Способ определения расходной характеристики насосной установки
Сущность изобретения: измеряют силу тока электропривода и давление нагнетания в магистрали питания. Расходную характеристику определяют в виде зависимости расхода от характерного параметра, получаемого по результатам измерений. Дополнительно определяют мощность, потребляемую насосной установкой от электропривода, и давление, развиваемое установкой. Характерный параметр определяют в виде коэффициента подачи от определенного заданного соотношения. Для определения мощности, потребляемой от электропривода, измеряют активную его мощность и уменьшают ее на КПД, взятый в функции от силы тока. Для определения давления, развиваемого установкой, измеряют давление на магистрали всасывания и вычисляют разность давлений нагнетания и всасывания. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к тепло- и водоснабжению и может быть использовано для измерения подачи центробежного электронасоса. Известны способы измерения подачи центробежных электронасосов по паспортным характеристикам, отражающим зависимость создаваемого насосом напора от производительности. Известны также способы определения подачи по империческим формулам. Недостатками этих способов является то, что параметры насоса и жидкости, как правило, отличны от тех при которых снимались рабочие характеристики. Так, при эксплуатации может быть износ элементов насоса, его засорение, пропуски и т.д. В связи с этим расчетом по паспортным характеристикам насоса дает значительные погрешности в определении подачи насоса. Цель изобретения повышение точности и упрощение процесса определения подачи насосной установки. Поставленная цель достигается тем, что дополнительно определяют мощность, потребляемую насосной установкой, от электропривода и давление, развиваемое насосной установкой, а характерный параметр определяют в виде коэффициента подачи из соотношения M A 
K где М коэффициент подачи; А отношение давления, развиваемого насосной установкой к потребляемой ей мощности при нулевом расходе; Р давление, развиваемое насосной установкой; N мощность, потребляемая насосной установкой от электропривода; К коэффициент, учитывающий параметры жидкости. Для определения мощности, потребляемой насосной установкой от электропривода, измеряют ток и активную мощность последнего и умножают мощность на КПД, взятое в функции от тока, а для определения давления, развиваемого насосной установкой, измеряют давление на магистрали всасывания и вычисляют разность давлений нагнетания и всасывания. Из просмотренной технической и патентной литературы не выявлено аналогичных способов измерения подачи насоса. Доказательство существенности отличительных признаков предполагаемого способа только по сравнению с указанными выше. На фиг. 1 представлена схема установки центробежного электронасоса с необходимыми приборами для измерения подачи насоса; на фиг. 2 типовые паспортные характеристики насоса; на фиг. 3 новая характеристика насоса; на фиг. 4 характеристика насоса; на фиг. 5 характеристики насоса. Установка с центробежным электронасосом (фиг. 1) состоит из центробежного насоса 1, приемного трубопровода 2, выкидного трубопровода 3 и приводного электродвигателя 4. Для контроля за работой насосной установки устанавливается манометр на приеме насоса5, манометр на выкиде насоса 6 и ваттметр активной мощности 7, амперметр 8 и вольтметр 9 для контроля за работой приводного электродвигателя. Основными параметрами центробежного электронасоса являются подача Q и развиваемый напор Н в м.вод. столба. Напор и подача величины взаимосвязанные, чем выше развиваемый напор данным насосом, тем ниже его подача. Типичная зависимость развиваемого напора от подачи показана на фиг. 2. Поскольку все типовые характеристики насоса сняты на воде с плотностью 1000 кг/м3, то вместо напора в м будем в дальнейшем пользоваться давлением в МПа, из расчета 1 МПа равен 100 м столба жидкости. Для привода насоса применяются асинхронные электродвигатели трехфазного тока, работающие на напряжение в 380 В или 6 кВ. Использовать в полной мере паспортные характеристики насоса нельзя, так как насос может иметь отличную от расчетной характеристику за счет износа рабочих колес, засорения, изменения параметров жидкости и других причин. Поэтому необходимо иметь какую-то иную характеристику, которая бы не зависила от большинства перечисленных факторов. Для измерения подачи насоса предлагаемым способом введем в число паспортных характеристик насоса новую характеристику, отражающую зависимость расчетного коэффициента от подачи. Причем расчетный коэффициент который назовем коэффициентом подачи, есть результат деления, развиваемого собственно насосом на мощность, действующую на валу насоса, и умноженный на коэффициент, зависящий от параметров жидкости, который вычитается из постоянного числа равного отношению давления, развиваемого насосом, к мощности потребляемой насосной установкой от электродвигателя при нулевой подаче. Обозначим коэффициент подачи через М, который равен M A 
K где А постоянный для данного насоса коэффициент, равный отношению давления, развиваемого насосом, к мощности на его валу при нулевой подаче; Р давление, развиваемое насосом; N мощность на валу насоса; К коэффициент, зависящий от параметров жидкости. Характеристика М-Q показана на фиг. 2-5. Расчет производительности производим следующим образом. При работающей насосной установке измеряется активная мощность и ток, потребляемые приводным электродвигателем насоса Pc и I. По характеристике электродвигателя находим значение его КПД в зависимости от измеренного значения рабочего тока. Далее вычисляем мощность, действующую на валу насоса
N=Pc 
э. Определяется давление P на выкиде насоса, которое непосредственно создается насосом. Оно находится путем вычитания из действующего давления Pв на выкиде насоса давления Рп, действующего на его приеме:
P=Pв-Pп где P давление, создаваемое собственно насосом;
Pв давление, действующее на выкиде насоса;
Рп давление на приеме насоса. По вычисленному значению мощности и давлению и известных параметрах жидкости вычисляется коэффициент подачи М:
M A 
K здесь К для воды равно:
K=1-0,001(T-Tн) где Т температура воды при измерении подачи;
Тн температура воды, при которой снималась паспортная характеристика насоса. Используя ранее построенную характеристику М-Q и найденное значение коэффициента подачи М находим значение подачи. Рассмотрим пример определения подачи насоса типа СЭ 800-100, характеристика которого дана на фиг. 2. И с х о д н ы й д а н н ы е. Активная мощность, потребляемая электродвигателем привода насоса из сети
Р 240 кВт. Рабочий ток электродвигателя
I=445 А
Коэффициент, зависящий от параметра жидкости
К=Кн=1. Давление на выкиде насоса
Рв=1,6 МПа. Давление на приеме насоса
Рп=0,35 МПа
Р а с ч е т
По характеристике электродвигателя для данного значения рабочего тока находим КПД электродвигателя
э=0,82. Находим мощность, действующую на валу насоса
N=240 x 0,82=196 кВт
Находим давление, которое создает насос на выкиде
Р=Рв-Рп=1,6-0,35=1,25 МПа. Определяем коэффициент подачи М:
М=0,0093-0,00637=0,00993
или M 9,3 
103=2,93 (с учетом масштаба на графике)
По характеристике M-Q на фиг. 2 находим точки:
A=2,93; B пересечение характеристики M-Q; G=815 м3/ч. Следовательно, подача насоса равна Q=815 м3/ч. Итак, расходная характеристика для данного типа насосной установки одна и не зависит от числа рабочих колес и их состояния. Это хорошо видно из характеристик на фиг. 3 и на фиг. 4, на которых имеются несколько паспортных характеристик, в зависимости от числа рабочих колес, а предлагаемая расчетная характеристика только одна для каждого типа насоса. Это легко проверить. В предлагаемой характеристике сохраняется зависимость от вязкости жидкости, которую подает насос. Эта вязкость учитывается коэффициентом К, который для воды равен 1,001 на 1оС и определяется температурой этой воды. Таким образом, предлагаемая расходная характеристика является более универсальной, чем существующие. В связи с этим предлагается рассмотреть вопрос с заводами, производящими эти насосы на предмет включения этих характеристик в число паспортных. Использование этих характеристик дает возможность в создании совершенно нового класса расходомеров, чувствительные элементы которых не связаны с потоком жидкости. Центробежный насос можно сравнить с крыльчатым расходомером счетчиком жидкости. Так, если крыльчатка счетчика от потока вращается, преобразовывая энергию движения жидкости в электрическую, то вращающаяся лопасть насоса перемещает жидкость, преобразовывая энергию вращения, например, электрическую в энергию потока жидкости. Таким образом, насос и расходомер крыльчатого типа взаимозаменяемые. В этом заключается физический смысл расходной характеристики, предлагаемой в данном способе. Коэффициент подачи М характеризует соотношение между мощностью и давлением, т. е. какое значение мощности требуется на создание единицы давления. Оказывается это соотношение для данного типа насосной установки и данной производительности в широких пределах остается неизменным.
Формула изобретения
где M - коэффициент подачи;
A - отношение давления, развиваемого насосной установкой к потребляемой ей мощности при нулевом расходе;
P - давление, развиваемое насосной установкой;
N - мощность, потребляемая насосной установкой от электропривода;
K - коэффициент, зависящий от параметров жидкости. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для определения мощности, потребляемой насосной установкой от электропривода, измеряют активную мощность последнего и умножают ее на КПД, взятый в функции от силы тока, а для определения давления, развиваемого насосной установкой, измеряют давление на магистрали всасывания и вычисляют разность давлений нагнетания и всасывания.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
