董延軍

（河南工業(yè)和信息化職業(yè)學(xué)院，河南焦作 454000）

0 引言

測定水泵性能的目的，是為了獲得水泵的實際運轉(zhuǎn)特性。這對鑒定排水系統(tǒng)的布置和設(shè)備容量的配置是否合理；對鑒定檢修質(zhì)量，總結(jié)檢修工作，改進(jìn)檢修工作，改進(jìn)檢修方法；對掌握排水設(shè)備的性能變化，以便及時調(diào)節(jié)工況，使之高效率運轉(zhuǎn)等都具有重要意義。因此，水泵的性能測定是礦山排水設(shè)備技術(shù)管理中的一項重要的內(nèi)容[1-2]。

1 測試裝置與流程

如圖1所示，水從水箱17經(jīng)泵底閥1吸入，流過吸入管路到離心泵3，經(jīng)離心泵增壓后，流經(jīng)渦輪流量計11、電動調(diào)節(jié)閥12返回水箱，循環(huán)使用。在泵的進(jìn)、出口管線上分別裝有真空表5、負(fù)壓傳感器6、壓力表8和壓力傳感器9，在它們的進(jìn)口管線上分別裝有真空表前切斷閥4和壓力表前切斷閥7。管路內(nèi)流量由渦輪流量計11測量，并由出口電動調(diào)節(jié)閥12調(diào)節(jié)流量。所用離心泵型號為IT-6，渦輪流量傳感器型號為LW?GY-40，電動調(diào)節(jié)閥的開度和流量均可在無紙記錄儀上操作和讀數(shù)。

2 原理和方法

在轉(zhuǎn)速n固定不變的情況下，離心泵的實際揚程H、功率消耗N及總效率h與泵送液能力（即流量）Q之間的關(guān)系以曲線表示，稱為離心泵的特性曲線，它能反映出泵的運行性能，可作為選擇離心泵的依據(jù)[3]。

離心泵的特性曲線可用下列三個函數(shù)關(guān)系表示：

圖1 離心泵特性曲線測定實驗裝置流程示意圖

這些函數(shù)關(guān)系均可由實驗測得，其測定方法如下：

2.1 流量Q（l/s）

流體在管內(nèi)的流量由渦輪流量計測量，并在無紙記錄儀上讀取。

式中：Q’——無紙記錄儀上的泵流量讀數(shù)，m3/h。

2.2 實際揚程H（mH2O）

在泵進(jìn)、出口真空表及壓力表處列柏努利方程可得：

因兩截面間的管長很短，通?？珊雎宰枇p失項Hf，則：

2.3 軸功率N（W）

2.4 總效率η

2.5 泵轉(zhuǎn)速改變時的換算

考慮到泵特性曲線要求在恒定轉(zhuǎn)速下測定，但是實際上感應(yīng)電動機在負(fù)載轉(zhuǎn)矩改變時，其轉(zhuǎn)速也會有變化，這樣當(dāng)實驗點的流量發(fā)生變化時，其相應(yīng)的轉(zhuǎn)速也會有所改變。為了繪制出恒定轉(zhuǎn)速下的泵的特性曲線，可應(yīng)用泵的比例定律，將實驗的實測數(shù)據(jù)換算成某一定轉(zhuǎn)速n2下的數(shù)據(jù)（通常取n2為離心泵的額定轉(zhuǎn)速，一般泵的額定轉(zhuǎn)速n2=2 840 r/min。

3 測試操作步驟和注意事項

（1）注意事項

1）測試裝置有可靠的漏電保護(hù)設(shè)計，通電前，將實驗裝置外殼和電源地線連接，可防止輕微漏電現(xiàn)象出現(xiàn)。

2）電機和泵連接軸為高速轉(zhuǎn)動部分，實驗時應(yīng)防止身體部位接觸連接軸，特別要注意頭發(fā)或衣物轉(zhuǎn)入而發(fā)生危險事故。

3）測試前先通電檢查電機轉(zhuǎn)動方向和電機外殼所標(biāo)示的轉(zhuǎn)動方向是否一致，若不一致，可通過改變電機進(jìn)線相序來調(diào)節(jié)。

4）上位機軟件中，“重做實驗”只是對實驗表格中數(shù)據(jù)清除，曲線歷史記錄仍然存在。

（2）先關(guān)閉離心泵電源開關(guān)，然后開啟儀表柜上的電源總開關(guān)和功率表、智能測速儀、無紙記錄儀及電動調(diào)節(jié)閥的電源開關(guān)，打開計算機，運行上位監(jiān)控工程軟件，當(dāng)出現(xiàn)離心泵特性曲線測定實驗裝置畫面后，點“進(jìn)入實驗”按扭。

（3）全開電動調(diào)節(jié)閥前切斷閥，關(guān)閉電動調(diào)節(jié)閥，同時全開電動調(diào)節(jié)閥的旁路閥。

（4）在啟動離心泵前，先給泵引水：打開引水閥，用杯子通過引水漏斗向離心泵內(nèi)引水，直到引水漏斗內(nèi)的水位不下降或者水位只有少許下降為止，關(guān)閉引水閥和電動調(diào)節(jié)閥的旁路閥，在確認(rèn)電動調(diào)節(jié)閥和電動調(diào)節(jié)閥的旁路閥已關(guān)閉的前提下，再打開儀表柜上的離心泵開關(guān)，啟動離心泵。

（5）為減少壓力表和真空表讀數(shù)的波動，稍開真空表前切斷閥和壓力表前切斷閥，以能反映壓力的變化而又沒有過大的波動為佳（閥門開度約在15°～20°左右）。

圖2 監(jiān)控工程運行界面示意圖

（6）按照“監(jiān)控工程”介紹進(jìn)入工程運行界面，如圖2，點擊“進(jìn)入實驗”按鈕，進(jìn)入實驗管路流程圖界面，在本界面上可監(jiān)視溫度、流量等過程變量值。

（7）在無紙記錄儀上，通過“翻頁”鍵，將無紙記錄儀的顯示屏翻到電動調(diào)節(jié)閥開度的顯示頁面（即顯示LOOP1和LOOP2界面），通過“追憶”鍵的左右指示鍵，調(diào)至“AUTO”或“MAN”選項，通過“確認(rèn)”鍵確認(rèn)當(dāng)前控制方式為“MAN”，再通過“追憶”的左右指示鍵，調(diào)到“MV”的值選項，用向上“∧”和向下“∨”箭頭，將電動調(diào)節(jié)閥開度調(diào)至最大（開度調(diào)到100%），這時流量也達(dá)到最大，待流量達(dá)到穩(wěn)定后（調(diào)節(jié)閥設(shè)定值與當(dāng)前開度顯示值相差±1%以內(nèi)且當(dāng)前開度顯示值穩(wěn)定不變，流量波動±0.05且變化緩慢或者基本不變），可在計算機離心泵特性曲線測定裝置運行系統(tǒng)的主界面上點擊“揚程—流量報表曲線”按鈕（或點擊“功率—流量報表曲線”按鈕或點擊“效率—流量報表曲線”按鈕），進(jìn)入相應(yīng)的揚程—流量報表曲線界面（或功率～流量報表曲線或效率～流量報表曲線）如圖3所示。

圖3 離心泵特性曲線測定裝置主界面示意圖

（8）點擊“取第1個點”按扭，計算機可將該流量下的所有原始數(shù)據(jù)（流量計讀數(shù)、泵進(jìn)口真空表讀數(shù)、泵出口壓力表讀數(shù)、功率表讀數(shù)、轉(zhuǎn)速表讀數(shù)和溫度的讀數(shù)）都全部自動讀下，也可從儀表柜各測試儀表上人工讀取流量計讀數(shù)、泵進(jìn)口真空表讀數(shù)、泵出口壓力表讀數(shù)、功率表讀數(shù)、轉(zhuǎn)速表讀數(shù)和溫度的讀數(shù)。

（9）當(dāng)讀完最大流量下的上述各讀數(shù)后，按步驟6操作無紙記錄儀，減小電動調(diào)節(jié)閥的開度到90%（減小流量通過減小電動調(diào)節(jié)閥的開度來實現(xiàn)，電動調(diào)節(jié)閥開度每次約減小10%），待流量達(dá)到穩(wěn)定后（調(diào)節(jié)閥設(shè)定值與當(dāng)前開度顯示值相差±1%以內(nèi)且當(dāng)前開度顯示值穩(wěn)定不變，流量波動±0.05且變化緩慢或者基本不變?yōu)榉€(wěn)定），再點擊“取第2個點”按鈕，計算機讀取該流量下的所有數(shù)據(jù)，也可從儀表柜各顯示儀表上人工讀取各項數(shù)據(jù)。

（10）本測試從最大流量做起，一般測定約10個實驗點（不超過15個實驗點）。通過逐次減小電動調(diào)節(jié)閥的開度來改變流量，一直至流量為零時止。電動調(diào)節(jié)閥的開度從100%到30%區(qū)間每次約減小10%，在30%到15%區(qū)間內(nèi)每次減小5%，電動調(diào)節(jié)閥開度減小到15%后，由于受流量傳感器精度限制，小流量不能準(zhǔn)確測定，直接將電動調(diào)節(jié)閥開度減小到0%。在電動調(diào)節(jié)閥各開度值下，待流量達(dá)到穩(wěn)定后，可點擊“取第X個點”按鈕，計算機記錄該流量下的所有數(shù)據(jù)，也可從儀表柜各顯示儀表上人工讀取各項數(shù)據(jù)（為了保證所測得的特性曲線的完整性，流量為零時作為流量最小的實驗點不能忘記測?。?/p>

（11）測試過程中如有操作錯誤需重新做測試可點擊“重做實驗”按鈕，一個實驗取點結(jié)束可點擊“結(jié)束實驗”按鈕。

（12）測試結(jié)束后，依次關(guān)閉電動調(diào)節(jié)閥、離心泵，再關(guān)閉計算機和儀表柜上所有儀表電源和電源總開關(guān)。

4 結(jié)束語

通過本實驗測試，可測定離心泵在恒定轉(zhuǎn)速下的揚程—流量特性曲線、效率—流量特性曲線、功率—流量特性曲線，對研究離心泵的性能變化，確定工況點，調(diào)節(jié)工況，使之高效率運轉(zhuǎn)具有重要作用。

［1］劉捷.流體機械［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，

2004.

［2］張景松.流體力學(xué)、流體機械［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.

［3］陳乃祥，吳玉林.離心泵［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2003.