【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 制器為開發(fā)平臺(tái)，由傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、PC機(jī)構(gòu)成的水泵性能參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)。3 管路參數(shù)的選擇根據(jù)水泵型號(hào)IS5032200及查閱相關(guān)資料手冊(cè)得一下參數(shù)；型號(hào)意義說明：| | | | 葉輪名義直徑（mm)| | | 排出口直徑（mm） | | 吸入口直徑（mm）| 單級(jí)單吸清水離心泵查《工業(yè)泵推薦產(chǎn)品樣本》可知IS5032200型單級(jí)單吸離心泵的各參數(shù)的范圍：轉(zhuǎn) 速 n= 1450 r/min。 流 量 Q= m3/h。揚(yáng) 程 H=12 m 。 軸功率 。必需汽蝕余量 ；吐出錐管口徑 50mm；泵效率 44%。 泵質(zhì)量 41kg； 。 無縫鋼管的選擇流體輸送用的不銹鋼無縫鋼管，適用于石油、化工、輕工等行業(yè)的氣體、液體、干粉等介質(zhì)輸送，抗腐蝕性能好，環(huán)保、節(jié)能。根據(jù)水泵進(jìn)出口徑的大小及實(shí)驗(yàn)要求，選10號(hào)無縫鋼管，表號(hào)G30。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4》得；（1）直管選擇； 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.實(shí)物圖如下：（a） （b）（4） 彎管選擇：表31 彎管參數(shù)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3242354848實(shí)物如圖31所示 （c） (d) 圖31 法蘭的選擇法蘭是使管子與管子相連接的零件，連接于管端。根據(jù)水泵進(jìn)出口徑的大小查詢《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4》選用平面對(duì)焊鋼制管法蘭（），得 （1）入口法蘭：公稱通徑50mm，法蘭外徑165mm 法蘭厚度（c）20mm，螺栓孔徑（L）18mm 螺栓孔中心圓直徑（k）125mm， 螺栓數(shù)量（n）4，螺栓螺紋（Th）M16（2）出口法蘭：公稱通徑32mm，法蘭外徑140mm， 法蘭厚度（c）18mm，螺栓孔徑（L）18mm， 螺栓孔中心圓直徑（k）100mm， 螺栓數(shù)量（n）4，螺栓螺紋（Th）M16mm實(shí)物如圖32所示 （a） （b）圖32 法蘭 墊片的選擇石棉橡膠墊片適用于對(duì)水蒸氣溫度低于450℃，對(duì)油類溫度低于350℃，壓力低于5MPa的場(chǎng)合。選用平面型鋼制管法蘭用石棉橡膠墊片。根據(jù)公稱同徑的大小，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4》得； （1）入口墊片；墊片內(nèi)徑89mm，外徑200mm， 螺栓孔中心圓直徑（k）160mm， 螺栓孔徑（L）18mm，螺栓孔數(shù)8 （2）出口墊片；墊片內(nèi)徑77mm，外徑185mm， 螺栓孔中心圓直徑（k）145mm， 螺栓孔徑（L）18mm，螺栓孔數(shù)4實(shí)物如圖33所示 （a） （b） （c）圖33 墊片 閥門的選擇閥門是流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，具有截止、調(diào)節(jié)、導(dǎo)流、防止逆流、穩(wěn)壓、分流或溢流泄壓等功能，用于流體控制系統(tǒng)的閥門。根據(jù)直管公稱通徑的大小，查詢《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4》，選用Z15T16型內(nèi)螺紋暗桿楔式閘閥：Z15T16型內(nèi)螺紋暗桿楔式閘閥,廣泛適用于石油、化工、制藥、電力等行業(yè)．在公稱壓力≤、水、油類等介質(zhì)的管路上，作啟閉用。下表Z15T16型內(nèi)螺紋暗桿楔式閘閥參數(shù):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:1550（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(dòng)方向:雙向，驅(qū)動(dòng)方式:手動(dòng)，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(hào):Z15T16 表32 Z15T16型內(nèi)螺紋暗桿楔式閘閥型號(hào)公稱通徑(mm)管螺紋尺寸（mm)重量（kg）LHD0Z15T163211/48514580502110190100（a） （b） （a） （b）圖 34 閥門 水箱設(shè)計(jì)為了保證水泵測(cè)試裝置持續(xù)的水流，（ ）計(jì)算水箱體積為V== ≈4 設(shè)計(jì)水箱為方形，其參數(shù)為1800x1800x1500， ，去除壁厚及管道體積，可知滿足要求。實(shí)物圖如圖35，詳見CAD圖。 35 方形水箱4 水泵性能參數(shù)測(cè)量的基本原理 水泵試驗(yàn)概述 根據(jù)緒論所述,流體在水泵中的運(yùn)動(dòng)過程十分復(fù)雜,以致不能完全用完整的數(shù)學(xué)解析式來描述水泵在不同工作狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)特征,所以,目前還必須利用試驗(yàn)的方法來測(cè)量水泵的重要技術(shù)指標(biāo),尤其是測(cè)量水泵的流量,揚(yáng)程,軸功率,效率,轉(zhuǎn)速等參數(shù),并以測(cè)量結(jié)果作為評(píng)判該水泵在性能上是否達(dá)到規(guī)定的設(shè)計(jì)要求. 根據(jù)水泵的試驗(yàn)?zāi)康?它包括水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn),所選擇的試驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)落在水泵規(guī)定的使用范圍內(nèi),運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)間一般至少持續(xù)30分鐘. 進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)的目的主要是檢查水泵工作的可靠性,例如檢查水泵軸承和填料的溫升,密封部分的泄漏,密封環(huán)和軸承的磨損,水泵各部位的振動(dòng)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲等情況。做水泵的性能測(cè)試試驗(yàn)是為了測(cè)量水泵的主要性能參數(shù)值,并確定各個(gè)性能參數(shù)之間的相互關(guān)系,試驗(yàn)范圍應(yīng)從水泵關(guān)閉點(diǎn)(或稱最小流量點(diǎn))開始到紫少高于泵最大流量的15%,功率,泵效率及轉(zhuǎn)速等性能參數(shù)值,并與該產(chǎn)品的規(guī)定值進(jìn)行比較,判斷是否達(dá)到規(guī)定要求,確定產(chǎn)品的精度級(jí)別。 水泵性能參數(shù)測(cè)試?yán)碚撆c測(cè)試儀表選擇 水泵流量測(cè)量與流量變送器選擇流量:指水泵在單位時(shí)間內(nèi)通過泵出水口的體積量,通常用Q,常用的體積流量單位時(shí)m3/s或L/s.(1)流量測(cè)量原理 在水泵性能參數(shù)試驗(yàn)中,如截流流量計(jì),量水堰,稱聲波流量計(jì),渦輪流量計(jì)等,測(cè)量方法和測(cè)量原理都各不相同. 我們?cè)趨⒄諊覙?biāo)準(zhǔn)GB/ T321491《水泵流量的測(cè)量方法》,考慮到渦輪傳感器測(cè)量流量是比較簡(jiǎn)單和普遍,自動(dòng)化程度與測(cè)量精度容易得到保證,利用微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行流量數(shù)據(jù)的采集業(yè)特別簡(jiǎn)單,所以在設(shè)計(jì)時(shí),我們首選了渦輪流量計(jì)作為測(cè)試水泵流量的傳感器。結(jié)構(gòu)上,渦輪流量計(jì)主要由渦輪,支承,永久磁鐵,感應(yīng)線圈,殼體,導(dǎo)流器組成,如圖41所示圖41 渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)圖1渦輪 2支撐 3永久磁鋼 4感應(yīng)線圈 5殼體 6導(dǎo)流器圖42 渦輪流量計(jì)流量測(cè)試方框圖如圖42渦輪流量計(jì)測(cè)量原理所示.渦輪流量計(jì)是遵循動(dòng)量守恒的一種速度式流量?jī)x表. 當(dāng)流體沿管道的軸線方向流動(dòng)并沖擊具有導(dǎo)磁性的渦輪葉片時(shí),渦輪便周期性的旋轉(zhuǎn),其旋轉(zhuǎn)速度w一般隨流量大小的變化而變化。由于變送器內(nèi)裝磁電轉(zhuǎn)換裝置(由永久磁鋼和感應(yīng)線圈組成),當(dāng)導(dǎo)磁性葉片旋轉(zhuǎn)時(shí),葉片便周期性的改變磁電系統(tǒng)的磁阻值,使通過線圈的磁通量發(fā)生周期性的變化,因此感應(yīng)線圈便感應(yīng)出連續(xù)的脈沖信號(hào)。當(dāng)液體流速相當(dāng)大,且在變送器許可的測(cè)量范圍內(nèi)時(shí),變送器電磁阻力矩,機(jī)械摩擦阻力矩,粘滯阻尼矩均可忽略不計(jì),這時(shí)渦輪流量計(jì)輸出的脈沖信號(hào)與流量可近似為線性關(guān)系,既有w=,由單位時(shí)間的脈沖信號(hào)和雷擊脈沖信號(hào)不難折算出流量變送器的瞬時(shí)流量和累積流量. 流量系數(shù)ξ(次/米3)是渦輪流量計(jì)的重要特征參數(shù),即脈沖數(shù)N/L,:(2)流量測(cè)量結(jié)果按規(guī)定轉(zhuǎn)速的換算 在流量測(cè)量中,若電機(jī)的轉(zhuǎn)速與規(guī)定轉(zhuǎn)速不符,此時(shí)所得到的水泵流量值Q也應(yīng)換算為一規(guī)定轉(zhuǎn)速基準(zhǔn)的流量值Q0假如實(shí)測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速與規(guī)定轉(zhuǎn)速間的差異在120%范圍內(nèi),則流量值Q0可用下式換算而得:(3)流量測(cè)量的渦輪流量計(jì)選擇 為了達(dá)到對(duì)測(cè)試試驗(yàn)裝置的B級(jí)試驗(yàn)精度這一要求,我們參照GB/T321491中渦輪流量計(jì)的不確定度實(shí)用估算和取壓方法,參照國標(biāo)GB/T321689規(guī)定流量測(cè)量?jī)x表的允許系統(tǒng)誤差范圍:B級(jí)為177。%,C級(jí)為177。%。最大總誤差限中,流量測(cè)量誤差語序范圍:B級(jí)為177。%,C級(jí)為177。%,所以選用了目前使用范圍比較廣,計(jì)量精度比較高()、反應(yīng)也很快,而且刻度線性化程度好,耐高壓能力強(qiáng)的LWGY100型渦輪流量計(jì),由河南開封儀表廠生產(chǎn),傳感器輸出為420mA的標(biāo)準(zhǔn)傳感信號(hào) 水泵揚(yáng)程測(cè)量與壓力傳感器的選擇揚(yáng)程:指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(dòng)能)與入口水頭的代數(shù)差,通常用H(水柱高).單位用m(米)來表示.(1)揚(yáng)程測(cè)量原理 ,也就是對(duì)水泵進(jìn)口壓力、,下面以液柱式壓力計(jì)為例來說明水泵揚(yáng)程測(cè)量的基本原理. 揚(yáng)程是表征液體經(jīng)過水泵后比能增值的一個(gè)參數(shù),如果水泵抽送的是水,水流進(jìn)水泵時(shí)所具有的比能為E1,流出水泵時(shí)所具有的比能使E2,則水泵的揚(yáng)程是H=,水泵的揚(yáng)程也就是水比能的增值.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:由以上兩式可以推導(dǎo)出揚(yáng)程H的表達(dá)式其中,PP1水泵出口和進(jìn)口的液體壓力ZZ1水泵出口和進(jìn)口的高度差CC1水泵出口和進(jìn)口的液體流速,可以由流量除以進(jìn)出口截面積分別得到.由此我們可知,水泵的揚(yáng)程可以通過測(cè)量水泵進(jìn)出口的靜壓力、勢(shì)能水頭、平均流速,、Z1可以通過測(cè)量水泵進(jìn)出口壓力傳感器的安裝高度即可。對(duì)于平均流速CC1是通過測(cè)量水泵的流量和水泵進(jìn)出口處的管道幾何尺寸通過如下公式進(jìn)行計(jì)算: 式中 SS2水泵進(jìn)出口的截面面積(米2)(2)截面選擇與取壓孔設(shè)置：(a)測(cè)量截面的選擇： 測(cè)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(cè)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(duì)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(cè)量截面處管壁上設(shè)置4個(gè)取壓孔，這4個(gè)孔應(yīng)位于互成直角的兩條直徑上并且既不在