水泵試驗報告

PAGE18PAGE2水泵實驗報告（附實驗指導(dǎo)書）學(xué)院專業(yè)班級學(xué)號姓名指導(dǎo)教師蘭州交通大學(xué)流體工程教研室年月日一、實驗裝置整個系統(tǒng)的實驗裝置工藝系統(tǒng)圖見圖1。本實驗裝置為一綜合性實驗裝置，可進行水泵基本性能實驗、水泵并聯(lián)實驗、水泵串聯(lián)實驗和水泵汽蝕性能實驗。主要由以下部分組成：地下蓄水池、吸水管、閥1、閥2、機械真空表、電子真空表、U形管水銀真空計、真空泵、真空管、真空閥10、真空閥11、氣水分離器、水泵機組Ⅰ（左側(cè)水泵機組，主要用于水泵基本性能實驗、并聯(lián)實驗和串聯(lián)實驗）、水泵機組Ⅱ（右側(cè)水泵機組，主要用于并聯(lián)實驗、串聯(lián)實驗和汽蝕性能實驗）、真空罐（用于汽蝕性能實驗）、機械壓力表、電子壓力表、U形管水銀壓力計、渦輪流量計、電流表、電壓表、功率表、光電轉(zhuǎn)速表、壓力水管、閥3～閥9、三角堰、真空罐、溫度計、閥12～閥15等（見圖1）。1.吸水管路系統(tǒng)由直管段、彎頭、法蘭等組成。水泵在啟動前，應(yīng)使吸水管和水泵內(nèi)部充滿水。本裝置在水泵吸入口處留有抽真空接管（用于抽氣引水）并安裝有真空表。2.抽水機組由離心泵及其配套電機等組成。水泵與電機采用直接傳動方式。3.壓水管路系統(tǒng)由直管段、彎頭、法蘭和閥門等組成。水泵出口閥門用于水泵的啟動、停車、調(diào)節(jié)流量和并、串聯(lián)工作的控制。4.基本參數(shù)測量、顯示與控制系統(tǒng)在水泵入口處連接有機械真空表、電子真空表和U形管水銀真空計，在水泵出口處連接有機械壓力表、電子壓力表和U形管水銀壓力計，分別用于測定水泵進口的真空值和出口的壓力值。功率表用于測定電機的輸入功率Np，并根據(jù)電機的基本性能曲線之一可查得相應(yīng)的輸出功率。U形水銀真空計、壓力計以及功率表等均安裝于控制顯示面板上，如圖3所示。水泵的流量用三角堰測量，（測量原理請參看有關(guān)流體力學(xué)書籍）。水泵的轉(zhuǎn)速可用光電轉(zhuǎn)速表測定。 22225.抽氣充水系統(tǒng)由真空泵、集水瓶（水氣分離器）和相應(yīng)的管道系統(tǒng)組成，見圖3所示。33二、實驗1水泵基本性能實驗（一）目的要求掌握水泵主要性能參數(shù)的測量方法，了解水泵實驗裝置的組成和操作過程；掌握水泵實驗性能曲線（Q～H、Q～N、Q～）的繪制，并能運用該曲線分析水泵的工作性能和啟動方式。（二）實驗裝置水泵基本性能實驗如圖4所示。（三）實驗原理水泵的基本性能參數(shù)有流量Q、揚程H、軸功率N、轉(zhuǎn)速n、效率η、允許吸上真空高度。在n不變的情況下，其它性能參數(shù)（揚程H、軸功率N、效率η和允許吸上真空高度等）與流量Q之間的關(guān)系圖（Q～H、Q～N、Q～η、Q～HS等），稱為水泵基本性能曲線。水泵基本性能曲線分為理論性能曲線和實驗性能曲線，理論性能曲線是利用理論分析的方法得到的；而實驗性能曲線是采用試驗方法求得。試驗時可調(diào)節(jié)水泵出口閥以獲得水泵的各種工況，并測定各工況點的參數(shù)值，將各工況點點繪在坐標(biāo)紙上以得到實驗性能曲線。離心泵的工作原理和特性曲線等詳細(xì)內(nèi)容請復(fù)習(xí)《水泵與水泵站》教材中有關(guān)章節(jié)。本實驗將測定Q～H、Q～N，并計算繪制出Q～實驗性能曲線。水泵各基本性能參數(shù)的測定原理如下：1.水泵揚程H的測定根據(jù)水泵揚程的定義，建立水泵進出口斷面的能量方程式，得水泵揚程計算公式為：⑴式中：H——水泵的揚程（m）；Hd、HV——水泵出口、進口斷面的壓強高度和真空高度（m）；△Z——水泵出口、進口兩斷面中心點的位置高差（m）；——水泵出口、進口兩斷面流速水頭差（m）。根據(jù)U形水銀真空計和水銀壓力計工作原理和測量數(shù)據(jù)，寫出水泵吸揚程HV、水泵壓揚程Hd和總揚程H計算公式，并將各組計算結(jié)果記于表1—3中。水泵吸水揚程：HV=13.6（▽1－▽2）⑵水泵壓水揚程：Hd=13.6（▽3－▽4）+（▽4－▽b）⑶式中：——U形水銀真空計的上部液面標(biāo)高（m）；——U形水銀真空計的下部液面標(biāo)高（m）；——U形水銀壓力計的上部液面標(biāo)高（m）；——U形水銀真空計的下部液面標(biāo)高（m）；——水泵基準(zhǔn)面的標(biāo)高（m）。通常抽水裝置中的位置高差△Z和流速水頭差之和與水泵揚程相比甚小，可忽略不計，則水泵總揚程可近似表示為：=13.6（▽1＋▽3－▽2－▽4）+（▽4－▽b）⑷即水泵的揚程近似的等于其出口壓力計和進口真空計的讀數(shù)之和所轉(zhuǎn)換的米水柱。2.水泵流量Q的測定水泵的流量采用三角薄壁堰或渦輪流量計測定。本試驗采用三角堰測定，詳見試驗步驟。根據(jù)所測三角堰堰頂標(biāo)高▽0和三角堰水面標(biāo)高▽，計算堰上作用水頭為：h=▽－▽0（m）⑸流量為：Q（m3/s）⑹將計算結(jié)果記于表1—3。3.水泵軸功率N和有效功率的測定水泵的有效功率（即水泵輸出功率）為⑺式中：——水的容重（可取9.81KN/m3）。水泵的軸功率可用下式計算：⑻式中：——水泵的效率（%）；——配用電機的輸入功率，可用功率表測量；——電機的效率（%），可從電機性能曲線或電機銘牌查得；——傳動效率，本裝置為直接傳動，可取=100%。4.水泵轉(zhuǎn)速n的測定水泵轉(zhuǎn)速可用光電轉(zhuǎn)速表測定。5.水泵效率水泵效率可用下式計算：﹪⑼（四）操作的方法步驟熟悉實驗裝置組成及其操作方法步驟。包括：管路的連接，各閥的開關(guān)；水泵及真空泵的啟動和停機方法步驟；水銀真空計、水銀壓力計和三角堰等的原理和使用方法。記錄有關(guān)常數(shù)。裝置編號No、銘牌參數(shù)及實驗常數(shù)（記入表1—1）。關(guān)閉水泵出口上部出水管閥3，開啟閥1和真空閥11，啟動真空泵，用真空泵抽取水泵及吸水管內(nèi)空氣，使水泵內(nèi)部充水，待水氣分離器內(nèi)真空管出口連續(xù)出水為止。充水完成后即可按下主機組啟動按扭，啟動主水泵，同時關(guān)閉真空閥1和真空泵。待壓力表讀數(shù)上升基本穩(wěn)定后，開啟水泵出口閥3至全開狀態(tài)。待運轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，用光電轉(zhuǎn)速表測定水泵轉(zhuǎn)速，用三角堰測量流量，并讀出各壓力計和各真空計讀數(shù)，用功率表測定電機輸入功率。記錄該組數(shù)據(jù)分別于表1—2和表1—3中。逐漸關(guān)小水泵出口閥3調(diào)整流量至某一工況點，測定相應(yīng)數(shù)據(jù)值（、▽和等）。依照以上方法在閥門全開至完全關(guān)閉的過程中至少取5個工況點（包括閥門全開的滿載工況和流量為零的空載工況），測定各組數(shù)據(jù)并記錄于表1—2和表1—3中。再從閥門關(guān)閉到全開的過程中選取至少4個工況點，分別測取和記錄各組實驗數(shù)據(jù)。關(guān)閉水泵出口閥（3），待完全關(guān)閉后，關(guān)閉主機組。閥調(diào)節(jié)和參數(shù)測量時，要求實驗性能曲線點位盡量均勻分布，9個工況點中，最高效率工況點附近至少要有2個點。并測出閥全關(guān)和全開時的有關(guān)參數(shù)。計算各組的揚程H、有效功率Nu、軸功率N和效率η，均填于表1—3中。根據(jù)表1—2中所計算的各參數(shù)值，在坐標(biāo)紙上采用描點、連線的方法，分別繪出Q～H、Q～N和Q～特性曲線。表1.1實驗裝置編號No水泵銘牌參數(shù)型號流量揚程軸功率效率允許吸上真空高度測點高程和高差三角堰堰頂標(biāo)高▽0=m水泵軸線標(biāo)高▽b=m其它(五)實驗分析與討論選擇空載工況、滿載工況和任一中間工況，比較水銀真空計與真空表、水銀壓力計與壓力表的測量結(jié)果，試找出差別并分析原因。試說明影響水泵進口真空值的因素有哪些？影響水泵出口壓力值的因素又有哪些？根據(jù)所繪出的Q～H、Q～N和Q～性能曲線，確定該泵在最高效率點的參數(shù)，并與水泵銘牌參數(shù)比較。若按不低于最高效率的10%作為水泵特性曲線的高效段，試在特性曲線上畫出該泵的高效段，并給出該水泵性能表（左極限工況點、額定工況點和右極限工況點的流量、揚程、功率、效率等）。試驗組序號進口真空測量出口壓力測量真空表讀數(shù)水銀真空計讀數(shù)（cm）真空高度HV(m)壓力表讀數(shù)水銀壓力計讀數(shù)壓力高度Hd(m)▽1▽2（▽1－▽2）▽3▽4（▽3－▽4）（▽4－▽b）123456789表1—2水泵進口真空和出口壓力測量表水泵軸線相對高程▽b=cm。表1—3水泵性能試驗參數(shù)測量及計算表試驗組序號123456789轉(zhuǎn)速（）流量Q（l/s）三角堰水面高度▽三角堰溢流水頭h流量Q（l/s）揚程壓力高度Hd（m—H2O）真空高度HV（m—H2O）H=HV+Hd有效功率QH/1000（kw）功率（KW）電機輸入功率電機效率水泵軸功率效率三角堰頂點高程圖5離心泵實驗性能曲線二、實驗2水泵并聯(lián)運行實驗（一）實驗?zāi)康模?）繪制水泵并聯(lián)運行時Q～H曲線，了解該曲線與單泵運行時水泵性能曲線之間的區(qū)別與聯(lián)系。（2）通過實驗了解水泵并聯(lián)實驗裝置，加深對水泵并聯(lián)運行特性的理解。（二）實驗裝置圖5為水泵并聯(lián)抽水裝置示意圖。（三）實驗步驟 關(guān)閉閥3、閥4和閥5（見圖1、圖6），打開閥1、閥2、閥6、閥10、閥11，啟動真空泵進行抽氣充水，抽氣充水完成后，6打開閥3、閥4，由泵I和泵Ⅱ?qū)⑽?中的水抽送出水管，匯合后，經(jīng)量水堰13、回水管回到吸水池，從而形成水泵并聯(lián)系統(tǒng)。實驗過程中需調(diào)節(jié)閥3和閥4，使并聯(lián)泵出口壓力表讀數(shù)基本相等。記錄其中兩臺泵的流量、單泵的真空表讀數(shù)H真和壓力表讀數(shù)p壓，并根據(jù)單泵所對應(yīng)的流量值，計算并聯(lián)泵的揚程。量水堰所測得的流量為并聯(lián)系統(tǒng)的流量。（四）實驗分析與討論根據(jù)上述測量和計算的成果，在同一張圖上繪出I泵和Ⅱ泵的性能曲線（Q～H）I或（Q～H）Ⅱ，繪出兩臺泵并聯(lián)的綜合性能曲線～。再根據(jù)I泵、Ⅱ泵單獨運行的性能曲線，按照水泵并聯(lián)時同揚程下流量相加，繪出并聯(lián)的性能曲線，與測得的結(jié)果比較，如二者有差別，分析原因，提出處理意見。表2—1水泵進口真空和出口壓力測量表試驗組序號進口真空測量出口壓力測量真空表讀數(shù)水銀真空計讀數(shù)（cm）真空高度HV(m)壓力表讀數(shù)水銀壓力計讀數(shù)壓力高度Hd(m)▽1▽2（▽1－▽2）▽3▽4（▽3－▽4）（▽4－▽b）123456789水泵軸線相對高程▽b=cm。表2—2水泵性能試驗參數(shù)測量及計算表試驗組序號123456789轉(zhuǎn)速（）流量Q（l/s）三角堰水面高度▽三角堰溢流水頭h流量Q（l/s）揚程壓力高度Hd（m—H2O）真空高度HV（m—H2O）H=HV+Hd有效功率QH（kw）功率（KW）電機輸入功率電機效率水泵軸功率效率三角堰頂點高程圖7兩臺同型號泵并聯(lián)運行時的工況點確定圖實驗3水泵串聯(lián)運行實驗（一）實驗?zāi)康模?）了解水泵串聯(lián)實驗裝置。（2）確定水泵串聯(lián)運行時Q～H曲線，了解該曲線與單泵運行時水泵性能曲線之間的關(guān)系。（3）通過實驗，加深對水泵串聯(lián)運行特性的理解。（二）實驗裝置圖6為水泵串聯(lián)抽水裝置示意圖。（三）實驗步驟關(guān)閉真空閥2（見圖1、圖6、圖8）、閥3～閥6、閥10，打開真空閥1、閥11、對水泵Ⅰ進行抽氣充水，泵Ⅰ壓力基本穩(wěn)定后，打開閥3和閥5，關(guān)閉真空，閥11再啟動泵Ⅱ。打開閥4，由泵Ⅰ將吸水池中的水抽送至泵Ⅱ進口，經(jīng)泵Ⅱ和出水管輸送至量水堰，并返回吸水池形成循環(huán)，構(gòu)成水泵串聯(lián)系統(tǒng)。將泵Ⅱ進水側(cè)的真空表換上壓力8表，記錄泵Ⅰ真空表15的讀數(shù)和泵Ⅰ8壓力表17、泵Ⅱ壓力表16、18的讀數(shù)，并按式⑾計算泵的總揚程，即⑽式中：——I泵真空表讀數(shù)所轉(zhuǎn)換的米水柱，kPa；——I泵出口、Ⅱ泵進出口處壓力表讀數(shù)，kPa；——壓力表18中心至真空表17測點的高差，m；、——泵I吸水口處、泵Ⅱ出水口處的平均流速，m／s。（四）課外作業(yè)根據(jù)上述測量和計算的成果，在同一張圖上繪出I泵和Ⅱ泵的性能曲線（Q～H）I，（Q～H）Ⅱ，繪出兩臺泵串聯(lián)的性能曲線～。再根據(jù)I泵、Ⅱ泵單獨運行的性能曲線，根據(jù)水泵串聯(lián)時，同流量下?lián)P程相加，繪出串聯(lián)的性能曲線，與測得的結(jié)果比較，如二者有差別，分析原因，提出處理意見。表3—1水泵進口真空和出口壓力測量表水泵軸線相對高程▽b=cm。試驗組序號進口真空測量出口壓力測量真空表讀數(shù)水銀真空計讀數(shù)（cm）真空高度HV(m)壓力表讀數(shù)水銀壓力計讀數(shù)壓力高度Hd(m)▽1▽2（▽1－▽2）▽3▽4（▽3－▽4）（▽4－▽b）123456789表3—2水泵性能試驗參數(shù)測量及計算表試驗組序號123456789轉(zhuǎn)速（）流量Q（l/s）三角堰水面高度▽三角堰溢流水頭h流量Q（l/s）揚程壓力高度Hd（m—H2O）真空高度HV（m—H2O）H=HV+Hd有效功率QH/1000（kw）功率（KW）電機輸入功率電機效率水泵軸功率效率三角堰頂點高程圖9兩臺同型號泵串聯(lián)運行時的工況點確定圖實驗4水泵汽蝕性能實驗（一）實驗?zāi)康模?）觀察和了解水泵汽蝕現(xiàn)象及其對水泵工作性能的影響。（2）通過測繪水泵的汽蝕性能曲線，加深對葉片泵汽蝕理論的理解。（3）了解影響水泵汽蝕的主要因素及防治汽蝕的措施，進一步理解計算確定水泵安裝高度的意義。（二）實驗裝置1010圖10為一閉式離心泵汽蝕試驗裝置示意圖，實驗泵從密封儲水罐內(nèi)吸水并通過與水泵和密封罐連通的出水管形成閉式循環(huán)，故稱為封閉式水泵試驗臺。為便于觀察汽蝕發(fā)生和發(fā)展的過程，密封罐和吸水管可用透明的有機玻璃制做。實驗中采用的設(shè)備及測量儀表如下：（1）管道流量計——測量水泵流量。（2）壓力表及真空表——測量水泵揚程。（3）密封儲液罐——調(diào)整水泵進口真空值及用以觀察汽蝕現(xiàn)象。（4）水泵機組。（5）真空泵機組——形成密封罐內(nèi)的真空。（三）實驗原理在水泵工作范圍內(nèi)使其流量保持為一定值，通過加大水泵進口的真空度來減小有效汽蝕余量，使其等于或小于水泵臨界汽蝕余量，形成水泵汽蝕。找到該流量下的臨界汽蝕余量，即。每改變一次水泵進口的真空度，同時讀取水泵進口真空表讀數(shù)和出口壓力表讀數(shù)，并計算出該流量下的水泵揚程H及有效汽蝕余量，并繪制～關(guān)系曲線，據(jù)以找出該流量下的臨界汽蝕余量。對每一流量進行6～8次實驗，測定6個以上不同流量下的值，再根據(jù)，即可繪出水泵的～曲線，～0.5（m）即為水泵的允許汽蝕余量，從而可得～曲線，或轉(zhuǎn)換得到～曲線。1．揚程H（m）⑾2．有效汽蝕余量（m）⑿式中：——當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?，kPa；——實驗水溫下的汽化壓力，kPa；——水泵進田真空表讀數(shù)，kPa；、——水泵進、出口測壓斷面流速，m／s。3．臨界汽蝕余量一般根據(jù)實驗數(shù)據(jù)點繪的H～曲線確定。目前對以哪一點的值作為尚