THXLX-1型離心泵特性曲線測定實驗指導書

PAGEPAGE9TianhuangTeachingApparatus天煌教儀版本號：V1.0流體力學與化工原理系列THXLX-1型離心泵特性曲線測定實驗裝置實驗指導書天煌教儀浙江天煌科技實業(yè)有限公司離心泵特性曲線測定實驗一、實驗目的了解離心泵的結(jié)構(gòu)特性，掌握離心泵的操作方法；了解無紙記錄儀及壓力、流量等傳感器的使用方法；測定離心泵在恒定轉(zhuǎn)速下的運行特性，測定特性曲線。二、實驗裝置與流程實驗裝置如圖1所示，由水箱、離心泵、渦輪流量計、電動調(diào)節(jié)閥、壓力表、真空表、轉(zhuǎn)速傳感器、功率表和不銹鋼進、出管道等組成。1－底閥；2－引水閥；3－離心泵；4－真空表前切斷閥；5－真空表；6－負壓傳感器；7－壓力表前切斷閥；8－壓力表；9－壓力傳感器；10－溫度傳感器；11－渦輪流量傳感器；12－電動調(diào)節(jié)閥；13－切斷閥；14－旁路閥；15－轉(zhuǎn)速表；16－功率表；17－水箱圖1離心泵特性曲線測定實驗裝置流程示意圖水從水箱17經(jīng)泵底閥1吸入，流過吸入管路到離心泵3，經(jīng)離心泵增壓后，流經(jīng)渦輪流量計11、電動調(diào)節(jié)閥12返回水箱，循環(huán)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(nèi)流量由渦輪流量計11測量，并由出口電動調(diào)節(jié)閥12調(diào)節(jié)流量。所用離心泵型號為IT-6，渦輪流量傳感器型號為LWGY-40，電動調(diào)節(jié)閥的開度和流量均可在無紙記錄儀上操作和讀數(shù)。三、監(jiān)控工程1．有組態(tài)要求的上位監(jiān)控機軟件安裝1)軟件環(huán)境要求：“力控5.0”組態(tài)軟件安裝在WindowsNT4.0/Windows2000/WindowsXP簡體中文版操作系統(tǒng)下使用。2)硬件環(huán)境要求：PIII500以上的微型機及其兼容機；至少64M內(nèi)存，推薦128M；至少1G的硬盤剩余空間；VGA、SVGA及支持Windows256色以上的圖形顯示卡。3）安裝內(nèi)容打開PC機，將力控組態(tài)軟件的安裝光盤放到計算機的光驅(qū)中，系統(tǒng)會自動啟動setup.exe安裝程序（注：也可以運行光盤中的setup.exe啟動安裝程序）。

在此安裝界面中，左面有一排按鈕，分別是：安裝指南、安裝力控5.0、安裝I/O驅(qū)動程序、安裝加密鎖驅(qū)動、技術(shù)寶典、退出安裝等按扭，本實驗裝置要求先安裝力控5.0，再安裝I/O驅(qū)動程序即可，安裝界面如圖下圖所示：4)

安裝力控5.0進行力控組態(tài)軟件的安裝，包括B/S和C/S網(wǎng)絡功能，具體由硬件加密鎖來區(qū)分。5)

安裝力控的I/O驅(qū)動力控I/O驅(qū)動可選擇性的安裝。安裝完力控5.0后，鼠標左鍵雙擊桌面上的“力控5.0”圖標：然后再點擊“工程管理器”中的“搜索應用”按鈕如下圖：在出現(xiàn)的“瀏覽文件夾”窗口中選中本實驗裝置的配套監(jiān)控工程HXLX”如下圖：點“確定”按鈕，在“工程管理器”中添加進了“THXLX”條目。選中“THXLX”條目,再點擊“工程管理器”中的“進入運行”按鈕，進入監(jiān)控工程運行畫面如下：2．無組態(tài)要求的上位監(jiān)控機軟件安裝：上位監(jiān)控機無組態(tài)要求的，不需要安裝力控軟件，直接安裝實驗裝置配套的監(jiān)控工程軟件即可。步驟：運行配套光盤Pcauto目錄下的setup執(zhí)行工程安裝，安裝完畢運行可執(zhí)行文件即可對實驗裝置進行監(jiān)控。四、原理和方法在轉(zhuǎn)速n固定不變的情況下，離心泵的實際揚程H、功率消耗N及總效率與泵送液能力（即流量）Q之間的關(guān)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(jù)。離心泵的特性曲線可用下列三個函數(shù)關(guān)系表示：H=f1(Q)N=f2(Q)=f3(Q)(1)這些函數(shù)關(guān)系均可由實驗測得，其測定方法如下：1．流量Q（l/s）流體在管內(nèi)的流量由渦輪流量計測量，并在無紙記錄儀上讀取。Q=Q’×1000/3600（l/s）式中：Q’—無紙記錄儀上的泵流量讀數(shù)，m3/h。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：(2)因兩截面間的管長很短，通常可忽略阻力損失項Hf，則：(3)式中： h0=z2-z1，指真空表、壓力表接口間垂直距離，本裝置h0=0.1m；P1—由真空表讀出的真空度（讀數(shù)為負數(shù)），Pa； P2—由壓力表讀出的壓力，Pa； —流體（水）的密度，可近似取=1000kg/m3，或者根據(jù)水溫查水的物性數(shù)據(jù)表而得到； g—重力加速度，g=9.807m/s2。 u1—泵進口處液體流速，m/s；本裝置進口處內(nèi)徑d1=0.040m； u2—泵出口處液體流速，m/s；本裝置出口處內(nèi)徑d2=0.031m。3．軸功率N（W）(4)

式中：N電—電動機的輸入功率，由功率表測得，W；電—與電動機的輸入功率N電相對應的電機效率，根據(jù)電動機的輸入功率N電的大小，查實驗室提供的電機效率曲線圖可得到；傳—傳動效率，本裝置為聯(lián)軸節(jié)傳動，故傳=1。4．總效率(5)式中：Q——流量，l/s；H——實際揚程，mH2O ；N——軸功率，W；——流體（水）的密度，可近似取=1000kg/m3，或者根據(jù)水溫查水的物性數(shù)據(jù)表而得到； g——重力加速度，g=9.807m/s2。5．泵轉(zhuǎn)速改變時的換算考慮到泵特性曲線要求在恒定轉(zhuǎn)速下測定，但是實際上感應電動機在負載轉(zhuǎn)矩改變時，其轉(zhuǎn)速也會有變化，這樣當實驗點的流量發(fā)生變化時，其相應的轉(zhuǎn)速也會有所改變。為了繪制出恒定轉(zhuǎn)速下的泵的特性曲線，我們可應用泵的比例定律，將實驗的實測數(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=2840轉(zhuǎn)/分）。比例定律的應用條件：（1）（2）在轉(zhuǎn)速改變前后，η保持基本不變。具體換算關(guān)系如下：式中：Q1——實驗轉(zhuǎn)速n1下的流量，l/s；H1——實驗轉(zhuǎn)速n1下的實際揚程，mH2O；N1——實驗轉(zhuǎn)速n1下的軸功率，W；Q2——泵額定轉(zhuǎn)速n2下的流量，l/s；H2——泵額定轉(zhuǎn)速n2下的實際揚程，mH2O；N2——泵額定轉(zhuǎn)速n2下的軸功率，W；n1——實驗轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分；n2——泵的額定轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分。五、實驗操作步驟和注意事項實驗注意（1）實驗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(xiàn)象出現(xiàn)。（2）電機和泵連接軸為高速轉(zhuǎn)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(fā)或衣物轉(zhuǎn)入而發(fā)生危險事故。（3）實驗前先通電檢查電機轉(zhuǎn)動方向和電機外殼所標示的轉(zhuǎn)動方向是否一致，若不一致，可通過改變電機進線相序來調(diào)節(jié)。（4）上位機軟件中，“重做實驗”只是對實驗表格中數(shù)據(jù)清除，曲線歷史記錄仍然存在。先關(guān)閉離心泵電源開關(guān)，然后開啟儀表柜上的電源總開關(guān)和功率表、智能測速儀、無紙記錄儀及電動調(diào)節(jié)閥的電源開關(guān)，打開計算機，運行上位監(jiān)控工程軟件，當出現(xiàn)離心泵特性曲線測定實驗裝置畫面后，點“進入實驗”按扭。全開電動調(diào)節(jié)閥前切斷閥，關(guān)閉電動調(diào)節(jié)閥，同時全開電動調(diào)節(jié)閥的旁路閥。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(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)閉引水閥和電動調(diào)節(jié)閥的旁路閥，在確認電動調(diào)節(jié)閥和電動調(diào)節(jié)閥的旁路閥已關(guān)閉的前提下，再打開儀表柜上的離心泵開關(guān)，啟動離心泵。為減少壓力表和真空表讀數(shù)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150～200左右）。按照“監(jiān)控工程”介紹進入工程運行界面，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(jiān)視溫度、流量等過程變量值。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(diào)節(jié)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(diào)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(diào)到“MV”的值選項，用向上“∧”和向下“∨”箭頭，將電動調(diào)節(jié)閥開度調(diào)至最大（開度調(diào)到100%），這時流量也達到最大，待流量達到穩(wěn)定后（調(diào)節(jié)閥設定值與當前開度顯示值相差±1%以內(nèi)且當前開度顯示值穩(wěn)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實驗裝置運行系統(tǒng)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）如下圖：點擊“取第1個點”按扭，計算機可將該流量下的所有原始數(shù)據(jù)（流量計讀數(shù)、泵進口真空表讀數(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)）都全部自動讀下，也可從儀表柜各測試儀表上人工讀取流量計讀數(shù)、泵進口真空表讀數(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)。當讀完最大流量下的上述各讀數(shù)后，按步驟6操作無紙記錄儀，減小電動調(diào)節(jié)閥的開度到90%（減小流量通過減小電動調(diào)節(jié)閥的開度來實現(xiàn)，電動調(diào)節(jié)閥開度每次約減小10%），待流量達到穩(wěn)定后（調(diào)節(jié)閥設定值與當前開度顯示值相差±1%以內(nèi)且當前開度顯示值穩(wěn)定不變，流量波動±0.05且變化緩慢或者基本不變?yōu)榉€(wěn)定），再點擊“取第2個點”按鈕，計算機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數(shù)據(jù)。本實驗從最大流量做起，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(diào)節(jié)閥的開度來改變流量，一直至流量為零時止。電動調(diào)節(jié)閥的開度從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%，電動調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)閥開度減小到0%。在電動調(diào)節(jié)閥各開度值下，待流量達到穩(wěn)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(shù)據(jù)，也可從儀表柜各顯示儀表上人工讀取各項數(shù)據(jù)（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取。）。實驗過程中如有操作錯誤需重新做實驗可點擊“重做實驗”按鈕，一個實驗取點結(jié)束可點擊“結(jié)束實驗”按鈕。實驗結(jié)束后，依次關(guān)閉電動調(diào)節(jié)閥、離心泵，再關(guān)閉計算機和儀表柜上所有儀表電源和電源總開關(guān)。

六、實驗數(shù)據(jù)記錄專業(yè)姓名學號日期地點裝置號同組同學水溫序號泵流量Q/(m3/h)泵進口真空表P1/kPa泵出口壓力表P2/kPa泵電機功率N/W泵轉(zhuǎn)速n