CC BY
27
е
52
ОБОРУДОВАНИЕ
EQUIPMENT
5/Н (73) октябрь 2008 г. ЭКСПОЗИЦИЯ
Уже неоднократно говорилось о растущей потребности в дозировочных насосах с широким диапазоном регулирования подачи. Было отмечено, что применение в выпускаемых компанией «№паг МаётЬиуе» (г. Рига) дозировочных насосах типа НД привода Varicon фирмы «Напшпд» (Германия) вдвое увеличивает диапазон регулирования подачи. Специалисты ООО «Гидромаш - Норнат» (г. Москва), которое является представителем компании «№паг МаётЬиуе» в России, продолжили работу в этом направлении.
ДОЗИРОВОЧНЫЕ НАСОСЫ
С РЕГУЛИРУЕМЫМ ПРИВОДОМ «VARICON»
И.Е. ПАТРАЙ генеральный директор компании «Ипаг Маё1пЬиуе» г. Рига
В.В. САДОШЕНКО генеральный директор ООО»Гидромаш-Норнат» г. Москва
Б.А. ЧЕРНЯВСКИЙ главный инженер ООО «Гидромаш-Норнат» г. Москва
Был испытан дозировочный насос НД Р 160/3,5 С13 с приводом Varicon с двигателем ССй-804-1-550 с параметрами: и = 220 V, N = 0,37 кВт, пдв.мах. = 2500 об/мин. (рис.4). Напомним, что привод Varicon представляет электродвигатель со встроенным преобразователем частоты и независимой вентиляцией, благодаря чему обеспечивается охлаждение двигателя на минимальных оборотах. На лицевую панель двигателя выведен потенциометр со шкалой 0.....100 %,
с помощью которого легко и удобно регулировать обороты двигателя, а также, соответственно, частоту ходов плунжера насоса. Кроме того, привод оснащен выносным пультом управления с индикацией прямым текстом (на русском языке), который позволяет быстро и просто параметрировать привод. В частности, возможны установка желаемых режимов разгона и остановки двигателя (и, соответственно, насоса), выбор температурного режима двигателя, а также внешнее управление оборотами двигателя в соответствии с аналоговым сигналом 4-20 мА.
Гидроцилиндр насоса НД Р 160/3,5 С13 выполнен из стекла, а плунжером служит сильфон из фторопласта Ф4.
Номинальные параметры насоса с серийным трехфазным двигателем мощностью N = 0,25 кВт и синхронным числом оборотов п = 1500 об/мин
максимальное давление:ртах = 3,5 кгс/см2; номинальная подача: Он = 200 л/ч; вакуумметрическая высота всасывания:3 м коэффициент подачи: не менее 90 %.
Испытания проводились на стенде испытаний дозировочных насосов ОАО «НПО «Гидромаш» (г. Москва) на воде Т = +18° С при максимальном давлении ртах = 3,5 кгс/см2
Прежде всего было решено определить скоростную характеристику насоса: зависимость частоты ходов п плунжера насоса от
показания П на шкале потенциометра двигателя. Представленные на рис. 1 кривые показывают, что фактическая скоростная характеристика насоса нелинейна и отличается от идеальной, исходящей из начала координат в точку: П max = 100 %, n max = n max дв. / k =161,3 ход/мин., где n max дв. = 2500 об/мин., k = 15,5 - коэффициент редукции червячного редуктора насоса. Особенно расхождения увеличиваются при малых значениях П, %, что дало основание для выбора рабочего диапазона регулирования. Для насоса НД Р 160/3,5 С13 рабочий диапазон ограничен значениями П = 20 + 75 % как область надежной и устойчивой работы насоса, где выполняются требования к точности дозирования, а также к надежности и кавитационным свойствам насоса. Данный диапазон соответствует частотам ходов плунжера n = 20 + 115 ход/мин. Значение П = 62 % определено как номинальное ввиду его соответствия частоте n = 92 ход/мин. - номинальной частоте ходов плунжера насосов НД с серийными двигателями мощностью N = 0,25 кВт и синхронными оборотами n = 1500 об/мин.
Далее была определена зависимость подачи насоса от частоты ходов плунжера при максимальной длине хода плунжера S = 32 мм. Линейный характер этой зависимости (рис. 2) свидетельствует о том, что единичный объем насоса V0 (подача за один двойной ход плунжера) постоянен, не зависит от частоты ходов n и равен
V0 = Q ./ n = 36,5 см3.
0 ном ном. '
Выбранному рабочему диапазону ходов соответствует диапазон подач: Qmin = 45 л/ч, Qmax = 252 л/ч, откуда получаем глубину регулирования подачи при частотном регулировании, равную Qmax / Qmin = 5,6. На номинальной частоте ходов плунжера пном = 92 ход/мин. подача насоса равна Q^ = 200 л/ч. ►
DOSING PUMPS
WITH THE VARICON REGULATING DRIVE
The growing requirement for dosing pumps with a wide range of delivery regulation [1] has been talked about on many occasions now. It has been also pointed out that the use of Varicon drive manufactured by Hanning (Germany) in the HD type dosing pumps manufactured by the «Rinar Masinbuve» Company (Riga) doubles the range of delivery regulation [2]. The engineers of LLC «Hydro-mash - Nornat» (Moscow) which represents the «Rinar Masinbuve» Company in Russia are carrying on with the work in this area.
The ND R 160/3.5 C13 dosing pump with Varicon drive and CCD-8C4-1-550 motor whose parameters are as follows: U=220 V, N = 0.37 kWt, n pressure max. = 2500 rpm (Fig. 1), was tested. Let us remind you that the Varicon drive constitutes an electric motor with an in-built frequency transducer and independent ventilation, by virtue of which the motor is cooled at minimum rpm. On the front panel of the motor there is a potentiometer with a scale from 0.. .100% which easily and conveniently regulates the motor rpm as well as, correspondingly, the stroke frequency of the plunger pump. Apart from that, the drive is equipped with a remote control panel with direct text indication (in Russian) which allows one to load the parameters into the drive quickly and easily. Specifically speaking, it is possible set the desired modes of acceleration and shutting down the motor (and, correspondingly, the pump), to select the motor's temperature conditions as well as the motor rpm external control subject to the analog signal of 4-20 mA. The ND R 160/3.5 C 13 pump hydraulic cylinder is made from glass while the bellows from fluoroplastic 04 serve as a plunger.
The rated parameters of the pump with volume produced three phase motor, power rating N=0.25 kWt with synchronous rpm n = 1500
Maximum pressure: pmax = 3.5 kgf/sq cm;
Nominal feed: Qn = 200 l/hr;
Vacuum gage suction lift: 3 m
Delivery rate: no less than 90%. The tests were conducted on the test stand for dosing pumps of JSC «NPO «Hydromash» (Moscow) using water T=+18°C at maximum pressure pmax = 3.4 kgf/sq.cm. First of all, it was decided to determine the speed characteristic of the pump: dependence of the pump plunger stroke frequency n on the n reading on the motor potentiometer scale. The curves presented in Fig. 2 show that the actual speed characteristic of the pump is non-linear and is different from the ideal one, originating from the coordinate origin to point: n max = 100%, n max = n max
2o 30 40 so ей го во ® loo n, %
Рис. 1 Скоростная характеристика
Рис. 2 Регулировочная характеристика
Ф
ЭКСПОЗИЦИЯ 5/Н (73) октябрь 2008 г.
ОБОРУДОВАНИЕ
EQUIPMENT 53
motor / k = 161.3 strokes per minute, where n max motor = 2500 rpm, k = 15.5 - reduction ratio of the pump worm gear. Variations especially increase at low values of n, % ,which was the reason why the working range for regulation was chosen. For the ND R 160/3.5 C13 pump, the working range is restricted to the following n values n= 20
- 75% as the range of reliable and stable operation of the pump, where the dosing accuracy requirements are met as well as the reliability and pump cavitation properties requirements. This range corresponds to the plunger stroke frequency of n = 20 - 115 strokes per min. The n=62% value is determined as nominal due to it corresponding to the frequency n=92 strokes per minute -the nominal frequency of plunger strokes for the ND pumps with serial motors, power rating N=0.25 kWt and synchronous rpm n =1500 rpm
Then the dependence of the pump delivery on the plunger stroke frequency was determined with the maximum plunger stroke length of S = 32 mm. The linear nature of this dependence (Fig. 3) shows that a single pump volume V0 (delivery per one double stroke of the plunger) is constant and does not depend on the frequency of strokes n and equals V0 = Qnom. / n nom. = 36.5 cubic cm. The selected working range of strokes corresponds to the range of deliveries: Q min = 45 liters per hour, Q max = 252 liters per hour from which we obtain the depth of delivery regulation with frequency regulation, equaling Qmax / Q min = 5.6. At nominal frequency of the plunger strokes n nom. = 92 strokes per minute, the pump delivery equals Q nom = 200 liters per hour.
And, finally, a range of pump regulation characteristics was determined with change both in the frequency of strokes (n, %) and the length of the plunger stroke (S, mm). One can see (Fig. 4) that with minimum values of both regulation parameters: Smin = 8 mm and nmin = 20% we have Q min = 12 liters per hour from which it follows that the delivery regulation depth: Q max / Q min = 252/12 = 21. When choosing the type of regulation: by changing the frequency of strokes or by changing the stroke length, one has to bear in mind that from the perspective of the pump operation reliability it is desirable that the plunger stroke length should be as great as possible. For example, when adjusting the pump delivery from maximum value to the minimum, it is desirable to change the delivery as follows: within the range Q = 252 - 45 liters per hour - by changing the frequency of strokes n = 75
- 20% with maximum stroke length S = 32 mm, while in the range Q = 45 - 12 liters per hour, with the stroke frequency n=20%, by changing the stroke length S 32 - 8 mm. This means that the preference should be given to the adjustment of motor rpm, i.e. frequency regulation. It is interesting to determine the accuracy category of the ND R 10/3.5 C13 dosing pump for which one has to compare the value of the actual V0 and the ideal V0ide-al of the pump single volumes.
For the plunger of the bellows type:
D(outside) = 47 mm and D(inside) = 31 mm - the outside and inside diameters of the bellows respectively.
For the ND R 160/3.5 C 13 pump we have: V0 ideal =38.2 cubic cm, V0 = 36.5 cubic cm from which it follows that the delivery rate equals n 0 = V0 / V0 ideal = 0.95 which corresponds to the dosing accuracy category 1.0.
CONCLUSIONS
1. The use of the Varicon drive in the ND R 160/3.5 C 13 dosing pump has made it possible to increase the regulation range of the pump delivery up to such values as 252 - 12 liters per hour.
2. The connection dimensions of the Varicon drive coincides with the motor dimensions installed on serial Type ND dosing pumps manufactured by «Rinar Masinbuve». The installation of Varicon drives increases the delivery regulation range as well as the regulation quality and the life span of the pump.
Note.
The latest development of the Company Rinar
Masinbuve is a 3 plunger electric dosing sealed membrane pump (Fig 5) with the following parameters:
- capacity - 300 liters per hour (100 liters per hour each cycle)
- boost pressure - 160 kgf/sq cm
2A0
200
. i20
BO
¿0
а .-200 JV4
п S - гинаймле Г» шкале Прибора длина *ляа пп^нивра /О' ^
а - подагра насоса
о = 12 л/ч
10 20 30
Рис. 3 Семейство регулировочных характеристик
И, наконец, было определено семейство регулировочных характеристик насоса при изменении как частоты ходов (П, %), так и длины хода плунжера (в, мм). Видно (рис. 4), что при минимальных значениях обоих регулировочных параметров: в^п = 8 мм и Пт|п = 20 %, имеем: О^п = 12 л/ч, откуда глубина регулирования подачи: Отах / От|п = 252/12 = 21.
При выборе типа регулирования изменением частоты ходов или изменением длины хода следует иметь в виду, что с точки зрения надежности работы насоса желательно, чтобы длина хода плунжера была как можно больше. Например, при регулировании подачи насоса от максимального значения до минимального желательно изменение подачи производить следующим образом: в диапазоне О = 252 + 45 л/ч - за счет изменения частоты ходов П = 75 + 20 % при максимальной длине хода в = 32 мм, а в диапазоне О = 45 + 12 л/ч - при частоте ходов П = 20 % за счет изменения длины хода в = 32 + 8 мм. Значит, предпочтение
40 50 П.%
60
7В
5=Э1мм
Ё-24МЧ S=2QMM
5=16мм
8*12мм S=Bmm
90
следует отдавать регулированию числом оборотов двигателя, т.е. частотному регулированию.
Представляет интерес определение категории точности дозирования насоса НД. Р 160/3,5 С13, для чего необходимо сравнение значений фактического V0 и идеального V0ид. единичных объемов насоса. Для плунжера сильфонного типа:
где, Дн = 47 мм и Двн = 31 мм - наружный и внутренний диаметры сильфона соответственно.
Для насоса НД Р 160/3,5 С13 имеем: V0ид. = 38,2 см3, V0 = 36,5 см3, откуда коэффициент подачи равен г|0 / V0ид= 0,95, что соответствует категории точности дозирования 1,0.
ВЫВОДЫ
1. Применение в дозировочном насосе НД Р 160/3,5 С13 привода Varicon дало возможность увеличить диапазон регулирования подачи насоса до значений 252 + 12 л/ч.
2. Присоединительные размеры привода Varicon совпадают с размерами двигателей, устанавливаемых на серийных дозировочных насосах типа НД производства компании «Ипаг МаётЬиуе». Установка приводов Varicon позволит увеличить диапазон регулирования подачи, а также качество регулирования и срок службы насоса.
ПРИМЕЧАНИЕ
Последняя разработка компании «Ипаг МаётЬиуе» - 3-х плунжерный агрегат электронасосный дозировочный герметичный мембранный (рис. 5) с параметрами:
• производительность - 300 л/час (100 л/час каждого г/ц)
• давление нагнетания - 160 кгс/см2 ■
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Л. Н. Пинегин. О применении дозировочных электронасосных агрегатов типа НД. «Насосы&оборудование», № 2, 2006 г 2. Л. Н. Пинегин. Дозировочные электронасосные агрегаты из Латвии. «Насосы-&оборудование». 2007 г.
