THXLX-1型離心式泵特性曲線(xiàn)測(cè)定研究

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(cè)定水泵性能的目的，是為了獲得水泵的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)特性。這對(duì)鑒定排水系統(tǒng)的布置和設(shè)備容量的配置是否合理；對(duì)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(duì)掌握排水設(shè)備的性能變化，以便及時(shí)調(diào)節(jié)工況，使之高效率運(yùn)轉(zhuǎn)等都具有重要意義。因此，水泵的性能測(cè)定是礦山排水設(shè)備技術(shù)管理中的一項(xiàng)重要的內(nèi)容[1-2]。

1 測(cè)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(guò)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(jì)11、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥12返回水箱，循環(huán)使用。在泵的進(jìn)、出口管線(xiàn)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(xiàn)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(jì)11測(cè)量，并由出口電動(dòng)調(diào)節(jié)閥12調(diào)節(jié)流量。所用離心泵型號(hào)為IT-6，渦輪流量傳感器型號(hào)為L(zhǎng)W?GY-40，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度和流量均可在無(wú)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(shí)際揚(yáng)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(xiàn)表示，稱(chēng)為離心泵的特性曲線(xiàn)，它能反映出泵的運(yùn)行性能，可作為選擇離心泵的依據(jù)[3]。

離心泵的特性曲線(xiàn)可用下列三個(gè)函數(shù)關(guān)系表示：

圖1 離心泵特性曲線(xiàn)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置流程示意圖

這些函數(shù)關(guān)系均可由實(shí)驗(yàn)測(cè)得，其測(cè)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(jì)測(cè)量，并在無(wú)紙記錄儀上讀取。

式中：Q’——無(wú)紙記錄儀上的泵流量讀數(shù)，m3/h。

2.2 實(shí)際揚(yáng)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(zhǎng)很短，通?？珊雎宰枇p失項(xiàng)Hf，則：

2.3 軸功率N（W）

2.4 總效率η

2.5 泵轉(zhuǎn)速改變時(shí)的換算

考慮到泵特性曲線(xiàn)要求在恒定轉(zhuǎn)速下測(cè)定，但是實(shí)際上感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在負(fù)載轉(zhuǎn)矩改變時(shí)，其轉(zhuǎn)速也會(huì)有變化，這樣當(dāng)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的流量發(fā)生變化時(shí)，其相應(yīng)的轉(zhuǎn)速也會(huì)有所改變。為了繪制出恒定轉(zhuǎn)速下的泵的特性曲線(xiàn)，可應(yīng)用泵的比例定律，將實(shí)驗(yàn)的實(shí)測(cè)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(cè)試操作步驟和注意事項(xiàng)

（1）注意事項(xiàng)

1）測(cè)試裝置有可靠的漏電保護(hù)設(shè)計(jì)，通電前，將實(shí)驗(yàn)裝置外殼和電源地線(xiàn)連接，可防止輕微漏電現(xiàn)象出現(xiàn)。

2）電機(jī)和泵連接軸為高速轉(zhuǎn)動(dòng)部分，實(shí)驗(yàn)時(shí)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(xiǎn)事故。

3）測(cè)試前先通電檢查電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向和電機(jī)外殼所標(biāo)示的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是否一致，若不一致，可通過(guò)改變電機(jī)進(jìn)線(xiàn)相序來(lái)調(diào)節(jié)。

4）上位機(jī)軟件中，“重做實(shí)驗(yàn)”只是對(duì)實(shí)驗(yàn)表格中數(shù)據(jù)清除，曲線(xiàn)歷史記錄仍然存在。

（2）先關(guān)閉離心泵電源開(kāi)關(guān)，然后開(kāi)啟儀表柜上的電源總開(kāi)關(guān)和功率表、智能測(cè)速儀、無(wú)紙記錄儀及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的電源開(kāi)關(guān)，打開(kāi)計(jì)算機(jī)，運(yùn)行上位監(jiān)控工程軟件，當(dāng)出現(xiàn)離心泵特性曲線(xiàn)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置畫(huà)面后，點(diǎn)“進(jìn)入實(shí)驗(yàn)”按扭。

（3）全開(kāi)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前切斷閥，關(guān)閉電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，同時(shí)全開(kāi)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的旁路閥。

（4）在啟動(dòng)離心泵前，先給泵引水：打開(kāi)引水閥，用杯子通過(guò)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(dòng)調(diào)節(jié)閥的旁路閥，在確認(rèn)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的旁路閥已關(guān)閉的前提下，再打開(kāi)儀表柜上的離心泵開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)離心泵。

（5）為減少壓力表和真空表讀數(shù)的波動(dòng)，稍開(kāi)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(méi)有過(guò)大的波動(dòng)為佳（閥門(mén)開(kāi)度約在15°～20°左右）。

圖2 監(jiān)控工程運(yùn)行界面示意圖

（6）按照“監(jiān)控工程”介紹進(jìn)入工程運(yùn)行界面，如圖2，點(diǎn)擊“進(jìn)入實(shí)驗(yàn)”按鈕，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)管路流程圖界面，在本界面上可監(jiān)視溫度、流量等過(guò)程變量值。

（7）在無(wú)紙記錄儀上，通過(guò)“翻頁(yè)”鍵，將無(wú)紙記錄儀的顯示屏翻到電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度的顯示頁(yè)面（即顯示LOOP1和LOOP2界面），通過(guò)“追憶”鍵的左右指示鍵，調(diào)至“AUTO”或“MAN”選項(xiàng)，通過(guò)“確認(rèn)”鍵確認(rèn)當(dāng)前控制方式為“MAN”，再通過(guò)“追憶”的左右指示鍵，調(diào)到“MV”的值選項(xiàng)，用向上“∧”和向下“∨”箭頭，將電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度調(diào)至最大（開(kāi)度調(diào)到100%），這時(shí)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(kāi)度顯示值相差±1%以?xún)?nèi)且當(dāng)前開(kāi)度顯示值穩(wěn)定不變，流量波動(dòng)±0.05且變化緩慢或者基本不變），可在計(jì)算機(jī)離心泵特性曲線(xiàn)測(cè)定裝置運(yùn)行系統(tǒng)的主界面上點(diǎn)擊“揚(yáng)程—流量報(bào)表曲線(xiàn)”按鈕（或點(diǎn)擊“功率—流量報(bào)表曲線(xiàn)”按鈕或點(diǎn)擊“效率—流量報(bào)表曲線(xiàn)”按鈕），進(jìn)入相應(yīng)的揚(yáng)程—流量報(bào)表曲線(xiàn)界面（或功率～流量報(bào)表曲線(xiàn)或效率～流量報(bào)表曲線(xiàn)）如圖3所示。

圖3 離心泵特性曲線(xiàn)測(cè)定裝置主界面示意圖

（8）點(diǎn)擊“取第1個(gè)點(diǎn)”按扭，計(jì)算機(jī)可將該流量下的所有原始數(shù)據(jù)（流量計(jì)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(dòng)讀下，也可從儀表柜各測(cè)試儀表上人工讀取流量計(jì)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(wú)紙記錄儀，減小電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度到90%（減小流量通過(guò)減小電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)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(kāi)度顯示值相差±1%以?xún)?nèi)且當(dāng)前開(kāi)度顯示值穩(wěn)定不變，流量波動(dòng)±0.05且變化緩慢或者基本不變?yōu)榉€(wěn)定），再點(diǎn)擊“取第2個(gè)點(diǎn)”按鈕，計(jì)算機(jī)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(xiàng)數(shù)據(jù)。

（10）本測(cè)試從最大流量做起，一般測(cè)定約10個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)（不超過(guò)15個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)）。通過(guò)逐次減小電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度來(lái)改變流量，一直至流量為零時(shí)止。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)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(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)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(cè)定，直接將電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度減小到0%。在電動(dòng)調(diào)節(jié)閥各開(kāi)度值下，待流量達(dá)到穩(wěn)定后，可點(diǎn)擊“取第X個(gè)點(diǎn)”按鈕，計(jì)算機(jī)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(xiàng)數(shù)據(jù)（為了保證所測(cè)得的特性曲線(xiàn)的完整性，流量為零時(shí)作為流量最小的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)不能忘記測(cè)?。?/p>

（11）測(cè)試過(guò)程中如有操作錯(cuò)誤需重新做測(cè)試可點(diǎn)擊“重做實(shí)驗(yàn)”按鈕，一個(gè)實(shí)驗(yàn)取點(diǎn)結(jié)束可點(diǎn)擊“結(jié)束實(shí)驗(yàn)”按鈕。

（12）測(cè)試結(jié)束后，依次關(guān)閉電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、離心泵，再關(guān)閉計(jì)算機(jī)和儀表柜上所有儀表電源和電源總開(kāi)關(guān)。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本實(shí)驗(yàn)測(cè)試，可測(cè)定離心泵在恒定轉(zhuǎn)速下的揚(yáng)程—流量特性曲線(xiàn)、效率—流量特性曲線(xiàn)、功率—流量特性曲線(xiàn)，對(duì)研究離心泵的性能變化，確定工況點(diǎn)，調(diào)節(jié)工況，使之高效率運(yùn)轉(zhuǎn)具有重要作用。

［1］劉捷.流體機(jī)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(jī)械［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.

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