水泵性能综合测试实验台设计

精品资料，值得下载学习！ 摘要 ： 注 水泵属于通用机械的范畴，在 能源经济 的各部门应用十分广泛。 注 水泵在供水系统中是实现动力循环的重要组成部分，是重要的辅机之一。为了实现水泵的安全经济运行， 提高注水系统的效率， 必须掌握水泵基本原理、性能、结构、及运行调节等方面的必要知识，掌握水泵性能试验技术。 为了测定注水泵的各项性能参数，进而绘制出泵的性能曲线，我设计了注水泵性能测试实验台 动态模拟油田注水工况，进行动态试验；能实现注水泵串并联工作、多级注水泵的拆级、增级工作及注水泵系统能耗 测试及 节能分析的实验； 本次实验使用的多级泵为离心泵，型号分别为为 压泵型号为 ,进出口管径均设计为 57过操作本次实验，我们可以熟悉离心泵实验装置的布置以及各种测试的操作方法，并且掌握实验原理。通过对数据的处理以及离心泵性能曲线的绘制，可以加深对离心泵性能的了解。 关键词 ： 注水 泵、性能参数、 性能曲线、试 验装置 精品资料，值得下载学习！ of of to of in a of in is to an of is an In to of we of of to To of of to I a in or in of of do of in in , to of 7of we as as of of of Of as as of of of 精品资料，值得下载学习！ 目 录 1 课题来源及意义 . 1 国内外研究现状 . 1 国外发展现状 . 1 国内发展现状 . 2 水泵测试系统的发展趋势 . 3 离心泵的基础知识 . 4 离心泵的工作原理 . 6 离心泵的主要参数及性能曲线 . 6 离心泵性能参数 . 6 离心泵性能曲线 . 8 2 系统总体方案设计 . 10 方案提出 . 10 水泵的性能曲线 . 11 实验原理 . 12 实验方法 . 12 泵实验原理 . 13 3 系统设计 . 15 实验装置的配置 . 15 管路的设计 . 15 管路材料的选型 . 15 管路直径和长度的确定 . 15 管子壁厚的确定 . 17 泵和电动机的选 型设计 . 17 泵的选型设计 . 17 电动机的选型 . 21 阀门的选型 . 22 阀门的种类及特点 . 24 阀门的调节机构 . 28 阀门的具体选择 . 29 流量计，转矩转速传感器和压力传感器的选择 . 32 流量计的选择 . 32 压力传感器的选择 . 37 转矩转速传感器的选择 . 38 常压水箱的设计 . 39 4 离心泵性能曲线测定实验指导书 . 40 实验目的 . 40 实验原理 . 40 实验步骤 . 41 精品资料，值得下载学习！ 实验数据处理 . 42 总 结 . 44 参考文献 . 45 致谢 . 46 技术经济性分析 . 47 精品资料，值得下载学习！ 1 课题来源及意义 本毕业设计的题目为 田注水泵及其系统性能测试综合实验台设计，本题目主要是设计一个综合实验台，对注水泵各个方面的性能进行测试和计量，用以提高泵效及其使用寿命。水泵测试系统对于水泵基础理论的研究与发展、水泵性能改进、水泵设计方法的完善都有着极其重要的作用，因此，水泵综合参数自动化测试系统的研究已经成为工业界广泛关注的课题之一。目前，国内水泵测试精度低、实时性和可靠 性差，很多还是传统的半自动化形式，其测位分散，全部测量信号没有综合管理，而且人机界面不够友好。与国外性比，技术水平相对落后。 本文正是针对这种情况，对水泵的测试原理和方法进行研究和分析，根据测试系统的要求，将计算机技术、传感器技术、数据采集技术、智能控制技术相结合并融入现场总线控制技术，实现了水泵各项参数的控制、性能试验、数据保存、传输及曲线拟合等功能。研究了数据采集与处理、曲线拟合、控制算法、数据库开发、通信等实现中的重难点问题，并采取了有效的硬件和软件抗干扰措施，确保了系统的稳定性高和可靠性。 油田注水 系统是油田能耗大户，也是油田投资的主要领域之一，因此开发高效注水设备，提高现有注水系统运行效率，对于降低油田生产成本具有重要意义。因此，这就需要从根本出发，找到问题解决的办法，循序渐进，才能有新的突破。因此，现阶段我们开展水泵综合参数的自动化测试系统的研究，能够促进水泵测试系统的自动化水平，有助于提高泵产品的研发效率、改善产品的性能水平，具有较高的实用价值，对于降低油田生产成本，提高我国石油企业的竞争力也具有现实意义！ 国内外研究现状 国外发展现状 在国外，欧美等发达国家关于泵的相关 研究起步较早，在特殊泵的制造，泵的内特性测试等方面仍领先于国内。对泵的外特性测试装置而言，早在 1961年，英国国立工程实验室（ 了自己的水力机械试验台，可用于水泵和 精品资料，值得下载学习！ 模型水轮机（最大转轮直径 性能试验，可以在开式和闭式两种循环方式进行效率和气蚀实验，部分参数是先半自动控制，实验数据由计算机自动采集和处理，并能自动绘制试验曲线和打印实验结果。大量外文书刊级互联网资料显示，目前国外水泵测试系统的产品已经比较成熟，美国，德国等发达国家已经普遍化，并呈现高集成，小体积，可移动，多功能，设备全，易操作 等特点。例如美国 一台用于离心泵测试的装置，为研究离心泵在不同扬程，流量和转速下的特性提供了一种新的测试方法。尽管这类水泵测试装置具有高集成，小体积，可移动，多功能，设备全，易操作等优点，但在数据处理方面功能薄弱，缺少嵌入式的数据处理分析系统，效率不高。 国内发展现状 在国内，泵测试技术的发展历程可以简单的划分为两个阶段： 20 世纪 70年代， 20 世纪 80 年代至今。 29 世纪 70 年代属于指针式测试系统时期，泵 的测试基本采用分立式仪器和仪表来测量各种物理量。例如，用水银压力计，弹簧压力计等测量压力，用文土里流量计，涡轮流量计等测量流量，用电流表，电压表等测量电力参数。测试仪表体积庞大，成本高，可靠性低，实验人员多，工作量大，效率低等都是这一时期水泵测试系统存在的问题。一般情况下，整整一天时间内很难做完水泵的所有实验，为了得到性能优良的水力模型，往往需要进行多次模型试验，效率极低。 20 世纪 80 年代至今属于测试系统的自动化时期。随着产品结构调整和更新换代速度加快，市场对产品种类等方面已经难以满足泵产品研制合计顺改造 的要求。而这个时期正是计算机技术，通讯技术和智能控制技术高速发展的时期。自动控制领域日新月异，智能仪表，先进的控制系统层出不穷。这给水泵测试技术带来了契机，人们面临的困难迎刃而解。智能电磁流量计，超声波流量计，微光流量计，智能电容式压力变送器，转矩转速传感器，微机扭矩仪，电子计算机、单片机等先进的智能电子装置迅速的被应用于新一代的水泵测试系统中，极大地提高了水泵测试系统自动化程度、测试精度、响应速度和人工效率。尽管如此，这种测试系统仍然存在着部分参数手动控制，费时费力，调节精度不高，系统庞大，接口复杂，连线 众多，计算机接口资源紧张，维护困难，程序 精品资料，值得下载学习！ 编写难度高和应用软件界面不友好等特点。在这一时期中后期，这种系统进建立在一些科研单位、高校和主要生产单位。例如，江苏大学。华北水利电力学院、清华大学、浙江机械研究所、东方电机厂等。据调研资料表明，很多水泵测试系统还是传统的半自动化，其测位分散，全部测量信号没有综合管理，而且软件界面不够有好，真正建立有水泵微机自动化辅助测试平台的厂家还不是很多。 水泵测试系统的发展趋势 随着工业技术的发展，我国水泵企业对测试设备的自动化、智能化要求与日俱增。一方面，要求测 试系统具有更高的速度、精度、可靠性和自动化水平，以便减少人力和提高工作效率；另一方面，要求测试系统具有更大的灵活性和适应性。总体来说，水泵测试系统正朝着以下几个方向发展： 采用高精度、自动化的智能测试技术 传统的方式中，由于缺乏先进的控制方法，使得测量精度的提高进一步受到限制，不能鉴别设计上的微小改善，尤其是对流量这个非线性、时变、难以建立精确数学模型的控制对象，通常的方法是：由人工进行工况调节，完全依靠工作人员的经验，调节费时、费力、稳定性差且精度不高。 随着科学技术的发展，尤其是自适应控制、鲁棒控制、 非线性控制、大系统理论和预测控制等现代理论的出现，以及仪器仪表的高度自动化和信息管理的现代化，使得对流量的自动调节成为可能。一些先进的控制方法和模糊控制不依赖于被控对象的数学模型，对无法建模或很难建模的复杂对象，也能利用人的经验知识来设计模糊控制器来完成任务。与传统的 制相结合，也可以扬长避短，提高控制精度。 因此水泵测试系统应该打破传统的测试方法，综合采用现代的检测技术、智能控制技术、网络技术和电子计算机及其外部设备自动进行参数测试、传输和处理。采用实时调节，实时测试，能快速采样和测试参数，从而提高 测试系统的精度和自动化程度。 深入进行内特性方面的测试 深入进行水泵流道内不同工况下流速分布、压力分布、压力脉动、气蚀形态、气蚀强度、气蚀侵蚀部位等内特性研究，对全面测试水泵的性能、发展水泵理论和提高设计水平有重要意义，因此国外一些厂家和高等院校对内特性的 精品资料，值得下载学习！ 研究十分重视。目前高速摄影技术、流场显示技术、热膜探针、电子探针以及激光测速仪等新技术和仪表均已得到应用。电子计算机在流态分析中也得到了应用。 多功能化 一个功能完善的微机水泵综合测试系统一般应能对多型式、多种规格的水泵进行测试，以此增加实验装置的适应性和 多功能性。此外，还要求尽量缩短研制周期和降低成本。 离心泵的基础知识 （ 1）离心泵的基本结构 离心泵的基本构造是由六部分组成的，分别是叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环和填料函。 1）叶轮是离心泵的核心部分，它转速高出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。 2）泵体也称泵壳，它是水泵的主体。起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。 3）泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接，将电动机的转距传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。 4）轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件，有滚动轴承和滑动轴承两种。滚动轴承使用牛油作为润滑剂加油要适当一般为 2/3 3/4的体积太多会发热，太少又有响声并发热！滑动轴承使用的是透明油作润滑剂的，加油到油位线。太多油要沿泵轴渗出并且漂溅，太少轴承又要过热烧坏造成事故！在水泵运行过程中轴承的温度最高在 85 度一般运行在 60 度左右，假如过高就要查找原因并及时处理！ 5）密封环又称减漏环。叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵内高压区的水经此间隙流向低压区，影响泵的出水量，效率降低！间隙过小会造成叶轮与泵壳摩擦产生磨损。为 了增加回流阻力减少内漏，延缓叶轮和泵壳的所使用寿命，在泵壳内缘和叶轮外援结合处装有密封环，密封的间隙保持在 精品资料，值得下载学习！ 6）填料函主要由填料，水封环，填料筒，填料压盖，水封管组成。填料函的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不让泵内的水流不流到外面来也不让外面的空气进入到泵内。始终保持水泵内的真空！当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管住水到水封圈内使填料冷却！保持水泵的正常运行。所以在水泵的运行巡回检查过程中对填料函的检查是非常重要的！ （ 2）离心泵的过流部件 离心泵的过流部件有：吸 入室，叶轮，压出室三个部分。叶轮室是泵的核心，也是流部件的核心。泵通过叶轮对液体的作功，使其能量增加。叶轮按液体流出的方向分为三类： 1）径流式叶轮液体是沿着与轴线垂直的方向流出叶轮。 2）斜流式叶轮液体是沿着轴线倾斜的方向流出叶轮。 3）轴流式叶轮液体流动的方向与轴线平行的。 叶轮按吸入的方式分为二类，分别是单吸叶轮和双吸叶轮。 叶轮按盖板形式分为三类，分别是封闭式叶轮、敞开式叶轮和半开式叶轮。其中封闭式叶轮应用很广泛，前述的单吸叶轮双吸叶轮均属于这种形式。 图 1离心泵结构示意图 精品资料，值得下载学习！ 离心泵的工作原理 离心泵的工作原理是：离心泵所以能把水送出去是由于离心力的作用。水泵在工作前，泵体和进水管必须罐满水行成真空状态，当叶轮快速转动时，叶片促使水很快旋转，旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。水源的水在大气压力的作用下通过管网压到了进水管内。这样循环不已，就可以实现连续抽水。在此值得一提的是：离心泵启动前一定要向泵壳内布满水以后，方可启动，否则将造成泵体发热，震动，出水量减少，对水泵造成损坏造成设备事故！ 离心泵的种类很多，分类方法常见的有以下几 种方式 : （ 1)按叶轮吸入方式分：单吸式离心泵和双吸式离心泵。 （ 2)按叶轮数目分：单级离心泵和多级离心泵。 （ 3)按叶轮结构分：敞开式叶轮离心泵、半开式叶轮离心泵和封闭式叶轮离心泵。 （ 4)按工作压力分：低压离心泵、中压离心泵和高压离心泵。 （ 5)按泵轴位置分：卧式离心泵和边立式离心泵。 离心泵的主要参数及性能曲线 水泵的性能参数如流量 Q 扬程 H 轴功率 N 转速 n 效率之间存在的一定的关系。他们之间的量值变化关系用曲线来表示，这种曲线就称为水泵的性能曲线。水泵的性能参数之间的相互变化关 系及相互制约性是以该水泵的额定转速为先决条件的。 离心泵性能参数 泵的主要性能参数有流量程 H、功率 P、效率 和汽蚀余量 h 。这些参数之间有着一定的相互联系，而反映这些性能参数间变化关系的曲线，称为性能曲线。性能曲线通常是指在一定转速下，以流量程 H、功率 P、效率 、汽蚀余量 h 为纵坐标，可绘制出及h等不同的性能曲线。这些曲线直观地反映了泵的总体 性能。性能曲线对泵的选型，经济合理的运行都起着十分重要的作用。 离心泵的性能曲线 （ 1）流量 精品资料，值得下载学习！ 流量是指单位时间内通过泵出口输出的液体量，一般采用体积流量用单位为 3m /s、 3m /h、 L/s。 （ 2） 扬程 扬程 是单位重量输送液体从泵入口至出口的能量增量 ，用 位为 m。 （ 3）转速 泵轴每分钟的转数称为转速，用 位是 r/ （ 4）功 率 泵的功率可分为有效功率、轴功率和原动机功率。 单位时间内通过泵的流体所获得的功率，即输出功率称为有效功率，用 原动机传递给泵转轴上的功率，即输入功率称为轴功率，用 原动机功率一般指原动机的输出功率，即原动机所具备的对外做功能力，用此，它与输入原动机的功率是不同的。 （ 5）损失和效率 在泵的运行过程中，存在多种能量损失。按照其性质可分为机械损失、容积损失和流动损失三种。轴功率减 去这三部分损失所对应的功率即等于有效功率。 机械损失主要包括轴端密封于轴承的摩擦损失及叶轮前后盖板外表面与流体之间的圆盘摩擦损失两部分。机械损失功率上述两种损失之和，机械损失用机械效率m来衡量。机械效率用下式表示： m= （式 1 式中 机械损失功率。 泵由于转动部件与静止部件之间存在间隙，当叶轮转动时，在间隙两侧产生压力差，因而使部分由叶轮获得能量的流体从高压侧通过间隙向低压侧泄露，这种损失称为容积损失或泄露损失。容积损失用容积效率V来衡量，容积效率用下式表示： V= （式 1 式中 容积损失功率， 精品资料，值得下载学习！ 流动损失发生在吸入室、叶轮流道、导叶和壳体中。流体和各部分流道壁面摩擦会产生摩擦损失 ;流道断面变化、转弯等会使边界层分离、产生二次流而引起扩散损失；由于工况改变，流量偏离设计流量时，入口流动角与叶片安装角不一致，会引起冲击损失。 影响泵效率最主要的因素是流动损失，即在所有的损失中，流动损失最大。流动损失用流动效率h来衡量。流动效率用下式表示： h=m V P P （式 1 式中 流动损失功率， （ 6）泵的总效率 总效率是衡量泵经济性的重要技术指标。泵的总效率等于有效功率与轴功率之比，即： e e m V m h V P P P P P P P P P （式 1 由上式可知，泵的总效率等于流动效率h、容积效率V和机械效率m三者的乘积。 离心泵性能曲线 水泵性能曲线主要有三条曲线：流量 扬程曲线，流量 功率曲线，流量 效率曲线。 （ 1）流量 扬程特性曲线 它是离心泵的基本的性能曲线。比转速小于 80的离心泵具有上升和下降的特点，称驼峰性能曲线。比转速在 80 150之间的离心泵具有平坦的性能曲线。比转数在 150 以上的离心泵具有陡降性能曲线。一般的说，当流量小时，扬程就高，随着流量的增加扬程就逐渐下降。 （ 2）流量 功率曲线 轴功率是随着流量而增加的，当流量 Q=0 时，相应的轴功率并不等于零，而为一定值。这个功率主要消耗于机械损失上。此时水泵里是布满水的，假如长时间的运行，会导致泵内温度不断升高，泵壳，轴承会发热，严重时可能使泵体热力变形，我们称为“闷水头”，此时扬程为最大值，当出水阀逐渐打开时， 精品资料，值得下载学习！ 流量就会逐渐增加，轴功率亦缓慢的增加。 （ 3）流量 效率曲线 它的曲线象山头外形，当流量为零时，效率也等于零 ，随着流量的增大，效率也逐渐的增加，但增加到一定数值之后效率就下降了，效率有一个最高值，在最高效率点四周，效率都比较高，这个区域称为高效率区。 以上几个方面了解了离心泵构造，工作原理、特性曲线以后，如何合理配置电机水泵的功率，是保证水泵的安全运行，优质供水，降低生产成本的关键。合理配置水泵功率，发挥水泵最佳工作区域的安全运行，才符合设备合理配置的可靠性和经济性原则。 随着科技的不断发展，水泵的现代化程度也不断提高，减少了许多的人为治理操作。现在大多采用计算机监控的自动操作模式，这也就对操作人员的自身素质提出 了更高的要求。因为一台水泵的异常状况会影响到整各供水系统的网络，造成严重后果。在生产中把所学的知识运用到实践工作中去，合理安排好水量的分配和调度，利用各台水泵的特性使用最少的功率达到水泵的最大出水量，达到最佳运行状态，并做到安全，优质，低耗供水，这样就是我们所应该追求的目标！ 精品资料，值得下载学习！ 2 系统总体方案设计 方案提出 以往的一些泵的实验装置基本上都是针对特定的单一泵进行性能试验，而本实验要求整个试验台不仅能进行单泵的性能试验，而且还要求 能实现注水泵串并联工作、多级注水泵的拆级、增级工 作及注水泵系统能耗测试及节能分析的实验，故要求本实验台能通过对一些阀的启闭，实现泵的串并联，从而测得回路中所需的相关数值，绘制出泵的特性曲线 !所以，现提出试验台的具体方案如图 2 图 2次设计的试验回路是一个开式的试验回路，试验台主要有常压水箱，两条单泵的试验管路和七条注水管线组成。在做单泵的性能试验时，关闭进口阀 1，出口阀 1,和串联阀，关闭六条注水管线，即可实现一个单泵回路，通过测试相 精品资料，值得下载学习！ 关数据，就可获得单泵的性能参数曲线；在做泵的串联实验时，关闭进口阀 1和出口阀 2，关闭六条注水管线，打开进口 阀 1和出口阀 2，即可实现两台泵的串联；在做泵的并联实验时，关闭串联阀，关闭六条注水管线，分别打开进口阀 1和 2以及出口阀 1和 2,，就可得到两台注水泵的并联回路；在做注水泵系统能耗测试及节能分析的实验时，把七条注水管线全部打开，再通过截止阀的调节来模拟油田每个注水井注水的状况，最终绘制整个回路的特性曲线。 水泵的性能曲线 离心泵性能曲线的测定 （ 1） H 的测定 在一定的型号和转速下，离心泵的扬程 H、轴功率 N 及效率均随流量 常通过实验测定出 H Q、 N Q 及 Q 关系，并用曲线表示之，成为离心泵 特性曲线。离心泵特定曲线是确定泵的适宜操作条件和选用泵的重要依据。 在离心泵进出口管装设真空表和压力表，在相应的两截面列出机械能算方程式（以单位重量液体为横算计准）。 出入出出出入入入 （式 2 出入入出入出入出 式 2 上式中 泵的吸入口和压出口之间管路内的流体流动阻力（不包括泵体内部的流动阻力所引起的压头损失），当所选的两截面很接近泵体时，与柏努利方程中其它项比较， 很小， 故可忽略。于是上式变为： （式 2 将测的（ Z 出 ）和（ P 出 ）的值以及计算所得的 入 ， 出 代入上式可求得 （ 2） 转矩转速传感器测得的功率为电动机的输入功率。由于泵由电动机直接带动，传动效率可视为 以电动机的输出功率等于泵的轴功率。即： 精品资料，值得下载学习！ 泵的轴功率 N=电动机的输出功率， 电动机的输出功率 =电动机的输入功率电动机的效率； 泵的轴功率 =功率表的读数电动机效率， （ 3）的测定 泵的总效率可由测定的泵有效功率和电机实际消耗功率计算得出，即： （式 2 其中1 0 21 0 0 0 （式 2 式中： m m3/s Kg/时得到的泵的总效率除了泵的效率外，还包括传动效率和电机的效率。 为了准确全面地表征离心泵的性能，需在一定转速下，将实验测得的各项参数即： N、 与 组关系曲线称为离心泵特性曲线。离心泵特性曲线可确定泵的最适宜操作状况。通常，离心泵在恒定转速下运转，因此泵的特性曲线是在一定转速下测得的。若改变转速，泵的特性曲线也将随之改变。 实验原理 在生产上选用一台即满足生产任务又经济合理的离心泵，总是根据生产要求（压头和流量），参 照泵的性能来决定。泵的性能，即在一定转速下，离心泵的压头 H，轴功率 的大小而改变，通常用水做实验测出 H Q， N Q， Q 之间的关系，称为特性曲线，特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用离心泵的重要依据。 实验方法 1离心泵的正确操作 精品资料，值得下载学习！ 离心泵的正确启动、运行和停机是保证输水系统安全、经济供水的前提。 启动前的准备工作： 水泵启动前注意做好全面检查工作，检查轴承中润滑油是否足够、干净；出水闸阀是否处于关闭状态；装置各处连接螺栓有无松动现象；配电设备是否完好 正常。然后，进行灌泵工作。 灌泵就是启动前向泵及吸水管中充水，以便启动后在泵的入口处造成抽吸液体必须的真空值。 对于首次启动的水泵，还应进行转向检查，检查其转向是否与泵厂规定的转向一致。 准备工作就绪之后，即可启动水泵。启动应在闭阀情况下进行，运行一般不超过 2 3水泵转速稳定后，发现压力表读数上升至水泵零流量时的空转扬程时，可逐渐打开出水管上的闸阀。此时真空表读数逐渐增加，压力表读数逐渐下降，配电屏上电流表逐渐增大，待闸阀全开时，即告启动工作完成。 运行中应注意的问题 （ 1）要随时注意检查各个仪表 工作是否正常、稳定。电流表上的读数应不超过电动机的额定电流，否则都应及时停车检查。 （ 2）检查泵与电动机的轴承和机壳温度，轴承温度一般不得超过周围环境温度为 35，最高不超过 75，否则应立即停车检查。 停车时应注意的问题 停车前先关出水闸阀，实行闭闸停车。并把泵和电动机表面的水擦干净。冬季停车后还应考虑水泵不致冻裂。 2实验方法： 利用泵相应阀门的开、闭和调节，形成泵的单泵泵的串联并联工作回路，在泵出口阀门的一定开度下，测量一组相应的进口压力、出口压力的读数，由此测得这个工况下泵的扬程 ；并 利用转矩转速传感器表读出电机的输入功率，由此可得出泵的相应实用功率 P。在多个工况 (阀门的不同开度 )下可分别测得每个工况的流量 Q、扬程 H 和实用功率 而可经计算并绘制出泵的 Q H、 Q 等特性曲线。 泵实验原理 如果在泵的操作中，测得其流量、进出口压力和泵所消耗的功率（即 精品资料，值得下载学习！ 轴功率），则可求得其特性曲线。 泵的压头为： （式 2 式中： 泵出口处的压力表读数，以 空度）表示 ； 泵入口处的真空表读数，以 空度）表示； 压力表和真空表测接头之间的垂直距离， m; 压出管内水的流速， m/s; 吸入管内水的流速， m/s; g 重力加速度， 功率 N，就是泵从电机接受到的实际功率，在本实验中不直接测量轴功率，而是用瓦特计测得电机的输入功率，再由下式求得轴功率。 N=N 电 电 传 （式 2 式中： N 电 电动机的输入功率， 电 电动机的效率，由电动机效率曲线求得，无因次； 传 联轴节或其他装置的传动效率，无因次，联轴节取 =1。 泵的效率即为有效功率与其轴功率之比，由下式求得： = %100102 （式 2 式中： Q 泵的流量， m3/s; H 泵的压头， m; 水的密度， kg/ N 泵的轴功率， 2离心泵通用性能曲线 精品资料，值得下载学习！ 3 系统设计 实验装置的配置 实验台的主要配置如下： 多级泵，单级增压泵，三相异步电动机，常压水箱 ,水封式闸阀 ,压力传感器 ,转矩转速传感器，流量计，流量调节阀，管道支架，试验台底座，各种组合管件，钢管。 管路的设计 管路材料的选型 无缝钢管的优点是质量均匀强度高。其材质有碳钢，优质碳钢，低合金钢，不锈钢和耐热铬钢。因制造方法不同，分为热轧无缝钢管和冷拔无缝钢管两种。管道工程中，管径超过 57 ,常用热轧 管； 57 无缝钢管常用于输送各种受压气体、蒸汽和液体。能耐较高温度 (435 )。合金钢管用于输送腐蚀性介质，其中耐热合金管耐温可达 900 950。无缝钢管的规格以 外径壁厚 (示。冷拔管最大外径为 200轧管最大外径为 730缝钢管按用途分为一般无缝管与专用无缝管，如石油裂化用无缝管，锅炉无缝管、化肥无缝管等。常用于输送高温油品、油气及其它含油，含氢介质。 所以，选择无缝钢管的冷拔式的 20#，材料为 管路直径和长度的确定 管子的选定应 按化工生产工艺过程要求来进行。主要是确定管子的内径大小，选取合适的管子材料，确定管子的壁厚兵选定标准的常用钢管规格来满足介质的耐温，耐压力，耐腐蚀和加工制作等方面的要求。 管子的内径首先由工艺计算决定。通常流体介质在管内的流速是有规定范围的，大致如表 2要知道该管路中需要通过的流体的最大流量，就可以算出管子的内径大小。 d=* )1/2 式（ 3 精品资料，值得下载学习！ 或者 d=Q/v） 1/2 式（ 3 式中： d 管路直径， w 介质流量， m3/h； Q 介质的容积流量， m3/h； 介质密度， kg/ V 介质的平均流速， m/s； 表 3各介质的常用流速范围 流 体 的 类 别 及 情 况 常 用 的 流 速 范 围， m/s 可压缩性气体 （ 1 8和蒸汽压 20热蒸汽 30压空气 12压空气 20及其他粘度小的液体（ 1 业用水（自来水） 度较大的液体（盐类溶液） 气管 20气速度 12体的自流速度（冷凝液） 据计算所得的管子内径来选相近的公称直径。通常都是向偏大的公称直径选取。 由于该系统的流量为 ： W=3m3/h; 液体的流速： V=s （该速度属于粘度较大的 液体） 液体的密度： =把以上数据代入上式计算得： d=3 / 0 * 0 =50 本实验进出口管道设计管径均为 50据 于标准实验管路，从具有自由液面的水池中饮水或者是在闭式回路中所设置的具有静止液面的大容器中饮水，入口等径直管段长度应是： 若入口节流阀一直保持全开状态，入口等径直管段长度应不少于 7D，即350 若入口节流阀处于任意开度状态， 入口等径直管段长度应不少于 12D，即600