Индикаторная диаграмма работы поршневого насоса


Индикаторная диаграмма (Рис. 15.9) представляет собой график изменения давления (напора) в цилиндре насоса по ходу поршня, построенный в координатах  и определяет характер работы поршневого насоса.

На приведенном графике (Рис.15.9), ось абсцисс – линия нулевого давления, АА – линия атмосферного давления. Линии 1 и 2 характеризуют соответственно процессы всасывания и нагнетания, а линии 3 и 4 отражают процессы открытия нагнетательного и всасывающего клапанов. Наклон этих линий зависит от величины части хода поршня , в течение которой открывается клапан. Величина  тем больше, чем тяжелее клапан и чем быстроходнее насос.

При мгновенном открытии клапанов линии 3 и 4 можно изобразить в виде вертикальных отрезков. Без существенной ошибки линии 1 и 2 можно заменить горизонтальными прямыми, тогда диаграмма приобретет вид пунктирного прямоугольника, который представляет собой идеальную диаграмму работы поршневого насоса.

Как видно из диаграммы (Рис.15.9) полный напор насоса  равен

,

где  – постоянный средний напор нагнетания;

       – постоянный средний напор всасывания.

Полезная мощность насоса, определяемая по формуле (12.8), для поршневого насоса будет равна

,  (15.41)

где  – площадь индикаторной диаграммы.

В зависимости (15.41) произведение  представляет собой среднюю силу, действующую на поршень в течение процесса нагнетания, а произведение – работу, затраченную на перемещение поршня за это время.

Аналогично, произведение  представляет собой работу, затраченную на перемещение поршня в течение процесса всасывания.




Тогда, величина  равна полной работе насоса за один цикл и эта работа пропорциональна площади индикаторной диаграммы (Рис. 15.9).

По виду индикаторной диаграммы можно определить характер работы поршневого или плунжерного насоса. Нормальная индикаторная диаграмма поршневого насоса, снабженного воздушными колпаками на всасывающей и нагнетательной линиях, представлена на рис. 15.9.

При эксплуатации насоса возникают некоторые нарушения в его работе, вызванные разными причинами. Все это отображается на индикаторной диаграмме и позволяет по характеру ее искажения определить причину неисправности насоса.  

Некоторые характерные искажения индикаторных диаграмм, возникающие при работе насоса приведены на рис. 15.10.

Индикаторная диаграмма 1, представленная на рис. 15.10 указывает на то, что насос вместе с жидкостью всасывает воздух. Давление в рабочей камере насоса, необходимое для открытия нагнетательного клапана, создается только после достаточного сжатия воздуха. Линия а, характеризующая работу нагнетательного клапана имеет вид пологой кривой. Как видно из рисунка путь Ds, пройденный поршнем, при наличии воздуха в рабочей камере насоса, значительно больше, при нормальной работе насоса (Рис. 15.9). При этом уменьшается подача насоса.

При неправильном профилировании рабочей камеры насоса внутри ее образуется «воздушный мешок», в результате чего уменьшается рабочий объем насоса. На индикаторной диаграмме это отображается в виде пологих линий а и б, характеризующих работу всасывающего и нагнетательного клапанов (Рис.15.9. 2).

Искажения индикаторных диаграмм 3 и 4 свидетельствуют о поздней посадке соответственно всасывающего и нагнетательного клапанов. Искажения линий, характеризующих работу всасывающего и нагнетательного клапанов, на диаграммах 5 и 6, указывают на неплотную посадку клапанов на гнездо.

Индикаторная диаграмма 7 соответствует работе насоса без воздушных колпаков. Аналогичный вид имеет индикаторная диаграмма с недостаточными размерами воздушных колпаков, определяемыми по зависимости (15.18), а также при большом удалении воздушных колпаков от насоса.