CN103277294A - 一种水泵多功能实验台 - Google Patents

Abstract

一种水泵多功能实验台，包括第一水泵组件(1)、第二水泵组件(2)、第三水泵组件(3)、第四水泵组件(4)、水箱(5)、压力罐(6)和操作台(7)，所述水箱(5)分别与第一水泵组件(1)、第二水泵组件(2)相连，所述压力罐(6)并联在第一水泵组件(1)上，所述第二水泵组件(2)的进水管、出水管上分别设有第三水泵组件(3)、第四水泵组件(4)。其优点在于：水泵多功能实验台既可用于实验教学，也可用于科学研究；通过闸阀的切换和调整以及不同机组的启闭，可开展多达七种水泵实验；一台水泵机组工作时，其他水泵机组可以作为辅助，减少了投资，有效的利用了可利用的资源；操作容易，便于使用。

Description

一种水泵多功能实验台

技术领域

本发明涉及一种用于教学和科研的实验台，具体涉及一种水泵多功能实验台。

背景技术

水泵及水泵站是一门理论联系实际较强的专业课程，也是一门实践性很强的课程。学生通过动手实验，掌握实验过程，观察实验现象，记录实验数据，处理实验结果，使得对所学内容熟悉并掌握。当前，研究水泵问题主要有3类方法，即实验分析、理论分析和数值模拟。实验测量的结果较为真实可信，它是研究水泵问题的基础。目前市场上少有针对教学和科研的水泵实验台，或者是实验项目较为单一，不能满足教学和科研多样化需求。如申请号为200410067169.5的发明专利“自循环泵特性曲线实验仪”，其仅用于测量泵的特性曲线，功能单一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水泵多功能实验台，能开展七类教学或科研实验，使学生在学习水泵及水泵站课程时理论联系实际，收到很好的教学效果，同时该实验台能够开展专题科学研究，丰富研究形式。

一种水泵多功能实验台，包括第一水泵组件、第二水泵组件、第三水泵组件、第四水泵组件、水箱、压力罐和操作台，所述水箱分别与第一水泵组件、第二水泵组件相连，所述压力罐并联在第一水泵组件上，所述第二水泵组件的进水管、出水管上分别设有第三水泵组件、第四水泵组件。

所述第一水泵组件，包括第一水泵、第一电动机、与水箱相连的第一进水管、第一出水管；所述第一进水管上近第一水泵端设有第一精密压力表和第一压力变送器，第一进水管上近水箱端设有第一闸阀；所述第一出水管上近第一水泵端设有第二精密压力表和第二压力变送器，位于水箱上部的第一出水管上设有第二闸阀；第一出水管上还设有第一电磁流量计。

所述第二水泵组件，包括第二水泵、第二电动机、与水箱相连的第二进水管、第二出水管；所述第二进水管上近第二水泵端设有第三精密压力表和第三压力变送器，第二进水管上近水箱端设有第三闸阀；所述第二出水管上近第二水泵端设有第四精密压力表和第四压力变送器，位于水箱上部的第二出水管上设有第一三通管，第一三通管的第三端与设有第四闸阀的管路连接，第二出水管末端接射流装置，第一三通管和射流装置之间设第五闸阀；第二出水管上还设有第二电磁流量计。

所述压力罐的带有第六闸阀的出流管与第一水泵组件的第一进水管相连通，所述压力罐的带有第七闸阀的回流管与第一水泵组件的第一出水管相连通；所述压力罐顶端通过吸气管与射流装置相连，吸气管上设有吸气阀。

所述第三水泵组件与位于第二进水管上的第八闸阀相并联，第三水泵组件包括第三水泵、第三电动机、第三进水管、设有第九闸阀的第三出水管，所述第三进水管和第二进水管的前端相连通，所述第三出水管和第二进水管的后端相连通。

所述第三水泵的流量大于第二水泵的流量。

所述第四水泵组件与位于第二出水管上的第十闸阀相并联，第四水泵组件包括第四水泵、第四电动机、设有第十一闸阀的第四进水管、设有第十二闸阀的第四出水管，所述第四进水管通过第二三通管、管道与第二出水管的后端相连通，所述第四出水管和第二出水管的前端相连通。

所述第四水泵的扬程大于第二水泵的扬程。

所述第一水泵组件和第二水泵组件之间还连有一个用于使第一水泵和第二水泵并联运行的组件，包括带有第十三闸阀的管道、带有第十四闸阀的管道、第三三通管，所述第三三通管一端和带有第十三闸阀的管道相连，继而带有第十三闸阀的管道和第一出水管相连通；所述第三三通管另一端和带有第十四闸阀的管道相连，继而带有第十四闸阀的管道和第二三通管的另一端相连；所述第三三通管第三端连有第五出水管。

所述第一水泵组件和第二水泵组件之间还连有一个用于使第一水泵和第二水泵串联运行的组件，包括带有第十五闸阀的管道，所述带有第十五闸阀的管道一端和带有第十三闸阀的管道相连，连接口位于第十三闸阀的前端；所述带有第十五闸阀的管道另一端和第二进水管相连，连接口位于第三闸阀后端。

所述第一水泵和第一电动机之间设有第一扭矩传感器，第一电动机进线上设有第一变频仪、第一瓦特表和第二瓦特表；所述第二水泵和第二电动机之间设有第二扭矩传感器，第二电动机进线上设有第二变频仪、第三瓦特表和第四瓦特表。

所述操作台上装有第一水泵组件、第二水泵组件、第三水泵组件和第四水泵组件的水泵的启动装置、第一水泵组件和第二水泵组件的数据采集系统、第一变频仪、第二变频仪、第一瓦特表、第二瓦特表、第三瓦特表和第四瓦特表，所述的数据采集系统通过信号线与第一电磁流量计、第二电磁流量计、第一压力变送器、第二压力变送器、第三压力变送器、第四压力变送器、第一扭矩传感器、第二扭矩传感器连接。

所述压力罐侧面设有水位尺；压力罐顶面设有通气加物孔，并接有第五精密压力表；压力罐底部设有放水阀。

本发明水泵多功能实验台的优点是：

1、本发明水泵多功能实验台既可用于实验教学，也可用于科学研究，功能强大；

2、通过闸阀的切换和调整以及不同机组的启闭，可开展多达七种水泵实验；

3、一台水泵机组工作时，其他水泵机组可以作为辅助，减少了投资，有效的利用了可利用的资源；

4、本发明水泵多功能实验台操作容易，便于使用。

附图说明

图1为本发明水泵多功能实验台的外部结构示意图；

图2为本发明水泵多功能实验台的整体连接示意图；

图中，1为第一水泵组件、2为第二水泵组件、3为第三水泵组件、4为第四水泵组件、5为水箱、6为压力罐、7为操作台、8为第一水泵、9为第一电动机、10为第一进水管、11为第一出水管、12为第一精密压力表、13为第一压力变送器、14为第一闸阀、15为第二精密压力表、16为第二压力变送器、17为第二闸阀、18为第一电磁流量计、19为第一扭矩传感器、20为第一变频仪、21为第一瓦特表、22为第二瓦特表、23为第二水泵、24为第二电动机、25为第二进水管、26为第二出水管、27为第三精密压力表、28为第三压力变送器、29为第三闸阀、30为第四精密压力表、31为第四压力变送器、32为第一三通管，33为管路、34为第四闸阀、35为射流装置、36为第五闸阀、37为第二电磁流量计、38为第二扭矩传感器、39为第二变频仪、40为第三瓦特表、41为第四瓦特表、42为第六闸阀、43为出流管、44为第七闸阀、45为回流管、46为水位尺、47为通气加物孔、48为第五精密压力表、49为放水阀、50为吸气管、51为吸气阀、52为第八闸阀、53为第三水泵、54为第三电动机、55为第三进水管、56为第九闸阀、57为第三出水管、58为第十闸阀、59为第四水泵、60为第四电动机、61为第十一闸阀、62为第四进水管、63为第十二闸阀、64为第四出水管、65为第二三通管、66为管道、67为第十三闸阀、68为管道、69为第十四闸阀、70为管道、71为第三三通管、72为第五出水管、73为第十五闸阀、74为管道、75为启动装置、76为数据采集系统。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进行进一步说明：如图1、图2所示，一种水泵多功能实验台，包括第一水泵组件1、第二水泵组件2、第三水泵组件3和第四水泵组件4，水箱5、压力罐6、操作台7、所述水箱5分别与第一水泵组件1、第二水泵组件2相连，压力罐6并联在第一水泵组件1上，所述第二水泵组件2的进水管、出水管上分别设有第三水泵组件3、第四水泵组件4。

所述第一水泵组件1，包括第一水泵8、第一电动机9、与水箱5相连的第一进水管10、第一出水管11。所述第一进水管10上近第一水泵8端设有第一精密压力表12和第一压力变送器13，第一进水管10上近水箱5端设有第一闸阀14；所述第一出水管11上近第一水泵8端设有第二精密压力表15和第二压力变送器16，位于水箱5上部的第一出水管11上设有第二闸阀17，第一出水管11上还设有第一电磁流量计18。

所述第一电磁流量计18位于第一出水管11水平段按水流方向大于10倍的管径处，第一电磁流量计18后端直管段大于5倍的管径。所述第一水泵8和第一电动机9之间设有第一扭矩传感器19，第一电动机9进线上设有第一变频仪20和第一瓦特表21和第二瓦特表22。

所述第二水泵组件，包括第二水泵23、第二电动机24、与水箱5相连的第二进水管25、第二出水管26。所述第二进水管25上近第二水泵23端设有第三精密压力表27和第三压力变送器28，第二进水管25上近水箱5端设有第三闸阀29；所述第二出水管26上近第二水泵23端设有第四精密压力表30和第四压力变送器31，位于水箱5上部的第二出水管26上设有第一三通管32，第一三通管32的第三端与设有第四闸阀34的管路33连接，第二出水管26末端接射流装置35，第一三通管32和射流装置35之间设第五闸阀36。第二出水管26上还设有第二电磁流量计37。

所述第二电磁流量计37位于第二出水管26水平段按水流方向大于10倍的管径处，第二电磁流量计37后端直管段大于5倍的管径。所述第二水泵23和第二电动机24之间设有第二扭矩传感器38，第二电动机24进线上设有第二变频仪39和第三瓦特表40和第四瓦特表41。

所述压力罐6的带有第六闸阀42的出流管43与第一水泵组件1的第一进水管10相连通，所述压力罐6的带有第七闸阀44的回流管45与第一水泵组件1的第一出水管11相连通；所述压力罐6侧面设有水位尺46，压力罐6顶面设有通气加物孔47，并接有第五精密压力表48，压力罐6底部设有放水阀49。所述的压力罐6顶端通过吸气管50与射流装置35相连，吸气管50上设有吸气阀51。

所述第三水泵组件3与位于第二进水管25上的第八闸阀52相并联，第三水泵组件包括第三水泵53、第三电动机54、第三进水管55、设有第九闸阀56的第三出水管57，所述第三进水管55和第二进水管25的前端相连通，所述第三出水管57和第二进水管25的后端相连通。所述第三水泵53的流量大于第二水泵23的流量。

所述第四水泵组件4与位于第二出水管26上的第十闸阀58相并联，第四水泵组件4包括第四水泵59、第四电动机60、设有第十一闸阀61的第四进水管62、设有第十二闸阀63的第四出水管64，所述第四进水管62通过第二三通管65、管道66与第二出水管26的后端相连通，所述第四出水管64和第二出水管26的前端相连通。所述第四水泵59的扬程大于第二水泵23的扬程。

所述第一水泵组件1和第二水泵组件2之间还连有一个用于使第一水泵8和第二水泵23并联运行的组件，包括带有第十三闸阀67的管道68、带有第十四闸阀69的管道70、第三三通管71，所述第三三通管71一端和带有第十三闸阀67的管道68相连，继而带有第十三闸阀67的管道68和第一出水管11相连通；所述第三三通管71另一端和带有第十四闸阀69的管道70相连，继而带有第十四闸阀69的管道70和第二三通管65的另一端相连；所述第三三通管71第三端与第五出水管72相连。

所述第一水泵组件1和第二水泵组件2之间还连有一个用于使第一水泵8和第二水泵23串联运行的组件，包括带有第十五闸阀73的管道74，所述带有第十五闸阀73的管道74一端和带有第十三闸阀67的管道68相连，连接口位于第十三闸阀67的前端；所述带有第十五闸阀73的管道74另一端和第二进水管25相连，连接口位于第三闸阀29后端。

所述操作台7上装有第一水泵8、第二水泵23、第三水泵53、第四水泵59的启动装置75、第一水泵组件1和第二水泵组件2的数据采集系统76、第一变频仪20、第二变频仪39、第一瓦特表21、第二瓦特表22、第三瓦特表40、第四瓦特表41，所述的数据采集系统76通过信号线与第一电磁流量计18、第二电磁流量计37、第一压力变送器13、第二压力变送器16、第三压力变送器28、第四压力变送器31、第一扭矩传感器19、第二扭矩传感器38连接。

 

本发明能进行如下七个实验：

（1）水泵基本性能实验

水泵基本性能实验中实验泵为第一水泵8或第二水泵23，无需其它泵。关闭第六闸阀42、第七闸阀44、第十三闸阀67、第十五闸阀73，打开第一闸阀14、第二闸阀17，按动启动装置75，第一水泵8可进行单泵性能实验。通常，在教学实验中，流量采用第一电磁流量计18的二次仪表检测，扬程采用第一精密压力表12和第二精密压力表15检测，功率采用第一瓦特表21和第二瓦特表22检测。在科研实验中，流量采用第一电磁流量计18检测，扬程采用第一压力变送器13和第二压力变送器16检测，功率采用第一扭矩传感器19检测，且数据采集系统76通过信号线与上述设备连接进行数据采集。

关闭第十五闸阀73、第九闸阀56、第十二闸阀63、第十一闸阀61、第十四闸阀69、第五闸阀36，打开第三闸阀29、第八闸阀52、第十闸阀58、第四闸阀34，按动启动装置75，第二水泵23可进行单泵性能实验。通常，在教学实验中，流量采用第二电磁流量计37的二次仪表检测，扬程采用第三精密压力表27和第四精密压力表30检测，功率采用第三瓦特表40和第四瓦特表41检测。在科研实验中，流量采用第二电磁流量计37检测，扬程采用第三压力变送器28和第四压力变送器31检测，功率采用第二扭矩传感器38检测，且数据采集系统76通过信号线与上述设备连接进行数据采集。

（2）水泵全特性实验

水泵全特性实验中，实验泵为第二水泵23，辅助泵为第三水泵53和第四水泵59。关闭第十五闸阀73、第十四闸阀69、第五闸阀36，打开第三闸阀29、第四闸阀34，按动启动装置75，启动第二水泵23，通过调节第三水泵53、第四水泵59、第八闸阀52、第九闸阀56、第十闸阀58、第十一闸阀61、第十二闸阀63的启闭，第二水泵23可进行水泵全特性实验。在教学实验和科研实验检测所用的仪器设备同第二水泵23单泵性能实验。

（3）水泵汽蚀实验

水泵汽蚀实验中实验泵为第一水泵8，辅助泵为第二水泵23。第二水泵23可对压力罐6进行抽真空。抽真空时，关闭第十五闸阀73、第九闸阀56、第十一闸阀61、第十二闸阀63、第十四闸阀69、第四闸阀34，封闭通气加物孔47，打开第三闸阀29、第八闸阀52、第十闸阀58、第五闸阀36、吸气阀51，按动启动装置75，启动第二水泵23，可对压力罐6进行抽真空，通过观测第五精密压力表48可检测压力罐6内的真空度。第一水泵8进行汽蚀实验时，关闭第一闸阀14、第二闸阀17、第十三闸阀67、第十五闸阀73、吸气阀51，打开第六闸阀42、第七闸阀44，按动启动装置75，启动第一水泵8，进行汽蚀性能测试。重复上述抽真空和汽蚀性能测试过程，可完成水泵汽蚀实验。在教学实验和科研实验检测所用的仪器设备同第一水泵8单泵性能实验。

（4）水泵串联实验

水泵串联实验中实验泵为第一水泵8和第二水泵23，无需辅助泵。关闭第六闸阀42、第七闸阀44、第二闸阀17、第十三闸阀67、第三闸阀29、第九闸阀56、第十一闸阀61、第十二闸阀63、第十四闸阀69、第五闸阀36，打开第一闸阀14、第十五闸阀73、第八闸阀52、第十闸阀58、第四闸阀34，按动启动装置75，启动第一水泵8和第二水泵23，可进行水泵串联实验。在教学实验和科研实验检测所用的仪器设备同第一水泵8、第二水泵23单泵性能实验。

（5）水泵并联实验

水泵并联实验中实验泵为第一水泵8和第二水泵23，无需辅助泵。关闭第六闸阀42、第七闸阀44、第二闸阀17、第十五闸阀73、第九闸阀56、第十一闸阀61、第十二闸阀63、第四闸阀34、第五闸阀36，打开第一闸阀14、第十三闸阀67、第三闸阀29、第八闸阀52、第十闸阀58、第十四闸阀69，按动启动装置75，启动第一水泵8和第二水泵23，第一水泵8和第二水泵23可进行水泵并联实验。在教学实验和科研实验检测所用的仪器设备同第一水泵8、第二水泵23单泵性能实验。

（6）含沙水实验

通过向水箱5或压力罐6中加沙，可进行水泵机组在含沙水条件下的多种性能实验。

（7）变频实验

第一水泵8可通过第一变频仪20进行变频调节，第二水泵23可通过第二变频仪39进行变频调节。通过变频调节，可进行水泵机组在不同转速下的多种性能实验。

Claims (8)

1.一种水泵多功能实验台，其特征在于：包括第一水泵组件(1)、第二水泵组件(2)、第三水泵组件(3)、第四水泵组件(4)、水箱(5)、压力罐(6)和操作台(7)，所述水箱(5)分别与第一水泵组件(1)、第二水泵组件(2)相连，所述压力罐(6)并联在第一水泵组件(1)上，所述第二水泵组件(2)的进水管、出水管上分别设有第三水泵组件(3)、第四水泵组件(4)；

所述第一水泵组件(1)，包括第一水泵(8)、第一电动机(9)、与水箱(5)相连的第一进水管(10)、第一出水管(11)；所述第一进水管(10)上近第一水泵(8)端设有第一精密压力表(12)和第一压力变送器(13)，第一进水管(10)上近水箱(5)端设有第一闸阀(14)；所述第一出水管(11)上近第一水泵(8)端设有第二精密压力表(15)和第二压力变送器(16)，位于水箱(5)上部的第一出水管(11)上设有第二闸阀(17)；第一出水管(11)上还设有第一电磁流量计(18)；

所述第二水泵组件(2)，包括第二水泵(23)、第二电动机(24)、与水箱(5)相连的第二进水管(25)、第二出水管(26)；所述第二进水管(25)上近第二水泵(23)端设有第三精密压力表(27)和第三压力变送器(28)，第二进水管(25)上近水箱(5)端设有第三闸阀(29)；所述第二出水管(26)上近第二水泵(23)端设有第四精密压力表(30)和第四压力变送器(31)，位于水箱(5)上部的第二出水管(26)上设有第一三通管(32)，第一三通管(32)的第三端与设有第四闸阀(34)的管路(33)连接，第二出水管(26)末端接射流装置(35)，第一三通管(32)和射流装置(35)之间设第五闸阀(36)；第二出水管(26)上还设有第二电磁流量计(37)；

所述压力罐(6)的带有第六闸阀(42)的出流管(43)与第一水泵组件(1)的第一进水管(10)相连通，所述压力罐(6)的带有第七闸阀(44)的回流管(45)与第一水泵组件(1)的第一出水管(11)相连通；所述压力罐(6)顶端通过吸气管(50)与射流装置(35)相连，吸气管(50)上设有吸气阀(51)。

2.如权利要求1所述的水泵多功能实验台，其特征在于：所述第三水泵组件(3)与位于第二进水管(25)上的第八闸阀(52)相并联，第三水泵组件(3)包括第三水泵(53)、第三电动机(54)、第三进水管(55)、设有第九闸阀(56)的第三出水管(57)，所述第三进水管(55)和第二进水管(25)的前端相连通，所述第三出水管(57)和第二进水管(25)的后端相连通。

3.如权利要求1所述的水泵多功能实验台，其特征在于：所述第四水泵组件(4)与位于第二出水管(26)上的第十闸阀(58)相并联，第四水泵组件(4)包括第四水泵(59)、第四电动机(60)、设有第十一闸阀(61)的第四进水管(62)、设有第十二闸阀(63)的第四出水管(64)，所述第四进水管(62)通过第二三通管(65)、管道(66)与第二出水管(26)的后端相连通，所述第四出水管(64)和第二出水管(26)的前端相连通。

4.如权利要求3所述的水泵多功能实验台，其特征在于：所述第一水泵组件(1)和第二水泵组件(2)之间还连有一个用于使第一水泵(8)和第二水泵(23)并联运行的组件，包括带有第十三闸阀(67)的管道(68)、带有第十四闸阀(69)的管道(70)、第三三通管(71)，所述第三三通管(71)一端和带有第十三闸阀(67)的管道(68)相连，继而带有第十三闸阀(67)的管道(68)和第一出水管(11)相连通；所述第三三通管(71)另一端和带有第十四闸阀(69)的管道(70)相连，继而带有第十四闸阀(69)的管道(70)和第二三通管(65)的另一端相连；所述第三三通管(71)第三端连有第五出水管(72)。

5.如权利要求4所述的水泵多功能实验台，其特征在于：所述第一水泵组件(1)和第二水泵组件(2)之间还连有一个用于使第一水泵(8)和第二水泵(23)串联运行的组件，包括带有第十五闸阀(73)的管道(74)，所述带有第十五闸阀(73)的管道(74)一端和带有第十三闸阀(67)的管道(68)相连，连接口位于第十三闸阀(67)的前端；所述带有第十五闸阀(73)的管道(74)另一端和第二进水管(25)相连，连接口位于第三闸阀(29)后端。

6.如权利要求1所述的水泵多功能实验台，其特征在于：所述第一水泵(8)和第一电动机(9)之间设有第一扭矩传感器(19)，第一电动机(9)进线上设有第一变频仪(20)、第一瓦特表(21)和第二瓦特表(22)；所述第二水泵(23)和第二电动机(24)之间设有第二扭矩传感器(38)，第二电动机(24)进线上设有第二变频仪(39)、第三瓦特表(40)和第四瓦特表(41)。

7.如权利要求6所述的水泵多功能实验台，其特征在于：所述操作台(7)上装有第一水泵组件(1)、第二水泵组件(2)、第三水泵组件(3)和第四水泵组件(4)的水泵的启动装置(75)、第一水泵组件(1)和第二水泵组件(2)的数据采集系统(76)、第一变频仪(20)、第二变频仪(39)、第一瓦特表(21)、第二瓦特表(22)、第三瓦特表(40)、第四瓦特表(41)，所述的数据采集系统(76)通过信号线分别与第一电磁流量计(18)、第二电磁流量计(37)、第一压力变送器(13)、第二压力变送器(16)、第三压力变送器(28)、第四压力变送器(31)、第一扭矩传感器(19)、第二扭矩传感器(38)连接。

8.如权利要求1所述的水泵多功能实验台，其特征在于：所述压力罐(6)侧面设有水位尺(46)；压力罐(6)顶面设有通气加物孔(47)，并接有第五精密压力表(48)；压力罐(6)底部设有放水阀(49)。

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