離心泵性能實(shí)驗(yàn)

中國(guó)石油大學(xué)__泵與壓縮機(jī)__實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)日期：____________成績(jī)：____________班級(jí)：_儲(chǔ)運(yùn)09-2班_姓名：_王國(guó)祿_同組者：權(quán)曉峰、李順麗、張艷、王吉青、潘紅宇、劉攀教師：__________離心泵性能實(shí)驗(yàn)_________一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙螅海?）理解離心泵的工作原理及基本構(gòu)造；（2）學(xué)會(huì)正確操作使用離心泵；（3）學(xué)會(huì)使用扭矩傳感器、真空表、壓力表和電磁流量計(jì)測(cè)定離心泵的基本性能曲線(xiàn)，通過(guò)計(jì)算，繪制離心泵在恒定（額定）轉(zhuǎn)速下的性能曲線(xiàn)，即：H-Q、N-Q、η-Q特性曲線(xiàn)，并確定泵的額定工作點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)原理： 對(duì)于一定型號(hào)的離心泵，當(dāng)葉輪直徑D和轉(zhuǎn)速n一定的情況下，離心泵的揚(yáng)程H、軸功率N和效率η隨泵輸送液體流量Q的大小而變化，其變化關(guān)系可以用曲線(xiàn)表征，稱(chēng)為離心泵的性能曲線(xiàn)。 利用排出閥調(diào)節(jié)流量Q的大小，逐次改變排出閥的開(kāi)度，測(cè)得不同流量Q值和其相應(yīng)工況的揚(yáng)程H、軸功率N和效率η值，從而繪制出水泵的特性曲線(xiàn)。 （1）流量Q的測(cè)量 采用電磁流量計(jì)來(lái)測(cè)量流體的體積流量Q。 （2）揚(yáng)程H測(cè)定 離心泵的揚(yáng)程H是指單位質(zhì)量的液體通過(guò)離心泵后所獲得的機(jī)械能，單位為米（m）。在離心泵進(jìn)口真空表處和出口壓力表處兩測(cè)壓點(diǎn)的截面間列寫(xiě)伯努利方程，計(jì)算出管路中泵所提供的揚(yáng)程H。H=Pd+Ps式中，Pd、Ps------分別為出口壓力表及入口真空表的讀數(shù)，Pa； Zsd------壓力表至真空表接出點(diǎn)之間的高度，m；Cs、Cd------分別為泵進(jìn)、出口流速，進(jìn)出口管路等徑時(shí)，Cd2注：揚(yáng)程的測(cè)定是在忽略阻力損失的情況下進(jìn)行的。 （3）軸功率N 離心泵軸從電動(dòng)機(jī)除傳遞得到的功率稱(chēng)為軸功率N，單位為kW。 軸功率等于旋轉(zhuǎn)速度（角速度）和扭矩的乘積，本裝置的扭矩M、轉(zhuǎn)速n采用轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)定。N=M?ω=M?2πn60（ （4）效率η 效率η為有效功率Ne與軸功率N之比，用已得到的H、Q和N值計(jì)算可得。η=ρ?g?Q?HN （5）性能曲線(xiàn) 離心泵的轉(zhuǎn)速n，是指泵轉(zhuǎn)子每分鐘回轉(zhuǎn)的圈數(shù)，單位為rpm。離心泵的銘牌上標(biāo)注的轉(zhuǎn)速值是指應(yīng)當(dāng)配備的原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。一般而言，原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以略高于泵的轉(zhuǎn)速，也可以低于泵的轉(zhuǎn)速，不過(guò)，原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速改變，泵的性能隨之改變。由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中電網(wǎng)電壓的不穩(wěn)定等因素可能導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)的波動(dòng)，為了使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)速上保持一致，因而對(duì)實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速不同于額定轉(zhuǎn)速（本實(shí)驗(yàn)n額定=2900rpm）時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)將測(cè)量值換算到額定轉(zhuǎn)速下的值，然后再繪制曲線(xiàn)。換算公式為：Q*=2900nH*=2900nN*=2900n式中，Q*、H*、N*------分別為額定轉(zhuǎn)速下的流量、揚(yáng)程和功率。 根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，換算額定轉(zhuǎn)速（n=2900rpm）時(shí)的相應(yīng)參數(shù)Q*、H*、N*，計(jì)算出η*，在坐標(biāo)系中繪出數(shù)據(jù)點(diǎn)，最后光滑的繪制出H-Q曲線(xiàn)、N-Q曲線(xiàn)和η-Q曲線(xiàn)。三、實(shí)驗(yàn)步驟：1、實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備 1）記錄裝置的常數(shù)：Zsd、ρ值； 2）盤(pán)車(chē)，看其轉(zhuǎn)動(dòng)是否正常； 3）檢查各壓力表指針是否回零； 4）打開(kāi)吸入和排出調(diào)節(jié)閥； 5）利用灌注頭灌泵，泵灌滿(mǎn)后關(guān)閉排出調(diào)節(jié)閥。2、實(shí)驗(yàn)過(guò)程 1）啟動(dòng)離心泵，慢慢打開(kāi)排出調(diào)節(jié)閥和各儀表控制閥門(mén)。檢查泵和儀表工作情況。 2）將排出調(diào)節(jié)閥開(kāi)至最大開(kāi)度，再關(guān)至最小，感受流量的變化； 3）在流量為0的狀態(tài)，測(cè)出壓力表讀數(shù)Pd、真空表讀數(shù)Ps、軸功率N和轉(zhuǎn)速n的值。逐次調(diào)節(jié)排出閥，重復(fù)測(cè)量上述參數(shù)值，并利用流量傳感器測(cè)定相應(yīng)工況下的流量Q，注意：要求排出閥由全閉到全開(kāi)測(cè)定十點(diǎn)數(shù)據(jù)；測(cè)點(diǎn)的分布盡量均勻；測(cè)定每個(gè)點(diǎn)各個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)要同時(shí)進(jìn)行，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理如表1所示； 4）關(guān)閉排出閥和各儀表閥門(mén)； 5）斷電停離心泵。四、實(shí)驗(yàn)處理：表1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理表1、常數(shù)記錄：泵裝置編號(hào)__IH50-32-160_;表間距Zsd_0.3_m;水密度ρ_1000_kg/m3銘牌附帶參數(shù)：額定揚(yáng)程H=29.6m，額定流量Q=15m3/h，配用功率：3kW2、以第五組數(shù)據(jù)為例進(jìn)行參數(shù)的計(jì)算：H：H=Q*：QH*：HNe*：NN*：Nη*：η*=Ne*N=742.22/2290.4≈0.3873、離心泵的性能曲線(xiàn)繪制如下圖所示：圖上的最佳工作點(diǎn)落在流量Q=0.0045m3/s，揚(yáng)程H=27.023，軸功率N=2955.1W附近，最大效率約為：40.539%該泵的適應(yīng)操作范圍在：37.701%≤η≤43.377%。而銘牌參數(shù)：額定揚(yáng)程H=29.6m，額定流量Q=15m3/h=0.0042m3/s，配用功率：3kW。相對(duì)誤差核算：εQ=0.0045-0.00420.0045≈6.7%；εH=29.6-27.023五、思考題：1、試用所測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析：離心泵為什么要在出口閥關(guān)閉的情況下啟動(dòng)？ 答：在離心泵啟動(dòng)之時(shí)，流量Q=0，但是揚(yáng)程和功率不為零，此時(shí)的啟動(dòng)功率最小，關(guān)閥啟動(dòng)可以保護(hù)電機(jī)防止其由于負(fù)載過(guò)大，超載燒壞。2、離心泵啟動(dòng)前為什么必須灌泵排氣？ 答：根本原因在于空氣的密度遠(yuǎn)小于水的密度（約為水密度的0.1%）空氣在葉輪形成的離心力場(chǎng)下不能獲得所期望的能頭，而液體則可以在離心力場(chǎng)下沿葉片流道被甩向葉輪出口，并流經(jīng)蝸殼送入排出管。3、本實(shí)驗(yàn)中，隨流量的增加，壓力表、真空表是如何變化的？試分析其原因。 答：本實(shí)驗(yàn)的前提是不考慮沿程水頭損失以及局部水頭損失，故此，在壓力表與真空表處分別與儲(chǔ)水罐最高液面處列寫(xiě)伯努利方程，由于是等徑管，因此Cd4、為什么調(diào)節(jié)離心泵的出口閥可以調(diào)節(jié)其流量？ 答：用出口閥調(diào)節(jié)流量，可以使流量的調(diào)節(jié)范圍大，可以保證在最小流量的情況下不發(fā)生汽蝕。5、當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速變化時(shí)，對(duì)流量、揚(yáng)程、轉(zhuǎn)速有何影響？在繪制特性曲線(xiàn)時(shí)為什么要進(jìn)行轉(zhuǎn)速換算？ 答：流量、揚(yáng)程、功率的變化隨著轉(zhuǎn)速的變化分別呈線(xiàn)性、平方、立方式增大。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于電網(wǎng)輸配電壓不穩(wěn)等因素，可能導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在一定的范圍內(nèi)波動(dòng)，為了在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上保持轉(zhuǎn)速的一致，故此要進(jìn)行轉(zhuǎn)速的換算。六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)： 本次實(shí)驗(yàn)，我對(duì)離心泵的工作原理及基本構(gòu)造有了進(jìn)一步直觀的認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)了正常操作和使用離心泵，也知道了為了保護(hù)電機(jī)要關(guān)閥啟動(dòng)，為了保護(hù)儀表要先過(guò)流后開(kāi)表。 離心泵的工作點(diǎn)應(yīng)該是我們就業(yè)以后主要關(guān)注的對(duì)象，對(duì)于性能曲線(xiàn)，應(yīng)該是重中之重。對(duì)于不同的工況應(yīng)