IS50-32-200水泵性能測試系統(tǒng)設(shè)計-畢業(yè)答辯教學(xué)教材課件

IS50-32-200水泵性能測試系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)答辯PPTIS50-32-200水泵性能測試系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)答辯PPT1IS50-32-200水泵性能測試系統(tǒng)設(shè)計-畢業(yè)答辯教學(xué)教材課件2本研究課題的主要內(nèi)容：本課題設(shè)計利用計算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)等相結(jié)合的水泵系統(tǒng)測試臺。主要完成如下內(nèi)容：實現(xiàn)對水泵進(jìn)、出口壓力、流量、轉(zhuǎn)速、電流、電壓、功率的實時監(jiān)測功能。因此，本課題的主要任務(wù)是選用合適的測試手段與方法，進(jìn)行水泵性能參數(shù)試驗臺的管路及軟硬件設(shè)計，實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)自動采集與數(shù)據(jù)處理，完成水泵性能參數(shù)測試及數(shù)據(jù)處理功能。水泵的性能指標(biāo)主要從以下幾個方面考慮：流量、揚程、功率、轉(zhuǎn)速、效率。本研究課題的主要內(nèi)容：3管路參數(shù)選擇根據(jù)水泵型號：IS50-32-200查閱有關(guān)資料得以下參數(shù)：葉輪名義直徑（mm)排出口直徑（mm）吸入口直徑（mm）單極單吸清水離心泵IS50–32–200管路參數(shù)選擇根據(jù)水泵型號：IS50-32-200查閱有關(guān)資4試驗管路的安裝根據(jù)GB3216-89規(guī)定，對于標(biāo)準(zhǔn)的試驗裝置必須采取一切有效措施來保證通過測量截面的液流具有如下特性：（1）軸對稱的速度分布；（2）等靜壓分布；（3）無裝置引起的旋渦。裝置的幾何形狀和泵兩者都可能影響入口和出口測量截面處流型的完整性。對于從具有自由液面的池中或從設(shè)在閉式回路上液面靜止的大容器中引水的標(biāo)準(zhǔn)試驗回路，建議入口直管段長度L按下式確定：L≥（1.5K+5.5）D式中：L—入口直管段長度；1D—管路內(nèi)直徑；K—型式數(shù)。試驗管路的安裝根據(jù)GB3216-89規(guī)定，對于標(biāo)準(zhǔn)的試驗裝置5對于標(biāo)準(zhǔn)試驗回路，國標(biāo)規(guī)定：若入口節(jié)流閥一直保持全開狀態(tài)，入口等徑直管的長度取用不小于7D（D為直管徑）；若入口節(jié)流閥任意開度狀態(tài)，入口等徑直管的長度應(yīng)不小于12D。我們從具有自由液面的水池引水，并要進(jìn)行試驗，屬于任意開度狀態(tài)。因此，入口等徑直管的長度取20D=20x50=1000mm。并且我們采用以下措施來避免出現(xiàn)大的漩渦：（1）進(jìn)口處使用整流柵；（2）恰當(dāng)?shù)夭贾萌嚎?；?）置泵出口等徑管段長度取用5D=5x32=160mm。對于標(biāo)準(zhǔn)試驗回路，國標(biāo)規(guī)定：若入口節(jié)流閥一直保持全開狀態(tài)，入6水泵性能參數(shù)測試臺管路裝置按照國標(biāo)，水泵的實驗裝置主要分為：開式池式試驗裝置和閉式回路試驗裝置。（1）開式池式試驗裝置：進(jìn)口吸水和出口排水不在同一水源或者兩者相距較遠(yuǎn)，對水源相互的影響幾乎可以忽略。這種裝置可以保證吸入水流平穩(wěn)，有效地去除漩渦的影響，并且設(shè)備簡單，適合不同型號水泵試驗。但由于吸水和排水分開，占地面積大，并且受到環(huán)境條件的限制。（2）閉式回路式試驗裝置：進(jìn)口吸水和出口排水在同一水源，水循環(huán)使用，這種裝置由于容器有限，使得進(jìn)口進(jìn)水受到出口水流的影響，水流不平穩(wěn)，容易產(chǎn)生漩渦，但另一方面該裝置占地面積小，可在廠房內(nèi)設(shè)置。在采取一定措施后也能保證試驗精度。由于試驗場地的限制，以及進(jìn)口吸水和出口排水在同一個水源，水可以循環(huán)使用且符合試驗要求，故選擇方案2閉式回路試驗裝置水泵性能參數(shù)測試臺管路裝置按照國標(biāo)，水泵的實驗裝置主要分為：7水泵閉式回路試驗裝置示意圖CAD原圖水泵閉式回路試驗裝置示意圖CAD原圖8系統(tǒng)總體方案流程圖系統(tǒng)總體方案流程圖9無縫鋼管的選擇根據(jù)水泵進(jìn)出口口徑大小，查詢《機(jī)械設(shè)計手冊4》得：（1）直管的選擇：選10號無縫鋼管，表號G30.吸入管內(nèi)徑50mm,外徑56mm,壁厚3mm;排出管內(nèi)徑32mm,外徑38mm,壁厚3mm.（2）彎管的選擇：公稱通徑(mm)外徑(mm)內(nèi)徑(mm)壁厚(mm)彎曲半徑(mm)結(jié)構(gòu)長度(mm)吸入管50605247575排出管3242353.54848無縫鋼管的選擇根據(jù)水泵進(jìn)出口口徑大小，查詢《機(jī)械設(shè)計手冊4》10法蘭選擇根據(jù)直管公稱通徑的大小查詢《機(jī)械設(shè)計手冊4》得：選用平面對焊鋼制管法蘭（摘自GB9113.3-88）公稱通徑(mm)法蘭外徑(mm)螺栓孔中心園外徑(mm)螺栓孔徑(mm)螺栓數(shù)量螺紋Th法蘭厚度(mm)出口法蘭32140100184M1618入口法蘭50165125184M1620法蘭選擇根據(jù)直管公稱通徑的大小查詢《機(jī)械設(shè)計手冊4》得：公稱11水箱設(shè)計為了保證水泵測試裝置持續(xù)的水流，要求0.5h的時間，（所選IS50-32-200的流量為7.5）計算水箱體積為V=0.5x7.5=3.75≈4。設(shè)計水箱為方形，其參數(shù)為1800x1800x1500，體積為4.86，見CAD圖去除壁厚及管道體積，可知滿足要求。水箱設(shè)計為了保證水泵測試裝置持續(xù)的水流，要求0.5h的時間，12實物圖如下：實物圖如下：13墊片的選擇根據(jù)法蘭公稱通徑的大小，查詢《機(jī)械設(shè)計手冊4》表32.6-12，選用GB9126.1-88，材料為石棉橡膠墊的平墊，即平面型鋼制管法蘭用石棉橡膠墊片。入口和出口墊片參數(shù)選擇如下：公稱通徑（mm)墊片內(nèi)徑(mm)墊片外徑(mm)螺栓孔中心園直徑(mm)螺栓孔徑(mm)螺栓孔數(shù)出口3243140100184入口5061165125184墊片的選擇根據(jù)法蘭公稱通徑的大小，查詢《機(jī)械設(shè)計手冊4》表314實物圖如下：實物圖如下：15閥門的選擇根據(jù)直管公稱通徑的大小，查詢《機(jī)械設(shè)計手冊4》，選用Z15T-16型內(nèi)螺紋暗桿楔式閘閥：閥門的選擇根據(jù)直管公稱通徑的大小，查詢《機(jī)械設(shè)計手冊4》，選16產(chǎn)品參數(shù)：品牌:英絡(luò)克，連接形式:螺紋，主體材料:鑄鐵，公稱通徑:15-50（mm），適用介質(zhì):水，材質(zhì):鑄鐵，密封形式:硬密封型，標(biāo)準(zhǔn):國標(biāo)，外形:中型，流動方向:雙向，驅(qū)動方式:手動，零部件及配件:手輪，用途:放水，壓力環(huán)境:常壓，工作溫度:常溫，類型(通道位置):二通式，型號:Z15T-16

型號公稱通徑(mm)管螺紋尺寸（mm)重量（kg）LHD0Z15T-163211/485145801.755021101901003.5產(chǎn)品參數(shù)：品牌:英絡(luò)克，連接形式:螺紋，主體材料:鑄鐵，公稱17水泵性能參數(shù)測量原理及傳感器選擇本次試驗主要測量或計算5個參數(shù)：流量、揚程、功率、轉(zhuǎn)速、效率。其中效率是由計算得到。根據(jù)《離心泵、混流泵和軸流泵水力性能試驗規(guī)范精密級》要求，精密級試驗不宜超過的最大不確定度值如右：量最大容許極限流量±1.5%揚程±1%泵輸入功率±1.3%轉(zhuǎn)速±0.2%泵效率±2.25%水泵性能參數(shù)測量原理及傳感器選擇本次試驗主要測量或計算5個參18（1）流量的測量：參照GB/T3214-91《水泵流量的測量方法》，由于渦輪流量計測量流量比較簡單和普遍，而且便于計算機(jī)數(shù)據(jù)采集，故我們選了渦輪流量計作為測試流量的傳感器。結(jié)構(gòu)圖如下：出口是傳感器殼體以螺紋和管道聯(lián)結(jié)（用于管徑40mm以下的聯(lián)結(jié)），入口是以法蘭聯(lián)結(jié)的形式聯(lián)結(jié)（用于管徑40mm以上的聯(lián)結(jié)）。（1）流量的測量：參照GB/T3214-91《水泵流量的測量19渦輪流量計的結(jié)構(gòu)如圖所示，渦輪轉(zhuǎn)軸的軸承由固定在殼體上的導(dǎo)流器所支承，流體順著導(dǎo)流器流過渦輪是，推動葉片使渦輪轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)速與流量成一定的函數(shù)關(guān)系，通過測量轉(zhuǎn)速即可確定對應(yīng)的流量。由于渦輪是被封閉在管道中，因此采用非接觸式磁電檢測器來測量渦輪的轉(zhuǎn)速。如圖所示，在不導(dǎo)磁的管殼外面安裝的檢測器是一個套有感應(yīng)線圈的永久磁鐵，渦輪的葉片是用導(dǎo)磁材料制成的。若渦輪轉(zhuǎn)動，葉片每次經(jīng)過磁鐵下面時，都要使磁路的磁阻發(fā)生一次變化，從而輸出一個電脈沖。顯然輸出脈沖的頻率與轉(zhuǎn)速成正比，測量脈沖頻率即可確定瞬時流量，若累計一定時間內(nèi)的脈沖數(shù)，便可得到這段時間內(nèi)的累計流量。渦輪流量計的結(jié)構(gòu)如圖所示，渦輪轉(zhuǎn)軸的軸承由固定在殼體上的導(dǎo)流20測試方框圖：渦輪流量計的測量原理簡介：通過測量渦輪的轉(zhuǎn)速間接測量渦輪的流量，當(dāng)管道中的流體流過流量計時，推動渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的旋轉(zhuǎn)引起磁場的變化，產(chǎn)生一個個磁脈沖，然后通過磁電轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成電脈沖，再經(jīng)過放大輸出到單片機(jī)中記錄并顯示。測試方框圖：渦輪流量計的測量原理簡介：通過測量渦輪的轉(zhuǎn)速間接21（2）揚程的測量：揚程就是單位重量的液體通過水泵后所獲得的能量，或者就是水泵的出口總水頭（動能）與入口總水頭的代數(shù)差，通常用H（水柱高）表示，單位為m（米）。測量原理：對揚程的測量實際上就是對壓力的測量，即對水泵進(jìn)口、出口壓力的測量。壓力的單位為Pa或者水柱高。常用壓力測量儀表有很多，，下面以液柱式壓力計說明水泵揚程測量的基本原理。揚程是表征液體經(jīng)過水泵后比能增值的一個參數(shù)，如果水流進(jìn)入水泵時所具有的比能為E1，流出水泵時所具有的比能為E2，則水泵的揚程是H=E2-E1。泵進(jìn)口總水頭H1的表達(dá)式：

泵出口總水頭H2的表達(dá)式：（2）揚程的測量：揚程就是單位重量的液體通過水泵后所獲得的能22由以上兩式可以推導(dǎo)出揚程H的表達(dá)式：其中，P2、P1—水泵出口和進(jìn)口的液體壓力Z1、Z2—水泵出口和進(jìn)口的高度差c2、c1—水泵出口和進(jìn)口的液體流速，可以有流量除以進(jìn)出口截面面積分別得到。由此我們可知，水泵的揚程可以通過測量水泵進(jìn)出口靜壓力、勢能水頭、平均流速，然后通過以上公式計算即可。對于水泵進(jìn)出口的勢能水頭Z1、Z2可通過測量水泵進(jìn)出口壓力傳感器的安裝高度即可；對于平均流速c1、c2是通過測量水泵的流量和水泵進(jìn)出口的管道幾何尺寸，用一下公式計算得：

式中S1、S2—水泵進(jìn)出口的截面面積（m2）由以上兩式可以推導(dǎo)出揚程H的表達(dá)式：23(a)測量截面的選擇：測量的位置應(yīng)盡可能靠近泵的入口法蘭和出口法蘭處。入口和出口測量截面設(shè)在管路系統(tǒng)與法蘭相距最好至少等于兩倍管路直徑（即l≥2d）的直平行管路中，入口距離選l=200mm,出口距離選l=150mm。這樣可以減少因非對稱流或旋渦流所引起的誤差。(b)取壓孔的設(shè)置：通常應(yīng)在每一測量截面處管壁上設(shè)置4個取壓孔，這4個孔應(yīng)位于互成直角的兩條直徑上并且既不在橫截面的最高點或其近旁，也不在橫截面的最低點或其近旁，以避免在壓力連接管中形成氣囊或積聚污垢。開在水管邊緣上的取壓孔用圓柱形孔直徑應(yīng)為3-6mm或等于0.08D，取兩者之小值，并且孔深至少應(yīng)是孔直徑的2.5倍，孔應(yīng)無毛刺和凹凸不平處，并垂直于管的內(nèi)壁；孔緣應(yīng)以半徑r≤d/4進(jìn)行倒圓或至少有小的倒角。(a)測量截面的選擇：24壓力變送器壓力變送器25一、主要技術(shù)指標(biāo)供電電壓：12～36VDC（一般24VDC）輸出信號：4～20mA兩線制負(fù)載電阻：一般采用250Ω精度：±0.5%FS工作溫度：-25～80℃環(huán)境溫度影響：0.35%FS/10K過壓極限：標(biāo)定壓力值的2倍壓力變送器選用上海龍瑞斯電子廠生產(chǎn)的7011GPT9NM10A80B1F接線及調(diào)試線路圖一、主要技術(shù)指標(biāo)壓力變送器選用上海龍瑞斯電子廠生產(chǎn)的70126二、外形結(jié)構(gòu)及安裝方式下圖是壓力變送器的外形尺寸示意圖材質(zhì)：316L不銹鋼壓力接口：M20×1.5M12×1外螺紋規(guī)格。壓力變送器應(yīng)盡量安裝在溫度梯度和溫度波動小的地方，同時還要避免振動和沖擊。為確保變送器接頭密封，應(yīng)先在接頭處卷上密封膠帶，然后擰緊變送器。變送器應(yīng)直接安裝在測量點，但強(qiáng)腐蝕性的或過熱的介質(zhì)不應(yīng)與變送器接觸，需另定購防腐型及高溫型變送器。二、外形結(jié)構(gòu)及安裝方式27溫度傳感器：根據(jù)實驗的條件及其他傳感器的工作要求，本次試驗選用上海龍瑞斯電子公司生產(chǎn)的型號為3140WB2A80B1L1000的溫度傳感器。3140系列溫度變送器是采用兩線制傳輸方式的現(xiàn)場一體化儀表，直接輸出4～20mA的信號，既節(jié)約了昂貴的補(bǔ)償導(dǎo)線費用，又提高了信號遠(yuǎn)距離傳輸過程中的抗干擾能力。該產(chǎn)品具有精度高、功耗低、穩(wěn)定性好的特點，作為新一代測溫儀表已廣泛用于石油、化工、冶金、輕工、造紙、紡織、食品、制藥、電力、國防等領(lǐng)域，實現(xiàn)對液體、氣體、蒸汽等的溫度測量和控制。主要技術(shù)指標(biāo)：

電源電壓精度等級負(fù)載電阻環(huán)境溫度溫度影響系數(shù)安裝方式24VDC±0.5%FS250Ω－25～75℃δ≤0.05%/℃螺紋連接溫度傳感器：根據(jù)實驗的條件及其他傳感器的工作要求，本次試驗選28實物圖如下：實物圖如下：29謝謝！謝謝！30IS50-32-200水泵性能測試系統(tǒng)設(shè)計-畢業(yè)答辯教學(xué)教材課件31IS50-32-200水泵性能測試系統(tǒng)設(shè)計-畢業(yè)答辯教學(xué)教材課件32參考文獻(xiàn)[1]全國化工設(shè)備設(shè)計技術(shù)中心站編.工業(yè)泵推薦產(chǎn)品樣本.化學(xué)工業(yè)出版社，2004.1[2]沙占友.中外集成傳感器實用手冊.電子工業(yè)出版社,2005.9[3]張福學(xué).傳感器敏感元器件大全.電子工業(yè)出版社，1990.7[4]陳維健.礦山機(jī)械測試技術(shù)手冊.中國礦業(yè)大學(xué)出版社,1998.8[5]李科杰.新編傳感器技術(shù)手冊.國防工業(yè)出版社，2002.1[6]徐灝.機(jī)械設(shè)計手冊4.機(jī)械工業(yè)出版社，1991.9[7]成大先.機(jī)械設(shè)計手冊（第四版）1.化學(xué)工業(yè)出版社，2002.1[8]曾億山、郭永存.流體力學(xué).合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2008.8[9]唐文彥.傳感器（第四版）.機(jī)械工業(yè)出版社，2007.12[10]熊詩波、黃倡藝.機(jī)械工程測試技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2006.5[11][12][13]參考文獻(xiàn)[1]全國化工設(shè)備設(shè)計技術(shù)中心站編.工業(yè)泵推薦產(chǎn)品樣33我國水泵產(chǎn)品質(zhì)量及其原因分析我國水泵制造業(yè)始于20世紀(jì)20年代，在建國后得到較快發(fā)展，特別是改革開放以來的20年，我國水泵行業(yè)在規(guī)模、實力、科技基礎(chǔ)、人才等方面都取得了長足進(jìn)步。目前我國水泵生產(chǎn)企業(yè)約3500家，生產(chǎn)的水泵品種約2200余種。據(jù)2003年統(tǒng)計，全國水泵的產(chǎn)值為205億元。水泵行業(yè)有16家企業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品為免檢產(chǎn)品。有的產(chǎn)品遠(yuǎn)銷國內(nèi)外。但是，與國外同行業(yè)相比，國內(nèi)水泵行業(yè)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量等還有很大的差距。國外水泵品種約為5000余種，國際水泵市場的總銷售額約為246億美元，市場銷售額每年增長率約為7．5％。美國、日本、德國等為水泵的主要生產(chǎn)國和銷售國。美國ITT流體技術(shù)公司、古爾茲泵公司、日本荏原公司、德國凱士比公司、瑞士蘇爾壽公司、丹麥格蘭富公司等為世界的主要泵生產(chǎn)廠家，其中美國ITT流體技術(shù)公司是世界上最大的泵公司，1999年銷售總額為21億美元。目前我國普通水泵產(chǎn)品供大于求，高水平、高質(zhì)量的產(chǎn)品供不應(yīng)求，還需從國外大量進(jìn)口，產(chǎn)品的技術(shù)水平與用戶要求差距較大。水泵行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理的現(xiàn)象尤為明顯，產(chǎn)品達(dá)到當(dāng)代世界先進(jìn)水平的極少，大部分僅達(dá)到20世紀(jì)80年代末90年代初的水平，不能適應(yīng)市場需求結(jié)構(gòu)的變化，主要體現(xiàn)在產(chǎn)品的性能、壽命、可靠性和自動化等方面，如效率一般比國外先進(jìn)水平低2％一3％。與國外動態(tài)差距并沒縮小，形勢不容樂觀。我國水泵產(chǎn)品質(zhì)量及其原因分析我國水泵制造業(yè)始于20世紀(jì)20年34IS50-32-200水泵性能測試系統(tǒng)設(shè)計-畢業(yè)答辯教學(xué)教材課件35IS50-32-200水泵性能測試系統(tǒng)設(shè)計-畢業(yè)答辯教學(xué)教材課件36IS50-32-200水泵性能測試系統(tǒng)設(shè)計-畢業(yè)答辯教學(xué)教材課件37IS50-32-200水泵性能測試系統(tǒng)設(shè)計-畢業(yè)答辯教學(xué)教材課件38IS50-32-200水泵性能測試系統(tǒng)設(shè)計-畢業(yè)答辯教學(xué)教材課件39結(jié)束！結(jié)束！40IS50-32-200水泵性能測試系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)答辯PPTIS50-32-200水泵性能測試系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)答辯PPT41IS50-32-200水泵性能測試系統(tǒng)設(shè)計-畢業(yè)答辯教學(xué)教材課件42本研究課題的主要內(nèi)容：本課題設(shè)計利用計算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)等相結(jié)合的水泵系統(tǒng)測試臺。主要完成如下內(nèi)容：實現(xiàn)對水泵進(jìn)、出口壓力、流量、轉(zhuǎn)速、電流、電壓、功率的實時監(jiān)測功能。因此，本課題的主要任務(wù)是選用合適的測試手段與方法，進(jìn)行水泵性能參數(shù)試驗臺的管路及軟硬件設(shè)計，實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)自動采集與數(shù)據(jù)處理，完成水泵性能參數(shù)測試及數(shù)據(jù)處理功能。水泵的性能指標(biāo)主要從以下幾個方面考慮：流量、揚程、功率、轉(zhuǎn)速、效率。本研究課題的主要內(nèi)容：43管路參數(shù)選擇根據(jù)水泵型號：IS50-32-200查閱有關(guān)資料得以下參數(shù)：葉輪名義直徑（mm)排出口直徑（mm）吸入口直徑（mm）單極單吸清水離心泵IS50–32–200管路參數(shù)選擇根據(jù)水泵型號：IS50-32-200查閱有關(guān)資44試驗管路的安裝根據(jù)GB3216-89規(guī)定，對于標(biāo)準(zhǔn)的試驗裝置必須采取一切有效措施來保證通過測量截面的液流具有如下特性：（1）軸對稱的速度分布；（2）等靜壓分布；（3）無裝置引起的旋渦。裝置的幾何形狀和泵兩者都可能影響入口和出口測量截面處流型的完整性。對于從具有自由液面的池中或從設(shè)在閉式回路上液面靜止的大容器中引水的標(biāo)準(zhǔn)試驗回路，建議入口直管段長度L按下式確定：L≥（1.5K+5.5）D式中：L—入口直管段長度；1D—管路內(nèi)直徑；K—型式數(shù)。試驗管路的安裝根據(jù)GB3216-89規(guī)定，對于標(biāo)準(zhǔn)的試驗裝置45對于標(biāo)準(zhǔn)試驗回路，國標(biāo)規(guī)定：若入口節(jié)流閥一直保持全開狀態(tài)，入口等徑直管的長度取用不小于7D（D為直管徑）；若入口節(jié)流閥任意開度狀態(tài)，入口等徑直管的長度應(yīng)不小于12D。我們從具有自由液面的水池引水，并要進(jìn)行試驗，屬于任意開度狀態(tài)。因此，入口等徑直管的長度取20D=20x50=1000mm。并且我們采用以下措施來避免出現(xiàn)大的漩渦：（1）進(jìn)口處使用整流柵；（2）恰當(dāng)?shù)夭贾萌嚎?；?）置泵出口等徑管段長度取用5D=5x32=160mm。對于標(biāo)準(zhǔn)試驗回路，國標(biāo)規(guī)定：若入口節(jié)流閥一直保持全開狀態(tài)，入46水泵性能參數(shù)測試臺管路裝置按照國標(biāo)，水泵的實驗裝置主要分為：開式池式試驗裝置和閉式回路試驗裝置。（1）開式池式試驗裝置：進(jìn)口吸水和出口排水不在同一水源或者兩者相距較遠(yuǎn)，對水源相互的影響幾乎可以忽略。這種裝置可以保證吸入水流平穩(wěn)，有效地去除漩渦的影響，并且設(shè)備簡單，適合不同型號水泵試驗。但由于吸水和排水分開，占地面積大，并且受到環(huán)境條件的限制。（2）閉式回路式試驗裝置：進(jìn)口吸水和出口排水在同一水源，水循環(huán)使用，這種裝置由于容器有限，使得進(jìn)口進(jìn)水受到出口水流的影響，水流不平穩(wěn)，容易產(chǎn)生漩渦，但另一方面該裝置占地面積小，可在廠房內(nèi)設(shè)置。在采取一定措施后也能保證試驗精度。由于試驗場地的限制，以及進(jìn)口吸水和出口排水在同一個水源，水可以循環(huán)使用且符合試驗要求，故選擇方案2閉式回路試驗裝置水泵性能參數(shù)測試臺管路裝置按照國標(biāo)，水泵的實驗裝置主要分為：47水泵閉式回路試驗裝置示意圖CAD原圖水泵閉式回路試驗裝置示意圖CAD原圖48系統(tǒng)總體方案流程圖系統(tǒng)總體方案流程圖49無縫鋼管的選擇根據(jù)水泵進(jìn)出口口徑大小，查詢《機(jī)械設(shè)計手冊4》得：（1）直管的選擇：選10號無縫鋼管，表號G30.吸入管內(nèi)徑50mm,外徑56mm,壁厚3mm;排出管內(nèi)徑32mm,外徑38mm,壁厚3mm.（2）彎管的選擇：公稱通徑(mm)外徑(mm)內(nèi)徑(mm)壁厚(mm)彎曲半徑(mm)結(jié)構(gòu)長度(mm)吸入管50605247575排出管3242353.54848無縫鋼管的選擇根據(jù)水泵進(jìn)出口口徑大小，查詢《機(jī)械設(shè)計手冊4》50法蘭選擇根據(jù)直管公稱通徑的大小查詢《機(jī)械設(shè)計手冊4》得：選用平面對焊鋼制管法蘭（摘自GB9113.3-88）公稱通徑(mm)法蘭外徑(mm)螺栓孔中心園外徑(mm)螺栓孔徑(mm)螺栓數(shù)量螺紋Th法蘭厚度(mm)出口法蘭32140100184M1618入口法蘭50165125184M1620法蘭選擇根據(jù)直管公稱通徑的大小查詢《機(jī)械設(shè)計手冊4》得：公稱51水箱設(shè)計為了保證水泵測試裝置持續(xù)的水流，要求0.5h的時間，（所選IS50-32-200的流量為7.5）計算水箱體積為V=0.5x7.5=3.75≈4。設(shè)計水箱為方形，其參數(shù)為1800x1800x1500，體積為4.86，見CAD圖去除壁厚及管道體積，可知滿足要求。水箱設(shè)計為了保證水泵測試裝置持續(xù)的水流，要求0.5h的時間，52實物圖如下：實物圖如下：53墊片的選擇根據(jù)法蘭公稱通徑的大小，查詢《機(jī)械設(shè)計手冊4》表32.6-12，選用GB9126.1-88，材料為石棉橡膠墊的平墊，即平面型鋼制管法蘭用石棉橡膠墊片。入口和出口墊片參數(shù)選擇如下：公稱通徑（mm)墊片內(nèi)徑(mm)墊片外徑(mm)螺栓孔中心園直徑(mm)螺栓孔徑(mm)螺栓孔數(shù)出口3243140100184入口5061165125184墊片的選擇根據(jù)法蘭公稱通徑的大小，查詢《機(jī)械設(shè)計手冊4》表354實物圖如下：實物圖如下：55閥門的選擇根據(jù)直管公稱通徑的大小，查詢《機(jī)械設(shè)計手冊4》，選用Z15T-16型內(nèi)螺紋暗桿楔式閘閥：閥門的選擇根據(jù)直管公稱通徑的大小，查詢《機(jī)械設(shè)計手冊4》，選56產(chǎn)品參數(shù)：品牌:英絡(luò)克，連接形式:螺紋，主體材料:鑄鐵，公稱通徑:15-50（mm），適用介質(zhì):水，材質(zhì):鑄鐵，密封形式:硬密封型，標(biāo)準(zhǔn):國標(biāo)，外形:中型，流動方向:雙向，驅(qū)動方式:手動，零部件及配件:手輪，用途:放水，壓力環(huán)境:常壓，工作溫度:常溫，類型(通道位置):二通式，型號:Z15T-16

型號公稱通徑(mm)管螺紋尺寸（mm)重量（kg）LHD0Z15T-163211/485145801.755021101901003.5產(chǎn)品參數(shù)：品牌:英絡(luò)克，連接形式:螺紋，主體材料:鑄鐵，公稱57水泵性能參數(shù)測量原理及傳感器選擇本次試驗主要測量或計算5個參數(shù)：流量、揚程、功率、轉(zhuǎn)速、效率。其中效率是由計算得到。根據(jù)《離心泵、混流泵和軸流泵水力性能試驗規(guī)范精密級》要求，精密級試驗不宜超過的最大不確定度值如右：量最大容許極限流量±1.5%揚程±1%泵輸入功率±1.3%轉(zhuǎn)速±0.2%泵效率±2.25%水泵性能參數(shù)測量原理及傳感器選擇本次試驗主要測量或計算5個參58（1）流量的測量：參照GB/T3214-91《水泵流量的測量方法》，由于渦輪流量計測量流量比較簡單和普遍，而且便于計算機(jī)數(shù)據(jù)采集，故我們選了渦輪流量計作為測試流量的傳感器。結(jié)構(gòu)圖如下：出口是傳感器殼體以螺紋和管道聯(lián)結(jié)（用于管徑40mm以下的聯(lián)結(jié)），入口是以法蘭聯(lián)結(jié)的形式聯(lián)結(jié)（用于管徑40mm以上的聯(lián)結(jié)）。（1）流量的測量：參照GB/T3214-91《水泵流量的測量59渦輪流量計的結(jié)構(gòu)如圖所示，渦輪轉(zhuǎn)軸的軸承由固定在殼體上的導(dǎo)流器所支承，流體順著導(dǎo)流器流過渦輪是，推動葉片使渦輪轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)速與流量成一定的函數(shù)關(guān)系，通過測量轉(zhuǎn)速即可確定對應(yīng)的流量。由于渦輪是被封閉在管道中，因此采用非接觸式磁電檢測器來測量渦輪的轉(zhuǎn)速。如圖所示，在不導(dǎo)磁的管殼外面安裝的檢測器是一個套有感應(yīng)線圈的永久磁鐵，渦輪的葉片是用導(dǎo)磁材料制成的。若渦輪轉(zhuǎn)動，葉片每次經(jīng)過磁鐵下面時，都要使磁路的磁阻發(fā)生一次變化，從而輸出一個電脈沖。顯然輸出脈沖的頻率與轉(zhuǎn)速成正比，測量脈沖頻率即可確定瞬時流量，若累計一定時間內(nèi)的脈沖數(shù)，便可得到這段時間內(nèi)的累計流量。渦輪流量計的結(jié)構(gòu)如圖所示，渦輪轉(zhuǎn)軸的軸承由固定在殼體上的導(dǎo)流60測試方框圖：渦輪流量計的測量原理簡介：通過測量渦輪的轉(zhuǎn)速間接測量渦輪的流量，當(dāng)管道中的流體流過流量計時，推動渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的旋轉(zhuǎn)引起磁場的變化，產(chǎn)生一個個磁脈沖，然后通過磁電轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成電脈沖，再經(jīng)過放大輸出到單片機(jī)中記錄并顯示。測試方框圖：渦輪流量計的測量原理簡介：通過測量渦輪的轉(zhuǎn)速間接61（2）揚程的測量：揚程就是單位重量的液體通過水泵后所獲得的能量，或者就是水泵的出口總水頭（動能）與入口總水頭的代數(shù)差，通常用H（水柱高）表示，單位為m（米）。測量原理：對揚程的測量實際上就是對壓力的測量，即對水泵進(jìn)口、出口壓力的測量。壓力的單位為Pa或者水柱高。常用壓力測量儀表有很多，，下面以液柱式壓力計說明水泵揚程測量的基本原理。揚程是表征液體經(jīng)過水泵后比能增值的一個參數(shù)，如果水流進(jìn)入水泵時所具有的比能為E1，流出水泵時所具有的比能為E2，則水泵的揚程是H=E2-E1。泵進(jìn)口總水頭H1的表達(dá)式：

泵出口總水頭H2的表達(dá)式：（2）揚程的測量：揚程就是單位重量的液體通過水泵后所獲得的能62由以上兩式可以推導(dǎo)出揚程H的表達(dá)式：其中，P2、P1—水泵出口和進(jìn)口的液體壓力Z1、Z2—水泵出口和進(jìn)口的高度差c2、c1—水泵出口和進(jìn)口的液體流速，可以有流量除以進(jìn)出口截面面積分別得到。由此我們可知，水泵的揚程可以通過測量水泵進(jìn)出口靜壓力、勢能水頭、平均流速，然后通過以上公式計算即可。對于水泵進(jìn)出口的勢能水頭Z1、Z2可通過測量水泵進(jìn)出口壓力傳感器的安裝高度即可；對于平均流速c1、c2是通過測量水泵的流量和水泵進(jìn)出口的管道幾何尺寸，用一下公式計算得：

式中S1、S2—水泵進(jìn)出口的截面面積（m2）由以上兩式可以推導(dǎo)出揚程H的表達(dá)式：63(a)測量截面的選擇：測量的位置應(yīng)盡可能靠近泵的入口法蘭和出口法蘭處。入口和出口測量截面設(shè)在管路系統(tǒng)與法蘭相距最好至少等于兩倍管路直徑（即l≥2d）的直平行管路中，入口距離選l=200mm,出口距離選l=150mm。這樣可以減少因非對稱流或旋渦流所引起的誤差。(b)取壓孔的設(shè)置：通常應(yīng)在每一測量截面處管壁上設(shè)置4個取壓孔，這4個孔應(yīng)位于互成直角的兩條直徑上并且既不在橫截面的最高點或其近旁，也不在橫截面的最低點或其近旁，以避免在壓力連接管中形成氣囊或積聚污垢。開在水管邊緣上的取壓孔用圓柱形孔直徑應(yīng)為3-6mm或等于0.08D，取兩者之小值，并且孔深至少應(yīng)是孔直徑的2.5倍，孔應(yīng)無毛刺和凹凸不平處，并垂直于管的內(nèi)壁；孔緣應(yīng)以半徑r≤d/4進(jìn)行倒圓或至少有小的倒角。(a)測量截面的選擇：64壓力變送器壓力變送器65一、主要技術(shù)指標(biāo)供電電壓：12～36VDC（一般24VDC）輸出信號：4～20mA兩線制負(fù)載電阻：一般采用250Ω精度：±0.5%FS工作溫度：-25～80℃環(huán)境溫度影響：0.35%FS/10K過壓極限：標(biāo)定壓力值的2倍壓力變送器選用上海龍瑞斯電子廠生產(chǎn)的7011GPT9NM10A80B1F接線及調(diào)試線路圖一、主要技術(shù)指標(biāo)壓力變送器選用上海龍瑞斯電子廠生產(chǎn)的70166二、外形結(jié)構(gòu)及安裝方式下圖是壓力變送器的外形尺寸示意圖材質(zhì)：316L不銹鋼壓力接口：M20×1.5M12×1外螺紋規(guī)格。壓力變送器應(yīng)盡量安裝在溫度梯度和溫度波動小的地方，同時還要避免振動和沖擊。為確保變送器接頭密封，應(yīng)先在接頭處卷上密封膠帶，然后擰緊變送器。變送器應(yīng)直接安裝在測量點，但強(qiáng)腐蝕性的或過熱的介質(zhì)不應(yīng)與變送器接觸，需另定購防腐型及高溫型變送器。二、外形結(jié)構(gòu)及安裝方式67溫度傳感器：根據(jù)實驗的條件及其他傳感器的工作要求，本次試驗選用上海龍瑞斯電子公司生產(chǎn)的型號為3140WB2A80B1L1000的溫度傳感器。3140系列溫度變送器是采用兩線制傳輸方式的現(xiàn)場一體化儀表，直接輸出4～20mA的信號，既節(jié)約了昂貴的補(bǔ)償導(dǎo)線費用，又提高了信號遠(yuǎn)距離傳輸過程中的抗干擾能力。該產(chǎn)品具有精度高、功耗低、穩(wěn)定性好的特點，作為新一代測溫儀表已廣泛用于石油、化工、冶金、輕工、造紙、紡織、食品、制藥、電力、國防等領(lǐng)域，實現(xiàn)對液體、氣體、蒸汽等的溫度測量和控制。主要技術(shù)指標(biāo)：

電源電壓精度等級負(fù)載電阻環(huán)境溫度溫度影響系數(shù)安裝方式24VDC±0.5%FS250