Способ испытаний ступени многоступенчатого центробежного насоса

(191 51 аИ 4 Р ЫЙ НОМИТЕТ СССРОБРЕТЕНИИ И ОТНЯТ ОСУДАРСТ О ДЕЛАМ(46) 30.03.88. Бюл. 1 12 (71) Всесоюзный научно-исследов ский институт горной механики им. М.М.Федорова(56) Михайлов А,К., Малюшенко В.В. Лопастные насосы. М.: Машиностроени 1977, с.279-284, рис.152,153.Горгиджанян С.А., Дягилев А.И. Погружные насосы для водснабжения и водопонижения. Л.: Машиностроение, 1968, с.42-56.(54)(57) СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ СТУПЕНИ МНОГОСТУПЕНЧАТОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА, включающий измерение подачи, напора и мощности на валу насоса со штатным рабочим колесом, а также смакетом рабочего колеса при подводе жидкости от вспомогательного источника давления и определение энергетических показателей и объемных и дисковых потерь в передней и задней пазухах ступени, о т л и ч а ю щ и й "с я тем, что, с целью повышения точности испытаний на всех режимах работы насоса путем уточнения экспериментально выделяемых внутренних механических потерь, испытание ступени смакетом рабочего колеса осуществляютпри нулевом расходе жидкости черезпазухи ступени, а перед определениемэнергетических показателей дополнительно проводят испытания ступени соштатным рабочим колесом при нулевомрасходе жидкости поочередно череззаднюю и переднюю пазухи ступени.Изобретение относится к гидромашиностроению, а конкретно - к балансовым испытаниям центробежных насосов.Цель изобретения - повышение точ 5 ности испытаний на всех режимах работы насоса путем уточнения экспериментально выделяемых внутренних механических потерь.На фиг.1 представлен блок экспери ментального насоса с испытываемой ступенью; на фиг.2 - схема испьтываемой ступени, оснащенной макетом рабочего колеса; на фиг.З - испытываемая ступень устройства, оснащенного штат ным рабочим колесом с обеспечением нулевых расходов в ее пазухах; на фиг.4 - схема испытываемой ступени, позволяющая выделить потери холостого хода; на фиг.5 - схема испытатель ного стенда; на фиг.6 - схема, поясняющая способ выделения мощности дискового трения в передней пазухеБлок экспериментального насоса (фиг.1) включает рабочее колесо 1, 25 закрепленное на валу 2, переднюю и заднюю крышки 3 и 4 корпуса, образующие соответственно переднюю и заднюю пазухи 5 и 6 ступени, герметизированные передним и межступенным щелевыми уплотнениями 7 и 8, лопаточный отвод 9. Блок содержит на входе дополнительный отвод 1 О и конфузорный подвод 11. На выходе из блока установлен отвод 12. При входе в блок вал 2 герметизирован узлом 13 уплотнения. Ко-.35 лесо 1 закреплено с помощью гайки 14. Для измерения напора ступени в крышках 3 и 15 выполнен ряд приемных отверстий 16 и 17, соединенных с помощью выравнивающих кольцевых полостей 18 и 19 с каналами 20 и 21 отбора давления, Крышка 3 снабжена двумя рядами отверстий 22 и 23, размещенных по окружности на входе и выходе из переднего щелевого уплотнения 7 и снабженных выравнивающими кольцевыми камерами 24 и 25, сообщенных с каналами 26 и 27 отбора давления. Точно также крышка 4 снабжена рядами отверстий 28 и 29 на входе и выходе межступенного уплотнения 8, камерами 30 и 31 и каналами 32 и 33. Дпя измерения статических давлений на выходе из колеса 1 в крышках 3 и 4 соответственно предусмотрены ряды отверстий 34 и 35, кольцевые камеры 36 и 37 и каналы 38 отбора, Отличием устройства (фиг.2) является установка вместо рабочего колеса 1 его макета 39 ивставки 40Кроме того, на нижнейчасти (фиг.2) показаны кольцевые проточки 3 и 4 с уплотнительными кольцами 41 и 42 круглого сечения.На фиг.З показана испытываемаяступень с установкой рабочего колесаПри этом верхняя часть соответствует положению, когда передняя пазуха 5 герметизирована кольцом 41 круглого сечения, а нижняя - положению,когда кольцом 42 герметизирована задняя пазуха 6. На валу 2 (фиг,4) вместо рабочего колеса 1 установлена дистанционная втулка 43. Стенд (фиг.5)состоит из экспериментального блока44, узла 45 подшипников, балансирного электродвигателя 46 и бака 47.Последний сообщен с блоком 44 подводящим трубопроводом 48 с задвижкой 49и мановакууметром 50 и нагнетательным трубопроводом 51 с задвижкой 52,расходомерным устройством 53 и манометром 54. Блок 44 снабжен подводящими гидролиниями 55 и 56 от вспомо"гательного источника давления (не показан), При этом гидролиния 55 подведена к отводу 12, а 56 - к подводящему трубопроводу 48 между задвижкой 49 и блоком 44,Для измерения перепадов давленияв переднем и межступенном уплотнениях 7 и 8 предназначены манометры57 и 58. Для измерения осредненногостатического давления на выходе иэрабочего колеса 1 предназначен манометр 59, подключенный к каналам 38.Измерению давления на входе и выходе из испытываемой ступени служат манометры 60 и 61, подключенные соответственно к каналам йО и 21. Утечкичерез уплотнительный узел измеряютс помощью бачка 62, число оборотов -тахометром 63, Гидролиния 55 снабжена расходомерным устройством 64На фиг.6 приняты следующие обозна.чения: А - напорная кривая при наличии утечек я, Н= К Щ) 1; Б - напорная кривая при отсутствии утечек;В - напорная кривая, полученная изкривой А путем добавления утечекН = й + К); Г - кривая мощности при наличии утечек я, Д - криваямощности при отсутствии утечек.Способ испытаний ступени многоступенчатого центробежного насоса включает измерение подачи, напора и мощности на валу насоса со штатным рабочим колесом,. а также с макетом рабочего колеса при подводе жидкости отвспомогательного источника давления и определение энергетических показателей и объемных и дисковых потерь5 в передней и задней пазухах ступени, Испытания ступени с макетом рабочего колеса осуществляют при нулевом расходе жидкости через пазухи ступени, 10 а перед определением энергетических показателей дополнительно проводят испытания ступени со штатным рабочим колесом при нулевом расходе жидкости поочередно через заднюю и переднюю пазухи ступени.Предлагаемый способ реализуется в устройстве следующим образом.Вначале выполняют специальный эксперимент для определения утечки20 через переднее уплотнение 7 и я через уплотнение 8 при установке бандажированного макета 39 рабочего колеса (фиг.2). При этом между полостью ступени и направляющим аппаратом гер метично закрепляют вставку 40, В таком виде насос приводят во вращение с помощью балансирного электродвигателя 46Частота вращения должна соответствовать частоте при балансовых испытаниях. Далее включают вспомогательный источник давления (не пока" зан) и по гидролинии 55 (фиг.5) через отвод 12 подают жидкость в насосИз отвода 12 она поступает в межступенное уплотнение 8, проходит через заднюю пазуху 6, череззазор между поверхностью колеса на наружном диаметре и вставкой 40, через переднюю пазуху 5, переднее щелевое уплотнение 7, дополнительный отвод 10 и трубопровод 48 в бак 47. Регулируя давление в гидролинии 54, изменяют расход жидкости и перепады Ь Р, и Ь Р на уплотнениях 7 и 8. При этом расход измеряют с помощью расходомерного устройства 64, а перепады ЬР, и Ь Рд манометрами 57 и 58, В итоге устанавливаются зависимости я, = й,(6 Р, ) и а, = Г,(ЬР,)После выполнения описанной операции, не выключая всей установки из работы, герметично перекрывают все под" ,ключенные к внутренней полости блока 44 гидролинии, в частности трубопровод 48 с помощью задвижки 49. С помощью балансирного электродвигателя 16 определяют потребляемую мощность Мо насосом. Таким путем выделяют дисковые потери в испытываемой ступени, но при этом обеспечивают нулевой расход через внутреннюю ее полость, а значит и через пазухи 5 и 6 и уплотнения 7 и 8.Далее полученный результат Морписправляют, вычитая из него мощность, определенную расчетом МАорзатраченную на трение добавочных поверхностей, получившихся вследствие закрытия на входе и выходе колеса, Кроме того, определяют его мощность холостого хода Х, расходуемую на трение, в подшипниковом узле 45, уплотнении 13.Для определения М выполняют переборку блока 44 и вместо макета 39 устанавливают втулку 43 (фиг.4), В этом положении вращают вал при заполненной полости блока 44 водой (из бака 47), Потребляемая при этом мощность М больше М на величину М 1 потерьХ Фдиского трения на участках вала в пределах длины ступени Ь (фиг,4).Величину М 1 определяют расчетом.Таким образом, мощность дискового трения в непроточной воде определится, какюру = псзр.п Ась МгдеМ =М-МПосле этого выполняют следующий этап испытаний. Для этого в блоке 44 на валу 2 монтируют непосредственно штатное рабочее колесо 1. При выполнении испытаний гидролинии 55 и 56 должны быть перекрыты, а задвижка 49 открыта. В процессе выполнения испытаний жидкость из бака 47 по трубопроводу 48 поступает в блок 44, где получает приращение энергии в колесе 1. Далее через отвод 12 и трубопровод 51 она снова поступает в бак 47. Подача насоса регулируется задвижкой 52 и измеряется расходомерным устройством 53. Напор испытываемой ступени измеряется с помощью манова-. кууметра 50 и манометра 61, а в целом напор блока - с помощью мановакууметра 50 и манометра 54. Потребляемая мощность М определяется с помощью балансирного электродвигателя 46. В процессе определения рабочих характеристик ступени и блока 44 на каждом исследуемом режиме работы .измеряют давление на выходе иэ колеса 1 маноной ступенью 11 при обычной работе и Би Ипри герметизированных пазухах (поочередно передней 5 и задней 6), то в соответствии с (1) и (2) они позволят определить величины ЬБ, и Ь И, которые необходимо затем алгебраически сложить с величиной М, чтобы получить полную величину дисковых потерь в ступени (в эави симости от расхода), т.е.11 ло н + Ь 1 + ЬИп (3) Повышение КПД колеса за счет повышения действительного напора на вели чину Ь Нопределяется непосредственно с использованием экспериментальных данных в соответствии с фиг.б. Чтобы получить значение Ь Ннеобходимо взять разницу между значениями иапо ра ступени, полученного в эксперименте с я,= О, и таковым, полученным при нормальных испытаниях. При этом напорная характеристика, полученная во втором случае, корректируется пу тем добавления к подаче С 1 насоса его утечек (Н), что поясняется с помощью графиков на фиг,б.Восстановление небольшой части мощности дискового трения, приводит 30 к повышению напора ступени на величину ЬН, . Предлагаемый способ позволяет эту величину определить экспериментально путем непосредственного. определения разницы между напорными характеристиками, прлученными при нормальных испытаниях и в эксперименте а= О,Определив величину ЬН , , можно найти значениеЬ 1 ю.,91 отВ где- удельный вес жидкости; КПД отвода на участке между рабочим колесом и местом у"ановки манометра 54 (определяется по результатам испытаний с использованием показаний манометров 59 и 54 и расчетом осредненных скоростей в сечениях мест отбора давления) в зависимости от Ц.Имея последнюю зависимость и значение 11 находят гидравлическую мощность11 н.п Р 1,тр + 11 хх )Далее, вычисляют теоретический на" пор, тормозную мощность М КПД ко" леса и ступени и т,д.В результате составляют полный баланс для мощнос" ти, подведенной к валу насоса.