1980 - Динамика насосных систем, страница 4

На рис.2,б представлены кривые. зависвмости размаха автоколебаний расхода от наклона линейной характеристики насоса при различных значениях длины трубопроводе / в пределах от насоса до слива (1— !9 ь = г; р -х -рлт ь у -у-рх; т'-х л ).Видно, что с увеличением клины трубопровода точка начала аитоколебаний смещается в область больших отрицательных наклонов характеристики насоса. Однако в атом случае заметно замедляатся рост амплитуд автоколебаний нри увеличении наклона характеристики насоса. Расчет нроцессов автоколебаний, с помощью которых построены кривее на рис.й,а,б, нроведен при постоянном давлении в емкости слива.

Рассмотрвм теперь емкость слива, давление в которой зависит от величины расхода подаваемой в нее жидкости, Лля упрощенна вадачи кредноложим, что жидкость, поступающая в слннную емкость, мгновенно преврещается в газ с начальной температурой Т, а состояние переменного количества массы газа в емкости взменяется прь аднабатических условиях. Система уравнений, описывавшая динамику состояния газа в такой емкости, будет иметь следующий вид: Фт — -6' -е' р г и'Тг ,— „; = СД-Ы; — ~.]Тг, р — л Т г р гг Рг ~~ в~~ г динамической характеристикой нроцессов изменения состояния газа н емкости служит характеристическое время пребывания частиц газа в этой емкости 'ег рр г рля установившихся значений рабочих параметров в емкости, соотье~ ствующих некоторому реюшу ее работы, велвчнна времени сребыванзь газа зависит от объема емкости: Рг'Тг' лр у р.

'О -дз 6 ге т,ас Рис.З. с сомошью рормулы (6) можно выбиреть неличину я, тем свмым, за- Г давать опреДеленное знаЧЕНИе Лдя велнчвпн времени ПрЕбывания газа в емкости. Не рис.З показаны гранвцы области автоколебаний в координатах для параметров насоса и сливной емкости (наклон напорной характеристики и время пребывания гааз) при различных значениях длины трубопроводе (1 -! 1772 -Е '~~13-Е УД). Нвдно, что уменьшение времени пребывания газа в емкооти слива приводит к расивреыию области устойчивости, ноторвя ресположена снизу от граничной линки - с аештриховвнной ее стороны.

Увеличение же длвнн трубопровола приводит к рвсширению области евтоколебательных процессов в системе (рис.З, кривые 2,3). Нз основвнни полученных результатов параметрического исследования автоколебательных процессов можно сделвть вывод, что-приведенные в ствтье ыелинейное уравнение движения клапана регулятора прямого действвя и уравнение расходы описывают ввжное явление— звтоколебания в системе регулируемой подечи жидкости, которые час тс возникают и трудно поддаются еыелиау. 1. Захаров Н.Д. Исследоввние динамических свойств регуляторе ресхода жидкости йрямого действия с поисоединенннм тпубопроводсм по нелинейным уравнениям.

- Тр.%АМ, ')979, 8%, с.2с-27. 2. Айзермен М.А. Лекции по теории автометического регулвровенияю Ы.: Гостехиздйт, 1636. - 427 с. 3. Винцент Дель Торо, Сидней Р.Паркер. Принципы проектирозензя систем автоиитического упрввлейия."Ы.: (йншгиэ, !ЗоЗ. - ЗПО с. 21 УМЕ 629.7, 03:62-52 В.М.Калнин, В.А.Шерстянников НЯРУАУЗИЕ РОТОРА ШНИ(О-П)П)ТРОБАЖНОГО НАСОСА ПРИ АВТОКОАНБАНИЯХ В ГКПРОСИСТуй)В В последнее время большое внимание уделяется исследованию ззтоколебательных рекиыов в свстеме центробвкннй иаоос — входной трубопровод, Представляет интерес ответить на вопрос, в какой степени указанные автоколебання повышают нагрузки нв конструкцию самого двигателя, в частности на поллшпники и ротор ТНА.

В известных'нзз работах таких результатов не содерчится (Л,27 и др.). Параметра перемещения и негруженая ротора одновременно ые намерялись. В настоящей работе для получения фактических данных по нагруженвю ротора ТНА на нестацвонврных рахимах проведено измерение радаальннх и осевых уоилий и перемещения вала наооса прв различных динамвческих вовмущениях, действующвх в гидросвстеме, в том числе при автоколебаниях. В качестве объекта исследования использовался турбонзоооный агрегат с дзухопорнме ротором, состовций из шнеко-центробежыого насооа и осевой турбины.

Объект нсследоввнвя был оснащен комплексом измерительных средств, нключахщим встроенные в подшвпник тензодатчвки радиальных усилий 4, кольцевую многоспайную термопару б, тсковихревые датчика радиальных и осевых перемещений вала ! и 2, вибродвтчнки на корпусе в районе опор 3 и датчика пульсаций давленая на входе и выходе насоса 6 (рис.)). Исследонание проведено методом гидродинамического моделврозання ДУ при работе насоса на воде и турбины на воздухе высокого давления. Непериодические возмущения задавались резкиыв изменениями гидравлического сопротивления в напорной магистрали.

Автоколебания параметров гидросистемы вызывались снижением давления на входе в насос. Создаваемые возмущения вызывалв иаменения параметров режима работы насоса и величий негруаок и перемещения ротора. Осевое и радиальное перемещения ротора намерялись специально разработанной бесконтактной аппаратурой, состоящей из токовихревнх датчиков и трехкензльного усилителя со встроенным генератором несущей частоты.

Низкочастотная модуляция сигнала датчикон радиальног~ перемещения ос) ществляется за счет технологического ексцентрисите. 22 -„ельного насадка аахв, а модуляция оигнела осевого перста вю мешенк" эа счет надичия ступеньки на торце насадка. Сигналя рзгистрирсв ровелиоь влейфовнм осциллографом Н-113. радиальные сали, действуюшве на опору ротора, измерялись шестью ген тенэодатчиквми, наклеенннми в павах нарушной обоймы подшипника. . Вяли исподьвованн тензодатчики типа 2ИНА-3-!ООГВ Яу со Рис.1, значением тенэочувстввтельности Х- 2 в сопротввлением 60 Ом.

Сигналн с тенводатчвков через усилители типа ТА-Ь подавалиаь на шлей- фовые осциллограф"' Совокупность показаний шести тенэодатчиков позволяет опреушлить величину и направление радиальной нагрузки. Йнбрацаи измерялись вибродатчикеми типа ИС-313, распололенннми на корпусе вблизи упорного подшипника. Регистрация сигналов производилась осциллографом Н-115 через усилитель !ЙЬ-3.

Разгеботанная аппаратура позволила ила получить информацию о динамических нагрухенвях рото- 23 у„,граб о,ма гоа аб 1бо ега а о ОР'1а О а а ДО 1 о,е лб и дг д о аг ае об аа г,о гг 1е го ~а)/(й) 41 Дг у ар«г Рис.2. ра о погрешностями, не превмаакщимн !Ол в диапазоне частот 5-2000 Гц. Проведенные эксперименты дали следующие результаты. Ыа переходных резинах в области малых я'.(рис.2) наблюдается резкое увели и чение нагрузок на подшипник и вибраций по сравнению с их вначени.

ямн на ыомпнальном резные. Работа насоса в области глубокого дрог селирования с выходом на номинальный реаим по параметру гг осущесг и влялась дросселнрованиеы напорной магистрали насоса и последуюшш разбеги ее раскрытием, при етом охватывалась область характеристз и вг ць пу де (и и (( (е (з хс а гв( Ра е а! вг дю и( пз пз оч ое пц хс 6 Рнс.З. насоса по приведенному расходу — (0,1-1,1)( †„ ) .

рвдивпьное 4 Усилие Ф пРи и- 0>1 состаилнет 2с0-200 кгс по сРввненив о 50 кгс прн ( †„ ~ . Изменяется танке неправление рвдиальясго усилия у: при 4. уг 0,1 снлв напрандена н сторону меньших сечений спирального отнсдв, по мере перехода насоса на ре.аж ( †„ у» ,происходит изыене- ние ыаправлення в сторону больных сечений отвода. Изменение в неяревленви свлы составляет приблизительно 60О.

Уровень анброперегрузок и и пульсаций давления ФР ыа дроооельнсм режиме примерно в З-4 рава ныюе, чем ыа номннаиьном, Существенных изменений в осевоы и радввльном биении вана не ыаблюдаетоя. При натруженна ротора гидрввлвчеоквм ударом, вызванным резким закрытием клапана в напорной магистрали (рис,З,а), также существенно возрастают нагрузки подзмпиикаб и ввбрацни ротора, Заброс давленая при гидроударе преэызмет 60 10 Па.

В процессе эенрытвя клапана (прн переходе с режима (~~-~ ыаХ с 0,1) радиальное усилие на подювпнике увелачвваетон а 42-55 до 260 кга, а направление свлы изменяется на 60о. В момент гидроудвра ввброперетруеыа В районе опор достигает 204', в затем стабилизируется на уровые Фу .. Отмечаются такае резкие осевыа перемещания ротора величиной до 0,1 мм. В отличие рт негруженый ротора и подаипников, воэннкаювмх при дросселирозании насоса н при гидроударах, дополнительные диызмаческие ывгруакн этих элементов, вызываемые автоколебаыиями параметроз гэдросистемы, являются незначительными (рис,З,б), В исследованной области параметров автоколебаивй (У 5-20 Гц, РР до +1 10 Па) радиальные нагрузка Р, действующие ыа ротор, пра налв- 5 чиа и отсутствии колебаний отлнчаютоя не более чем ыа 1(Ж, Явью вырвиеыной теыденции к возрастанню радиального нагружеаия в завасимооти от амплитуды и частоты колебаний тикке не наблщиается. Следовательно, для рассматриваемого насоса воаникзющие в оаотеме насос-входной трубопровод аитоколебання не приводят к оущеотвенныы дополнвтельным негружениям подиипникв, Как было показано виве,значительно более сильное натруженна дают переходные режимы при глубоком дросселнрозанни насоса.

Таким образом, прозеденыое исследование позволяет составить предотазление о сравнительной значимости рассмотренннх возмущений как нзгружяююих Факторов для конструк'ции ТНА. !. Козелков В.П,, Цнмочкин А.Ф. Экспериментальное исследование автоколебзний в гйдрзвлическсй сйстеме. - В кнь кавитационные колебания в насосных снстеыах. Енеи: Наук. думка, 1З)6, ч. 1,о.71-80 2. Пилипенко п.Б.