CN100348863C - 利用管路特性曲线测量泵特性曲线的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用管路特性曲线测量泵特性曲线的方法，属于测试技术领域。本发明根据已经测定好的一组管路特性曲线，只需测量泵在每个确定管路情况下的流量值Q，就可以从管路的特性曲线上读出泵的压头H值，将测得的流量Q和读出的压头H进行插值拟合处理得到泵的压头与流量H-Q曲线，在每种管路情况下同时测量泵的功率N，就可以得到功率与流量N-Q曲线以及效率与流量η-Q曲线，其中效率η=(H·Q/N)×100%，得到泵的三组特性曲线。本发明测量出一组K_i值，就可以绘制一组管路特性曲线，该组曲线可以连续重复使用，可利用率高。

Description

利用管路特性曲线测量泵特性曲线的方法

技术领域

本发明涉及的是一种属于测试技术领域的方法，具体地说，是一种利用管路特性曲线测量泵特性曲线的方法。

背景技术

从理论上获得泵的特性曲线比较困难，因为它们的水力损失不能够正确的估算。所以一般用实验的方法来获得实际特性曲线，试验时将泵的转速n保持不变，改变流量Q的大小，就得到相应的压头H，把所得到的点用一根光滑的曲线连接起来，就得到了该转速下的H-Q曲线，如果同时测定每一流量下所消耗的功率N，也可以做出N-Q曲线，以上两条曲线做出后，根据 $\mathrm{\η}=\frac{\mathrm{QH}}{N}\×100\%,$ 就可以得到η-Q曲线。在试验过程中压头H的测量最困难，因为泵的压头是指单位重量的流体通过泵后的能量增量，其值等于泵出口和入口间的能量差，要想得到压头H需要测量的物理量繁多，而且测量困难。

经对现有技术文献的检索发现，齐学义在《用数值方法确定离心泵特性曲线》(《水泵技术》，1999年1月，P6-8)一文中提到，通过数值计算使用准正交面法求解泵变工况流场的速度和压力，来求得泵的理论特性曲线。该方法有一定的理论依据，计算结果与理论分析相吻合，还可以得到泵叶轮内的速度分布情况，程序编制完成后可以应用于各种型号尺寸的泵，通用性好。但是计算过程非常复杂，计算依据的公式是理论推导和分析的近似，不完全符合实际情况，同样由于水力损失没有公式可以估算，所以此种方法只可以得到压头流量(H-Q)特性曲线，不能得到功率、效率与流量的曲线。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种利用管路特性曲线测量泵特性曲线的方法，使其测量出一组Ki值，就可以绘制一组管路特性曲线，该组曲线可以连续重复使用，可利用率高。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明根据已经测定好的一组管路特性曲线，只需测量泵在每个确定管路情况下的流量值Q，就可以从管路的特性曲线上读出泵的压头H值，将测得的流量Q和读出的压头H进行插值拟合处理得到泵的压头与流量(H-Q)曲线，在每种管路情况下同时测量泵的功率N，就可以得到功率与流量(N-Q)曲线以及效率与流量(η-Q)曲线，其中效率 $\mathrm{\η}=\frac{\mathrm{QH}}{N}\×100\%,$ 得到泵的三组特性曲线。

本发明具体步骤如下：

(1)根据已知特性曲线(H-Q)的泵来测定管路的特性曲线，保证管路系统中的静压力为0，通过调节阀门改变与泵连接的管路情况，同时改变管路中的流量，对应泵的特性曲线(H-Q)找到泵提供的压头Hi，根据管路特性曲线方程H_c＝KQ²计算出每种管路下的管路特性数Ki，得到一组管路的特性曲线 $H_{\mathrm{ci}}=K_i{Q}_i^2(i=\mathrm{1,2}...n);$

(2)把未知特性曲线的泵放入该管路系统中，再次调节阀门改变管路，测量流量Q_i′，根据刚刚测得的管路特性曲线组就能得到泵要满足流量Q_i′所提供的压头H_i′，以Q为横坐标H为纵坐标，将流量Q_i′和压头H_i′进行插值拟合处理得到一条泵的压头与流量(H-Q)曲线；

(3)在每个管路情况下同时测量泵的功率N_i′，得到功率与流量(N-Q)以及效率与流量(η-Q)曲线，其中效率 $\mathrm{\η}=\frac{\mathrm{QH}}{N}\×100\%,$ 得到转速n下泵的特性曲线。

所述的步骤(1)，是指：通过调节阀门改变管路情况，要求此阀门是带刻度的，调节阀门从闭合到全部开启之间的i个值，阀门上的刻度清楚准确的显示阀门开启的大小，对应每一个阀门上的刻度值就是一种管路情况，记录下阀门刻度ai的值，以便以后每次测量时阀门开启的程度即管路情况都和本次一样，这组管路特性曲线中每条曲线都是对应于一定的阀门开启值ai。

所述的步骤(2)，是指：把未知特性曲线的泵放入该管路系统中时，由于要利用管路特性曲线，所以要求每次测量时管路的阻力系数一样，即要求未知特性曲线泵的进、出口管的直径与已知特性曲线泵的进、出口管的直径分别对应相等。

所述的步骤(2)，是指：根据已经得到的对应阀门刻度a_i的管路特性曲线组，得到相应的泵提供的压头H_i′。

本发明只要测量出了一组K_i值，就可以绘制一组管路特性曲线，该组曲线可以连续重复使用，可利用率高。对于具有吸入和排出管直径分别对应相等的任何泵，都可以用本方法测量特性曲线，这种通过只测量流量来得到泵的压头与流量(H-Q)特性曲线的方法，方便快捷，节省了人力物力和精力，克服了原来测量多个物理量误差增大的缺点，简化了测量设备，同时从理论上分析也提高了测量的精度。

具体实施方式

结合本发明的内容提供以下实施例：

泵的入、出水管径相同时，其在管路系统中所产生的压头：

其中的H_g为吸水和排水之间的高度差，∑h为吸排管路中总的阻力损失，式(1)中前两项对每一个系统来说，在同样条件下具有一定的数值，而管路阻力与流量的平方成正比，所以式(1)可表示成：

H＝H_p+KQ²(2)

式中：

——管路系统中的静压头；

K——水泵装置的管路特性数，对尺寸已定的管路系统来说，其值为常数。式(2)就是泵系统中管路特性方程式。

当系统平衡时，系统中所需要的总压头(H_c)应该等于泵提供的压头(H)，即

H＝H_c    (3)

所以管路特性曲线是一个抛物线：

H_c＝H_p+KQ²    (4)

如果管路系统中的静压头H_p＝0，那么管路特性曲线就简化为了一条过原点的抛物线：

H_c＝KQ²    (5)

具体步骤如下：

1)测量管路的一组特性曲线：放置已知压头与流量(H-Q)特性曲线的泵A在一个特定的管路系统中，阀门上的刻度可以准确的显示阀门开启的大小，调节阀门刻度上的8个值，分别记为a_i(i＝1，2…8)，同时记录下对应阀门刻度a_i的流量值Q_i(i＝1，2…8)，对应泵的压头流量特性曲线(H-Q)找到满足Q_i(i＝1，2…8)泵需要提供的压头H_i(i＝1，2…8)，根据H＝H_c和H_c＝KQ²计算出a₁~a₈每种管路情况下的管路特性数K_i(i＝1，2…8)，就可以得到一组过原点的抛物线 $H_{\mathrm{ci}}=K_i{Q}_i^2(i=\mathrm{1,2}...8),$ 这组曲线就是对应于阀门开启值a_i的管路特性曲线。

2)把管路系统中的泵A换成特性曲线未知的泵B，两个泵的吸入和排出管直径要求分别对应相等，再次调节阀门从闭合到全部开启之间的与上次相同的8个值a_i(i＝1，2…8)，记录下对应阀门刻度a_i的流量值Q_i′(i＝1，2…8)，利用刚才得到的一组管路特性曲线 $H_{\mathrm{ci}}=K_i{Q}_i^2(i=\mathrm{1,2}...8)$ 和H＝H_c就能得到要满足流量值Q_i′(i＝1，2…8)该泵所提供的压头H_i′(i＝1，2…8)。以Q为横坐标H为纵坐标，将流量Q_i′(i＝1，2…8)和压头H_i′(i＝1，2…8)进行插值拟合处理得到一条曲线，即为泵B的压头与流量(H-Q)曲线。

3)在每个管路a_i(i＝1，2…8)情况下同时测量泵B的功率N_i′(i＝1，2…8)，就可以得到该泵功率与流量(N-Q)以及效率与流量(η-Q)曲线，其中效率 $\mathrm{\η}=\frac{\mathrm{QH}}{N}\×100\%.$ 从转速表上读出转速n，这样就得到了转速n下泵B的三条特性曲线。

Claims (5)

1.一种利用管路特性曲线测量泵特性曲线的方法，其特征在于，根据已经测定好的一组管路特性曲线，只需测量泵在每个确定管路情况下的流量值Q，就可以从管路的特性曲线上读出泵的压头H值，将测得的流量Q和读出的压头H进行插值拟合处理得到泵的压头与流量H-Q曲线，在每种管路情况下同时测量泵的功率N，就可以得到功率与流量N-Q曲线以及效率与流量η-Q曲线，其中效率 $\mathrm{\η}=\frac{\mathrm{QH}}{N}\×100\%,$ 得到泵的三组特性曲线。

2.根据权利要求1所述的利用管路特性曲线测量泵特性曲线的方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)根据已知特性曲线H-Q的泵来测定管路的特性曲线，保证管路系统中的静压力为0，通过调节阀门改变与泵连接的管路情况，同时改变管路中的流量，对应泵的特性曲线H-Q找到泵提供的压头H_i，根据管路特性曲线方程H_c＝KQ²计算出每种管路下的管路特性数K_i，得到一组管路的特性曲线 $H_{\mathrm{ci}}=K_i{Q_i}^2(i=\mathrm{1,2}...n);$

(2)把未知特性曲线的泵放入该管路系统中，再次调节阀门改变管路，测量流量Q_i′，根据刚刚测得的管路特性曲线组就能得到泵要满足流量Q_i′所提供的压头H_i′，以Q为横坐标H为纵坐标，将流量Q_i′和压头H_i′进行插值拟合处理得到一条泵的压头与流量H-Q曲线；

(3)在每个管路情况下同时测量泵的功率N_i′，得到功率与流量N-Q以及效率与流量η-Q曲线，其中效率 $\mathrm{\η}=\frac{\mathrm{QH}}{N}\×100\%,$ 得到转速n下泵的特性曲线。

3.根据权利要求2所述的利用管路特性曲线测量泵特性曲线的方法，其特征是，所述的步骤(1)，是指：通过调节阀门改变管路情况，要求此阀门是带刻度的，调节阀门从闭合到全部开启之间的i个值，阀门上的刻度清楚准确的显示阀门开启的大小，对应每一个阀门上的刻度值就是一种管路情况，记录下阀门刻度a_i的值，以便以后每次测量时阀门开启的程度即管路情况都和本次一样，这组管路特性曲线中每条曲线都是对应于一定的阀门开启值a_i。

4.根据权利要求2所述的利用管路特性曲线测量泵特性曲线的方法，其特征是，所述的步骤(2)，是指：把未知特性曲线的泵放入该管路系统中时，要求未知特性曲线泵的进、出口管的直径与已知特性曲线泵的进、出口管的直径分别对应相等。

5.根据权利要求2所述的利用管路特性曲线测量泵特性曲线的方法，其特征是，所述的步骤(2)，是指：根据已经得到的对应阀门刻度a_i的管路特性曲线组，得到相应的泵提供的压头H_i′。