水泵试验报告

水泵实验报告〔附实验指导书〕学院专业班级学号姓名指导教师兰州交通大学流体工程教研室年月日一、实验装置整个系统的实验装置工艺系统图见图1。本实验装置为一综合性实验装置，可进行水泵根本性能实验、水泵并联实验、水泵串联实验和水泵汽蚀性能实验。主要由以下局部组成：地下蓄水池、吸水管、阀1、阀2、机械真空表、电子真空表、U形管水银真空计、真空泵、真空管、真空阀10、真空阀11、气水别离器、水泵机组Ⅰ〔左侧水泵机组，主要用于水泵根本性能实验、并联实验和串联实验〕、水泵机组Ⅱ〔右侧水泵机组，主要用于并联实验、串联实验和汽蚀性能实验〕、真空罐〔用于汽蚀性能实验〕、机械压力表、电子压力表、U形管水银压力计、涡轮流量计、电流表、电压表、功率表、光电转速表、压力水管、阀3～阀9、三角堰、真空罐、温度计、阀12～阀15等〔见图1〕。1.吸水管路系统由直管段、弯头、法兰等组成。水泵在启动前，应使吸水管和水泵内部充满水。本装置在水泵吸入口处留有抽真空接管〔用于抽气引水〕并安装有真空表。2.抽水机组由离心泵及其配套电机等组成。水泵与电机采用直接传动方式。3.压水管路系统由直管段、弯头、法兰和阀门等组成。水泵出口阀门用于水泵的启动、停车、调节流量和并、串联工作的控制。4.根本参数测量、显示与控制系统在水泵入口处连接有机械真空表、电子真空表和U形管水银真空计，在水泵出口处连接有机械压力表、电子压力表和U形管水银压力计，分别用于测定水泵进口的真空值和出口的压力值。功率表用于测定电机的输入功率Np，并根据电机的根本性能曲线之一可查得相应的输出功率。U形水银真空计、压力计以及功率表等均安装于控制显示面板上，如图3所示。水泵的流量用三角堰测量，〔测量原理请参看有关流体力学书籍〕。水泵的转速可用光电转速表测定。22225.抽气充水系统由真空泵、集水瓶〔水气别离器〕和相应的管道系统组成，见图3所示。33二、实验1水泵根本性能实验〔一〕目的要求掌握水泵主要性能参数的测量方法，了解水泵实验装置的组成和操作过程；掌握水泵实验性能曲线〔Q～H、Q～N、Q～〕的绘制，并能运用该曲线分析水泵的工作性能和启动方式。〔二〕实验装置水泵根本性能实验如图4所示。〔三〕实验原理水泵的根本性能参数有流量Q、扬程H、轴功率N、转速n、效率η、允许吸上真空高度。在n不变的情况下，其它性能参数〔扬程H、轴功率N、效率η和允许吸上真空高度等〕与流量Q之间的关系图〔Q～H、Q～N、Q～η、Q～HS等〕，称为水泵根本性能曲线。水泵根本性能曲线分为理论性能曲线和实验性能曲线，理论性能曲线是利用理论分析的方法得到的；而实验性能曲线是采用试验方法求得。试验时可调节水泵出口阀以获得水泵的各种工况，并测定各工况点的参数值，将各工况点点绘在坐标纸上以得到实验性能曲线。离心泵的工作原理和特性曲线等详细内容请复习《水泵与水泵站》教材中有关章节。本实验将测定Q～H、Q～N，并计算绘制出Q～实验性能曲线。水泵各根本性能参数的测定原理如下：1.水泵扬程H的测定根据水泵扬程的定义，建立水泵进出口断面的能量方程式，得水泵扬程计算公式为：⑴式中：H——水泵的扬程〔m〕；Hd、HV——水泵出口、进口断面的压强高度和真空高度〔m〕；△Z——水泵出口、进口两断面中心点的位置高差〔m〕；——水泵出口、进口两断面流速水头差〔m〕。根据U形水银真空计和水银压力计工作原理和测量数据，写出水泵吸扬程HV、水泵压扬程Hd和总扬程H计算公式，并将各组计算结果记于表1—3中。水泵吸水扬程：HV=〔▽1－▽2〕⑵水泵压水扬程：Hd〔▽3－▽4〕+〔▽4－▽b〕⑶式中：——U形水银真空计的上部液面标高〔m〕；——U形水银真空计的下部液面标高〔m〕；——U形水银压力计的上部液面标高〔m〕；——U形水银真空计的下部液面标高〔m〕；——水泵基准面的标高〔m〕。通常抽水装置中的位置高差△Z和流速水头差之和与水泵扬程相比甚小，可忽略不计，那么水泵总扬程可近似表示为：=13.6〔▽1＋▽3－▽2－▽4〕+〔▽4－▽b〕⑷即水泵的扬程近似的等于其出口压力计和进口真空计的读数之和所转换的米水柱。的测定水泵的流量采用三角薄壁堰或涡轮流量计测定。本试验采用三角堰测定，详见试验步骤。根据所测三角堰堰顶标高▽0和三角堰水面标高▽，计算堰上作用水头为：h=▽－▽0〔m〕⑸流量为：Q〔m3/s〕⑹将计算结果记于表1—3。的测定水泵的有效功率〔即水泵输出功率〕为⑺式中：——水的容重〔可取KN/m3〕。水泵的轴功率可用下式计算：⑻式中：——水泵的效率〔%〕；——配用电机的输入功率，可用功率表测量；——电机的效率〔%〕，可从电机性能曲线或电机铭牌查得；——传动效率，本装置为直接传动，可取=100%。4.水泵转速n的测定水泵转速可用光电转速表测定。5.水泵效率水泵效率可用下式计算：﹪⑼〔四〕操作的方法步骤熟悉实验装置组成及其操作方法步骤。包括：管路的连接，各阀的开关；水泵及真空泵的启动和停机方法步骤；水银真空计、水银压力计和三角堰等的原理和使用方法。记录有关常数。装置编号No、铭牌参数及实验常数〔记入表1—1〕。关闭水泵出口上部出水管阀3，开启阀1和真空阀11，启动真空泵，用真空泵抽取水泵及吸水管内空气，使水泵内部充水，待水气别离器内真空管出口连续出水为止。充水完成后即可按下主机组启动按扭，启动主水泵，同时关闭真空阀1和真空泵。待压力表读数上升根本稳定后，开启水泵出口阀3至全开状态。待运转稳定后，用光电转速表测定水泵转速，用三角堰测量流量，并读出各压力计和各真空计读数，用功率表测定电机输入功率。记录该组数据分别于表1—2和表1—3中。逐渐关小水泵出口阀3调整流量至某一工况点，测定相应数据值〔、▽和等〕。依照以上方法在阀门全开至完全关闭的过程中至少取5个工况点〔包括阀门全开的满载工况和流量为零的空载工况〕，测定各组数据并记录于表1—2和表1—3中。再从阀门关闭到全开的过程中选取至少4个工况点，分别测取和记录各组实验数据。关闭水泵出口阀〔3〕，待完全关闭后，关闭主机组。阀调节和参数测量时，要求实验性能曲线点位尽量均匀分布，9个工况点中，最高效率工况点附近至少要有2个点。并测出阀全关和全开时的有关参数。计算各组的扬程H、有效功率Nu、轴功率N和效率η，均填于表1—3中。根据表1—2中所计算的各参数值，在坐标纸上采用描点、连线的方法，分别绘出Q～H、Q～N和Q～特性曲线。表1.1实验装置编号No水泵铭牌参数型号流量扬程轴功率效率允许吸上真空高度测点高程和高差三角堰堰顶标高▽0=m水泵轴线标高▽b=m其它(五)实验分析与讨论选择空载工况、满载工况和任一中间工况，比拟水银真空计与真空表、水银压力计与压力表的测量结果，试找出差异并分析原因。试说明影响水泵进口真空值的因素有哪些？影响水泵出口压力值的因素又有哪些？根据所绘出的Q～H、Q～N和Q～性能曲线，确定该泵在最高效率点的参数，并与水泵铭牌参数比拟。假设按不低于最高效率的10%作为水泵特性曲线的高效段，试在特性曲线上画出该泵的高效段，并给出该水泵性能表〔左极限工况点、额定工况点和右极限工况点的流量、扬程、功率、效率等〕。试验组序号进口真空测量出口压力测量真空表读数水银真空计读数〔cm〕真空高度HV(m)压力表读数水银压力计读数压力高度Hd(m)▽1▽2〔▽1－▽2〕▽3▽4〔▽3－▽4〕〔▽4－▽b〕123456789表1—2水泵进口真空和出口压力测量表水泵轴线相对高程▽b=cm。表1—3水泵性能试验参数测量及计算表试验组序号123456789转速〔〕流量Q〔l/s〕三角堰水面高度▽三角堰溢流水头h流量Q〔l/s〕扬程压力高度Hd〔m—H2O〕真空高度HV〔m—H2O〕H=HV+Hd有效功率QH/1000〔kw〕功率〔KW〕电机输入功率电机效率水泵轴功率效率三角堰顶点高程图5离心泵实验性能曲线二、实验2水泵并联运行实验〔一〕实验目的〔1〕绘制水泵并联运行时Q～H曲线，了解该曲线与单泵运行时水泵性能曲线之间的区别与联系。〔2〕通过实验了解水泵并联实验装置，加深对水泵并联运行特性的理解。〔二〕实验装置图5为水泵并联抽水装置示意图。〔三〕实验步骤关闭阀3、阀4和阀5〔见图1、图6〕，打开阀1、阀2、阀6、阀10、阀11，启动真空泵进行抽气充水，抽气充水完成后，6翻开阀3、阀4，由泵I和泵Ⅱ将吸水池6中的水抽送出水管，集合后，经量水堰13、回水管回到吸水池，从而形成水泵并联系统。实验过程中需调节阀3和阀4，使并联泵出口压力表读数根本相等。记录其中两台泵的流量、单泵的真空表读数H真和压力表读数p压，并根据单泵所对应的流量值，计算并联泵的扬程。量水堰所测得的流量为并联系统的流量。〔四〕实验分析与讨论根据上述测量和计算的成果，在同一张图上绘出I泵和Ⅱ泵的性能曲线〔Q～H〕I或〔Q～H〕Ⅱ，绘出两台泵并联的综合性能曲线～。再根据I泵、Ⅱ泵单独运行的性能曲线，按照水泵并联时同扬程下流量相加，绘出并联的性能曲线，与测得的结果比拟，如二者有差异，分析原因，提出处理意见。表2—1水泵进口真空和出口压力测量表试验组序号进口真空测量出口压力测量真空表读数水银真空计读数〔cm〕真空高度HV(m)压力表读数水银压力计读数压力高度Hd(m)▽1▽2〔▽1－▽2〕▽3▽4〔▽3－▽4〕〔▽4－▽b〕123456789水泵轴线相对高程▽b=cm。表2—2水泵性能试验参数测量及计算表试验组序号123456789转速〔〕流量Q〔l/s〕三角堰水面高度▽三角堰溢流水头h流量Q〔l/s〕扬程压力高度Hd〔m—H2O〕真空高度HV〔m—H2O〕H=HV+Hd有效功率QH〔kw〕功率〔KW〕电机输入功率电机效率水泵轴功率效率三角堰顶点高程图7两台同型号泵并联运行时的工况点确定图实验3水泵串联运行实验〔一〕实验目的〔1〕了解水泵串联实验装置。〔2〕确定水泵串联运行时Q～H曲线，了解该曲线与单泵运行时水泵性能曲线之间的关系。〔3〕通过实验，加深对水泵串联运行特性的理解。〔二〕实验装置图6为水泵串联抽水装置示意图。〔三〕实验步骤关闭真空阀2〔见图1、图6、图8〕、阀3～阀6、阀10，翻开真空阀1、阀11、对水泵Ⅰ进行抽气充水，泵Ⅰ压力根本稳定后，翻开阀3和阀5，关闭真空，阀11再启动泵Ⅱ。翻开阀4，由泵Ⅰ将吸水池中的水抽送至泵Ⅱ进口，经泵Ⅱ和出水管输送至量水堰，并返回吸水池形成循环，构成水泵串联系统。将泵Ⅱ进水侧的真空表换上压力8表，记录泵Ⅰ真空表15的读数和泵Ⅰ8压力表17、泵Ⅱ压力表16、18的读数，并按式⑾计算泵的总扬程，即⑽式中：——I泵真空表读数所转换的米水柱，kPa；——I泵出口、Ⅱ泵进出口处压力表读数，kPa；——压力表18中心至真空表17测点的高差，m；、——泵I吸水口处、泵Ⅱ出水口处的平均流速，m／s。〔四〕课外作业根据上述测量和计算的成果，在同一张图上绘出I泵和Ⅱ泵的性能曲线〔Q～H〕I，〔Q～H〕Ⅱ，绘出两台泵串联的性能曲线～。再根据I泵、Ⅱ泵单独运行的性能曲线，根据水泵串联时，同流量下扬程相加，绘出串联的性能曲线，与测得的结果比拟，如二者有差异，分析原因，提出处理意见。表3—1水泵进口真空和出口压力测量表水泵轴线相对高程▽b=cm。试验组序号进口真空测量出口压力测量真空表读数水银真空计读数〔cm〕真空高度HV(m)压力表读数水银压力计读数压力高度Hd(m)▽1▽2〔▽1－▽2〕▽3▽4〔▽3－▽4〕〔▽4－▽b〕123456789表3—2水泵性能试验参数测量及计算表试验组序号123456789转速〔〕流量Q〔l/s〕三角堰水面高度▽三角堰溢流水头h流量Q〔l/s〕扬程压力高度Hd〔m—H2O〕真空高度HV〔m—H2O〕H=HV+Hd有效功率QH/1000〔kw〕功率〔KW〕电机输入功率电机效率水泵轴功率效率三角堰顶点高程图9两台同型号泵串联运行时的工况点确定图实验4水泵汽蚀性能实验〔一〕实验目的〔1〕观察和了解水泵汽蚀现象及其对水泵工作性能的影响。〔2〕通过测绘水泵的汽蚀性能曲线，加深对叶片泵汽蚀理论的理解。〔3〕了解影响水泵汽蚀的主要因素及防治汽蚀的措施，进一步理解计算确定水泵安装高度的意义。〔二〕实验装置1010图10为一闭式离心泵汽蚀试验装置示意图，实验泵从密封储水罐内吸水并通过与水泵和密封罐连通的出水管形成闭式循环，故称为封闭式水泵试验台。为便于观察汽蚀发生和开展的过程，密封罐和吸水管可用透明的有机玻璃制做。实验中采用的设备及测量仪表如下：〔1〕管道流量计——测量水泵流量。〔2〕压力表及真空表——测量水泵扬程。〔3〕密封储液罐——调整水泵进口真空值及用以观察汽蚀现象。〔4〕水泵机组。〔5〕真空泵机组——形成密封罐内的真空。〔三〕实验原理在水泵工作范围内使其流量保持为一定值，通过加大水泵进口的真空度来减小有效汽蚀余量，使其等于或小于水泵临界汽蚀余量，形成水泵汽蚀。找到该流量下的临界汽蚀余量，即。每改变一次水泵进口的真空度，同时读取水泵进口真空表读数和出口压力表读数，并计算出该流量下的水泵扬程H及有效汽蚀余量，并绘制～关系曲线，据以找出该流量下的临界汽蚀余量。对每一流量进行6～8次实验，测定6个以上不同流量下的值，再根据，即可绘出水泵的～曲线，〔m〕即为水泵的允许汽蚀余量，从而可得～曲线，或转换得到～曲线。1．扬程H〔m〕⑾2．有效汽蚀余量〔m〕⑿式中：——当地大气压力，kPa；——实验水温下的汽化压力，kPa；——水泵进田真空表读数，kPa；、——水泵进、出口测压断面流速，m／s。3．临界汽蚀余量一般根