實(shí)驗(yàn)四離心泵特性曲線的測定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解離心泵的構(gòu)造、掌握其操作和調(diào)節(jié)方法；2、測定單級離心泵在一定轉(zhuǎn)速時(shí)的特性曲線，3*、掌握管路特性曲線的測量方法；4*、測定雙泵并聯(lián)時(shí)的特性曲線；5*、了解工作點(diǎn)的含義及確定方法。帶*項(xiàng)為教學(xué)大綱要求之外內(nèi)容。二、基本原理泵是輸送液體的常用機(jī)械，在生產(chǎn)中選用一臺既能滿足生產(chǎn)任務(wù)，又經(jīng)濟(jì)合理的離心泵，總是根據(jù)生產(chǎn)的要求（流量和壓頭），參照泵的性能來決定的。如果要正確地選擇和使用離心泵，就必須掌握離心泵的流量（）變化時(shí)，泵的壓頭（），功率（）和效率（），以及允許吸上真空度的變化規(guī)律，即曲線,曲線,曲線,曲線，離心泵的特性曲線是由實(shí)驗(yàn)測得的。本實(shí)驗(yàn)只測定曲線，曲線，曲線。1.送液能力的測定在一定轉(zhuǎn)速下，用出口閥來調(diào)節(jié)離心泵的送液能力。實(shí)驗(yàn)裝置（2）用渦輪流量瞬時(shí)指示儀進(jìn)行測定。即：或(米3/時(shí))式中：——流量瞬時(shí)指示儀示值（赫）——流量系數(shù)（1/升）本裝置′5檔=68.90′10檔=70.53實(shí)驗(yàn)裝置（1）中流量的測量采用大孔板流量計(jì)測量，其流量計(jì)算公式為：V=C1RC2式中V――流量，單位m3/h；R――孔板壓差，單位kPa；C1=1.4；C2=0.5；測壓口間距為0.3米。2.壓頭的測定在進(jìn)口真空表和出口壓力表兩測壓點(diǎn)截面間列出柏努利方程：由于兩測壓點(diǎn)之間的管路很短，摩擦阻力損失可忽略不計(jì)，兩側(cè)的管徑看作一致，即可導(dǎo)出：He=H壓力表+H真空表+H0[m]其中：H真空表，H壓力表分別為離心泵進(jìn)出口的壓力[m]；H0為兩測壓口間的垂直距離。或式中：——進(jìn)口測壓點(diǎn)真空表示值——出口測壓點(diǎn)壓力表示值3.軸功率的測定是電機(jī)傳給泵的軸功率，SI制中用下式計(jì)算：式中：——轉(zhuǎn)矩——轉(zhuǎn)速（l/分）泵行業(yè)習(xí)慣上用工程單位制，功率計(jì)算式是：式中：——測力臂上所加的砝碼質(zhì)量——測力臂長，本實(shí)驗(yàn)裝置（2）則：或采用功率表直接測出電機(jī)輸入的電功率N電機(jī)，再根據(jù)電機(jī)效率計(jì)算出泵的軸功率N，即：N=N電機(jī)?η電機(jī)?η傳動[kw]其中：η電機(jī)—電機(jī)效率，取0.9；η傳動—傳動裝置的效率，本實(shí)驗(yàn)裝置（1）取1.0；4.效率的計(jì)算泵的效率是泵的有效功率與軸功率之比。有效功率是液體由泵得到的實(shí)際功率，SI制中：式中：---流量---揚(yáng)程---液體密度離心泵的特性曲線是在某指定轉(zhuǎn)速下的特性曲線，當(dāng)實(shí)驗(yàn)時(shí)的轉(zhuǎn)速（）與指定轉(zhuǎn)速（）有差異時(shí)，應(yīng)將實(shí)驗(yàn)結(jié)果換算為指定轉(zhuǎn)速下的數(shù)值：；；三、實(shí)驗(yàn)裝置流程實(shí)驗(yàn)裝置（1）：流程說明：如圖1，No8為大孔板流量計(jì)管線，用于離心泵實(shí)驗(yàn)。水箱內(nèi)的清水，自泵的吸入口進(jìn)入離心泵，在泵殼內(nèi)獲得能量后，由出口排出，流經(jīng)孔板流量計(jì)和流量調(diào)節(jié)閥后，返回水箱，循環(huán)使用。本實(shí)驗(yàn)過程中，需測定液體的流量、離心泵進(jìn)口和出口處的壓力、以及電機(jī)的功率；另外，為了便于查取物性數(shù)據(jù)，還需測量水的溫度。流量的測定，使用圖1中的大孔板與壓力傳感器共同完成，壓差在儀表柜上的“水流量”表上讀取。操作說明：⑴先熟悉流程中的儀器設(shè)備及與其配套的電器開關(guān)，并檢查水箱內(nèi)的水位，然后按下“離心泵”按鈕，開啟離心泵；⑵系統(tǒng)排氣，打開管路切換閥8，關(guān)閉其它管路切換閥，打開流量調(diào)節(jié)閥18，排凈系統(tǒng)中的氣體。打開面板中水流量倒U型壓差計(jì)下的排氣閥，排凈測壓系統(tǒng)中的氣體；圖1流體阻力與離心泵聯(lián)合實(shí)驗(yàn)流程圖1離心泵2水箱放凈閥3圖1流體阻力與離心泵聯(lián)合實(shí)驗(yàn)流程圖1離心泵2水箱放凈閥3水箱4、5切換閥6大孔板流量計(jì)7渦輪流量計(jì)8、9、10、11、12、13管路開關(guān)閥14高位槽上水閥15高位槽16球閥17截止閥18流量調(diào)節(jié)閥19小孔板流量計(jì)20層流管流量調(diào)節(jié)閥21真空表22壓力表23兩臺泵連通閥⑷測定管路特性曲線，先將流量調(diào)節(jié)閥18固定在某一開度，利用變頻器改變電機(jī)的頻率，用以改變流量，測取8組以上數(shù)據(jù)（在實(shí)驗(yàn)過程中，變頻儀的最大輸出頻率最好不要超過50Hz，以免損壞離心泵和電機(jī)）；⑸測定不同轉(zhuǎn)速下的離心泵揚(yáng)程線，首先固定離心泵電機(jī)頻率，通過調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥18，測定該轉(zhuǎn)速下的離心泵揚(yáng)程與流量的關(guān)系。然后，再改變頻率，再通過調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥18，測定此轉(zhuǎn)速下的離心泵揚(yáng)程與流量的關(guān)系。就可以得到不同轉(zhuǎn)速下離心泵的揚(yáng)程隨流量的變化關(guān)系。⑹進(jìn)行雙泵的并聯(lián)的實(shí)驗(yàn)時(shí)（1#、2#并聯(lián)走2#設(shè)備的流程，3#、4#并聯(lián)走4#設(shè)備的流程），其方法與測量單泵的特性曲線相似，只是流程上有所差異。首先，將兩臺離心泵啟動，將1#或3#設(shè)備的球閥4、5關(guān)閉（見圖1），打開離心泵連通閥23，使1#設(shè)備與2#設(shè)備連通（3#設(shè)備與4#設(shè)備連通）調(diào)節(jié)2#或4#設(shè)備上的流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。其他操作方法與單臺泵相同。此實(shí)驗(yàn)只能測定離心泵并聯(lián)時(shí)的揚(yáng)程與流量的關(guān)系，而不能測定離心泵并聯(lián)時(shí)軸功率及效率與流量的關(guān)系。2、實(shí)驗(yàn)裝置（2）：圖2圖2離心泵特性曲線測定實(shí)驗(yàn)裝置流程圖1、馬達(dá)－天平測功機(jī)；2、BA-6型離心泵；3、出口閥；4、真空表；5、壓力表；6、轉(zhuǎn)速表；7、渦輪流量變送器；8、渦輪流量計(jì)顯示儀表；9、計(jì)量槽；10、水槽；11、進(jìn)口閥1、關(guān)閉泵進(jìn)口閥，向泵體內(nèi)注水，并打開出口閥排除泵內(nèi)空氣。2、關(guān)閉出口閥，開啟電源開關(guān)，使泵運(yùn)轉(zhuǎn)。3、開啟出口閥和進(jìn)口閥，使泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)。4、開啟測試儀表電源，在泵的最大流量范圍內(nèi)用出口閥控制流量，取10組數(shù)據(jù)。5、關(guān)閉泵的出口閥，關(guān)閉電源開關(guān)、停車。注意：（1）開泵和停泵時(shí)，都應(yīng)將馬達(dá)-天平測功器上的砝碼盤去掉，以免甩掉。（2）開啟測試儀表時(shí)，應(yīng)撥至中間檔，防止流量過大而損壞儀表。四、數(shù)據(jù)記錄與整理表1、實(shí)驗(yàn)記錄序號出口壓力P2’(kgf/cm2)進(jìn)口真空度P1’(mmHg)流量計(jì)儀表示值轉(zhuǎn)速n（1/分）天平荷重p（克）f（赫茲）或壓差（kpa）檔次12345678表2、實(shí)測數(shù)據(jù)整理結(jié)果序號流量Q(m3/h)壓頭H(m)功率N(kW)效率η(%)轉(zhuǎn)速n（r/min）12345678表3、實(shí)測數(shù)據(jù)換算到指定轉(zhuǎn)速n=2900（轉(zhuǎn)/分）下的值序號流量Q(m3/h)壓頭H(m)功率N(kW)效率η(%)轉(zhuǎn)速n（r/min）12345678五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告在普通坐標(biāo)紙上標(biāo)繪離心泵在指定轉(zhuǎn)速n=2900（轉(zhuǎn)/分）下的、、。六、思考題預(yù)習(xí)思考題：本實(shí)驗(yàn)需要測量哪些參數(shù)？各使用什么儀表？簡述渦輪流量計(jì)、孔板流量計(jì)的測量原理。實(shí)驗(yàn)開始前，需要做哪些準(zhǔn)備？如何正確開車、實(shí)驗(yàn)及停車？報(bào)告討論題：正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的步驟是什么?離心泵的流量調(diào)節(jié)原理是什么？調(diào)節(jié)方法有哪些？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？離心泵的特性曲線測試條件是什么？條件改變，曲線如何變化？要測得完整的性能曲線，測點(diǎn)如何分布較為合理？哪些點(diǎn)較為關(guān)鍵？離心泵的安裝高度指什么？有無限制？離心泵啟動前為什么必須灌泵排氣？離心泵的送液能力能否通過進(jìn)口閥進(jìn)行調(diào)節(jié)？正常工作的離心泵，在進(jìn)口處設(shè)置閥門是否合理？為什么？附一：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的運(yùn)行與使用當(dāng)系統(tǒng)安裝完畢后，啟動程序，此時(shí)屏幕上會出現(xiàn)圖3。圖3若用戶第一次使用此軟件，會出現(xiàn)一窗口，要求用戶輸入：孔板流量計(jì)的參數(shù)C1，C2；測壓口間距（m）。這些參數(shù)只需要輸入一次，將來運(yùn)行軟件時(shí)，若這些參數(shù)不需要修改，則不用再輸入這些數(shù)據(jù)了。當(dāng)選擇數(shù)據(jù)采集項(xiàng)后，程序會要求用戶輸入要保存數(shù)據(jù)的文件名，當(dāng)用戶輸入文件名后，程序進(jìn)入單泵實(shí)驗(yàn)界面（見圖4），在圖中有5個(gè)數(shù)字顯示框，分別為:1-孔板壓降，2-水溫，3-泵出口壓力，4-泵入口壓力，5-電機(jī)功率。數(shù)據(jù)采集在畫面上方有一排菜單欄，分別為:“實(shí)驗(yàn)選擇”，“實(shí)驗(yàn)操作”，"記錄數(shù)據(jù)"，"查看數(shù)據(jù)"，“另存數(shù)據(jù)”，"退出"。①實(shí)驗(yàn)選擇當(dāng)點(diǎn)擊此菜單時(shí)，出現(xiàn)一下拉菜單，“單泵實(shí)驗(yàn)”，“雙泵并聯(lián)”。當(dāng)選擇“單泵實(shí)驗(yàn)”時(shí)，又會出一個(gè)子菜單，“泵特性圖4單泵實(shí)驗(yàn)圖5雙泵并聯(lián)曲線”，“管路特性曲線”，“揚(yáng)程曲線”。用戶可以根據(jù)自己想做的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行選擇。（注：“管路特性曲線”與“揚(yáng)程曲線”實(shí)驗(yàn)必須在有變頻器時(shí)才能進(jìn)行）。當(dāng)選擇“雙泵并聯(lián)”時(shí)，屏幕出現(xiàn)雙泵并聯(lián)實(shí)驗(yàn)界面（見圖5），1-孔板壓差，2-水溫，3-泵出口壓力，4-泵入口壓力，此時(shí)可以進(jìn)行雙泵并聯(lián)實(shí)驗(yàn)。雙泵并聯(lián)時(shí)只能做測定離心泵并聯(lián)揚(yáng)程和流量關(guān)系曲線的實(shí)驗(yàn)。注意：當(dāng)進(jìn)行并聯(lián)實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須將兩套設(shè)備的通訊插頭全插在同一臺計(jì)算機(jī)上，而且用于計(jì)量流量的那套實(shí)驗(yàn)裝置的通訊插頭要插在串口1（即COM1）上，另一套裝置的插頭插在串口2（即COM2）上，不插或插反，都無法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。所以做并聯(lián)實(shí)驗(yàn)時(shí)，所用的計(jì)算機(jī)必須是有2個(gè)通訊口的。實(shí)驗(yàn)操作（當(dāng)有變頻器時(shí)，才能使用此功能）當(dāng)點(diǎn)擊此項(xiàng)時(shí)，會出現(xiàn)一下拉菜單（見圖6），“改變頻圖6率”，“開關(guān)水泵”。由于除泵特性曲線實(shí)驗(yàn)外，其他實(shí)驗(yàn)都需要改變離心泵電機(jī)頻率進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所以，當(dāng)使用計(jì)算機(jī)在線采集數(shù)據(jù)時(shí)，除了做離心泵的特性曲線實(shí)驗(yàn)外，都必須使用計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)泵的電機(jī)頻率，否則不能進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集。當(dāng)選擇“開關(guān)水泵”時(shí)，屏幕中會出現(xiàn)一組按鈕（見圖7），其中，紅色的為關(guān)水泵按鈕，綠色的為開水泵按鈕。圖7當(dāng)選擇“改變頻率”時(shí)，屏幕中會出現(xiàn)一頻率調(diào)節(jié)框（見圖8），要求用戶調(diào)節(jié)頻率，之后計(jì)算機(jī)通過通訊系統(tǒng)，調(diào)節(jié)安裝在設(shè)備上的變頻儀的頻率值，并通過變頻儀調(diào)節(jié)離心泵電機(jī)的頻率，以達(dá)到實(shí)驗(yàn)的要求。當(dāng)進(jìn)行雙泵串、并聯(lián)實(shí)驗(yàn)時(shí)，圖8計(jì)算機(jī)將同時(shí)調(diào)節(jié)兩套設(shè)備上的變頻儀，并調(diào)節(jié)到同一個(gè)頻率值上。③記錄數(shù)據(jù)當(dāng)數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，點(diǎn)擊“記錄數(shù)據(jù)”按鈕，將當(dāng)前最新的數(shù)據(jù)存入前面選定的數(shù)據(jù)文件中。④查看數(shù)據(jù)選此功能時(shí)，出現(xiàn)一下拉菜單（見圖9），分別為“實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)”及“實(shí)驗(yàn)結(jié)果”。當(dāng)選擇“實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)”時(shí)，畫面中出現(xiàn)一列表框，將前面所有記錄的數(shù)據(jù)全部列出來，供用戶查看，若用戶對某一組數(shù)據(jù)不滿意，可以刪除。當(dāng)選擇“實(shí)驗(yàn)結(jié)果”時(shí)，則在坐標(biāo)系中將用戶的實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪出。圖9⑤退出選此按鈕時(shí)，程序退出采集回到圖3畫面。2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果當(dāng)用戶在圖3畫面中選擇"實(shí)驗(yàn)結(jié)果"，屏幕中出現(xiàn)圖10：圖10點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)查看”，出現(xiàn)一下拉菜單（見圖11），分別為“離圖11心泵特性”，“管路特性”，“單泵揚(yáng)程”，“雙泵并聯(lián)揚(yáng)程”。選擇任意一項(xiàng)，屏幕中出現(xiàn)一個(gè)列表（見圖12），將用戶要查看的數(shù)據(jù)文件中的原始數(shù)據(jù)列于表內(nèi)。此時(shí)，若發(fā)現(xiàn)某組數(shù)據(jù)不好，點(diǎn)擊此數(shù)據(jù)行，然后選擇“刪除”，可刪除此組數(shù)據(jù)。若要打印數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊“打印數(shù)據(jù)”，則可在打印機(jī)中打出此表中的全部數(shù)據(jù)。圖12點(diǎn)擊“實(shí)驗(yàn)結(jié)果”，出現(xiàn)一下拉菜單（見圖13），分別為“離心泵特性曲線”，“管路特性曲線”，“單泵揚(yáng)程線”，“雙泵并聯(lián)揚(yáng)程線”，“揚(yáng)程比較”。當(dāng)選擇前4項(xiàng)時(shí)，計(jì)算機(jī)會在坐標(biāo)系中繪出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見圖14）。當(dāng)選擇“揚(yáng)程比較”時(shí)，計(jì)算機(jī)會在同一坐標(biāo)系繪出電機(jī)頻率在50Hz時(shí)單泵，雙泵并聯(lián)，雙泵串聯(lián)的揚(yáng)程，以利于直觀觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖