离心泵性能实验指导书

1•熟悉离心泵的结构和正确操作方法。

2. 熟悉扭矩仪、流量仪及转矩转速传感器、涡轮流量传感器的使用方法。 3. 测定离心泵在一定转速下的特性曲线。 二、实验装置

水泵试验台按其回路系统形式一般分为开式和闭式两种。

本试验台为开式试验装置，如图1所示,由电机1、联轴节、传感器2、离心泵 3、吸水池13、底阀6吸入管8、排出管9、涡轮流量变送器10、调节阀门11及 排出尾管12组成。

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图1离心泵实验装置简图

1兀机;2-NJ转矩转速传感器;3离心泵;4 -吸入压力表（真空表;5 -排出口压力

6遞阀;7-灌水装置;8-吸入管;9-排出管;10-LWGY涡轮流量传感器；11-调节阀 门； 12-排出尾管;13-吸水池。 三、实验原理 1•流量的测量

它是由LWGY涡轮流量变送器10及ZNX-AK型流量仪配套使用，从而实现流 量的测量。

A.LWGY涡轮流量变送器

它是由叶轮组件、导流体、壳体及前置放大器组成。其工作原理是当被测液体 流经变送器时，变送器内的叶轮借助于流体的动能而旋转，叶轮则周期性地改变磁电 感应系

统中的磁阻值，使通过线圈中的磁通量发生变化而产生脉冲电信号 ，经前置放大 后送至二次仪表，实现流量的测量。

B .ZNX-AK流量仪

ZNX-AK流量仪能测定电频率讯号的瞬时值，当它与频率输出的流量变送器使 用时，可测定流量的瞬时值。

由涡轮变送器送来的电脉冲信号的频率（f与流量（Q在测量范围内有线性关系： f = E Q （HZ

其中E为涡轮变送器的流量系数，其物理意义是:每流过单位容积（升的液体所发 出的脉冲数（脉冲数/升，所以Q= f

(L/S —升/秒

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图2 ZNX-AK流量仪前面板

2. 离心泵转矩、转速及轴功率P的测量

采用NJ转矩转速传感器及其配套的二次仪表 ZNX-901A扭矩仪配合测量 A .NJ转矩转速传感器

该传感器的基本原理是通过磁电变换，把被测转矩、转速换成具有相位差的两 个电信号。这两个电信号的相位差的变化与被子测转矩的大小成正比 ，把这两个电

信号输入到ZNX-901A。扭矩仪即显示出转矩、转速及功率的大小。

该传感器的工作原理如图形所示，在弹性轴两端安装有两个齿轮2（齿数为60或 120。在齿轮上方分别有两条磁钢材，磁钢上各有一组信号线圈，当弹性轴转动时，由 于磁钢与齿轮间气隙磁导的变化，在信号线圈中分别感应出两个电势。在外加转矩 为0时，这两个电势有一个恒定的初始相位差，这个初始相位差只与两个齿轮在轴上 安装的相对位置和两磁钢的相对位置有关，在外加转矩时，弹性轴产生扭转变形，在弹 性范围内其扭角与外加转矩成正比，在扭角变化的同时，两个电势的相位差发生相应 的变化，这一相位差变化的绝对值与外加转矩的大小成正比。由于这两个电势的频 率与转速及齿数的乘积成正比，又因为齿数为固定值，所以这两个电势的频率与转速 成正比。

B .ZNX-901A 扭矩仪

ZNX-901A扭矩仪作为NJ转矩转速传感器的二次仪表，与传感器配套使用时，能 将传感器送来的相位差及电势频率信号进行相应的转换，并将结果用数字的形式显 示出来，并根据公式：P=KMn进行计算从而直接显示轴功率（P的大小。它的前面板 上有三个显示窗口，一个显示转矩量（N m;—个显示功率（kW; —个显示转速量 （r/min。只要正

■ • 1 ■ 1 ■th »Ri ■ ■ ■ ■ ■ L . 也H ■ ■ S) o 3 • CZ) ® O 3 > O CD © ® O d ® 适 f ■ 亡5跡 屯区詐朝才我匕*口斤耳 \"J 确地使用该仪表及其配套的传感器，就能对转矩、转速及功率进行精 确测量。

图3 ZNX-901A扭矩仪前面板

3. 压力的测量

分别用真空表和压力表测量泵进口处的真空度及出口处的压力值 四、实验要求及注意事项

1. 观察离心泵及管路的装置情况，详细阅读实验指导书，明确实验步骤，熟悉仪表 的用法，并记下必要的仪表参数；

2. 检查轴承润滑情况，用手转动联轴器，检查转动是否正常、灵活；

3. 对测得的数据应认真整理,将其结果填入表内，并用坐标纸绘出H-Q、P-Q、n Q三条性能曲线；

4. 整个实验操作应严格按步骤进行

5•爱护实验设备，注意人身安全，实验中禁止接触传动轴及联轴器（因电机在高速 运转。

□ 五、 实验步骤

1. ZNX-901A 扭矩仪调 “ 0”；

2. 打开离心泵出口阀11,开启灌水阀的开关，接上橡胶管向泵内灌水至满，当空气 经出口阀排除后，可看到泵出口压力表示数大于 0,关闭灌水阀和泵的出口调节阀 11。

3. 按下启动按钮，启动电动机，观察离心泵的运转是否正常，此时压力表应有指 示,ZNX-AK流量仪指示应为“ 0”；

4. 离心泵起动后，用出口调节阀11调节流量，首先缓慢调节到最大值，以流量仪的 示数为定量标准，待流动稳定后同时读取压力表、真空表、转速、功率及流量显示 仪

的数值。再调小流量，从大流量到小流量，每次减少8m 3/h，待流动稳定后依次 测取对应的实验数据。最后关闭泵出口流量调节阀 11,记录读取流量为零时各参数 的值。将实验数据记入附表1内，为了作出特性曲线通常取10~15个点；

5•实验完毕后,关闭调节阀11,然后停电机，并将所用的各种工具放回原处。 六、 原始数据

1. 被试泵型号：IQ100-200;

2. 泵吸入管径:d x = 65 mm，泵排出管径:d p = 50 mm ; 3•涡轮流量计仪表常数Z = 39.82;

4. 泵进出口压力计的高度差：△ Z= 40 cm ;

5. 转矩转速传感器仪器系数:F=，量程:R=,齿数:g=120。 七、实验数据处理 1. 泵的实验流量Q Q = f / E

式中:f —流量计显示仪（频率计指示值,HZ ;

E—流量系数L -1。

2. 泵的扬程H g

V V Z g P g P g V V Z g P P H 222222 吸排真排吸排吸排-+?++= -+?+ -= ppp 式m 中:V排、V吸一泵排出口、吸入口断面（即安装压力表和真空表断面处的流体流 速。

24 排排 d Q V n = 吸

吸d Q V n =表、P真一压力表和真空表的读数（MPa ;

p—水的密度,取 p =1000 kg/m 3;

△ Z —泵进出口压力计的咼度差（m。 3. 泵的有效功率P e 1000gHQ P e p = （kW

式中:Q —流量（m 3/s; H —压头（m; g —液体密度（kg/m 3。

4. 泵的轴功率P Mn P 4100472.1-? = （kW

式中：M —转矩（N ?m; n 转速（rpm。 5. 泵的效率n %100? =P

P e八、实验记录及计算表格 实验记录及计算表格见附表1。

根据计算结果，在坐标纸上画出泵的特性曲线图，从曲线图上找出泵的最优化工 况点（最高效率点，确定Q d及H d ,从而求出泵的比转速n s。

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165.3d d s H nQ n =

式中:Q d —流量（m 3/s ; H d —压头（m。

若试验转速与额定转速不同，则应用相应的公式将测量参数换成泵在确定转速 下的参数：

（n n Q Q ''= 2（n n H H ''= 3（n n P P ' '=式中:Q'、H'、P'、n —实测值； Q、H、P、n —额定转速下的值。 九、实验报告内容

1. 原始数据; 2. 实验记录数据表； 3. 计算公式及计算数据表； 4. 特性曲线图、比转速计算； 5. 实验结果的分析讨论。 十、思考题

1. 离心泵启动前为什么要灌水？

2. 离心泵启动时为什么要关闭调节阀门？泵启动后如果出口阀不开，压力是否会 不断上升？

3. 调节阀门开大时，真空表及压力表的读数有何变化？为什么？

离心泵性能实离心泵性能实验记录及计算值河北工程大学机电学院水力机械 测试实验室 室温：水温： 气压：序号P表(MPa 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 记录计算校核审核日期轴承温升：试验前：试验前；试验日期：开停车： 车：°CC P真(MPa CC mmHg测量数值及计算值流量()Q(l/s V排(m/s 扬程H (m) V吸(m/s H(m n (rpm M (N mP (kW Pe (kW H (m离心泵性能实试验 记录及计算值 水泵名称及型号 制造厂家及制造日期 产品编号 核算至额定转速Q (l/s P (kW %备试验人员注编号共页第试验日期页特定试验项目 总共时间： 试验地点：