Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Katedra Ciepłownictwa. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Transkrypt

1 Politechnika Białostocka Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Katedra Ciepłownictwa Instrukcja do zajęć laboratoryjnych Temat ćwiczenia: Badanie pomp z płynną regulacją prędkości obrotowej. Ćwiczenie nr Laboratorium z przedmiotu: Automatyczna regulacja w ogrzewnictwie i wentylacji Kod: Opracował: mgr inż. Tomasz Teleszewski mgr inż. Piotr Rynkowski lipiec 2006

2 1. Wprowadzenie Podstawą doboru i oceny pracy pompy jest jej charakterystyka hydrauliczna, czyli graficzne odwzorowanie zależności wysokości podnoszenia od wydajności pompy. Wysokość podnoszenia pompy jest równa stracie ciśnienia w instalacji wynikającej z oporów tarcia przepływającej cieczy i oporów miejscowych aparatury, grzejników oraz źródła ciepła. Ze względów ekonomicznych (koszt eksploatacyjny) należy również skorzystać z charakterystyki poboru mocy. Podaje ona zależność między mocą wymaganą do napędu pompy, a jej wydajności. Sprzężenie pomp z systemem automatyki budynku pozwala na znaczne zredukowanie zużycia energii przez pompy, dzięki możliwości optymalnego dopasowania osiągów pomp do zapotrzebowania instalacji oraz na znaczne zredukowanie zużycia energii grzewczej, gdyż ułatwione jest dopasowywanie osiągów pompy do potrzeb ruchowych wytwornic ciepła. Budowa pompy typu MAGNA/UPE firmy Grundfos MAGNA / UPE Seria 2000 to pompa z mokrym wirnikiem silnika tzn. pompa i silnik tworzą jednostkę bez uszczelnienia wału, tylko z dwoma uszczelkami stałymi i łożyskami ślizgowymi smarowanymi tłoczoną cieczą. Pompę charakteryzuje: Zintegrowany sterownik w skrzynce zaciskowej. Panel sterowania na skrzynce zaciskowej. Skrzynka zaciskowa przygotowana do podłączenia modułów dodatkowych. Przetwornik różnicy ciśnienia i temperatury. Korpus z żeliwa lub brązu. Wykonanie również w wersji pompy podwójnej. Silnik nie wymaga żadnego zewnętrznego zabezpieczenia. Rysunki: 1,2,3 przedstawiają przekroje pomp typu MAGNA/UPE Tabela 1. Materiały MAGNA, UPE (rys. 1, rys. 2, rys. 3) Poz. Opis Materiał 1 Skrzynka zaciskowa aluminium/kompozyt 2 Obudowa statora AlSi 10Cu2 3 Zewnętrzny pierścień łożyskowy tlenek aluminium Al 2 O 3 4 Wał stal nierdzewna lub tlenek aluminium 5 Łożysko oporowe węgiel 106 MY 6 Płyta łożyskowa stal nierdzewna 7 Wirnik stal nierdzewna albo kompozyt 8 Korpus pompy żeliwo, brąz albo stal nierdzewna 9 Przetwornik różnicy ciśnienia i temperatury kompozyt PES 2

3 Rys. 1 Budowa pompy typu MAGNA(32-120,40-120,50-60,50-120,65-60,65-120) firmy Grundfos Rys. 2 Budowa pompy typu UPE(15-40,25-40,32-40,25-60,32-60,25-80,32-80,40-80,50-80) firmy Grundfos 3

4 Rys. 3 Budowa pompy typu UPE(80-120,100-60) firmy Grundfos Rys. 4 Widok pomp typu MAGNA/UPE firmy Grundfos 4

5 Najczęściej stosowane sposoby regulacji pojedynczej pompy typu UPE firmy Grundfos 1. Regulacja proporcjonalnociśnieniowa (rys.4) Wysokość podnoszenia dostosowywana jest w trakcie pracy pompy według wydajności instalacji. Regulacja proporcjonalnociśnieniowa jest zalecana w systemach ze stosunkowo dużymi stratami ciśnienia. Wysokość podnoszenia przy zamkniętym zaworze wynosi połowę wartości zadanej. H Hset Hset 2 Q Rys. 4 Regulacja proporcjonalnociśnieniowa 2. Regulacja stałociśnieniowa (rys.5) Utrzymywana jest stała wysokość podnoszenia pompy, niezależnie od zapotrzebowania na wodę (przepływu). Regulacja stałociśnieniowa jest polecana w systemach ze stosunkowo małymi stratami ciśnienia. H Hset Rys. 5 Regulacja stałociśnieniowa Q 5

6 3. Charakterystyka stała (rys. 6) Pompa może zostać ustawiona na pracę z charakterystyką stałą, tak jak w przypadku pompy nieregulowanej. Jeśli jest zamontowany zewnętrzny sterownik, praca pompy może zostać zmieniona i ustawiona według nowej charakterystyki stałej w zależności od wartości sygnału zewnętrznego. H Max. Min. Q Rys. 6 Charakterystyka stała Możliwe parametry sterowania i regulacji: P różnica ciśnień T różnica temperatur T temperatury zasilania lub powrotu Q wydajność (natężenie przepływu) H poziom P ciśnienie P/Pv ciśnienie z pomiarem ciśnienia wstępnego P/T O różnica ciśnień prowadzona temperaturą zewnętrzną P/Q różnica ciśnień prowadzona natężeniem przepływu T/T O różnica temperatury prowadzona temperaturą zewnętrzną (brak parametru) układ otwarty Poniżej przedstawiono dane techniczne pompy UPE oraz przykłady projektowe z zastosowaniem różnych sposobów regulacji. 6

7 7

8 8

9 9

10 10

11 2. Cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego Celem ćwiczenia jest zbadanie możliwości regulacyjnych pompy z płynną regulacją pracy, na przykładzie pompy Grundos UPE seria Ćwiczenie obejmuje swoim zakresem dokonanie oceny regulacji pracy pompy i możliwości dokładnego dostosowania swojej wysokości podnoszenia do zmiennych warunków hydraulicznych instalacji na podstawie zarejestrowanych charakterystyk przepływowych dla określonych parametrów pracy układu pompowego. 3. Metodyka badań a) opis stanowiska badawczego pompy UPE firmy Grundfos Dh 5 WAT R Rys. 7 Schemat stanowiska badawczego: 1-pompa UPE, 2-manometr, 3-manometr kontrolny, 4- rotametr, 5- watomierz, 6- pilot R firmy Grundfos, 7- zbiornik ciśnieniowy, 8- zawór odcinający. b) przebieg realizacji eksperymentu (rys. 7) 1) Włączyć pompę UPE (1). 2) Za pomocą pilota ustawić wybraną nastawę dla stałej charakterystyki 3) Ustawić na rotametrze (4) pierwszą wartość przepływu (zgodnie z tabelą 2) 4) Odczytać wskazania na manometrze (2) 5) Odczytać moc pobieraną przez pompę (5) 6) Odczytać wydatek, wysokość podnoszenia i moc na pilocie R (6) 7) Wyniki zapisać do tabeli 2. 8) Powtórzyć czynności 3-7 9) Za pomocą pilota ustawić wybraną nastawę dla regulacji stałociśnieniowej 10) Powtórzyć czynności

12 11) Za pomocą pilota ustawić wybraną nastawę dla regulacji proporcjonalnociśnieniowej 12) Powtórzyć czynności 3-7 Po wykonaniu ćwiczenia należy wyłączyć pompę (1). c) prezentacja i analiza wyników badań Na podstawie zarejestrowanego przebiegu regulacyjnego wykreślić charakterystyki przepływowe i energetyczne dla wybranych regulacji. Otrzymane wyniki nanieść na charakterystyki pomp. 4. Wymagania BHP Do wykonania ćwiczeń dopuszczeni są studenci, którzy zostali przeszkoleni (na pierwszych zajęciach) w zakresie szczegółowych przepisów BHP obowiązujących w laboratorium. W trakcie wykonywania ćwiczeń obowiązuje ścisłe przestrzeganie przepisów porządkowych i dokładne wykonywanie poleceń prowadzącego. Wszystkie czynności związane z uruchamianiem urządzeń elektrycznych należy wykonywać za zgodą prowadzącego zajęcia. Zabrania się manipulowania przy wszystkich urządzeniach i przewodach elektrycznych bez polecenia prowadzącego. 5. Sprawozdania studenckie Sprawozdania studenckie powinno zawierać następujące informacje: 1) Skład osobowy grupy oraz podpisy, nazwę kierunku studiów, laboratorium i tytuł ćwiczenia, datę wykonania ćwiczenia, 2) Określenie poszczególnych zadań wraz z ich rozwiązaniem: a) cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego, b) niezbędne związki teoretyczne, c) opis rzeczywistego stanowiska badawczego, d) przebieg realizacji eksperymentu, e) wykonanie potrzebnych przeliczeń i zestawień, f) wykresy i charakterystyki (sporządzone na papierze milimetrowym), g) zestawienie i analiza wyników badań. 3) Analiza dokładności pomiarów. 4) Posumowanie uzyskanych wyników w postaci syntetycznych wniosków. 5) Zestawienie łączników (protokołów, taśm rejestracyjnych, itp.). 6. Literatura Katalogi firmy Grundfos. W. Chmielnicki, K. Kasperkiewicz, B. Zawada: Laboratorium automatyzacji urządzeń sanitarnych, Arkady 1985, W. Chmielnicki: Podstawy automatyki w inżynierii sanitarnej, WPW, Wrocław 1977, L. Kołodziejczyk, S. Mańkowski, M. Rubik: Pomiary w inżynierii sanitarnej, Arkady Warszawa

13 Tabela 1. Stała charakterystyka, nastawa: Nr Stałe ciśnienie, nastawa: Nr Lp Wydatek Wys. pod. Moc Lp Wydatek Wys. pod. Moc Rot. R50 R50śr. Man. Man.śr. R50 R50śr. Wat. Wat.śr. Wat. R50śr. Rot. R50 R50śr. Man. Man.śr. R50 R50śr. Wat. Wat.śr. Wat. R50śr. m 3 /h m 3 /h m 3 /h m.sł.w. m.sł.w. m.sł.w. m.sł.w. W W W W m 3 /h m 3 /h m 3 /h m.sł.w. m.sł.w. m.sł.w. m.sł.w. W W W W 1 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,100

14 Tabela 1. Proporcjonalne ciśnienie, nastawa: Nr Lp Wydatek Wys. pod. Moc Rot. R50 R50śr. Man. Man.śr. R50 R50śr. Wat. Wat.śr. Wat. R50śr. m 3 /h m 3 /h m 3 /h m.sł.w. m.sł.w. m.sł.w. m.sł.w. W W W W 1 0, , , , , , , , , , , , , , , , ,100 14