення	Обертальний момент, Н∙м	Вхідна частота обертання, об/хв
337	8.59	36	2871

У фізичній моделі НК гідромережа виконана з поліпропіленових труб, технічні дані яких наведено в табл. 3.14.

Таблиця 3.14 – Технічні дані труби

Матеріал і тип труби	Зовнішній діаметр, мм	Температура робочого середовища, ºС	Робочий тиск, МПа
Поліпропілен, РР-R	63 50	до + 80	до 16

Технічні параметри трубопровідної арматури (засувок, шарових кранів, зворотного клапану), яка використовується в НК наведено в табл. 3.15.

Таблиця 3.15 – Технічні дані трубопровідної арматури

Назва	Діаметр умовного проходу, мм	Умовний тиск, МПа	Температура робочого середовища, Сº
Засувка з ЕП	50	0,6	до + 120
Шарові крани	25 50 63	0,6	до + 150
Зворотний клапан	50	0,6	до 600

Порядок запуску насосів

Перед запуском НА1 необхідно відкрити засувку Z₂₇ та перекрити засувку Z₁₄. Для подачі живлення на стенд необхідно увімкнути автоматичний вимикач QF1 і натисненням кнопки К₁ «׀» подати живлення на ПЧ1. Для подачі сигналу дозволу на включення приводного двигуна НА1 необхідно перемикач SA₁ установити в положення «П». Для зупинки приводного двигуна НА1 необхідно перемикач SA₁ установити в положення «С». Знеструмлення ПЧ1 виконується натисненням кнопки К₁ «○».

Запуск НА2 також необхідно виконувати при відкритій засувці Z₂₈ та закритій – Z₁₇. Як і в попередньому випадку, подача живлення на стенд здійснюється автоматичним вмикачем QF₁. Після цього за допомогою перемикача SA₂ необхідно вибрати режим живлення приводного двигуна НА2 від ПЧ2 Mіtsubіshі FR-D740 (положення тумблера «Н») або безпосередньо від мережі (положення тумблера «З»). При живленні електропривода другого турбомеханізму від ПЧ2 за допомогою натиснення кнопки К₂ «׀» необхідно подати живлення на силові ланцюги ПЧ2. Знеструмлення ПЧ2 виконується натисненням кнопки К2 «○». При цьому запуск НА2 виконується безпосередньо з панелі ПЧ2. Для цього необхідно перевести Mіtsubіshі FR-D740 у режим керування з пульта «PU» за допомогою кнопки PU/EXT (рис. 3.8). Після натиснення кнопки RUN на виходах силових клем перетворювача з'явиться напруга, частота й амплітуда якої змінюється за допомогою «поворотного диску». Для зупинки НА2 необхідно на панелі ПЧ2 натиснути кнопку STOP/RESET. При живленні електродвигуна НА2 безпосередньо від енергомережі його запуск і зупинка здійснюється кнопками К₃ «׀» і К₃ «○», відповідно.

Живлення електрифікованої засувки, як і насосного агрегата НА2 також може здійснюватися від ПЧ2 Mіtsubіshі FR-D740 (положення тумблера «З») або безпосередньо від мережі (положення тумблера «Н»). При цьому керування ступенем відкриття засувки в обох випадках здійснюється кнопками , які розташовані на панелі блока БК спільно з індикацією, яка відображує ступінь відкриття/закриття засувки. При живленні електропривода засувки від ПЧ2 за допомогою натиснення кнопки К₂ «׀» необхідно подати живлення на силові ланцюги ПЧ2. Знеструмлення ПЧ2 виконується натисненням кнопки К₂ «○». При цьому керування живленням на виході силових клем ПЧ2 виконується безпосередньо з його панелі керування. Для цього необхідно перевести Mіtsubіshі FR-D740 у режим керування з пульта «PU» за допомогою кнопки PU/EXT. Після натиснення кнопки RUN на виходах силових клем з'явиться напруга, частоту й амплітуду якої можна змінювати за допомогою «поворотного диска». Для знеструмлення вихідних силових клем необхідно на панелі ПЧ2 натиснути кнопку STOP/RESET. При живленні електродвигуна засувки безпосередньо від енергомережі підключення та відключення блока БКЗ до неї здійснюється кнопками К₃ «׀» і К₃ «○», відповідно.

При роботі з фізичною моделлю НК існують наступні застереження:

– перед проведенням робіт переконатися у наявності в баку рідини. Якщо остання відсутня (або її недостатня кількість) заповнити бак водою із системи комунального водопостачання. Для цього необхідно перекрити засувки Z₁₅, Z₄, Z₂₉та відкрити засувки Z₁₂, Z₂, Z₁₅, Z₂₈; після заповнення баку – перекрити
засувку Z₂;

– не запускати НА1 при відкритій засувці Z₁₄ та перекритій засувці Z₂₇. Якщо НА1 не розвиває при роботі на закриту засувку Z₄ напір 20 м необхідно переконатися у правильності напрямку обертання приводного двигуна НА1. Якщо вал двигуна обертається у зворотному напрямку – відключити живлення та повідомити спеціаліста з обслуговування лабораторного комплексу;

– якщо насос обертається у правильному напрямку та все одно при роботі на закриту засувку Z₄не розвиває напір 20 м, це може свідчити про наявність повітря в робочому колесі НА. Для забезпечення виходу повітря з НА1 необхідно за допомогою перетворювача частоти знизити частоту живлення приводного двигуна НА1 до 50 % (засувки Z₁₄та Z₂₇повинні мати відкрите положення, засувка
Z₄ – закрите), після чого поступово відкривати засувку Z₂ для подачі рідини з системи комунального водопостачання у напрямку зустрічному подачі НА1 доки повітря не вийде з робочого колеса насоса. Тоді, поступово закриваючи засувку Z₂, відкрити Z₄, тобто забезпечити циркуляцію рідини «система – бак», після чого збільшити частоту живлення приводного двигуна НА1 до номіналу.

Порядок виконання роботи

1. Увімкнути живлення стенда (автомат QF1).

2. Перекрити засувки Z₁, Z₂, Z₉, Z₁₀, Z₁₁, Z₁₄, Z₁₅, Z₁₇, Z₁₈, Z₁₉, Z₂₀, Z₂₃, Z₂₄, Z₂₉, відкрити засувки Z₂₇, Z_3, Z₆, Z₇, Z₈, Z₂₆ (робота НА1 на контур без протитиску).

Попередження

– не запускати насос НА1 при закритій засувці Z₂₇;

– не вмикати ПЧ, не вивчивши інструкцію користувача.

3. Подати живлення на перетворювач частоти ПЧ1 (кнопка К₁ «׀»), при цьому повинна світитися сигнальна лампа цієї кнопки. Перевести перемикач SA₁ у положення «П».

4. Повільно обертати задавач «Ч» проти годинникової стрілки до встановлення частоти 50 Гц (значення відображається на дисплеї).

5. Після досягнення усталеної частоти обертання двигуна АД1 плавно відкрити засувку Z₁₄.

6. Натиснути декілька разів кнопку К₄ доки на табло «Ергомера» не будуть відображатися значення витрат q₁₂ та q₂₂ (Q1 та Q2, відповідно).

7. Виконати вимірювання витрати рідини (витратомір Q1, Q2), тиску на виході насоса р₁ і в трубопроводі р₂ (датчики тиску Дт1), потужності N та частоти обертання n АД1 (ватметр W1 і тахометр n₁, відповідно). Дані вимірювань занести до табл. 3.16.

8. Виконати вимірювання, описані в п. 7 для випадків, коли значення частоти напруги живлення АД1 становить 35, 40, 45 Гц. Значення частоти напруги живлення регулюється задавачем «Ч».

9. Виконати вимірювання, описані в п. 4, 7 та 8 для випадків, коли засувка Z₆прикрита на 20 %, 40%, 60 %, 80% та повністю закрита. Положення засувки Z₆ встановлюється за допомогою пристрою керування та захисту електропривода засувки ОВЕН ПКП1, для чого необхідно скористатися кнопками .

Рисунок 3.10 – Зовнішній вигляд передньої панелі перетворювача частоти

10. Після виконання досліду засувку Z₆повністю відкрити.

11. Встановити частоту напруги живлення АД1 50 Гц.

12. Закрити засувку Z₂₆, відкрити Z₁₁, Z₂₂ (робота НА1 на контур з протитиском).

13. Виконати дії, описані в п. 7–10 з подальшим занесенням експериментальних даних до табл. 3.16.

14. Закрити засувку Z₁₄та зупинити НА1 за допомогою перемикача SA₁ (перемикач SA₁ перевести в положення «С»).

15. Зняти живлення з ПЧ1 за допомогою кнопки К₁ «○».

16. Відключити лабораторний стенд від мережі за допомогою автоматичного вимикача QF1.

17. Розрахувати ККД НА1:

де – витрата, м³/с; – тиск, Па; – потужність, споживана приводним двигуном, Вт.

Результати розрахунків занести до табл. 3.16.

18. Розрахувати кутову швидкість приводного двигуна:

де – оберти приводного двигуна, об/хв.

Результати розрахунків занести до табл. 3.16.

19. Виконати розрахунок моменту на валу АД1 для різних значень частоти напруги живлення:

Результати розрахунків занести до табл. 3.16.

20. Побудувати напірно-витратні, енергетичні й механічні характеристики при двох методах регулювання продуктивності (реґулюванні засувкою та частотою обертання) та різних значеннях протитиску.

Зміст звіту

1. Титульна сторінка (див. додаток А).

2. Мета, короткі теоретичні відомості, хід роботи.

3. Спрощена функціональна схема насосної установки.

4. Технічні параметри обладнання, яке використовується у стенді.

5. Розрахунок значень , , М.

6. Таблиця експериментальних та розрахункових даних.

7. Графіки залежностей , , , для Н_ст=1 м, Н_ст=7 м.

8. Аналіз отриманих результатів.

9. Висновки з роботи.

Контрольні питання

1. Охарактеризувати існуючі типи НА.

2. Які основні параметри НА? Що розуміється під паспортними характеристиками насосів?

3. Які електричні двигуни використовують у приводах насосів?

4. Дати характеристику методів реґулювання параметрів НУ: дроселюванням, зміною швидкості робочого колеса, за допомогою напрямного апарата.

5. Як визначають втрати напору в трубопроводі?

6. Які існують види запірно-реґулювальної та запобіжної арматури?

7. Як описують характеристику гідромережі? Що розуміють під протитиском комунікаційної системи?

8. У чому недоліки існуючих способів опису характеристик НА?

9. Який вплив величини протитиску на енергетичні показники насоса, на навантажувальну характеристику?

10. Як визначають діапазон реґулювання частоти НА?

11. Що розуміють під активним реґулюванням продуктивності НУ?

12. Де у технологічній схемі НУ встановлюють активні реґулювальні пристрої?

Література: [1, с. 13–34; 2, с. 30–42; 5; 6; 7, 177–189, 254–257].

Таблиця 3.16 – Технологічні та енергетичні показники насоса НА1

Експериментальні дані								Розрахункові величини
№ пор	f, Гц	Положення засувки Z₆	Витрата Q, м³/с	Тиск р₁, Па	Тиск р₂, м	Потужність N, Вт	Оберти n, об/хв	η	ω, рад/с	М, Н×м
Дослід з протитиском 1 м


Дослід з протитиском 7 м

Примітка: Для переведення значення витрати рідини з [м³/год] у [м³/с] користуватися залежністю
[м³/год]/3600= [м³/с].

Лабораторна робота № 2

Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 174; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 15 16 17 18 192021 22 23 24 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!