离心泵试验毕业论文

目 录 目录 .11引言： .21.1现代水泵测试技术的发展 .21.2水泵实验台对电器设备的要求 .32水泵性能参数的测定 .42.1流量测量 .42.2扬程测量 .42.3功率测量 .42.4转速测量 .52.5气蚀实验 .53硬件系统的建立 .63.1流量传感器原理及其性能 .73.2压力传感器测量原理及其性能 .93.2.1金属应变片结构（如图 3-6） .93.3转速传感器测量原理及其性能 .103.4计算机和传感器间的接口技术 .113.5实验台的计算机硬件装配原理 .124测试界面及软件设计 .134.1VB 编程流程图 .144.2 界面的设计 .154.3VB 编辑程序 .155数据的分析计算及误差分析 .165.2 实验数据输出 .185.3误差分析 .195.3.1测量中可能导致误差的来源 .195.3.2测量误差的估算 .196结束语 .219参考文献： .221 引言：1.1现代水泵测试技术的发展在水泵中离心泵、混流泵和轴流泵广泛用于石油、化工、矿山、冶金、机械、电力、医疗、卫生、水利、航海、航空、航天等国民经济各个部门。各种不同的工作条件对水泵提出了不同的（有的是很苛刻的）要求。为适应各种不同的工作条件，各国都大力研究与开发了各种系列、型号、规格的泵。对重要装置，例如化工流程、火电、核电、舰船、飞机、火箭等用的泵都进行专门精心设计制造。就我国而言，泵技术发展今非夕比，已形成 100多个泵产品系列。 泵产品一般需进行全尺寸真机试验，用清水作介质，也有用真实介质的。同时，为进行泵的研究与开发需进行水力模型试验。泵试验及其测试技术水平在一定程度上可表征泵研究、开发、制造水平。国内外泵制造厂家、科研设计单位一般都具有泵试验台。我过把能否进行国际标准 ISO 2858单级单吸离心泵试验，作为泵制造厂家生产许可人证的重要依据之一。国外最大的是美国太平泵公司汽轮机驱动的 20000kW泵试验台。我国最大的泵试验台为 5500kW。当代泵试验及其测试技术发展有以下趋势。国际标准化组织先后指定了关于离心泵、混流泵和轴流泵试验方法的三个标准，并在全世界推行：A级，精密级， ISO/DIS 5189B级，工程级，ISO 3555 C级，工程级，ISO 2548B级和 C级一般用于验收试验或出厂试验。A 级用于水利模型研究试验，重要产品验收试验。微机对试验数据进行自动采集与处理是普遍发展趋势。微机在测试技术中的应用，既可提高测试精度，又可节省人力，还可以减少人为读数误差，更好保证测试数据的客观性和可靠性。国外微机测试已经普及，我国仅一部分泵试验台实现了微机测试。泵试验的自动化除可节省人力外，还可以提高测试精度和试验质量。例如，离心泵能量试验一般要求一条能量试验特性曲线至少 13个流量点。实现试验自动化，可按照要求在试验过程中自动快速分点。由于泵试验自动化设备投资较大，在一般情况下也不是非要不可，因此泵试验自动化发展较慢。鉴于 A级试验台的一次投资费和试验费比起 B级和 C级来有明显的增加，因此 A级试验只有在适合和必要的条件下才能进行。目前的 A级（草案）试验标准是 1981年国际标准化组织 ISO/TC 115泵委员会提出的。随着现代工业 、农业和城市建设的蓬勃发展，各种类型的水泵很多，其规模和投资越来越大，性能要求不断提高 ：由于液体在水泵内流动情况十分复杂，运行工况因时因地都有变化，要确保水泵在较高的效率范围内运行，就必须了解水泵性能变化规律 ，及时检测水泵性能参数，掌握水泵的实际性能曲线，更好地为生产实践服务，并且达到节能的目的。原先的水泵试验测试装置都是机械式读表，人工 目测所测量的数据误差较大 ；由于不同仪表安装在不同位置，所得到的数据不是同时的，也给测量数据带来一定的误差；并且所得到的数据要经人工计算和绘制图形，要耗费较多的人力，绘制的曲线也不规范。而采用微机控制，则可以较好地解决这一问题。1.2 水泵实验台对电器设备的要求泵在试验过程中，有时泵的性能参数值是预测的，实际数值要靠试验来获得，特别是功率往往容易超载，或是机加工，装配及给定某些间隙尺寸等要素。是泵试验时产生抱死现象等。所以对泵试验室电器设备提出如下要求，以确保泵试验顺利进行。1） 电机起动，最好采用软起动，如采用降压起动补偿器等，并且最好是不同功率电动机采用不同规格降压起动补偿器，一旦电动机抱死时，可自动跳闸，避免电动机电流过大而损坏，起自动保护作用。2） 由于泵实验中经常发生功率超载，所以在实验室电器系统中应设置总开关，并有良好的接地系统3 ）不要把实验室的所有降压启动补偿器都连接在一个配电屏上，否则一台泵的驱动电动机跳闸会影响其他泵的实验，所以最好采用多个配电屏。4）实验室电气总容量的配备，应考虑到打算开动电气设备的总容量和最大电气设备额定功率的 1。5-2 倍，两者中取大者，若直接起动，则应在 2倍以上。5）实验室电力电缆的选用：固定安装的最好采用嵌装防水电缆；连接电动机的电缆最好采用胶皮电缆。6） 照明，吊车，仪器仪表（包括计算机）用电与动力用电应分开。7） 有高温高压实验台的实验室最好备用两路电源，或有紧急备用电源。2 水泵性能参数的测定2.1 流量测量水泵流量的测量通过 LWGY型涡轮流量传感器转换为频率为 2O3000Hz 的近似方波的脉冲信号传递给 XSJ-39AK型数字流量积算仪，然后经过流量积算仪的处理并输出 420mA 的直流电流信号，电流信号再经过电阻转换为电压信号输入多功能数据采集卡。2.2 扬程测量水泵进口压力、出口压力通过两个压阻式压力变送器来测量，压力变送器将采集到的信号转换成 420mA 的直流电流信号，电流信号经过电阻转换为电压信号输入多功能数据采集卡。2.3 功率测量目前广泛采用有两种方法：(1)电测功方法：选用高精度电流电压互感器以及功率变送器，精度选择 0.2级。可以满足高压或低压范围的水泵驱动电机的功率的测量。根据标准规定采用电测方法测量功率，水泵试验精度可达到 B级精度。(2)扭矩测功法：采用扭矩测功法，同时测量输出功率和转速，测量精度可达 0.5%级。采用扭矩测量功率，水泵实验精度可达到 B级精度。本系统采取扭矩测功法，通过转矩转速传感器转换成模拟电压信号输入型微机扭矩仪，然后通过微机扭矩仪进行数据处理，输出转矩、功率、转速信息。2.4 转速测量利用磁电式转速传感器进行测量，即利用线圈在永久磁场中作相对运动切割磁力线产生与振动速度成正比的电压信号，然后输入多功能数据采集卡。2.5 气蚀实验泵的汽蚀余量泵是否发生汽蚀，常用汽蚀余量判断。泵进口处单位重量液体所具有的超过工作温度下液体汽化压力的剩余能量，称为有效汽蚀余量，以h 表示，它仅决定于泵吸人侧管路中的绝对压力、能量损失和水温，而与泵本身无关，其值越大越不易汽蚀。液体从泵进口到泵内最低压力点的压力降，称为必须汽蚀余量，也就是为保证泵不发生汽蚀，在泵进口处单位重量液体所必需具有的超过工作温度下液体汽化压力的剩余能量，即要求装置提供的最小装置汽蚀余量，以h 表示。它与泵内的流动情况有关，是由泵本身决定的，与装置参数无关，仅与泵进口部分的运动参数有关。泵的h 越小，表示泵进口压力降小，其装置提供的h 就可以小，因而泵的抗汽蚀性能就越好。为了不发生汽蚀，在运行中必须保持h Ah ，如果Ahh ，则泵内发生汽蚀。在开式试验台中，改变吸入管路系统阻力的方法，即调节吸入侧阀门开度的方法和降低水池水位的方法；在闭式试验台中，改变吸入罐（汽蚀罐）中水面上压力值的方法，即抽真空法。3硬件系统的建立利用实验室内设备，参照其他水泵实验台，建立一套即可以进行水泵性能测图 3-1 水泵实验台设计简图1 离心泵 2 混流泵 3 压阻式压力变送器 4 混流泵出水管道 5 支架 6 涡轮流量计 7 离心泵出水管道 8 窗户 9 实验室墙 10 栅栏 11 水池 13 闸阀 14 水泵安放台 15 室内试验管道试，也可以做一些水泵开发研究实验。由于实验室内空间狭小，考虑到实验噪声很大，我们把水泵安放在室外的水池旁，只把一条开式实验管路放在室内，为保证试验设备安全，其管路布置如图3.1所示： 本测试系统是开放式试验系统，该自动测试包括硬件和软件二大部分，硬件由多种物理量的传感器、试验管路、数据采集电路、接口电路、微机及系统电源等组成。软件包括系统支持软件、数据采集软件、电机远程测试程序以及打印机和绘图软件等。3.1流量传感器原理及其性能本装置采用涡轮流量计测量流量。当被测流体流经流量计的传感器时,传感器内的叶轮借助于流体的动能而产生旋转,周期性地改变磁电感应转换系统中的磁阻值,使通过线圈的磁通量周期性地发生变化而产生电脉冲信号。在一定的流量范围下,叶轮转速与流体流量成正比,即电脉冲数量与流量成正比。该脉冲信号经放大器放大后,送至模数转换器经转换后输出标准信号或由单片微机直接记录其脉冲频率并转换成流量显示。在测量范围内, 传感器的输出脉冲总数与流过传感器的体积总量成正比, 其比值称为仪表常数,以 k 表示。每台传感器经过实际标定测得仪表常数值。当测出脉冲的频率和某一段时间的脉冲总数 N 后,分别除以仪表常数 k 便可求得瞬时流量 q = f/ k 和累积流量 Q = N/ k 。涡轮流量计是由三部分组成。即：涡轮流量变送器、前置放大器和指示或累计显示仪表(如图 30 所示 )。图 30图 31图 31 为 LW 型涡轮流量变送器结构示意图。它主要是由叶轮组件 1、导向架组件 2、壳体 3 和磁电感应转换器 4 所组成，当流体流过变送器时，变送器内涡轮(即叶片) 借助于流体的动能而产生旋转。叶轮片周期性切割磁力线，使磁电感应转换器的磁组发生周期性变化而输出与流量成正比的信号，经前置放大器大后至显示仪表，即可读 l 涡轮流量计的工作原理 涡轮流量计是一种速度式流量计 ，它是由涡轮、 轴承、前置放大器、显示仪表组成；被测流体冲击涡 轮叶片，使涡轮旋转 ，涡轮的转速随流量的变化而变 化 ，即流量大，涡轮的转速也大，再经磁 电转换装置 把涡轮的转速转换为相应频率的电脉冲，经前置放 大器放大后 ，送入显示仪表进行计数和显示，根据单 位时间内的脉冲数和累计脉冲数即可求出瞬时流量 和累积流量。涡轮变送器的工作原理是当流体沿着 管道的轴线方向流动，并冲击涡轮叶片时，便有Q=f/k其中：Q 是流经变送器的流量(Ls)； f 是电脉冲频率； k 是仪表系数 ，次升。 管道内流体的力作用在叶片上，推动涡轮旋转。 在涡轮旋转的同时，叶片周期性地切割电磁铁产生 的磁力线，改变线圈的磁通量。根据电磁感应原理， 在线圈内将感应出脉动的电势信号，此脉动信号的 频率与被测流体的流量成正比，k 是涡轮变送器的 重要特性参数，它是代表每立方米流量有几个脉冲， 或者每升流量有几个脉冲。不同的仪表有不同的 k， 并随仪表长期使用的磨损情况而变化。尽管涡轮流 量计的设计尺寸相同，但实际加工出来的涡轮几何 参数却不会完全一样，因而每台涡轮变送器的仪表 常数 k 也不完全一样，它通常是制造厂在常温下用 洁净的水标定出来的。涡轮变送器输出的脉冲信号， 经前置放大器放大后，送入显示仪表，就可以实现流 量的测量。 3.2 压力传感器测量原理及其性能主要介绍应变片式压力传感器，它包括金属应变片和半导体应变片式两种结构。3.2.1 金属应变片结构（如图 3-6）网状敏感栅高阻金属丝、金属箔，基片绝缘材料，盖片保护层金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用公式(4)表示：(4)SLR式中： 金属导体的电阻率（ ）; 导体的截面积（ ）mc22cm导体的长度（ ）L以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变，假如金属丝受外力作用而伸长时，其长度增加，而截面积减少，电阻值便会增大。当金属丝