5.3.1 Общие сведения
В данном разделе, принимая во внимание точность, требующуюся для испытаний по классам 1 и 2, приведены условия, необходимые для проведения измерений рабочих характеристик.
Примечания
1 Подача насоса на одной испытательной установке (стенде), как бы точно измерения не проводили, не может иметь точно такие же показания подачи на другой испытательной установке.
2 Рекомендации и общие положения об испытательных установках для проведения необходимых измерений приведены в разделах 7 и 8 и, если необходимо, их допускается использовать в сочетании с другими стандартами, касающимися измерения скоростей потока в закрытых трубопроводах различными методами (см. раздел 7).
3 Средства измерений, используемые при испытаниях по классу 2, должны иметь класс точности не ниже указанного в таблице 5.1.
Таблица 5.1
Наименование показателя
|
Рекомендуемый класс точности средства измерений, не ниже
|
Расход
|
2,5
|
Давление
|
Мощность насоса
|
Мощность насосного агрегата
|
2,0
|
Частота вращения
|
1,0
|
Для измерения разрежения на входе в насос при получении кавитационной характеристики или контроле кавитационного запаса, а также при получении характеристики самовсасывания насоса, следует применять вакуумметры класса точности не ниже 1,0.
5.3.2 Стандартные условия испытаний
Наилучшие условия измерений в мерных сечениях достигаются тогда, когда поток в них обладает:
- осевой симметрией распределения скоростей;
- равномерным распределением статического давления;
- отсутствием завихрений, вызываемых стендом или установкой.
Для классов испытаний 1 и 2 проверка указанных условий не требуется. Необходимо избегать любых изменений, могущих повлиять на указанные выше условия испытаний, т.е. не допускать изгибов, поворотов, расширения или изменения поперечных сечений трубопроводов в непосредственной близости (менее четырех диаметров) от мерного сечения.
Обычно неравномерность потока на входе в насос возрастает с увеличением типового числа K (коэффициента быстроходности ns) насоса. Когда K > 1,2 (ns > 230), рекомендуется при испытаниях воспроизводить эксплуатационные условия работы насоса.
Для соблюдения стандартных условий испытания рекомендуется отвод от резервуаров со свободной поверхностью или больших сосудов (резервуаров) в закрытой сети проводить прямым участком трубопровода, длину L которого вычисляют по соотношению L/D = K + 5 (D - диаметр трубы. Это особенно важно для испытания по классу 1).
Эти условия также будут соблюдены без установки выправляющих поток устройств, для насоса, имеющего по схеме установки (стенда) на входе изгиб трубопровода под прямым углом на расстоянии L от входного патрубка. В таких условиях нет необходимости использовать выпрямители потока в трубе между изгибом и насосом. Тем не менее, в закрытой схеме стенда, где поток идет в насос сразу из резервуара, необходимо быть уверенным, что поток жидкости, поступающей в насос, не имеет завихрений, вызванных конструкцией стенда (установки), а идет с равномерной симметричной скоростью.
Завихрений можно избежать при:
- тщательном конструировании трубопровода, подводящего поток к мерному сечению и входному патрубку насоса;
- точном исполнении и использовании устройства, выпрямляющего поток;
- правильной установке трубок отвода давления, уменьшающей их влияние на результат измерения. Не рекомендуется устанавливать задвижки на всасывающей линии насоса (см. 5.4.4), но если без нее не обойтись, например при кавитационных испытаниях, длина прямой трубы между задвижкой и входом в насос должна соответствовать требованиям 11.2.2.
5.3.3 Испытательные моделирующие устройства
Если по вышеприведенным причинам согласовано испытание насоса в условиях, схожих с условиями его работы на месте эксплуатации, то важно, чтобы на входе моделируемого устройства поток жидкости был максимально возможно лишен завихрений, вызываемых конструкцией стенда (установки), и имел осесимметричное распределение скоростей. Необходимо создать все условия для достижения этих целей.
При необходимости, для испытания по классу 1 распределение скоростей потока в моделируемой схеме (цепи) следует определять расположением трубок Пито, чтобы установить наличие требуемых характеристик потока. В противном случае требуемые характеристики потока в соответствующих сечениях можно получить при установке соответствующих устройств, типа выпрямителей потока для направления или корректировки (завихрений или асимметрии). При этом нужно быть уверенным, что на условия испытаний не будут влиять потери напора, связанные с некоторыми приспособлениями выправления структуры потока.
5.3.4 Испытания насосов с дополнительным оборудованием (арматурой, фитингами)
Если оговорены в договоре стандартные испытания, то их следует соблюдать и при испытании насоса в комбинации с его дополнительным оборудованием:
- необходимым для установки насоса на рабочем месте, или
- необходимостью для точного воспроизводства оборудования на рабочем месте, или
- оборудованием, необходимым для проведения испытания (приспособления к насосу).
Поток на входе и выходе таких комбинированных установок должен соответствовать стандартным требованиям по 5.3.2.
Измерения следует проводить в соответствии с 8.2.2.
5.3.5 Установка насосов, аналогичных погружным
Если сам насос или насос в сборе с фитингами (дополнительным оборудованием) устанавливают или испытывают в условиях, где трубные соединения не могут обеспечить условия по 5.3.2 из-за недоступности или погружения, то измерения следует проводить в соответствии с 8.2.3.
5.3.6 Насосы для буровых скважин и насосы с погружным валом
Насосы с погружным валом и насосы для буровых скважин не могут быть испытаны с полной длиной напорного трубопровода или вала, и, следовательно, не измеряют и не учитывают потери напора на участках, не подвергаемых испытанию, и энергию, затрачиваемую на трансмиссию на этих участках. Во время такого испытания упорный подшипник подвергают значительно меньшей нагрузке, чем при окончательной установке на месте эксплуатации. Измерения следует проводить согласно 8.2.3.
5.3.7 Самовсасывающие насосы
Обеспечение самовсасывания самовсасывающего насоса можно проверить при указанном в договоре статическом напоре всасывания, присоединив входной трубопровод, равнозначный тому, который используют на окончательной установке.
Если испытание нельзя провести по указанному способу, то необходимую испытательную установку следует указывать в договоре.
5.3.8 Схемы испытательных установок (стендов)
Испытательные установки (стенды) должны обеспечивать стандартные условия испытаний насосов в соответствии с 5.3.2 при отсутствии колебаний и вихрей в потоке.
Стенды для испытаний допускается выполнять открытыми (т.е. со свободным уровнем перекачиваемой жидкости, находящимся под атмосферным давлением) или закрытыми (т.е. без сообщения с атмосферой (баком), где давление над поверхностью перекачиваемой жидкости может поддерживаться как равным, так и выше и ниже атмосферного.
При кавитационных испытаниях по определению или контролю NPSH вакуум на входе в насос допускается создавать при помощи вакуум-насоса (в закрытой схеме стенда) или регулирующей арматуры на подводящем трубопроводе насоса (для закрытой и открытой схем стенда), а также снижением уровня воды в резервуаре. При этом должна быть исключена возможность попадания воздуха в гидравлический тракт испытательного стенда.
5.3.9 Стенд для параметрических и кавитационных испытаний
У стендов для параметрических и кавитационных испытаний перед входным патрубком насоса должен быть предусмотрен прямолинейный участок трубопровода длиной не менее шести внутренних диаметров патрубка насоса. На этом участке должны отсутствовать изменения площади и конфигурации проходного сечения трубопровода. Допускается использовать на входе в насос гибкий шланг с сохранением условий по 5.3.2.
В обоснованных случаях допускается проводить испытания на стендах с укороченными трубопроводами и непрямолинейным подводом жидкости к насосу, а также на испытательных стендах, имитирующих реальные условия работы насоса (агрегата) на местах эксплуатации, или непосредственно на местах эксплуатации по специальным ПМ, согласованным с заказчиком и утвержденным в установленном порядке.
Для предотвращения отрыва потока и образования вихрей при входе в насос за счет разности внутренних диаметров стыкуемых фланцев насоса и трубопровода выступающие торцы фланцев по направлению движения потока сгладить (ликвидировать) путем введения конфузорных или диффузорных проставков.
Схемы открытой и закрытой испытательных установок показаны на рисунках 11.4, 11.6.
5.3.10 Стенд для определения характеристик самовсасывания насоса
5.3.10.1 Устройство и оснащение стенда
Стенд для получения характеристики самовсасывания насоса должен иметь на входной линии перед насосом герметичный дроссель и обеспечивать свободный выход воздуха из напорного патрубка в атмосферу.
Принципиальная схема стенда представлена на рисунке 5.1.
1 - насос; 2 - ротаметр; 3 - дроссель для создания разрежения на входе; 4 - вакуумметр; 5 - микроманометр; 6 - диафрагма
Рисунок 5.1 - Стенды для определения характеристик самовсасывания насоса
Подачу воздуха самовсасывающим насосом измеряют перед дросселем в трубопроводе, соединяющем дроссель с атмосферой; вакуум измеряют в полости между дросселем и насосом.
5.3.10.2 Схемы имитирующих подводов на стендах для определения и проверки высоты и времени самовсасывания насоса
Стенд для определения и проверки высоты самовсасывания и времени самовсасывания выполняют по одной из схем, приведенных на рисунке 5.2. Диаметры, длины и схему расположения трубопроводов при испытаниях следует указывать в технической документации на насос или в программе испытаний. Горизонтальные участки всасывающего трубопровода насоса допускается имитировать емкостями, как это показано на рисунке 5.2.
hCH - номинальная высота самовсасывания; В - вакуумметр; А - емкость, имитирующая длинный горизонтальный участок всасывающего трубопровода
Рисунок 5.2 - Схемы определения высоты самовсасывания
Самовсасывающие насосы, которые не могут быть испытаны по приведенным схемам, допускается испытывать на специальных стендах, схемы которых и методы испытаний приводят в ПМ.
Для проверки самовсасывающей способности насоса допускается использовать замкнутую емкость, из которой проводят отсасывание воздуха. Объем воздуха, предельный вакуум и необходимое время отсасывания устанавливают в ПМ.
5.3.11 Стенд для определения вибрации и шума
5.3.11.1 Общие требования к установке насоса
Установку насоса (насосного агрегата) на стенде в зависимости от требований технической документации следует проводить на упругих элементах (амортизаторах) или непосредственно на фундамент.
Для насосов (насосных агрегатов), установку которых проводят на амортизаторах, соединение патрубков насоса со всасывающим и напорным трубопроводами осуществляют при помощи гибких проставков (рукавов). Амортизаторы следует выбирать при условии, чтобы частота свободных колебаний насоса (агрегата) на них была не менее чем в 1,5 раза ниже или в 1,3 - 1,6 раза выше частоты вращения ротора насоса.
Для насосов (насосных агрегатов), установку которых на стенде производят без амортизаторов, соединение патрубков насоса с трубопроводами допускается выполнять как при помощи гибких рукавов, так и с жестким креплением к трубопроводам.
5.3.11.2 Требования к месту расположения стенда и проведению испытаний
Место расположения стенда для определения шума должно удовлетворять требованиям ГОСТ 23941 в соответствии с указанным в НД (ТУ, ПМ) методом измерения.
Испытания по определению вибрации и шума насосного агрегата (насосной установки) допускается проводить на месте его(их) эксплуатации или при работе в технологической линии у потребителя по методике или ПМ, утвержденным в установленном порядке.
5.4 Условия испытаний
5.4.1 Процедура испытаний
Длительность испытаний должна быть достаточной для получения стабильных результатов, достигающих высокой степени точности.
Все измерения следует проводить при установившихся или неустановившихся режимах в пределах, указанных в таблице 5.3.
Решение о проведении измерений, когда указанные режимы не могут быть выдержаны, согласовывают и оформляют обе заинтересованные стороны (поставщик и заказчик).
Подтверждение гарантийной точки считается достигнутым, если имеется запись в протоколе не менее чем для трех режимов (при испытании по классу 2) или не менее чем для пяти режимов (при испытании по классу 1), расположенных вблизи к заданной гарантийной точке, например, от 0,9 до 1,1QG.
Если для специальных целей необходимо провести испытания на подаче за пределами рабочего диапазона, то проводят достаточное число измерений (точек), чтобы определить параметры с указанной (оговоренной) точностью по 6.2.
Если частота вращения привода при испытании на стенде недостаточная и испытание необходимо выполнить на пониженной частоте вращения, то полученные результаты испытания необходимо привести к расчетной частоте вращения в соответствии с 6.1.2.
5.4.2 Стабильность работы
5.4.2.1 Общие сведения
Для достижения результатов данного стандарта применимы следующие определения:
- колебания - по 3.1.44.
- отклонения - по 3.1.50.
5.4.2.2 Допустимые колебания показаний и использование демпфера
Для каждого измеряемого показателя в таблице 5.2 даны допустимые амплитуды колебаний.
Если конструкция стенда или работа насоса создает колебания большей амплитуды, то измерения можно проводить с использованием демпфера в измерительных приборах или на его соединительных линиях, который позволяет сократить амплитуду колебаний до приведенных в таблице 5.2.
Так как возможно значительное влияние демпфера на точность показаний, то он должен быть симметричным и линейным, например в виде капиллярной трубки, которая должна интегрировать не менее одного полного цикла колебаний.
Таблица 5.2
Наименование показателя
|
Допустимая амплитуда колебаний, %
|
Класс 1
|
Класс 2
|
Подача
|
±3
|
+ 6
|
Напор насоса Крутящий момент
|
Подводимая мощность
|
Частота вращения
|
±1
|
±2
|
Примечания
1 При использовании дифференциального прибора для измерения подачи, допускаемая амплитуда колебаний наблюдаемого перепада давления должна быть ±6 % для класса 1 и ±12 % - для класса 2.
2 При проведении раздельных измерений полного давления (энергии потока) при входе и на выходе насоса максимально допустимая амплитуда колебаний должна быть рассчитана по полному напору насоса.
|
Когда сигналы, полученные системами измерений, автоматически записываются или объединяются, то максимально допустимая амплитуда колебаний этих сигналов может оказаться выше приведенных в таблице 5.2, если:
- измерительная система имеет автоматическое устройство объединения данных, с требуемой точностью, для расчета среднего значения за отрезок времени, который значительно больше инерционного времени соответствующей системы;
- объединение данных, необходимых для расчета среднего значения показателя может быть проведено позднее на основе непрерывных или выборочных записей аналогичного сигнала x(t) (условия выборочной записи должны быть оговорены в отчете о результатах испытаний).
5.4.2.3 Количество наблюдений
Условия испытаний считаются стабильными, если средние значения полученных данных (подача, напор, потребляемая мощность, крутящий момент, частота вращения) не зависят от времени. Такие условия могут считаться стабильными, если изменение каждого показателя, наблюдаемого в каждой рабочей точке испытаний, не превышает значений, приведенных в таблице 5.3. Если при соблюдении этих условий колебания меньше допустимых значений, приведенных в таблице 5.2, то допускается проводить однократное измерение показателей данной режимной точки испытаний.
Если условия испытаний не соответствуют требованиям стабильности, то необходимо выполнение следующего:
В каждой точке испытаний необходимо снять повторные показания измеряемых показателей в различные интервалы времени, но не реже, чем через 10 с. Необходимо контролировать при этом частоту вращения насоса и температуру жидкости. При этом все положения задвижки, уровни воды, зажимы, регулирующие подачу в уплотнение и т.п., должны оставаться полностью неизменными.
Расхождение в повторяющихся показаниях одного и того же показателя укажет на нестабильность условий проведения испытаний, на которую частично влияет насос, а также установка (стенд) в целом.
В каждой режимной точке должно быть проведено не менее трех измерений. Необходимо при этом записать в протокол значение каждого отдельного показания прибора и значение, полученное от серии испытаний. Разница в процентах между самым большим и самым маленьким значениями каждого показателя не должна превышать данных таблицы 5.3.
Таблица 5.3 - Пределы изменений между повторными измерениями одного и того же показателя (на основе 95 % доверительных пределов)
Состояние
|
Число измерений показателей
|
Допустимая разность между самым высоким и самым низким показаниями каждой величины относительно среднего значения, %
|
Подача, напор, крутящий момент, потребляемая мощность
|
Частота вращения
|
Класс 1
|
Класс 2
|
Класс 1
|
Класс 2
|
Стабильное
|
1
|
0,6
|
1,2
|
0,2
|
0,4
|
Нестабильное
|
3
|
0,8
|
1,8
|
0,3
|
0,6
|
5
|
1,6
|
3,5
|
0,5
|
1,0
|
7
|
2,2
|
4,5
|
0,7
|
1,4
|
9
|
2,8
|
5,8
|
0,8
|
1,6
|
13
|
2,9
|
5,9
|
0,9
|
1,8
|
Более 20
|
3,0
|
6,0
|
1,0
|
2,0
|
Эта максимально допустимая разность должна подтвердить, что изменчивость (колебания) из-за разброса, взятая вместе с систематическими колебаниями, приведенными в таблице 6.1, дадут средний результат колебаний, который не должен превышать значений, приведенных в таблице 6.2.
Среднеарифметическое значение всех показаний для каждого показателя принимается как фактическое значение, измеренное при испытаниях.
Если нельзя достичь значений, приведенных в таблице 5.3, то следует установить и устранить причину и провести новую серию испытаний, т.е. все показания в выбранном ряду подлежат отклонению. Неиспользованные или использованные показания отклоняемого ряда могут быть отвергнуты потому, что они лежат за пределами допуска.
Если большие колебания не зависят от процесса измерения или погрешностей приборов и, следовательно, их нельзя уменьшить, то пределы погрешностей можно рассчитать, используя статистический метод.
5.4.3 Частота вращения при испытании
Если нет специальной договоренности, то испытания можно проводить при частоте вращения от 50 % до 120 % установленной (расчетной) частоты для определения подачи, напора и потребляемой мощности. Тем не менее, надо иметь в виду, что отклонение более чем на 20 % расчетной частоты вращения оказывает влияние на КПД.
При кавитационных испытаниях по определению NPSH частота вращения должна быть 80 % -120 % установленной (расчетной) частоты вращения, этим обеспечивается максимальная подача при необходимой для испытания частоте вращения.
Примечание - Для испытаний, отвечающих требованиям 11.1.2.1 и 11.1.2.2, также допускаются вышеуказанные варианты. Испытания, отвечающие требованиям 11.1.2.3, допускаются только для насосов с типовым определителем K ≤ 2, для насосов с K > 2 необходимо дополнительное соглашение.
При виброшумовых испытаниях частота вращения должна быть 80 % - 120 % установленной (расчетной) частоты вращения.
5.4.4 Контроль напора насоса
Условия испытаний можно достичь, используя задвижки на входной и выходной линиях насоса или обоих задвижек одновременно.
Если используется задвижка на входной линии насоса, то необходимо иметь ввиду возможность кавитации или необходимость удаления воздуха из жидкости, что может повлиять на работу насоса и прибора измерения подачи или обоих одновременно (см. 11.2.2).
5.4.5 Испытания насоса на жидкостях, отличных от чистой холодной воды
5.4.5.1 Общие сведения
Очевидно, что характеристики насоса значительно изменяются в зависимости от свойств перекачиваемой жидкости. Несмотря на то, что практически невозможно дать общие правила, в силу которых эксплуатационные показатели насоса, полученные на чистой холодной воде, могут быть приняты за основу при расчете эксплуатационных характеристик для другой жидкости, рекомендуется заинтересованным сторонам разработать эмпирические правила с учетом особых случаев и проводить испытания насоса на чистой холодной воде. Приложения Н и J в этом случае могут приниматься в качестве справочных.
5.4.5.2 Характеристики чистой холодной воды
Характеристики чистой холодной воды не должны превышать значений, указанных в таблице 5.4.
Таблица 5.4 - Характеристики чистой холодной воды
Наименование показателя
|
Значение, не более
|
Температура, °С
|
40
|
Кинематическая вязкость, м2/с
|
1,75·10-6
|
Плотность, кг/м3
|
1050
|
Концентрация взвешенных частиц, кг/м3
|
2,5
|
Растворенные твердые включения, кг/м3
|
50
|
Общее содержание газа в воде, растворенного и свободного, не должно превышать объем насыщения, соответствующий:
для открытой схемы стенда - давлению и температуре жидкости на стороне всасывания;
для закрытой схемы стенда - показателям жидкости в баке (резервуаре).
5.4.5.3 Характеристики жидкостей, для которых допустимы испытания на чистой холодной воде
Подачу, напор и КПД насосов, предназначенных для работы на жидкостях, отличающихся от чистой холодной воды, допускается определять на чистой холодной воде, если данные натурной (рабочей) жидкости находятся в пределах, приведенных в таблице 5.5.
Таблица 5.5 - Характеристики жидкостей
Характеристика жидкостей
|
Значение
|
не менее
|
не более
|
Кинематическая вязкость, м2/с
|
Не ограничено
|
1,0·10-5
|
Плотность, кг/м3
|
450
|
2000
|
Концентрация взвешенных частиц, кг/м3
|
-
|
5,0
|
Обычно кривые NPSHR у изготовителей насоса построены по результатам испытаний на чистой холодной воде и значения NPSHR всегда даются для чистой холодной воды.
Общее содержание растворенного и свободного газа в жидкости не должно превышать объем насыщения, соответствующий:
для открытой схемы установки давлению и температуре жидкости на стороне всасывания насоса;
для закрытой схемы установки - характеристикам жидкости в баке (емкости).
Испытания насосов для жидкостей, отличающихся от указанных выше, следует осуществлять по специальным соглашениям (договоренностям).
Если специальные соглашения отсутствуют, то кавитационные испытания проводят на чистой холодной воде. Если испытания проводят не на чистой холодной воде, то результат может быть ложным.
|
