Chương 4 .NGHIấN CỨU THỰC NGHIỆM
4.2.Đo cỏc thụng số của mỏy bơm
Cỏc thụng số chớnh cần đo đạc trong quỏ trỡnh thớ nghiệm bao gồm: - Lưu lượng
- Cột ỏp
- Số vũng quay - Áp suất hỳt
- Cụng suất trờn trục bơm - Hiệu suất mỏy bơm
4.2.1. Trỡnh tự thớ nghiệm
Tiờu chuẩn sử dụng trong quỏ trỡnh đo : ISO 9906 - 1999 Quỏ trỡnh đo được thực hiện theo trỡnh tự sau (nguồn [19]):
4.2.1.1. Chuẩn bị đo:
- Kiểm tra cỏc điều kiện làm việc của hệ thống thớ nghiệm và của mỏy cần kiểm tra
+ Kiểm tra mức nước trong hệ thống
+ Kiểm tra sự hoạt động của mỏy bơm chõn khụng, hệ thống van + Kiểm tra và hiệu chỉnh điểm ‘O’ của cỏc thiết bị đo lường
- Khởi động mỏy bơm cần khảo nghiệm, theo dừi cỏc thụng số của hệ thống trờn bàn điều khiển.
97 4.2.1.2. Đo cỏc thụng số
Quỏ trỡnh đo và lấy số liệu chỉ được thực hiện khi cỏc giỏ trị đo được ổn định. Tiến hành đo tuần tự cỏc điểm làm việc kể từ điểm cú cột ỏp nhỏ nhất tới lớn nhất mà hệ thống đỏp ứng được và ngược lại.
Cỏc thụng số cần đo bao gồm:
- Áp suất tại cửa hỳt mỏy bơm Ph (bar) - Áp suất tại cửa đẩy mỏy bơm Px (bar)
- Lưu lượng mỏy bơm Q ( m3/s)
- Tốc độ quay n (v/ph)
- Momen trờn trục M (N.m)
- Cụng suất tiờu thụ N (KW)
4.2.2. Tớnh toỏn xử lý số liệu
Cỏc tớn hiệu đo được đưa về trung tõm mỏy tớnh để xử lý số liệu, tớnh toỏn cỏc thụng số cần thiết và xõy dựng đường đặc tớnh.
Cỏc thụng số tớnh toỏn bao gồm:
- Cột ỏp hỳt Hh (m)
- Cột ỏp toàn phần Htp (m)
- Cụng suất thuỷ lực Ntl (kW)
- Cụng suất trờn trục Ntr (kW)
- Hiệu suất mỏy bơm (%).
- Vẽ cỏc đường đặc tớnh H(Q); N(Q); (Q).
Trờn cơ sở đú tớnh được cột ỏp, cụng suất trờn trục, cụng suất hữu ớch và hiệu suất của bơm. Với cỏc thụng số đo đạc và tớnh toỏn ở trờn ta sẽ xõy dựng được đường đặc tớnh làm việc của bơm.
Trờn cơ sở cỏc số liệu đo được ta tớnh cỏc thụng số làm việc bao gồm cột ỏp, cụng suất trờn trục, cụng suất thủy lực và hiệu suất bơm tương ứng theo cỏc cụng thức (2- 56), (2-57), (2-58) và (2-59) đó trỡnh bày trong chương 2.
Khi làm thớ nghiệm, cỏc số liệu khảo nghiệm và tớnh toỏn được ghi lại trong File dữ liệu và được lưu trong mỏy tớnh. Cỏc File dữ liệu được in ra để lấy số liệu xõy dựng đường đặc tớnh năng lượng của bơm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dựa vào cỏc số liệu khảo nghiệm ta xõy dựng được cỏc đường đặc tớnh hiệu suất và đường đặc tớnh tổng hợp của bơm cần kiểm tra.
4.2.3. Xỏc định sai số đo
Trong thớ nghiệm núi chung và khảo nghiệm bơm núi riờng, đo đạc lấy số liệu để xõy dựng cỏc đường đặc tớnh chỉ mới cho ta những khỏi niệm tương đối. Để đỏnh giỏ được mức độ đo, độ chớnh xỏc của phộp đo cần thiết phải xỏc định được sai số. Sai số của phộp đo phụ thuộc nhiều yếu tố, sau đõy chỳng tụi xin giới thiệu phương phỏp tớnh sai số trong cỏc phộp đo mà chỳng tụi đó thực hiện [19].
Sai số đo tương đối của cỏc giỏ trị đo xỏc định theo sai số của thiết bị đo bằng:
98
trong đú :
x : Sai số đo tương đối của giỏ trị đo M : Cấp chớnh xỏc của thiết bị đo. XM : Giỏ trị đo giới hạn
x : Giỏ trị đo thực.
y: Sai số giới hạn của cỏc kết quả đo.
Trong trường hợp chung cỏc kết quả đo thường là một hàm của nhiều thụng số
y = f(a,b,...x ) (4-2)
Khi đo i số giới hạn tuyệt đối của kết quả đo được xỏc định bằng:
y = ((y/a)2a2 + (y/b)2b2 + ...+ (y/x)2 +X2x2)0.5 (4-3) Trong đú a , b ,... x sai số giới hạn đo tuyệt đối của cỏc thụng số đo tương ứng. Sai số giới hạn tương đối y = y/y được xỏc định theo cụng thức
y = 1/y.((y/a)2a2 + (y/b)2 b2b2 + ...+ (y/x)2 +X2x2)0.5 (4-4) Trong đú : a , b , .... x sai số giới hạn tương đối của cỏc thụng số đo
Khi làm khảo nghiệm, số vũng quay làm việc của bơm cú thể thay đổi với cỏc chế làm việc khỏc nhau . Để xõy dựng đường đặc tớnh làm việc của bơm ta phải tớnh quy chiếu về một số vũng quay làm việc (số vũng quay danh nghĩa hay vũng quay định mức). Vỡ vậy, sai số giới hạn của kết quả đo cũng phải tớnh quy chiếu về số vũng quay định mức.
- Sai số giới hạn tương đối của cột ỏp :
Cột ỏp tớnh quy chiếu về số vũng quay định mức bằng ;
H = Hi (n/ni)2=[Pm2-Pm1/+0,81Qi2( 1/d24- /d14 )+9,81(Z2-Z1](n/ni)2 (4-5) trong đú :
n và ni vũng quay định mức và vũng quay làm việc của bơm. Hi cột ỏp xỏc định ứng với số vũng quay làm việc.
PM1 và PM2 ỏp suất đo ở trước bỏnh cụng tỏc và sau cỏnh hướng dũng ra của bơm. Z1 và Z2 chiều cao tiết diện đo ỏp suất so với mặt chuẩn.
H = 1/Hi [P2M2 2PM+P2M1 2PM1/2 +(2.0,81 )2( 1/d41-1/d14 )Q142Q+(4. 0,81)2
(2
d2/d28+2
d1/d18)Q14+(PM2-PM1 /)22+(9,81Z)22Z+4Hi22
n ]1/2 %. (4-6) Trong đú : p, Q , n - Sai số giới hạn tương đối của cỏc thụng số đo xỏc định theo cấp chớnh xỏc của dụng cụ đo.
Z , d , Sai số giới hạn tương đối của thụng số đo xỏc định bởi dụng cụ đo của nhõn viờn thực hiện.
Bỏ qua ảnh hưởng của sai số khối lượng riờng ( ) và sai số kớch thước (d), đồng thời do khụng đo ỏp suất cửa vào (PM1) nờn ta cú
H = 1/Hi [P2 M22 PM / 2 +(2.0,81)2( 1/d4 1-1/d14 )Q142 Q +( 9,81Z)22Z + 4Hi22 n ]1/2 %. (4-7)
Khi tớnh toỏn ta cú thể xỏc định sai số cột ỏp theo cụng thức gần đỳng bằng : H =(2
PM +2 Q +2 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Z +42
99
- Sai số giới hạn tương đối của lương quy chiếu được xỏc định bằng : Q = (2
Q +2
n)1/2 % (4-9)
trong đú :
Q; n sai số giới hạn đo lưu lượng và vũng quay phụ thuộc vào cấp chớnh xỏc của dụng cụ đo.
- Sai số giới hạn tương đối của cụng suất trục (quy chiếu về số vũng quay danh nghĩa):
Ntr = [(100M/M)2 + 2M +42n]1/2 (4-10) Trong đú :
M giới hạn độ nhạy của thiết bị đo mụ men.
M ;n sai số giới hạn đo tương đối của mụ men và vũng quay.
- Sai số giới hạn tương đối của hiệu suất được xỏc định bằng cụng thức: = [2 Q + (100M/M)2 + 2 M +2 n + 2 PM ]1/2 (4-11) Hay: = (Q2+ H2 + N2 tr )1/2 % (4-12)
Về nguyờn tắc, ứng với mỗi giỏ trị đo cú một sai số khỏc nhau. Như vậy về mặt lý thuyết ta phải xỏc định sai số đo cho mọi giỏ trị. Song để đỏnh giỏ sai số một cỏch khỏi quỏt ta sẽ xỏc định sai số cho một chế độ làm việc đặc trưng ( = max) với số vũng quay danh nghĩa (n= ndn) chung cho mọi chế độ khảo nghiệm.
Sai số thực tế của cỏc số liệu đo được xỏc định theo hai yếu tố. - Sai số xỏc định theo cấp chớnh xỏc của thiết bị đo
- Sai số xỏc định theo sự mạch động của cỏc thụng số đo (sai số ngẫu nhiờn). Khi làm khảo nghiệm cỏc đại lượng đo hiển thị trờn cỏc thiết bị đo và trờn màn hỡnh mỏy tớnh cú sự mạch động nhất định. Sự mạch động này gõy ra sai số của cỏc số liệu đo. Sai số đo mạch động cú thể giảm bớt nếu người làm khảo nghiệm ghi số liệu khi chế độ làm việc đó ổn định và ghi được giỏ trị trung bỡnh của cỏc thụng số đo. Tuy nhiờn người làm việc khảo nghiệm khụng phải khi nào cũng lấy được giỏ trị trung bỡnh mạch động của thụng số đo và trong chế độ làm việc đó hoàn toàn ổn định. Vỡ vậy sai số này cần phải tớnh tới.
Ta sẽ xỏc định sai số cho chế độ làm việc tối ưu của bơm được đo (lấy điểm cú hiệu suất cao nhất khi thử nghiệm mụ hỡnh bơm OП6 để tớnh).
a) Sai số xỏc định theo cấp chớnh xỏc của thiết bị đo: Độ chớnh xỏc của cỏc thiết bị đo xem trong mục 2.2.3. - Sai số cột ỏp :
H = (2PM + 2Q +2Z + 42n)1/2 = (0,32+ 0,32 +0,32+ 4.0,12)1/2= 0,557% - Sai số lưu lượng :
Q = (2Q + 2n )1/2 = (0,32 +0,12)1/2 = 0,316% - Sai số đo cụng suất trờn trục.
Ntr = ((100M/M)2 + 2M+42)1/2 = (100 /194 .0,1)2 0,12+4.0,12)1/2 = 0,230% - Sai số hiệu suất
100
b) Sai số do mạch động cỏc thụng số đo (sai số ngẫu nhiờn) : - Sai số cột ỏp
H* = HM /Htb = 0,02/4,09 = 0,489%
Trong đú : HM : giỏ trị mạch động ỏp suất.
Htb : giỏ trị trung bỡnh của ỏp suất tại điểm đo. - Sai số lưu lượng :
Q* = QM /Qtr = 0,002/0,412 = 0,485 %.
Trong đú: QM : giỏ trị mạch động lưu lượng.
Qtr : giỏ trị trung bỡnh của lưu lượng tại điểm đo. - Sai số cụng suất: N* = NM/Ntrtb=0,1/30 =0,333%.
- Sai số hiệu suất: = (0,4892+ 0,4852 +0,3332)0.5 = 0,765%. c) Sai số tổng cộng
- Sai số cột ỏp: H = (0,5572+0,4892)0.5 = 0,741%. - Sai số lưu lượng: Q = (0,3162+ 0,4852)0.5 = 0,579%. - Sai số cụng suất: N = (0,232+0,3332)0.5 = 0,405%. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Sai số hiệu suất: = (0,7412 + 0,5792 +0.405 2)0.5 = 1,024% 1%. Như vậy cỏc phộp khảo nghiệm được tiến hành tại giỏ thớ nghiệm sẽ cho sai số là 1%. Do đú cỏc thụng số xõy dựng đường đặc tớnh làm việc là hoàn toàn tin cậy.