Индикатор, индикаторная работа
Для экcпериментального определения работы насоса и контроля за ним применяют индикатор (рис. 1.6.а). Назначение индикатора - избавиться от параметра t в системе уравнений:
S = f(t); p = f(t)
и привести ее к уравнению, имеющему вид:
p = f(S).
Рис.
1.6. Индикатор: а — принципиальная схема; 1 — груз; 2 — барабан; 3 —
перо; 4 — пружина индикатора; 5 — поршень индикатора; 6 — трехходовой кран; б —
индикаторная диаграмма поршневого насоса (пунктирная линия — идеальная, сплошная
— реальная)
Индикатор состоит из поршневого манометра и преобразующего механизма. Поршневой манометр имеет цилиндр с притертым поршнем, к верхней части штока которого прикреплено перо. Между поршнем и верхней крышкой цилиндра находится тарированная пружина, а надпоршневой объем цилиндра соединен с атмосферой. Нижняя полость цилиндра соединяется трехходовым краном с исследуемым цилиндром насоса или с атмосферой.
Преобразующий механизм состоит из барабана, на котором укрепляется бумага, и сменных шкивов, обернутых нитью, один конец которой соединен со штоком исследуемого цилиндра, а к другому подвешен грузик.
При изменении давления в цилиндре насоса поршень манометра перемещается на величину, пропорциональную давлению в цилиндре, перо при этом оставляет на барабане след. При движении поршня насоса барабан поворачивается на угол, пропорциональный перемещению.
Рассмотрим работу индикатора в идеальном случае (пунктирный контур ABCD (рис. 1.6.б) при повороте кривошипа насоса на 360°.
В левой мертвой точке перо будет занимать положение, соответствующее точке Е. В начале хода всасывания при перемещении поршня вправо в цилиндре понизится давление всасывания, поршенек манометра при этом переместится вниз, пружина сожмется, в результате чего перо прочертит линию ЕА. При ходе всасывания давление в цилиндре будет постоянным, и перо прочертит на вращающемся барабане горизонтальную линию AВ, лежащую ниже линии ЕЕ', соответствующей атмосферному давлению. В конце хода всасывания давление в цилиндре станет равным атмосферному - поршенек под действием пружины вернется в исходное положение и перо прочертит линию ВЕ'. При ходе нагнетания давление в цилиндре повысится до давления нагнетания и поршенек будет перемещаться вверх до тех пор, пока давление жидкости не уравновесится силой упругой деформации пружины. Перо при этом прочертит линию Е'C.
При ходе нагнетания перо прочертит линию СD вплоть до остановки поршня насоса в левом мертвом положении, когда давление в цилиндре станет равным атмосферному и пружина вернет поршенек в исходное положение - линия DE.
При повторении цикла работы насоса будет повторяться и траектория движения пера на бумаге.
В реальных условиях диаграмма будет отличаться от идеальной вследствие наличия воздуха, газа, паров жидкости в цилиндре, утечек через уплотнения поршня и клапанов, запаздывания закрытия и открытия клапанов, их сопротивления и т.д.
Реальная диаграмма (контур aeсd, рис. 1.6, б) будет отличаться от идеальной наличием зигзагов возле точек a и с, что объясняется гидравлическим сопротивлением клапанов и их колебаниями. Линии da и bc не будут вертикальными, что вызвано запаздыванием закрытия и открытия клапанов.
По виду индикаторной диаграммы можно судить о работе отдельных узлов насоса.
Площадь, очерченная контуром индикаторной диаграммы, представляет собой работу, совершенную поршнем за цикл. Разделив площадь индикаторной диаграммы Fинд на ее длину и умножив на масштаб пружины индикатора m, мы получим среднее индикаторное давление picp.
Индикаторная работа будет равна:
Ai = pi · F · S,
а индикаторная мощность (кВт):
Ni = Ai · n = pi · F · S · n.
Эта мощность определена для насоса одинарного действия.
