Насосная установка с устройством для параметрического диагностирования насоса

 

Сущность изобретения: установка содержит сороудерживающую решетку, всасывающую трубу, насос, диффузор, электродвигатель, водовыпускное сооружение и две прозрачные пьезометрические трубки. Трубки размещены на подвижной вертикальной градуированной стойке, установленной с обеспечением совпадения нулевого отсчета ее шкалы с отметкой воды в водовыпускном сооружении. К нижнему концу каждой трубки подсоединен эластичный трубопрвод. Конец одного трубопровода присоединен к штуцеру на выходе из насоса, его входное отверстие направлено против потока перекачиваемой жидкости, конец другого сообщен с бассейном водовыпускного сооружения. 2 ил.

Изобретение относится к мелиорации и может быть использовано для параметрического диагностирования насосов, установленных на насосных станциях, перекачивающих воду в открытый бассейн.

Известна насосная установка, содержащая приемные резервуар и сетку, тяговой клапан, всасывающий трубопровод, монтажную задвижку, вакуумметр, насос, электродвигатель, манометр, регулирующую задвижку, расходомер, напорные трубопровод и резервуар [1] Указанная насосная установка может быть использована для параметрической диагностики насоса, т. е. для определения изменения его напорной характеристики вследствие развития аномальных явлений.

Существенными недостатками такой насосной установки являются большое количество измерительной аппаратуры и часто недостаточная точность измерения параметров, необходимых для раннего обнаружения дефекта в насосе. Так, для практических целей эксплуатации применяются вакуумметры и манометры класса точности 2,5 и индукционные расходомерные устройства, измеряющие расход с точностью 3-5% Кроме того, расходомерные устройства требуют особых условий эксплуатации и очень часто выходят из строя.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является насосная установка с устройством для параметрического диагностирования насоса, включающая сороудерживающую решетку, всасывающую трубу, насос, диффузор, электродвигатель, водовыпускное сооружение и две прозрачные пьезометрические трубки [2] Использование этой насосной установки для диагностирования насоса затруднено из-за нереальности конструктивного решения, так как известно, что напор насосов может достигать значений 30 м и выше. В этом случае пьезометрическая трубка на выходе из насоса должна иметь высоту не меньше величины напора, что неприемлемо для реальных объектов.

Технической задачей, решаемой изобретением, является определение изменений напорной характеристики насоса.

Технический результат достигается тем, что в насосной установке с устройством для параметрического диагностирования насоса, включающей сороудерживающую решетку, всасывающую трубу, насос, диффузор, электродвигатель, водовыпускное сооружение и две прозрачные пьезометрические трубки, последние размещены на подвижной вертикальной градуированной стойке, установленной с обеспечением совпадения нулевого отсчета ее шкалы с отметкой воды в водовыпускном сооружении, а к нижнему концу каждой пьезометрической трубки подсоединен эластичный трубопровод, причем конец одного трубопровода присоединен к штуцеру на выходе из насоса, при этом его входное отверстие направлено против потока перекачиваемой жидкости, а конец другого сообщен с бассейном водовыпускного сооружения.

На фиг. 1 представлена насосная установка, включающая сороудерживающую решетку 1, всасывающую трубу 2, насос 3, диффузор 4, электродвигатель 5, подвижную градуированную стойку 6, прозрачные трубки 7, эластичные трубопроводы 8, водовыпускное сооружение 9.

На фиг. 2 представлены графические зависимости напора насоса без дефекта от расхода Н Q и для насоса с дефектом Н¹-Q, а также зависимость гидравлических потерь в коммуникациях насосной установки от расхода h_тр-Q.

Работа насосной установки с устройством для параметрического диагностирования насоса в процессе его эксплуатации может быть рассмотрена на примере.

При включении и последующей работе электродвигателя 5 происходит непрерывная подача через решетку 1, трубу 2, насос 3, диффузор 4 к водовыпускному сооружению 9, при этом вода заполняет также эластичные трубопроводы 8 и пьезометрические трубки 7, установленные на градуированной стойке 6. При этом нулевой отсчет стойки размещен на отметке уровня воды в верхнем бьефе, что дает возможность сделать вертикальные размеры стойки минимальными, но обязательно большими максимальной величины потерь напора, выраженной в метрах, между участками присоединения эластичных трубопроводов к насосной установке. Количественно указанные потери напора находятся как модуль разности отметок воды в трубках 7. При работе насоса 3 с дефектом следует ожидать падение его напора и, следовательно, изменение уровней воды в трубке 7, сообщающейся со штуцером, расположенным на выходе из насоса, и трубки 7, соединенной с верхним бьефом.

Методика расчета количественного изменения напора насоса вследствие дефекта в нем посредством замера уровней воды в пьезометрических трубках 7 может быть проиллюстрирована примером.

Известно, что напор Н_о и подача Q_o насоса, работающего без дефекта, определяется точкой пересечения характеристик Н-Q и h_тр-Q (фиг. 2). При появлении в насосе дефекта и некоторой степени его развития происходит изменение параметров Н_о и Q_о до величины H_i и Q_i за счет "снижения" характеристики Н-Q до Н¹-Q. При работе насоса в составе гидравлической системы насосной станции уровень воды в пьезометрической трубке 7, сообщающейся со штуцером на выходе из насоса, соответствует полному напору в точке присоединения эластичного трубопровода. Отметка уровня воды в трубке 7, сообщающейся со штуцером, равна H₁= C_т+h₁ где C_т геодезическая отметка нулевого отсчета на градуированной стойке, м; h₁ величина подъема воды в пьезометрической трубке, отсчитываемая от нулевого отсчета, соответствующая полному напору жидкости в сечении, предназначенном по документации для измерения напора насоса, h₁= h+ м, где h₁' и статические и динамические составляющие напора жидкости в контрольном сечении.

Уровень воды в трубке, сообщающейся с верхним бьефом, соответствует полному напору в точке присоединения эластичного трубопровода к участку водовыпускного сооружения: H₂= C_т+h₂ Из закона Бернулли следует, что раз- ность отметок H₁ и H₂ соответствует гидравлическим потерям на участке между точками присоединения эластичных трубопроводов: (ΔH_1-2)_i= (h_тр)_i= ( H₁)_i-( H₂)_i (1) где i номер замера параметров.

При начальном замере (i 0) вычисляют по выражению (1) (h_тр)_о и по формуле (2) находят напор насоса (Н₁)_о:
H_i= ( H₁)_i-( HБ)_i, (2) где HБ геодезическая отметка уровня воды в нижнем бьефе, м, измеряемая по градуированной рейке, опущенной в водозаборное сооружение.

По известной характеристике Н-Q определяется значение подачи Q_o как точка пересечения Н-Q с прямой Н_o const. При i-м замере по формуле (1) определяется значение (h_тр), а подача вычисляется по формуле
Θ_i=Θ_o·
Зная значение Qi по характеристике Н-Q, можно определить значение H_i как точку пересечения вертикальной прямой, проходящей через Q_i и H-Q. Величина H_i соответствует напору насоса при подаче Q_i, работающего без дефекта. Напор насоса, работающего с дефектом по измеренным параметрам ( H₁) и ( HБ), определяется по формуле (2) Н_i'. Разность величин Н_i и Н_i' показывает, насколько снизилась характеристика насоса Н-Q из-за наличия в нем дефекта: Δ h H_i-H_i'.

Следует отметить, что дефекты, встречающиеся в насосе, приводят не только к изменению характеристик Н-Q, но и к падению КПД насоса, что приводит к увеличению потребления электроэнергии и снижению экономичности его работы. В зависимости от вида дефекта и степени его развития потери могут быть весьма значительными. Своевременная и точная параметрическая диагностика дефектов в насосе позволяет получить информацию для принятия решений о возможности дальнейшей работы насоса, что минимизирует расходы на эксплуатацию насосной станции.

Формула изобретения

НАСОСНАЯ УСТАНОВКА С УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ НАСОСА, включающая сороудерживающую решетку, всасывающую трубу, насос, диффузор, электродвигатель, водовыпускное сооружение и две прозрачные пьезометрические трубки, отличающаяся тем, что пьезометрические трубки размещены на подвижной вертикальной градуированной стойке, установленной с обеспечением совпадения нулевого отсчета ее шкалы с отметкой воды в водовыпускном сооружении, а к нижнему концу каждой пьезометрической трубки подсоединен эластичный трубопровод, конец одного трубопровода присоединен к штуцеру на выходе из насоса, причем его входное отверстие направлено против потока перекачиваемой жидкости, а конец другого сообщен с бассейном водовыпускного сооружения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2