THXLX-1型離心式泵特性曲線測定研究

董延軍

（河南工業和信息化職業學院，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特性。這對鑒定排水系統的布置和設備容量的配置是否合理；對鑒定檢修質量，總結檢修工作，改進檢修工作，改進檢修方法；對掌握排水設備的性能變化，以便及時調節工況，使之高效率運轉等都具有重要意義。因此，水泵的性能測定是礦山排水設備技術管理中的一項重要的內容[1-2]。

1 測試裝置與流程

如圖1所示，水從水箱17經泵底閥1吸入，流過吸入管路到離心泵3，經離心泵增壓后，流經渦輪流量計11、電動調節閥12返回水箱，循環使用。在泵的進、出口管線上分別裝有真空表5、負壓傳感器6、壓力表8和壓力傳感器9，在它們的進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。管路內流量由渦輪流量計11測量，并由出口電動調節閥12調節流量。所用離心泵型號為IT-6，渦輪流量傳感器型號為LW?GY-40，電動調節閥的開度和流量均可在無紙記錄儀上操作和讀數。

2 原理和方法

在轉速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[3]。

離心泵的特性曲線可用下列三個函數關系表示：

圖1 離心泵特性曲線測定實驗裝置流程示意圖

這些函數關系均可由實驗測得，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，m3/h。

2.2 實際揚程H（mH2O）

在泵進、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，通常可忽略阻力損失項Hf，則：

2.3 軸功率N（W）

2.4 總效率η

2.5 泵轉速改變時的換算

考慮到泵特性曲線要求在恒定轉速下測定，但是實際上感應電動機在負載轉矩改變時，其轉速也會有變化，這樣當實驗點的流量發生變化時，其相應的轉速也會有所改變。為了繪制出恒定轉速下的泵的特性曲線，可應用泵的比例定律，將實驗的實測數據換算成某一定轉速n2下的數據（通常取n2為離心泵的額定轉速，一般泵的額定轉速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設計，通電前，將實驗裝置外殼和電源地線連接，可防止輕微漏電現象出現。

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

3）測試前先通電檢查電機轉動方向和電機外殼所標示的轉動方向是否一致，若不一致，可通過改變電機進線相序來調節。

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

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

（3）全開電動調節閥前切斷閥，關閉電動調節閥，同時全開電動調節閥的旁路閥。

（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引水，直到引水漏斗內的水位不下降或者水位只有少許下降為止，關閉引水閥和電動調節閥的旁路閥，在確認電動調節閥和電動調節閥的旁路閥已關閉的前提下，再打開儀表柜上的離心泵開關，啟動離心泵。

（5）為減少壓力表和真空表讀數的波動，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 監控工程運行界面示意圖

（6）按照“監控工程”介紹進入工程運行界面，如圖2，點擊“進入實驗”按鈕，進入實驗管路流程圖界面，在本界面上可監視溫度、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節閥開度的顯示頁面（即顯示LOOP1和LOOP2界面），通過“追憶”鍵的左右指示鍵，調至“AUTO”或“MAN”選項，通過“確認”鍵確認當前控制方式為“MAN”，再通過“追憶”的左右指示鍵，調到“MV”的值選項，用向上“∧”和向下“∨”箭頭，將電動調節閥開度調至最大（開度調到100%），這時流量也達到最大，待流量達到穩定后（調節閥設定值與當前開度顯示值相差±1%以內且當前開度顯示值穩定不變，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），進入相應的揚程—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據（流量計讀數、泵進口真空表讀數、泵出口壓力表讀數、功率表讀數、轉速表讀數和溫度的讀數）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、泵進口真空表讀數、泵出口壓力表讀數、功率表讀數、轉速表讀數和溫度的讀數。

（9）當讀完最大流量下的上述各讀數后，按步驟6操作無紙記錄儀，減小電動調節閥的開度到90%（減小流量通過減小電動調節閥的開度來實現，電動調節閥開度每次約減小10%），待流量達到穩定后（調節閥設定值與當前開度顯示值相差±1%以內且當前開度顯示值穩定不變，流量波動±0.05且變化緩慢或者基本不變為穩定），再點擊“取第2個點”按鈕，計算機讀取該流量下的所有數據，也可從儀表柜各顯示儀表上人工讀取各項數據。

（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節閥的開度來改變流量，一直至流量為零時止。電動調節閥的開度從100%到30%區間每次約減小10%，在30%到15%區間內每次減小5%，電動調節閥開度減小到15%后，由于受流量傳感器精度限制，小流量不能準確測定，直接將電動調節閥開度減小到0%。在電動調節閥各開度值下，待流量達到穩定后，可點擊“取第X個點”按鈕，計算機記錄該流量下的所有數據，也可從儀表柜各顯示儀表上人工讀取各項數據（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，一個實驗取點結束可點擊“結束實驗”按鈕。

（12）測試結束后，依次關閉電動調節閥、離心泵，再關閉計算機和儀表柜上所有儀表電源和電源總開關。

4 結束語

通過本實驗測試，可測定離心泵在恒定轉速下的揚程—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，調節工況，使之高效率運轉具有重要作用。

［1］劉捷.流體機械［M］.北京：煤炭工業出版社，

2004.

［2］張景松.流體力學、流體機械［M］.徐州：中國礦業大學出版社，2001.

［3］陳乃祥，吳玉林.離心泵［M］.北京：機械工業出版社，2003.