CC BY
41
УДК 681.523
Канюк Геннадш 1ванович д-р техн. наук, проф., декан енергетичного факультету, Тел. +38-057-733-79-14. E-mail gennadivY-kaniuk@rambler.ru (orcid.org/ORCID: 0000-0003-1399-9039)
Мезеря Андрш Юршович кандидат техшчних наук, доцент кафедри «Теплоенергетики та енергозберiгаючих технологш».Тел.: (057)733-79-66E-mail: mezzer@mail.ru ORCID: (orcid.org/ORCID: 0000-0003-2946-9593) Андреев Олександр В^алшович кандидат техшчних наук, доцент кафедри «Теплоенергетики та енергозбер^аючих технологiй», Тел. (057) 733-78-03
Близниченко Олена МиколаТвна кандидат техшчних наук, старший викладач кафедри «Теплоенергетики та енергозбер^аючих технологiй» Тел. (057) 733-78-39, (063) 214-79-77. E-mail: art-studio diana @ukr.net ORCID: (orcid.org/ORCID: 0000-0002-2774-5200)
Князева Вiкторiя МиколаТвна асшрант кафедри «Теплоенергетики та енергозберiгаючих технологш», (066) 95-48-307 E-mail: vkniazeva@bk.ru
Украшська iнженерно-педагогiчна академiя м. Харкiв, Украша. Вул. Утверситетсъка 16, м. Харк1в, Украша, 61003. Тел. (057) 733-78-03
АВТОМАТИЗАЦШ ВИПРОБУВАНЬ НАСОС1В
У cmammi обтрунтовуетъся актуалътстъ введення в практику експлуатащю насосного обладнання нового виду, його випробуванъ-безпосереднъо на мкщ експлуатацИ. Розроблено, випробувано i налагоджена лабораторна установка вiдцентрових насоав, що дозволяе в реалъному масштабi часу за допомогою сучасних приладiв i персоналъного комп'ютера будувати характеристики i визначати областi енергоефективних режимiв, вiдповiднi максималъним значенням ККД. Доведено можливiстъ проводити випробування насоав в автоматичному режимi i ктотно скорочувати час, витрачений на випробування.
Ключовi слова: вiдцентровий насос, енергозбереження , автоматизована система управлтня
Канюк Геннадий Иванович д-р техн. наук, проф., декан энергетического факультета. Тел. + 38-057-733-79-14 E-mail gennadivY-kaniuk@rambler.ru (orcid.org/ORCID: 0000-0003-1399-9039)
Мезеря Андрей Юрьевич кандидат технических наук, доцент кафедры «Теплоэнергетики и энергосберегающих технологий». Тел .: (057) 733-79-66 E-mail: mezzer@mail.ru ORCID (orcid.org/ORCID: 00000003-2946-9593)
Андреев Александр Витальевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Теплоэнергетики и энергосберегающих технологий». Тел. (057) 733-78-03
Близниченко Елена Николаевна кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры «Теплоэнергетики и энергосберегающих технологий». Тел. (057) 733-78-39, (063) 214-79-77. E-mail: art-studio diana @ukr.net ORCID (orcid.org/ORCID: 0000-0002-2774-5200)
Князева Виктория Николаевна аспирант кафедры «Теплоэнергетики и энергосберегающих технологий», Тел. (057) 733-78-03, 066) 95-48-307E-mail: vkniazeva@bk.ru
Украинская инженерно-педагогическая академия г.. Харьков, Украина. Ул. Университетская 16, г.. Харьков, Украина, 61003
АВТОМАТИЗАЦИЯ ИСПЫТАНИЙ НАСОСОВ
В статъе обосновывается актуалъностъ введения в практику эксплуатацию насосного оборудования нового вида, его испытаний-непосредственно на месте эксплуатации. Разработана, испытана и отлажена лабораторная установка центробежных насосов, позволяющая в реалъном масштабе времени при помощи современных приборов и персоналъного компъютера строитъ характеристики и определятъ области энергоэффективных режимов, соответствующие максималъным значениям КПД. Доказана возможностъ проводитъ испытания насосов в автоматическом режиме и существенно сокращатъ время, затраченное на испытания.
Ключевые слова: центробежный насос, энергосбережение, автоматизированная система управления.
Kaniuk Gennady Ivanovich, Ph. D., Professor, Dean of the Faculty of Energy, Tel.: (057) 733-79-14, E-mail gennadivv-kaniuk@rambler.ru (orcid.org/ORCID: 0000-0003-1399-9039)
Mezerya Andrey Jurevich, Ph.D., Associate Professor, Department "Power engineering and energy saving technologies", E-mail: mezzer@mail.ru ORCID (orcid.org/ORCID: 0000-0003-2946-9593) Andreev Alexander Vitalevich, Ph.D., Associate Professor, Department "Power engineering and energy saving technologies". Tel.: (057) 733-79-14,
Blyznychenko Elena Nikolaevna, Ph.D, department "Power engineering and energy saving technologies". Tel. (057) 733-78-39 (063) 214-79-77 E-mail: art-studio diana @ukr.net ORCID (orcid.org/ORCID: 0000-0002-2774-5200) Knyazeva Viktoriya Nikolaevna,, graduate student, department "Power engineering and energy saving technologies". Tel.: +38(050) 403-93-67, (066) 95-48-307E-mail: vkniazeva@bk.ru
Ukrainian Engineering and Pedagogical Academy, Kharkov, Ukraine. Str. University, 16, Kharkov, Ukraine, 61003
TEST AUTOMATION PUMPS
The article explains the urgency of introducing a new type of operation ofpumping equipment, test it directly on-site. Designed, tested and debugged laboratory installation of centrifugal pumps, allowing building performance and identifying areas of energy-efficient modes in real time with the help of modern devices and a personal computer, corresponding to the maximum efficiency. The possibility of testing the pumps automatically and significantly reduce the time spent on testing.
Keywords: centrifugal pum , energy-saving, automated control system
Введение
Испытание насосов выполняется с целью получения их энергетических характеристик - графических зависимостей напора (H), мощности (N) и КПД (п) - от подачи (Q).
Испытание насосов регламентированы соответствующими стандартами, которые содержат перечень типов испытаний, методику измерений основных рабочих параметров, указания по обработке опытных материалов и др.
Испытания осуществляются на специальных стендах в заводских условиях, результаты испытаний в виде характеристик насосов, приводимых в их паспортах или каталогах, получены, как правило, испытаниями натурных или модельных образцов на холодной воде (t < 50■ 60° С).
Характеристики насосов, используемых для перекачки жидкостей с отличными от воды плотностью и вязкостью (например, нефти и нефтепродуктов), могут существенно отличатся от паспортных [1].
Износ насосных агрегатов в процессе эксплуатации также приводит к изменению их характеристик.
В то же время знание достоверных реальных характеристик насосов необходимо для оптимизации их работы в различных технологических системах.
Приведенные соображения позволили автору работы [2] обосновать актуальность введения в практику эксплуатации насосного оборудования нового вида его испытаний -натурных эксплуатационных, т.е. испытаний непосредственно на месте их эксплуатации.
Учитывая колоссальное количество эксплуатируемых насосов, требующих их периодических испытаний, трудоемкость процесса испытаний и обработки опытных данных, представляется целесообразным автоматизировать процесс испытаний.
В УИПА на кафедре теплоэнергетики и энергосберегающих технологий разработана и испытана установка для автоматизации испытаний центробежных насосов.
Объектом испытаний является насос типа 2К-6б - горизонтальный, одноступенчатый центробежный насос консольного типа с рабочим колесом одностороннего входа и спиральным отводом круглого сечения. Внешний диаметр рабочего колеса D =132 мм.
Схема стенда испытания центробежного насоса приведена на рис.1
8
Рис. 1. Схема стенда для испытания центробежного насоса
Насос 1(Н) приводится в действие электродвигателем 2(М) типа АО-42-2 (мощность N =2,8 кВт, частота вращения п = 2880 об/мин, КПД цдв = 0,84).
Вода поступает в насос по всасывающему трубопроводу 3 диметром ёвс = 50мм, оснащенному всасывающей пятой (фильтр и обратный клапан). Цифровой вакуумметр 4 (МН1) измеряет разрежение р1(кгс/см2) во всасывающем трубопроводе. Напорный трубопровод 5, диаметром ён=50мм, оборудован задвижкой 6 для изменения подачи насоса в процессе испытаний. Цифровой манометр 7 (МН2) измеряет давление р2(кгс/см2) в начале напорного трубопровода.
Для измерения подачи насоса на напорном трубопроводе установлена диафрагма 8 (диаметр отверстия диафрагмы ё = 35мм). Цифровой дифманометр 9 (ДМ) измеряет разность давлений Ар (кПа) на диафрагме.
Мощность, потребляемая насосной установкой, измеряется цифровым ваттметром 10(И).
Технические характеристики приборов приведены в табл. 1.
Таблица 1
№ пп Наменование прибора Тип Предел погрешности,% Диапазон измерений
1 Вакууметр ДМ1 ДМ 5001Г 1,0 -1^0 кгс/см2
2 Манометр ДМ2 ДМ 5001Г 1,0 0-4 кгс/см2
3 Дифманометр ДМ Сафир-М 5430 0,25 0-63 кПа
4 Ваттметр W ВТ- 01-ТК 0,5 0-4000 Вт
Все задействованные измерительные приборы имеют стандартный выходной сигнал (4-20 мА), что позволяет автоматизировать процесс измерений параметров работы насосной установки и использовать в конечном итоге персональный компьютер (ПК) для вывода на печать этих параметров и построения графиков рабочих характеристик испытываемого насоса.
Схема коммутации необходимых модулей приведена на рис 2.
Как видно из схемы рис.2 сигналы от датчиков измерительных приборов поступают в многофункциональный измерительный аналоговый модуль типа ОВЕН МВА8 (восьмиканальный), предназначений для построения автоматических систем контроля технологических процессов. Этот модуль осуществляет передачу компьютеру информации о значениях измеренных датчиками величин (интерфейс связи с компьютером ЯБ-485). Информация о измеренных параметрах поступает в модуль сбора данных типа МСБ-100, предназначенный для сбора, сбережения и передачи данных, для формирования архива полученных данных на сменной карте памяти в виде файлов, для передачи сформированного архива в ЭВМ, а также для измерения на двух входах токовых сигналов от 4 до 20 мА и пересчета значений тока в единицы физических величин.
Для взаимного электрического преобразования сигналов интерфейсов ЯБ-485 предназначен преобразователь интерфейсов типа ОВЕН АС-4, который автоматически определяет направление передачи данных и позволяет подключить к промышленной сети ЯБ-485 персональный компьютер (ПК).
Данные записываются в файл в формате х1б с возможностью выборки необходимых данных для построения графиков рабочих характеристик. Выполняется 10-15 измерений, протокол измерений, выводится на монитор ПК и распечатывается на принтере в виде таблицы (табл. 2).
Для построения графиков рабочей характеристики вычисляются подача, напор и КПД по следующим формулам:
б =^л/АР, (1)
4
5
6
1
О о тН 2
3
и £
7
8
9
10
11
12
— и
ю
—
_о
о
АС-4
1 3
2 2
3 1
4
-24В
R
Датчики
5-485 —
Д5
27 28 38 39
МВА8 «п «п
£ ■ч-
+ СЛ
41
42
Д6
43
44
45
Д7
46
47
48
Д8
49
50
51
52
10
11
15
90
264В
16
17
18
Д1
19
20
21
Д2
22
23
24
Д3
5
26
Д4
Датчики
В
А
1
2
3
9
Rm=100Qм±0Дc/o
Вход х-1
Вход х-2
Вход х-3
Вход х-1
Вход х-2
Вход х-3
Вход х-1
Вход х-2
Вход х-3 Ч^ 1
R
(-) - подача насоса , л/с;
Лр - перапад давления на диафрагме, кПа;
с = 0,9666 — постоянная диафрагмы, определенная экспериментально объемным методом.
Таблиця 2
Протокол испытаний центробежного насоса 2К - 6б
№ п/п измеренные вычисленные
Р1 2 кгс/см2 Pf 2 кгс/см2 Др, кПа N, Вт Q, л/с H, м П, %
1 -0.12 1.98 0 1019.01 0 22.4 0
2 -0.12 1.96 1.07 1220 0.998 22.2 21.6
3 -0.13 1.91 3.98 1425.51 1.93 21.8 35.0
4 -0.15 1.85 7.81 1568 2.7 21.4 43.1
5 -0.16 1.7 15.5 1757.8 3.8 20.0 51.5
6 -0.17 1.64 18.75 1816.4 4.18 19.5 53.4
7 -0.19 1.52 24.88 1914.89 4.81 18.5 55.3
8 -0.22 1.27 35.5 2025 5.75 16.3 55.1
9 -0.25 1.13 42.0 2075 6.25 15.2 54.5
10 -0.26 1.04 45.75 2094 6.53 14.4 53.4
H = 10(p2 - pj) + z + Ah (2)
где Н - напор, м;
z + Ah = 1,4 м (см. рис. 1.).
П=-^- 100 (3)
N
1У дв
где r¡- КПД насоса, %;
Nn= pg HQ • 10-3- полезная мощность насоса, Вт;
Nab= N • Гдв , Вт; N, Вт - электрическая мощность двигателя;
ГДВ = 0.84 - КПД двигателя.
Расчетная формула для вичислений КПД насоса:
Г = 11,9 HQ -100,% (4)
N
Все необходимые вычисления по формулам (1^4) выполняются автоматически с помощью программы в ПК.
По результатам вычислений автоматически распечатывается на принтере рабочая характеристика насоса (см. рис.3).
На рис. 3 сплошными линиями показаны распечатанные автоматически на принтере характеристики насоса, пунктирными - паспортные характеристики [3]. Насос 2К-6б эксплуатируется на стенде с 1966 года в учебных целях. Ориентировочное время работы насоса составило не менее 8000 часов. По-видимому, износ насоса послужил причиной снижения его максимального КПД почти на 10 %.
Выводы
Доказана принципиальная возможность производить испытания насосов в автоматическом режиме. Существенно сокращается время, затрачиваемое на испытания.
Автоматизация натурных испытаний насосов непосредственно на месте их эксплуатации позволит использовать результаты испытаний для оперативного управления в реальном масштабе времени работой насосных агрегатов с целью оптимизации их рабочих параметров, обеспечив в конечном итоге энергосбережение.
Т], *t
60
БО
40
3-D
20
10
N, Вт
2000 1B00 1600 1400 1200 1000 300 500 400 200
Рис.3. Рабочая характеристика насоса
Список использованной литературы:
1. Колпаков Л. Г. Центробежные насосы магистральных трубопроводов./ Л. Г. Колпаков. М., Недра, 1985. - 183 с.
2. Гапич Л. В. Новый вид испытаний насосного оборудования./ Л. В. Гапич// «Вюник Сум.ДУ, Серш Техшчш науки» № 4, 2011, - С. 50-59.
3. Насосы центробежные типа «К». Инструкция и техническая документация. Харьков, Прапор, 1966. -
23 с.
References:
1. LG Kolpakov Centrifugal pumps of trunk pipelines . / LG Kolpakov . M. , Nedra, 1985. - 183 p.
2. Gapich LV A new kind of pump equipment testing . / LV Gapich // « News of Sum.DU , Seriya Tehnichni Science » № 4, 2011. - P. 50-59 .
3. Centrifugal pumps type "K" . Manual and technical documentation . Kharkiv, Prapor. 1966. - 23 p .
Поступила в редакцию 15.01 2016 г.
