THXLX-1型離心泵特性曲線測定實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

PAGEPAGE9TianhuangTeachingApparatus天煌教儀版本號(hào)：V1.0流體力學(xué)與化工原理系列THXLX-1型離心泵特性曲線測定實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書天煌教儀浙江天煌科技實(shí)業(yè)有限公司離心泵特性曲線測定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆x心泵的結(jié)構(gòu)特性，掌握離心泵的操作方法；了解無紙記錄儀及壓力、流量等傳感器的使用方法；測定離心泵在恒定轉(zhuǎn)速下的運(yùn)行特性，測定特性曲線。二、實(shí)驗(yàn)裝置與流程實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，由水箱、離心泵、渦輪流量計(jì)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、壓力表、真空表、轉(zhuǎn)速傳感器、功率表和不銹鋼進(jìn)、出管道等組成。1－底閥；2－引水閥；3－離心泵；4－真空表前切斷閥；5－真空表；6－負(fù)壓傳感器；7－壓力表前切斷閥；8－壓力表；9－壓力傳感器；10－溫度傳感器；11－渦輪流量傳感器；12－電動(dòng)調(diào)節(jié)閥；13－切斷閥；14－旁路閥；15－轉(zhuǎn)速表；16－功率表；17－水箱圖1離心泵特性曲線測定實(shí)驗(yàn)裝置流程示意圖水從水箱17經(jīng)泵底閥1吸入，流過吸入管路到離心泵3，經(jīng)離心泵增壓后，流經(jīng)渦輪流量計(jì)11、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥12返回水箱，循環(huán)使用。在泵的進(jìn)、出口管線上分別裝有真空表5、負(fù)壓傳感器6、壓力表8和壓力傳感器9，在它們的進(jìn)口管線上分別裝有真空表前切斷閥4和壓力表前切斷閥7。管路內(nèi)流量由渦輪流量計(jì)11測量，并由出口電動(dòng)調(diào)節(jié)閥12調(diào)節(jié)流量。所用離心泵型號(hào)為IT-6，渦輪流量傳感器型號(hào)為LWGY-40，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度和流量均可在無紙記錄儀上操作和讀數(shù)。三、監(jiān)控工程1．有組態(tài)要求的上位監(jiān)控機(jī)軟件安裝1)軟件環(huán)境要求：“力控5.0”組態(tài)軟件安裝在WindowsNT4.0/Windows2000/WindowsXP簡體中文版操作系統(tǒng)下使用。2)硬件環(huán)境要求：PIII500以上的微型機(jī)及其兼容機(jī)；至少64M內(nèi)存，推薦128M；至少1G的硬盤剩余空間；VGA、SVGA及支持Windows256色以上的圖形顯示卡。3）安裝內(nèi)容打開PC機(jī)，將力控組態(tài)軟件的安裝光盤放到計(jì)算機(jī)的光驅(qū)中，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)setup.exe安裝程序（注：也可以運(yùn)行光盤中的setup.exe啟動(dòng)安裝程序）。

在此安裝界面中，左面有一排按鈕，分別是：安裝指南、安裝力控5.0、安裝I/O驅(qū)動(dòng)程序、安裝加密鎖驅(qū)動(dòng)、技術(shù)寶典、退出安裝等按扭，本實(shí)驗(yàn)裝置要求先安裝力控5.0，再安裝I/O驅(qū)動(dòng)程序即可，安裝界面如圖下圖所示：4)

安裝力控5.0進(jìn)行力控組態(tài)軟件的安裝，包括B/S和C/S網(wǎng)絡(luò)功能，具體由硬件加密鎖來區(qū)分。5)

安裝力控的I/O驅(qū)動(dòng)力控I/O驅(qū)動(dòng)可選擇性的安裝。安裝完力控5.0后，鼠標(biāo)左鍵雙擊桌面上的“力控5.0”圖標(biāo)：然后再點(diǎn)擊“工程管理器”中的“搜索應(yīng)用”按鈕如下圖：在出現(xiàn)的“瀏覽文件夾”窗口中選中本實(shí)驗(yàn)裝置的配套監(jiān)控工程HXLX”如下圖：點(diǎn)“確定”按鈕，在“工程管理器”中添加進(jìn)了“THXLX”條目。選中“THXLX”條目,再點(diǎn)擊“工程管理器”中的“進(jìn)入運(yùn)行”按鈕，進(jìn)入監(jiān)控工程運(yùn)行畫面如下：2．無組態(tài)要求的上位監(jiān)控機(jī)軟件安裝：上位監(jiān)控機(jī)無組態(tài)要求的，不需要安裝力控軟件，直接安裝實(shí)驗(yàn)裝置配套的監(jiān)控工程軟件即可。步驟：運(yùn)行配套光盤Pcauto目錄下的setup執(zhí)行工程安裝，安裝完畢運(yùn)行可執(zhí)行文件即可對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行監(jiān)控。四、原理和方法在轉(zhuǎn)速n固定不變的情況下，離心泵的實(shí)際揚(yáng)程H、功率消耗N及總效率與泵送液能力（即流量）Q之間的關(guān)系以曲線表示，稱為離心泵的特性曲線，它能反映出泵的運(yùn)行性能，可作為選擇離心泵的依據(jù)。離心泵的特性曲線可用下列三個(gè)函數(shù)關(guān)系表示：H=f1(Q)N=f2(Q)=f3(Q)(1)這些函數(shù)關(guān)系均可由實(shí)驗(yàn)測得，其測定方法如下：1．流量Q（l/s）流體在管內(nèi)的流量由渦輪流量計(jì)測量，并在無紙記錄儀上讀取。Q=Q’×1000/3600（l/s）式中：Q’—無紙記錄儀上的泵流量讀數(shù)，m3/h。2．實(shí)際揚(yáng)程H（mH2O）在泵進(jìn)、出口真空表及壓力表處列柏努利方程可得：(2)因兩截面間的管長很短，通?？珊雎宰枇p失項(xiàng)Hf，則：(3)式中： h0=z2-z1，指真空表、壓力表接口間垂直距離，本裝置h0=0.1m；P1—由真空表讀出的真空度（讀數(shù)為負(fù)數(shù)），Pa； P2—由壓力表讀出的壓力，Pa； —流體（水）的密度，可近似取=1000kg/m3，或者根據(jù)水溫查水的物性數(shù)據(jù)表而得到； g—重力加速度，g=9.807m/s2。 u1—泵進(jìn)口處液體流速，m/s；本裝置進(jìn)口處內(nèi)徑d1=0.040m； u2—泵出口處液體流速，m/s；本裝置出口處內(nèi)徑d2=0.031m。3．軸功率N（W）(4)

式中：N電—電動(dòng)機(jī)的輸入功率，由功率表測得，W；電—與電動(dòng)機(jī)的輸入功率N電相對(duì)應(yīng)的電機(jī)效率，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的輸入功率N電的大小，查實(shí)驗(yàn)室提供的電機(jī)效率曲線圖可得到；傳—傳動(dòng)效率，本裝置為聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)，故傳=1。4．總效率(5)式中：Q——流量，l/s；H——實(shí)際揚(yáng)程，mH2O ；N——軸功率，W；——流體（水）的密度，可近似取=1000kg/m3，或者根據(jù)水溫查水的物性數(shù)據(jù)表而得到； g——重力加速度，g=9.807m/s2。5．泵轉(zhuǎn)速改變時(shí)的換算考慮到泵特性曲線要求在恒定轉(zhuǎn)速下測定，但是實(shí)際上感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在負(fù)載轉(zhuǎn)矩改變時(shí)，其轉(zhuǎn)速也會(huì)有變化，這樣當(dāng)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的流量發(fā)生變化時(shí)，其相應(yīng)的轉(zhuǎn)速也會(huì)有所改變。為了繪制出恒定轉(zhuǎn)速下的泵的特性曲線，我們可應(yīng)用泵的比例定律，將實(shí)驗(yàn)的實(shí)測數(shù)據(jù)換算成某一定轉(zhuǎn)速n2下的數(shù)據(jù)（通常取n2為離心泵的額定轉(zhuǎn)速，一般泵的額定轉(zhuǎn)速n2=2840轉(zhuǎn)/分）。比例定律的應(yīng)用條件：（1）（2）在轉(zhuǎn)速改變前后，η保持基本不變。具體換算關(guān)系如下：式中：Q1——實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速n1下的流量，l/s；H1——實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速n1下的實(shí)際揚(yáng)程，mH2O；N1——實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速n1下的軸功率，W；Q2——泵額定轉(zhuǎn)速n2下的流量，l/s；H2——泵額定轉(zhuǎn)速n2下的實(shí)際揚(yáng)程，mH2O；N2——泵額定轉(zhuǎn)速n2下的軸功率，W；n1——實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分；n2——泵的額定轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分。五、實(shí)驗(yàn)操作步驟和注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)注意（1）實(shí)驗(yàn)裝置有可靠的漏電保護(hù)設(shè)計(jì)，通電前，將實(shí)驗(yàn)裝置外殼和電源地線連接，可防止輕微漏電現(xiàn)象出現(xiàn)。（2）電機(jī)和泵連接軸為高速轉(zhuǎn)動(dòng)部分，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)防止身體部位接觸連接軸，特別要注意頭發(fā)或衣物轉(zhuǎn)入而發(fā)生危險(xiǎn)事故。（3）實(shí)驗(yàn)前先通電檢查電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向和電機(jī)外殼所標(biāo)示的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是否一致，若不一致，可通過改變電機(jī)進(jìn)線相序來調(diào)節(jié)。（4）上位機(jī)軟件中，“重做實(shí)驗(yàn)”只是對(duì)實(shí)驗(yàn)表格中數(shù)據(jù)清除，曲線歷史記錄仍然存在。先關(guān)閉離心泵電源開關(guān)，然后開啟儀表柜上的電源總開關(guān)和功率表、智能測速儀、無紙記錄儀及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的電源開關(guān)，打開計(jì)算機(jī)，運(yùn)行上位監(jiān)控工程軟件，當(dāng)出現(xiàn)離心泵特性曲線測定實(shí)驗(yàn)裝置畫面后，點(diǎn)“進(jìn)入實(shí)驗(yàn)”按扭。全開電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前切斷閥，關(guān)閉電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，同時(shí)全開電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的旁路閥。在啟動(dòng)離心泵前，先給泵引水：打開引水閥，用杯子通過引水漏斗向離心泵內(nèi)引水，直到引水漏斗內(nèi)的水位不下降或者水位只有少許下降為止，關(guān)閉引水閥和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的旁路閥，在確認(rèn)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的旁路閥已關(guān)閉的前提下，再打開儀表柜上的離心泵開關(guān)，啟動(dòng)離心泵。為減少壓力表和真空表讀數(shù)的波動(dòng)，稍開真空表前切斷閥和壓力表前切斷閥，以能反映壓力的變化而又沒有過大的波動(dòng)為佳（閥門開度約在150～200左右）。按照“監(jiān)控工程”介紹進(jìn)入工程運(yùn)行界面，點(diǎn)擊“進(jìn)入實(shí)驗(yàn)”按鈕，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)管路流程圖界面，在本界面上可監(jiān)視溫度、流量等過程變量值。在無紙記錄儀上，通過“翻頁”鍵，將無紙記錄儀的顯示屏翻到電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度的顯示頁面（即顯示LOOP1和LOOP2界面），通過“追憶”鍵的左右指示鍵，調(diào)至“AUTO”或“MAN”選項(xiàng)，通過“確認(rèn)”鍵確認(rèn)當(dāng)前控制方式為“MAN”，再通過“追憶”的左右指示鍵，調(diào)到“MV”的值選項(xiàng)，用向上“∧”和向下“∨”箭頭，將電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度調(diào)至最大（開度調(diào)到100%），這時(shí)流量也達(dá)到最大，待流量達(dá)到穩(wěn)定后（調(diào)節(jié)閥設(shè)定值與當(dāng)前開度顯示值相差±1%以內(nèi)且當(dāng)前開度顯示值穩(wěn)定不變，流量波動(dòng)±0.05且變化緩慢或者基本不變），可在計(jì)算機(jī)離心泵特性曲線測定實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行系統(tǒng)的主界面上點(diǎn)擊“揚(yáng)程~流量報(bào)表曲線”按鈕（或點(diǎn)擊“功率~流量報(bào)表曲線”按鈕或點(diǎn)擊“效率~流量報(bào)表曲線”按鈕），進(jìn)入相應(yīng)的揚(yáng)程~流量報(bào)表曲線界面（或功率~流量報(bào)表曲線或效率~流量報(bào)表曲線）如下圖：點(diǎn)擊“取第1個(gè)點(diǎn)”按扭，計(jì)算機(jī)可將該流量下的所有原始數(shù)據(jù)（流量計(jì)讀數(shù)、泵進(jìn)口真空表讀數(shù)、泵出口壓力表讀數(shù)、功率表讀數(shù)、轉(zhuǎn)速表讀數(shù)和溫度的讀數(shù)）都全部自動(dòng)讀下，也可從儀表柜各測試儀表上人工讀取流量計(jì)讀數(shù)、泵進(jìn)口真空表讀數(shù)、泵出口壓力表讀數(shù)、功率表讀數(shù)、轉(zhuǎn)速表讀數(shù)和溫度的讀數(shù)。當(dāng)讀完最大流量下的上述各讀數(shù)后，按步驟6操作無紙記錄儀，減小電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度到90%（減小流量通過減小電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度來實(shí)現(xiàn)，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度每次約減小10%），待流量達(dá)到穩(wěn)定后（調(diào)節(jié)閥設(shè)定值與當(dāng)前開度顯示值相差±1%以內(nèi)且當(dāng)前開度顯示值穩(wěn)定不變，流量波動(dòng)±0.05且變化緩慢或者基本不變?yōu)榉€(wěn)定），再點(diǎn)擊“取第2個(gè)點(diǎn)”按鈕，計(jì)算機(jī)讀取該流量下的所有數(shù)據(jù)，也可從儀表柜各顯示儀表上人工讀取各項(xiàng)數(shù)據(jù)。本實(shí)驗(yàn)從最大流量做起，一般測定約10個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)（不超過15個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)）。通過逐次減小電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度來改變流量，一直至流量為零時(shí)止。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度從100%到30%區(qū)間每次約減小10%，在30%到15%區(qū)間內(nèi)每次減小5%，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度減小到15%后，由于受流量傳感器精度限制，小流量不能準(zhǔn)確測定，直接將電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度減小到0%。在電動(dòng)調(diào)節(jié)閥各開度值下，待流量達(dá)到穩(wěn)定后，可點(diǎn)擊“取第X個(gè)點(diǎn)”按鈕，計(jì)算機(jī)記錄該流量下的所有數(shù)據(jù)，也可從儀表柜各顯示儀表上人工讀取各項(xiàng)數(shù)據(jù)（為了保證所測得的特性曲線的完整性，流量為零時(shí)作為流量最小的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)不能忘記測取。）。實(shí)驗(yàn)過程中如有操作錯(cuò)誤需重新做實(shí)驗(yàn)可點(diǎn)擊“重做實(shí)驗(yàn)”按鈕，一個(gè)實(shí)驗(yàn)取點(diǎn)結(jié)束可點(diǎn)擊“結(jié)束實(shí)驗(yàn)”按鈕。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，依次關(guān)閉電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、離心泵，再關(guān)閉計(jì)算機(jī)和儀表柜上所有儀表電源和電源總開關(guān)。

六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄專業(yè)姓名學(xué)號(hào)日期地點(diǎn)裝置號(hào)同組同學(xué)水溫序號(hào)泵流量Q/(m3/h)泵進(jìn)口真空表P1/kPa泵出口壓力表P2/kPa泵電機(jī)功率N/W泵轉(zhuǎn)速n