多級(jí)離心泵性能試驗(yàn)實(shí)踐

樊雪琪

（陽泉閥門股份有限公司，山西 陽泉 045000）

引言

水泵性能試驗(yàn)分為開式試驗(yàn)與閉式試驗(yàn)。陽泉閥門股份有限公司（簡稱“公司”）生產(chǎn)的多級(jí)離心水泵通常采用開式試驗(yàn)。其安裝操作方便、適應(yīng)性強(qiáng)、散熱好、溫升易控制、造價(jià)低，但汽蝕試驗(yàn)重復(fù)性差，試驗(yàn)精度較低。

1 多級(jí)離心泵性能試驗(yàn)準(zhǔn)備工作

1）根據(jù)所試驗(yàn)泵的型號(hào)，確定所需儀表儀器以及配套電機(jī)。需要用到的儀器儀表有轉(zhuǎn)速表、測(cè)振儀、聲級(jí)計(jì)、瓦特表、精密電流互感器、流量計(jì)、紅外測(cè)溫儀、精密壓力表、量筒、電子秒表、水銀真空計(jì)、水銀壓差計(jì)、鋼板尺等。根據(jù)所試驗(yàn)泵的參數(shù)，確定合適的試驗(yàn)用配套電機(jī)。

2）水泵和配套電機(jī)在試驗(yàn)前必須緊固在合適的試驗(yàn)平臺(tái)上。首先根據(jù)所試驗(yàn)多級(jí)泵的進(jìn)出口直徑，以及其與配套電機(jī)的總體積、總重量，選擇合適的試驗(yàn)平臺(tái)。泵與電機(jī)放置好后，用柱銷聯(lián)軸器與電機(jī)連接。用墊片調(diào)整泵與電機(jī)高度，確保電機(jī)與水泵同軸，且二者之間應(yīng)有3～5 mm的間隙。調(diào)整好泵與電機(jī)后，用螺栓、壓板等將泵和電機(jī)緊固在試驗(yàn)平臺(tái)上，以保證試驗(yàn)過程中不因泵的振動(dòng)而產(chǎn)生位移。

3）將泵與試驗(yàn)用進(jìn)出水管路連接緊固。將多級(jí)泵進(jìn)、出口法蘭與選定的試驗(yàn)平臺(tái)吸入管和吐出管法蘭用螺栓螺母緊固好。吸入管內(nèi)徑盡量與水泵進(jìn)口法蘭內(nèi)徑相同。插入水池中的管路管徑在300 mm以下的，其長度不小于1.5 m；管徑在300 mm以上的，其長度至少在2～5 m，以防止水中產(chǎn)生旋渦。吸入管與水池底部有1.0～1.5 m的距離，與水池四壁的距離也應(yīng)有1 m左右。在試驗(yàn)用吸入管路上安裝壓力表和水銀壓差計(jì)。水銀壓差計(jì)用來檢測(cè)水泵吸程數(shù)值。在吐出管路上安裝流量計(jì)、流量調(diào)節(jié)閥以及吐水管。吐水管不允許插入水池中與水池液面接觸，以免影響液體中氣體的排出。

4）根據(jù)試驗(yàn)功率，選擇合適的電路與電機(jī)連接。電機(jī)的接線方式通常為三角形連接。確定電流互感器、單相瓦特表等儀器儀表安裝到位。

2 水泵性能試驗(yàn)項(xiàng)目及其測(cè)量方法

2.1 確定試驗(yàn)項(xiàng)目

關(guān)閉出口閥門，起動(dòng)電機(jī)，打開泵進(jìn)口真空表，泵出口壓力表，接通電氣監(jiān)測(cè)、監(jiān)控儀器儀表，在極短時(shí)間內(nèi)確認(rèn)電機(jī)和水泵達(dá)到正常轉(zhuǎn)速時(shí)，逐漸打開泵的出口閥門，直至水泵正常上水，管路正常出水，觀察電機(jī)不過載，打開管路系統(tǒng)的壓力表、流量計(jì)，注意觀察系統(tǒng)運(yùn)行狀況。當(dāng)確認(rèn)水泵、電機(jī)及其系統(tǒng)均在安全、平穩(wěn)、溫升正常、高效、經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，開始水泵試驗(yàn)，并按要求做好試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄。

2.2 測(cè)量方法

2.2.1 小流量點(diǎn)測(cè)試

調(diào)整進(jìn)口閥，當(dāng)電磁流量計(jì)值達(dá)到設(shè)計(jì)的小流量值并穩(wěn)定下來，讀取泵出口壓力表值，并用鋼板尺量取水銀差壓計(jì)數(shù)值。讀數(shù)盡量在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，以保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

此時(shí)，當(dāng)變壓器電壓值達(dá)到380 V或其他要求電壓值，分別讀取兩塊瓦特表數(shù)值并記錄。瓦特表讀數(shù)是用來計(jì)算泵軸功率的。也可以用電流互感器測(cè)出即時(shí)電流，和系統(tǒng)電壓一起計(jì)算出泵的軸功率。

轉(zhuǎn)速測(cè)量直接測(cè)量法和間接測(cè)量法。公司一般采用直接測(cè)量法中的非接觸式轉(zhuǎn)速表，通過光接觸直接顯示測(cè)量數(shù)值。

在測(cè)量水泵振動(dòng)時(shí)，應(yīng)在水泵和電機(jī)的不同規(guī)定位置測(cè)取至少7個(gè)值。每個(gè)測(cè)點(diǎn)都要在3個(gè)互相垂直的方向進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量。

2.2.2 規(guī)定點(diǎn)流量性能測(cè)試

規(guī)定點(diǎn)流量性能測(cè)試與小流量性能測(cè)試相同。噪聲檢測(cè)需在水泵設(shè)計(jì)點(diǎn)流量下進(jìn)行測(cè)量，電機(jī)側(cè)取3個(gè)點(diǎn)，水泵側(cè)取5個(gè)點(diǎn)，根據(jù)泵的噪聲評(píng)價(jià)方法，來評(píng)價(jià)泵的噪聲等級(jí)。

2.2.3 大流量點(diǎn)測(cè)試

大流量點(diǎn)測(cè)試與小流量點(diǎn)測(cè)試方法相同，此時(shí)調(diào)整進(jìn)口閥到系統(tǒng)流量達(dá)到規(guī)定的大流量值。

這些測(cè)試過程持續(xù)20 min左右，這時(shí)可以檢測(cè)水泵軸承溫度。用紅外測(cè)溫儀首先讀取環(huán)境溫度，然后在水泵軸承的泵側(cè)、電機(jī)側(cè)等位置測(cè)幾個(gè)值，將最高溫度記錄下來。水泵軸承溫度不得高于環(huán)境溫度35℃，直接溫度最高不應(yīng)超過75℃。

在水泵試驗(yàn)過程中，要隨時(shí)檢查軸封的密封、潤滑、溫升及水封水的流量、壓力狀況，并注意填料密封的泄漏量是否超出規(guī)定值。

3 汽蝕性能試驗(yàn)

多級(jí)泵跟其他離心泵出廠試驗(yàn)一樣，一般不做汽蝕性能試驗(yàn)。如果是新開發(fā)產(chǎn)品或者水力性能做過重大改進(jìn)的水泵，則可能會(huì)要求做汽蝕性能試驗(yàn)。汽蝕試驗(yàn)通常在做完其他性能試驗(yàn)之后做。

公司一般采用關(guān)小進(jìn)口閥的方法測(cè)試汽蝕余量。將多級(jí)離心泵的流量調(diào)節(jié)到規(guī)定的小流量點(diǎn)，流量穩(wěn)定后開始調(diào)節(jié)泵進(jìn)口閥，使流量緩慢降低。流量下降一定值，就在流量保持不變的前提下，測(cè)量泵進(jìn)、出口壓力及電流、兩塊瓦特表值并記錄。當(dāng)出口壓力值突然發(fā)生劇烈下降，泵產(chǎn)生異常振動(dòng)，水泵上水不正常，同時(shí)聽到水泵發(fā)出異常的噪聲，說明水泵已經(jīng)發(fā)生汽蝕。用這時(shí)測(cè)得的水泵出口壓力值和進(jìn)口壓力值，帶入特定公式，即可計(jì)算得到小流量點(diǎn)的臨界汽蝕余量。測(cè)得汽蝕試驗(yàn)有關(guān)數(shù)據(jù)后，立即打開進(jìn)口閥門，水泵進(jìn)入非汽蝕狀態(tài)。

設(shè)計(jì)點(diǎn)和大流量點(diǎn)的汽蝕余量同樣使用減小流量的測(cè)量方法。每次汽蝕余量測(cè)試完成后，都必須放掉管路系統(tǒng)中的氣體，這樣下一次測(cè)試時(shí)流量才能穩(wěn)定到規(guī)定值。應(yīng)盡量縮短水泵產(chǎn)生汽蝕后的運(yùn)行時(shí)間，以免泵過流件因汽蝕而損壞。

3.1 采集好各測(cè)試數(shù)據(jù)，及時(shí)停泵

泵的停車可依次關(guān)閉出口閥門、真空表，切斷電源，關(guān)閉壓力表。在泵停穩(wěn)后，最后關(guān)閉進(jìn)口閥門。注意不允許在預(yù)先關(guān)閉或控制進(jìn)口閥門的情況下停泵。

3.2 根據(jù)性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用性能試驗(yàn)計(jì)算公式，計(jì)算泵的流量、揚(yáng)程、功率、效率等性能參數(shù)

目前市場(chǎng)上有水泵全性能自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，也有單獨(dú)的汽蝕余量自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，其原理與人工測(cè)試完全相同，不同的是通過集成數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)控制模塊自動(dòng)、快速、準(zhǔn)確地測(cè)試水泵性能。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)省去了人工測(cè)量、讀取數(shù)據(jù)及測(cè)量后的人工計(jì)算，可以避免人為的失誤。其缺點(diǎn)是一旦自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)某一個(gè)程序或某一個(gè)元件出錯(cuò)，水泵測(cè)試工作立即陷入癱瘓。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)帶來便利的同時(shí)，也形成測(cè)試人員對(duì)其的強(qiáng)烈依賴。人工測(cè)試有自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)所沒有的機(jī)動(dòng)性、靈活性，也更為節(jié)能。

3.3 水泵性能測(cè)試實(shí)例

表1為公司生產(chǎn)的某多級(jí)離心泵試驗(yàn)數(shù)據(jù)，表1中出口壓力由壓力表直接讀出，吸程由水銀差壓計(jì)讀出數(shù)值后，將毫米汞柱換算成水柱。流量由電磁流量計(jì)讀出，記錄實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，換算為設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速下的流量。揚(yáng)程和軸功率均由公式計(jì)算得到。

表1 某多級(jí)離心泵試驗(yàn)數(shù)據(jù)

經(jīng)過性能測(cè)試判定不合格的水泵，可酌情返修后進(jìn)行二次測(cè)試。多級(jí)泵由于其使用壓力較大，且多使用填料密封，用填料壓蓋壓緊。如果填料過緊，試驗(yàn)約10 min后就可能填料發(fā)燒甚至軸抱死而不能運(yùn)轉(zhuǎn)。如果填料過松，漏水嚴(yán)重，則會(huì)影響水泵性能。試泵過程中若發(fā)生這些情況，需停泵重新調(diào)整填料壓蓋螺栓。

為平衡軸向力，多級(jí)泵設(shè)計(jì)有平衡水管、平衡盤、平衡環(huán)等零件。這些平衡設(shè)施如果加工精度不夠或安裝不到位或有漏水現(xiàn)象，也會(huì)影響水泵性能。平衡盤偏磨導(dǎo)致的，更換平衡盤，水泵性能完全達(dá)到設(shè)計(jì)值。

4 結(jié)語

水泵的性能試驗(yàn)是保證水泵獲得滿意的性能參數(shù)的主要手段之一。高效、節(jié)能、環(huán)保的水泵新品的研發(fā)，也離不開水泵性能試驗(yàn)提供有力的數(shù)據(jù)支持。