THXLX-1型离心式泵特性曲线测定研究

董延军

（河南工业和信息化职业学院，河南焦作 454000）

0 引言

测定水泵性能的目的，是为了获得水泵的实际运转特性。这对鉴定排水系统的布置和设备容量的配置是否合理；对鉴定检修质量，总结检修工作，改进检修工作，改进检修方法；对掌握排水设备的性能变化，以便及时调节工况，使之高效率运转等都具有重要意义。因此，水泵的性能测定是矿山排水设备技术管理中的一项重要的内容[1-2]。

1 测试装置与流程

如图1所示，水从水箱17经泵底阀1吸入，流过吸入管路到离心泵3，经离心泵增压后，流经涡轮流量计11、电动调节阀12返回水箱，循环使用。在泵的进、出口管线上分别装有真空表5、负压传感器6、压力表8和压力传感器9，在它们的进口管线上分别装有真空表前切断阀4和压力表前切断阀7。管路内流量由涡轮流量计11测量，并由出口电动调节阀12调节流量。所用离心泵型号为IT-6，涡轮流量传感器型号为LW⁃GY-40，电动调节阀的开度和流量均可在无纸记录仪上操作和读数。

2 原理和方法

在转速n固定不变的情况下，离心泵的实际扬程H、功率消耗N及总效率h与泵送液能力（即流量）Q之间的关系以曲线表示，称为离心泵的特性曲线，它能反映出泵的运行性能，可作为选择离心泵的依据[3]。

离心泵的特性曲线可用下列三个函数关系表示：

图1 离心泵特性曲线测定实验装置流程示意图

这些函数关系均可由实验测得，其测定方法如下：

2.1 流量Q（l/s）

流体在管内的流量由涡轮流量计测量，并在无纸记录仪上读取。

式中：Q’——无纸记录仪上的泵流量读数，m3/h。

2.2 实际扬程H（mH2O）

在泵进、出口真空表及压力表处列柏努利方程可得：

因两截面间的管长很短，通常可忽略阻力损失项Hf，则：

2.3 轴功率N（W）

2.4 总效率η

2.5 泵转速改变时的换算

考虑到泵特性曲线要求在恒定转速下测定，但是实际上感应电动机在负载转矩改变时，其转速也会有变化，这样当实验点的流量发生变化时，其相应的转速也会有所改变。为了绘制出恒定转速下的泵的特性曲线，可应用泵的比例定律，将实验的实测数据换算成某一定转速n2下的数据（通常取n2为离心泵的额定转速，一般泵的额定转速n2=2 840 r/min。

3 测试操作步骤和注意事项

（1）注意事项

1）测试装置有可靠的漏电保护设计，通电前，将实验装置外壳和电源地线连接，可防止轻微漏电现象出现。

2）电机和泵连接轴为高速转动部分，实验时应防止身体部位接触连接轴，特别要注意头发或衣物转入而发生危险事故。

3）测试前先通电检查电机转动方向和电机外壳所标示的转动方向是否一致，若不一致，可通过改变电机进线相序来调节。

4）上位机软件中，“重做实验”只是对实验表格中数据清除，曲线历史记录仍然存在。

（2）先关闭离心泵电源开关，然后开启仪表柜上的电源总开关和功率表、智能测速仪、无纸记录仪及电动调节阀的电源开关，打开计算机，运行上位监控工程软件，当出现离心泵特性曲线测定实验装置画面后，点“进入实验”按扭。

（3）全开电动调节阀前切断阀，关闭电动调节阀，同时全开电动调节阀的旁路阀。

（4）在启动离心泵前，先给泵引水：打开引水阀，用杯子通过引水漏斗向离心泵内引水，直到引水漏斗内的水位不下降或者水位只有少许下降为止，关闭引水阀和电动调节阀的旁路阀，在确认电动调节阀和电动调节阀的旁路阀已关闭的前提下，再打开仪表柜上的离心泵开关，启动离心泵。

（5）为减少压力表和真空表读数的波动，稍开真空表前切断阀和压力表前切断阀，以能反映压力的变化而又没有过大的波动为佳（阀门开度约在15°～20°左右）。

图2 监控工程运行界面示意图

（6）按照“监控工程”介绍进入工程运行界面，如图2，点击“进入实验”按钮，进入实验管路流程图界面，在本界面上可监视温度、流量等过程变量值。

（7）在无纸记录仪上，通过“翻页”键，将无纸记录仪的显示屏翻到电动调节阀开度的显示页面（即显示LOOP1和LOOP2界面），通过“追忆”键的左右指示键，调至“AUTO”或“MAN”选项，通过“确认”键确认当前控制方式为“MAN”，再通过“追忆”的左右指示键，调到“MV”的值选项，用向上“∧”和向下“∨”箭头，将电动调节阀开度调至最大（开度调到100%），这时流量也达到最大，待流量达到稳定后（调节阀设定值与当前开度显示值相差±1%以内且当前开度显示值稳定不变，流量波动±0.05且变化缓慢或者基本不变），可在计算机离心泵特性曲线测定装置运行系统的主界面上点击“扬程—流量报表曲线”按钮（或点击“功率—流量报表曲线”按钮或点击“效率—流量报表曲线”按钮），进入相应的扬程—流量报表曲线界面（或功率～流量报表曲线或效率～流量报表曲线）如图3所示。

图3 离心泵特性曲线测定装置主界面示意图

（8）点击“取第1个点”按扭，计算机可将该流量下的所有原始数据（流量计读数、泵进口真空表读数、泵出口压力表读数、功率表读数、转速表读数和温度的读数）都全部自动读下，也可从仪表柜各测试仪表上人工读取流量计读数、泵进口真空表读数、泵出口压力表读数、功率表读数、转速表读数和温度的读数。

（9）当读完最大流量下的上述各读数后，按步骤6操作无纸记录仪，减小电动调节阀的开度到90%（减小流量通过减小电动调节阀的开度来实现，电动调节阀开度每次约减小10%），待流量达到稳定后（调节阀设定值与当前开度显示值相差±1%以内且当前开度显示值稳定不变，流量波动±0.05且变化缓慢或者基本不变为稳定），再点击“取第2个点”按钮，计算机读取该流量下的所有数据，也可从仪表柜各显示仪表上人工读取各项数据。

（10）本测试从最大流量做起，一般测定约10个实验点（不超过15个实验点）。通过逐次减小电动调节阀的开度来改变流量，一直至流量为零时止。电动调节阀的开度从100%到30%区间每次约减小10%，在30%到15%区间内每次减小5%，电动调节阀开度减小到15%后，由于受流量传感器精度限制，小流量不能准确测定，直接将电动调节阀开度减小到0%。在电动调节阀各开度值下，待流量达到稳定后，可点击“取第X个点”按钮，计算机记录该流量下的所有数据，也可从仪表柜各显示仪表上人工读取各项数据（为了保证所测得的特性曲线的完整性，流量为零时作为流量最小的实验点不能忘记测取）。

（11）测试过程中如有操作错误需重新做测试可点击“重做实验”按钮，一个实验取点结束可点击“结束实验”按钮。

（12）测试结束后，依次关闭电动调节阀、离心泵，再关闭计算机和仪表柜上所有仪表电源和电源总开关。

4 结束语

通过本实验测试，可测定离心泵在恒定转速下的扬程—流量特性曲线、效率—流量特性曲线、功率—流量特性曲线，对研究离心泵的性能变化，确定工况点，调节工况，使之高效率运转具有重要作用。

［1］刘捷.流体机械［M］.北京：煤炭工业出版社，

2004.

［2］张景松.流体力学、流体机械［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2001.

［3］陈乃祥，吴玉林.离心泵［M］.北京：机械工业出版社，2003.