【水力性能參數(shù)及其測量方法分析】6300字

水力性能參數(shù)及其測量方法分析綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u11630水力性能參數(shù)及其測量方法分析綜述 1237971.1.1彈簧壓力計 391331.1.2液壓壓力計 332751.1.3差壓壓力計 387161.1.4靜重壓力計 359311.2流量Q及測量方法 4258791.1.1初級（原始性）測量方法 4203931.1.2差壓產(chǎn)生裝置 4159751.1.3薄壁堰 593451.1.4電磁式流量計 5251231.1.5超聲波流量計 611781.1.6彎直管流量計 6188321.1.7速度面積流量法 7313141.1.8渦輪流量計 769271.1.9示蹤物法 7189371.3轉(zhuǎn)速n及測量方法 8192711.3.1直接測量法 863801.3.2間接測量法 821131.4功率P及測量方法 927251.4.1電頻率測功法 10181131.4.2轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測功儀 1027460轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速計由轉(zhuǎn)矩傳感器件和二次指示器件組成，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的精度主要取決于彈性波材料的性能，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器試驗精度的高低大多決定于弾性軸材料性能的好壞，如重復(fù)性、線性、穩(wěn)定性、溫度效率等性能指標。 10192431.5泵效率η及測量方法 10315731.5.1水流對管壁的沖刷 1047761.5.2泵內(nèi)腐蝕性藥物和液體 10202001.5.3葉輪表面的氣蝕 10262251.5.4水泵的磨損 115561.5.5泵效率下降 11反映離心泵在運行工況下水力性能的參數(shù)，稱為泵的水力性能參數(shù)[12]，首先，所有參數(shù)的測量必須符合以下試驗條件。為了獲得可重復(fù)的結(jié)果，測試的持續(xù)時間應(yīng)該足夠長。除非另有規(guī)定，否則所有測量應(yīng)在穩(wěn)定的運行條件下進行；必須在泵性能不受腐蝕影響的條件下進行試驗。無論驗收與否，性能試驗至少需要6個試驗點，其中一個是保證點流量的0.95到1.05倍，其他三個點應(yīng)在泵功率曲線的允許范圍內(nèi)，包括接近死點的點和接近最大允許流量的點。除非另有規(guī)定，流量、壓頭和輸入功率可在規(guī)定速度的50%~120%范圍[13]內(nèi)測量，試驗速度低于相應(yīng)的試驗速度，此時轉(zhuǎn)速在規(guī)定轉(zhuǎn)速的20%范圍內(nèi)。當(dāng)前速度80%~120%時，試驗速度定義為速度范圍80%~120%。1.1揚程及測量方法泵將液體的重量在某刻加壓，把液體能量的總值當(dāng)做揚程，揚程精度為測量水柱，下面給出了歷史浸漬泵、臥式泵和裝置揚程的計算公式[14]。立式浸沒泵揚程……………（2-1）臥式泵揚程（工作測量時）…（2-2）裝置的揚程Hc………（2-3）市場中存在各式各樣的壓力測量儀器儀表[7]，最主要的有以下這幾種：1.1.1彈簧壓力計彈簧壓力表是最經(jīng)常用的壓力表之一。彈性元件在一定的作用力下產(chǎn)生不同程度的彈性變形，設(shè)計出了彈簧壓力指示計，該壓力刀結(jié)構(gòu)簡單、測量寬度寬、經(jīng)久耐用、使用舒適等優(yōu)點，精度高，成本低。1.1.2液壓壓力計液柱式壓力表主要用于測量低的壓力，當(dāng)測量的壓力比較小時，通常采用帶斜管的液柱壓力表進行測量或用合適的密度代替液柱壓力表來改變液柱的高度，盡量都選用測量柱高在100以下，這樣可以起到減小測量誤差的作用。1.1.3差壓壓力計現(xiàn)在國內(nèi)有很多專門生產(chǎn)壓力傳感器的工廠，應(yīng)用場合也非常廣泛和多樣，由于壓力傳感器中內(nèi)使用完全封閉的傳感器原件，所以傳感器中沒有以前的機械零件，提高了壓力傳感器測試結(jié)果的準確性和可靠性，提高了壓力傳感器儀器試驗結(jié)果的準確與可信度。壓力式傳感器測量精度最高可以達到±0.1%~±0.25%左右。1.1.4靜重壓力計靜重式壓力計是由流體靜力平衡原理制作而成的測量裝置。一般大多數(shù)液柱壓力計無法用來測量精度高的壓力，測量靜重壓力時的最小壓力值必須比轉(zhuǎn)動部件重量相對應(yīng)的最小壓力大。大于彈簧壓力計用來測量泵的壓頭。彈簧壓力計使用一次線圈或普通管（彈簧壓力計）或薄膜的機械極化，確定彈簧壓力指示器參考區(qū)域的示意圖如圖1.1所示。圖SEQ圖\*ARABIC2.1確定彈簧壓力計布置基準面圖說明：1——壓力計基準為。a——開口處通大氣使用彈簧壓力計測量泵的壓頭。彈簧壓力計使用一次線圈或普通管（彈簧壓力計）或薄膜的機械極化，顯示出壓力變化的浮動值。圖1.1顯示了確定彈簧壓力指示器參考水平的草圖。此壓力計能否用來測量輸入和輸出壓力：（1）DC9312型每個壓力表在其最佳范圍內(nèi)使用（超過壓力表全時間的40%）；（2）COMB9313此部分大約比打印顯示高5%。（3）相鄰兩數(shù)字表之間的距離為1.5~3。1.2流量Q及測量方法流量是根據(jù)每個時間單位的液體總量來測量的。流量總量對應(yīng)于每個時間單位通過單位間隔的液體總量總和。水泵流量計算參考公式為[15]：………………（2-4）其中（）為流量，（）為軸功率，（%）為泵的效率，1.73為常數(shù)，（）為揚程。流量與揚程一般成反比關(guān)系，揚程低的同時則流量大。重量流量QG與體積流量Q兩者的數(shù)值之………………（2-5）流量測量方法大致有以下幾種：1.1.1初級（原始性）測量方法時間測量方法包括許多測量方法，包括體積法和稱重法。這些方法可以標準化或使用，為了校準其它流量計和比較原有的測量方法，用重量法測定稱量室中液體在充注期間的平均流量。這兩種方法的準確度介于0.1%和0.3%之間。1.1.2差壓產(chǎn)生裝置根據(jù)伯努利方程和流動連續(xù)性方程來測量流量。當(dāng)流量在流動或傳感器感應(yīng)到管道內(nèi)的流動時，節(jié)流閥兩端左右的差壓與測量流量的平方值成正比關(guān)系。壓差裝置通常包括開口、文丘里管、噴嘴等裝置。安裝和測量時應(yīng)特別注意壓差裝置前直線的最小長度。此外，任何類型的壓差裝置的雷諾數(shù)和管徑應(yīng)在允許范圍內(nèi)，流量測量裝置應(yīng)確保其在運行期間不受控制閥可能的氣體排放或腐蝕的影響，并可旋轉(zhuǎn)測量裝置以確定裝置上方是否有空氣。另外，普通差壓表也可以通過與其他計量器具的比較來識別，如果滿足相關(guān)標準的所有計量要求，則無需校準，可直接采用參考值上規(guī)定的流量系數(shù)。1.1.3薄壁堰在緩流過程中，為控制流量和水位而設(shè)置的上擋流板稱為擋流板，由大壩緩流引起的快交流現(xiàn)象稱為擋流板。隔水技術(shù)和跨線橋技術(shù)主要是防御排水和流量測量裝置，薄壁內(nèi)氣體的水頭與流量水頭關(guān)系相對比較穩(wěn)定，通常小通道流量的測量與實驗室流量測就采用這種方法量。由于墻體很薄，水壓過高，因此，如果前面的頭太大，就不應(yīng)該使用。在明溝末端放置防護板（即防護口的形狀），液體從防護口流過通過這個地方的液體流量與從障礙物中流出的水的高度成正比。水頭越高，證明河流越寬敞。水壩通常用來測量低水頭、流量大的泵。1.1.4電磁式流量計電磁流量計主要由測量管道、磁路系統(tǒng)、正反電極、表面外殼、轉(zhuǎn)換機器、內(nèi)襯等部分組成。（1）測量管道：測量管是用來通過測量的導(dǎo)電流體。為不通過測量線到達磁力線，測量線由導(dǎo)熱系數(shù)低、機械強度低的低導(dǎo)電非磁性材料組成，有非磁性不銹鋼、不銹鋼、不銹鋼等。玻璃纖維型增強塑料等。（2）磁路系統(tǒng)：該磁環(huán)設(shè)計為產(chǎn)生穩(wěn)定的流動和直接磁場，直流磁環(huán)由永磁操作，結(jié)構(gòu)相對簡單，磁場干擾小，但測量管道內(nèi)電解質(zhì)液體或是材料極易極化，負極被正離子圍繞，正極是由負離子獲得的，即電極中出現(xiàn)極化現(xiàn)象，兩電極之間的內(nèi)壁更多，測量管直徑大，對應(yīng)的永磁體也大，非常鈍，盈利能力差50頻電源產(chǎn)生此電流。（3）電極：電極用于產(chǎn)生感應(yīng)電位信號的正比例測量。電極通常不具有磁性，并且必須平行于線性，以便在液體中順利流動。為了不讓沉積物積聚影響測量精度，一般將管道垂直方向安裝。（4）外部殼體：外殼由鐵磁質(zhì)材料制作而成，起勵磁線圈外罩作用，同時也能防止外磁場的干擾。（5）轉(zhuǎn)換器：來自液體流動的EMD信號非常微弱且不穩(wěn)定。是感應(yīng)電位信號的放大及其檢測和轉(zhuǎn)換為標準直流電極，主要是放大傳過來的感應(yīng)電勢信號，并將此信號轉(zhuǎn)換為由電極的標準直流信號。（6）襯里：密封面和管法蘭內(nèi)部涂滿了完全隔離電的進料，管法蘭的密封面和管的內(nèi)部涂有完全電絕緣的進料，直接接觸測量裝置，該測量裝置提高了測量管的耐腐蝕性，防止感應(yīng)電位短旋轉(zhuǎn)。具有耐腐蝕、耐高溫、耐持久性好等特點。由于電磁流量計的管路前后兩部分都有分布，起到穩(wěn)定液體的作用，由于管的直線段較短，安裝相應(yīng)傳感器所需的測量空間較小，電磁流量計的揚程較低，適合大流量的試驗現(xiàn)場。1.1.5超聲波流量計當(dāng)液體中有超聲波傳播流通時，機器接收到的超聲波可以察覺出液體的流量信息，通過解碼讀出流量信息，超聲波脈沖可以通過管道從前面的傳感器傳輸?shù)胶竺娴膫鞲衅?，?dāng)氣體停止流動時，聲脈沖以聲速向左右兩個方向傳播（通常情況下）。管道中的氣體速度恒定（流速不等于零），聲脈沖向下游快速移動。電流聲脈沖相比聲脈沖傳播速度較慢，這樣流動時間短于逆流時間，隨著近年來的飛速發(fā)展的集成電路技術(shù)，聲流量計任重道遠于一般程序的發(fā)展。依照信號識別原理所說[16]，將現(xiàn)有的超聲波流量計轉(zhuǎn)換為幾乎直接的時差法、時差法、相位分離法、頻率譜法、多普勒法、半徑分離法、相關(guān)法、空間濾波法，噪聲法是在這其中結(jié)構(gòu)最簡單、原理也最單一、運輸快捷方便、價格低廉、測量方便的方法，但它只僅僅適合于測量較低精度的流量。（1）多普勒法：將多普勒原理利用于流體中從而得出流動液體中流動顆粒的速度，通過計算得出我們所需的流量的方法。（2）速度差法：速度分離法的原理是流體流動方向的超聲波速度和反向流動的超聲波速度與流體速度相當(dāng)。超聲波可以測量流速。通過測量液體中超聲波的速度差。液體的速度可以通過公式計算，考慮公式和管的截面，可以確定流量值。1.1.6彎直管流量計彎管與通過液體量與之前的流量計相對應(yīng)，全都是差壓式流量計，但彎管通過液體量與方式與開口流量計不同。為了產(chǎn)生壓差，孔徑采用流體流動的標定原理[17]，與此不同的是，彎管采用流體阻力的原理產(chǎn)生壓力差，當(dāng)流體流經(jīng)彎管時，它被強迫作圓周運動。當(dāng)液體的流動力在一個圓內(nèi)流動時，它會影響彎管的內(nèi)外側(cè)。壓差的大?。磯翰睿┤Q于液體的密度、液體的平均速度和液體在一個圓中的曲率半徑。使用這些流量計時應(yīng)遵守對應(yīng)的運動定律。彎管拋擲器的壓力損失小于差壓表的壓力損失，液體只有通過彎管時才會發(fā)生壓力損失，當(dāng)管內(nèi)液體通過彎管時，管道外的速度會更高，根據(jù)節(jié)能規(guī)律和河流連續(xù)性方程，如果流體在管道內(nèi)流動，同一段內(nèi)液點不會發(fā)生變化，每個粒子的速度都有一定的偏差，而且管道內(nèi)外表面的壓差會產(chǎn)生一定的量。同一橫截面內(nèi)的每一個液體的點能量都不會變化，但其中的每一個質(zhì)點的流速大小都存在有一定的偏差，彎管的內(nèi)部面和外部面就會產(chǎn)生一個一定量的壓力差值。如果液體通過水龍頭，流量就會增加，兩側(cè)的壓差也會增加。1.1.7速度面積流量法速度限制程序用于測量流量，即液體首先通過的流量，由截面測得的速度，最后計算出液體的流速。這種方法特別適用于測量大的流場，無論是地下礦山、明渠還是管道。盡可能測量，或是用一定的數(shù)值估計，然后計算出流量測量截面，然后用功率計測量平均速度，流量是與流量橫截面積有關(guān)的平均速度乘以流量橫截面積。1.1.8渦輪流量計渦輪流量計由渦輪流量計[18]、顯示器和預(yù)裝配設(shè)置組成。此類型的流量計反應(yīng)迅速，尤其適合低流量情況下的快速測量。渦輪內(nèi)部有一個渦輪裝置，使用時將其安裝在液體管上部，液體撞擊渦輪機殼和鏟式渦輪，機翼的角度與液體的速度成正比。機翼角速度與流體速度成正比。是連接在外殼上的傳感器線圈檢測到的角速度，如果渦輪夾將殼體中的永磁鋼分開，磁電流在傳感器線圈中發(fā)生變化，機器檢驗到磁力線時，傳感器線圈將檢測到的周期性磁通量變化信號傳送給測量裝置的放大器，然后，通過放大器放大信號，產(chǎn)生脈沖信號，與流量成比例。最后，輸入部的轉(zhuǎn)換和流量測量是測量循環(huán)計算流量值，顯示累計流量值。傳感器線圈將檢測到的磁流量周期性變化信號傳輸給測量裝置的放大器。放大器對信號進行放大，形成與流量成比例的脈沖信號，最后輸入脈沖信號在變頻過程中，用轉(zhuǎn)換過后的模擬電流來表示電流。1.1.9示蹤物法示蹤物法，是將示蹤物體放入裝有液體的實驗裝置中進而來測量流體流量的方法，常用的方法有稀釋法和通過時間法。1.3轉(zhuǎn)速n及測量方法轉(zhuǎn)速實際上測量的就是泵主軸每分鐘旋轉(zhuǎn)的次數(shù)，單位為。在泵的水力試驗中，所測得的數(shù)據(jù)必須與額定轉(zhuǎn)速和實際轉(zhuǎn)速成正比，然后再計算出泵的性能數(shù)據(jù)。因此，在泵的水力試驗中，靠近揚程的流量，泵的性能與其本身水力性能參數(shù)都對其工作能力產(chǎn)生很大影響，由于泵的工作狀態(tài)與泵的工作能力密切相關(guān)，因此正確測量泵的轉(zhuǎn)速是非常重要的。測量轉(zhuǎn)速方法有兩種[19]，直接測量方法和間接測量方法兩種方法，另一方面直接觀察發(fā)動機和機器的機械效應(yīng)，測量一定時間內(nèi)的機械運行規(guī)律，間接測量方法基于其他物理尺寸的運動狀態(tài)與機器或發(fā)動機機械運動引起的轉(zhuǎn)速之比。1.3.1直接測量法（1）接觸式接觸式的測速儀觸頭是直接安裝在泵軸上的。接觸式測轉(zhuǎn)速儀按運行方式分類又可以分為磁電式傳感器和機械式轉(zhuǎn)速表。（2）非接觸式非接觸式測速儀表分為直接顯示式、無顯示有輸出信號式和顯示帶信號式輸出三種。1.3.2間接測量法電動泵機的實際轉(zhuǎn)速（）通過間接測量轉(zhuǎn)速來測量轉(zhuǎn)速，即計算發(fā)動機轉(zhuǎn)速差?！?-6）………………（2-7）………………（2-8）式（2-6）到（2-8）中為實際轉(zhuǎn)速，為初始轉(zhuǎn)速，為供電頻率，為泵電機極對數(shù)。轉(zhuǎn)速的測量過程中應(yīng)盡可能采用計數(shù)測量法（比如，B類測量方法是指在一定時間間隔內(nèi)旋轉(zhuǎn)有限次數(shù)的測量），通?？梢杂弥苯语@示磁性或光學(xué)計數(shù)器、閃電觀測器或指示器的行車記錄儀進行測量。潛水泵一般只需要只控制電源的電壓和頻率，而轉(zhuǎn)速的測量也可以通過測量泵的振動頻率間接得出，間接測量的準確度一般不如直接測量的準確度高。1.4功率P及測量方法泵的功率包括軸功率P（或稱輸入功率）、有效功率Pu（或輸出功率）和配用功率P軸功率P是指泵原動機輸出給到中心軸的功率，也能夠稱之為輸入功率?！?-9）泵功率（輸出功率）與在指定一段時間段內(nèi)產(chǎn)生的液體相同，做的功相同的數(shù)值量?！?-10）泵的動力功率分配來自電源，它指的是原動機功率?！?-11）功率的測量方法[10]各種各樣，常用的幾種方法如圖1.2所示。圖1.2圖1.2功率的測量方法測試泵水力性能的方法有許多種，如電測量法、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速測量法等很多方法基本上都被排除在市場之外，本文簡要介紹了上述電測功法、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測功法兩種方法。1.4.1電頻率測功法根據(jù)測量電動機的特殊特定功率值，經(jīng)過公式或計算機精密推算后，我們就能得到我們想要的電動機的輸出功率。P2=P…………………（2-11.4.2轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測功儀轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速計由轉(zhuǎn)矩傳感器件和二次指示器件組成，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的精度主要取決于彈性波材料的性能，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器試驗精度的高低大多決定于弾性軸材料性能的好壞，如重復(fù)性、線性、穩(wěn)定性、溫度效率等性能指標。經(jīng)由電磁變換后，扭矩傳感器將具有一定相位差的電信號代替測量扭矩，測量的