CN103821710B - 潜水泵汽蚀余量闭式试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于流体机械领域，特指一种充水式潜水泵和井用潜水泵汽蚀余量闭式试验装置。试验装置由汽蚀罐、入口阀、异心扩散管、吸入管、潜水泵、温度计、入口压力表、过渡管、密封接头一、转速测量仪、出口压力表、排水管、出口测压管、密封接头二、流量计上游直管段、入口测压管、转速传感器、流量计、流量计下游直管段、流量调节阀、注水阀、真空泵、排水阀、抽气管、隔板、液位计、抽气阀、排气阀组成。温度计、入口压力表、出口压力表、转速传感器及转速测量仪和流量计用于测量潜水泵汽蚀余量的关键参数。本发明的有益效果是：通过潜水泵汽蚀余量闭式试验装置，能测量不同流量下潜水泵的临界汽蚀余量，解决潜水泵汽蚀性能试验不能开展的问题。

Description

潜水泵汽蚀余量闭式试验装置

技术领域

本发明属于流体机械领域，涉及潜水泵水力性能试验，特指一种能测量充水式潜水泵和井用潜水泵汽蚀余量的闭式试验装置。

背景技术

潜水泵是一种广泛应用于工业、农业和各种工程领域的通用机械。其结构是潜水电机与水泵共用一根轴，与一般陆用水泵不同，潜水泵没有吸入管道。

水泵的水力性能指标通常包括流量、扬程、轴功率、效率和汽蚀余量，而汽蚀余量是一个间接测量量，必须通过水泵入口压力总水头、汽化压力水头等数据计算获得。大量数据证明汽蚀破坏是导致水泵发生故障的直接元凶，和其他水泵一样，潜水泵也常常由于潜入深度和大流量工况等原因造成汽蚀破坏而导致失效。但到目前为止，所有潜水泵产品和标准都未能提供汽蚀余量指标。

现有标准GB/T3216-2005《回转动力泵水力性能验收试验1级和2级》提供了一般陆用离心泵、混流泵和轴流泵的水力性能试验方法，是一个通用标准，可以指导对具有吸入管道的水泵性能参数(如流量、扬程、轴功率、效率和汽蚀余量)进行测量和试验。由于潜水泵没有吸入管道，吸入总水头无法测量，而该标准又没有具体提供潜水泵汽蚀余量的测量方法。另一个标准GB/T12785-2002《潜水电泵试验方法》也同样没有提供潜水泵的汽蚀性能试验方法，其他文献也未发现有公开报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够测量潜水泵汽蚀余量的闭式试验装置，为潜水泵产品标准的制定提供有力的试验验证保证。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：潜水泵汽蚀余量闭式试验装置由汽蚀罐、入口阀、异心扩散管、吸入管、潜水泵、温度计、入口压力表、过渡管、密封接头一、转速测量仪、出口压力表、排水管、出口测压管、密封接头二、流量计上游直管段、入口测压管、转速传感器、流量计、流量计下游直管段、流量调节阀、注水阀、真空泵、排水阀、抽气管、隔板、液位计、抽气阀、排气阀组成了闭式水循环回路，见图1。入口阀一端与汽蚀罐出流口通过法兰连接，另一端与异心扩散管用法兰连接，异心扩散管的扩散端与吸入管的一端焊接，吸入管的另一端与入口测压管的一端用法兰连接，入口测压管另一端与过渡管的一端用法兰连接，潜水泵出口法兰与出口测压管大法兰连接后再装入由扩散管、吸入管、入口测压管和过渡管组成的吸入通道内，并与过渡管用法兰连接，转速传感器电缆通过出口测压管大法兰上的密封接头一引出与转速测量仪连接，潜水泵的电源电缆通过出口测压管大法兰上的密封接头二引出，出口测压管的小法兰端与排水管用法兰连接，排水管与流量计上游直管段用法兰连接，流量计上游直管段、流量计、流量计下游直管段、流量调节阀及汽蚀罐入流口之间均用法兰连接，汽蚀罐顶部装有排气阀和抽气阀，抽气阀通过抽气管与真空泵连接，底部设有排水阀，中间部位设有注水阀，外侧还设有液位计，汽蚀罐的出流口设在中部，入流口设在下方，汽蚀罐内入流口与出流口之间用隔板分开。

潜水泵汽蚀余量闭式试验装置的吸入管、入口测压管和过渡管的外径相同且不小于潜水泵外径的2.5倍，吸入管长度不小于其管径的12倍，入口测压管长度为其管径的4倍，出口测压管的管径与潜水泵出口口径相同，出口测压管长度为其管径的4倍，流量计与流量计上游直管段和流量计下游直管段同口径，流量计上游直管段长度不小于其管径的20倍，流量计下游直管段长度不小于其管径的5倍。

潜水泵汽蚀余量闭式试验装置的入口测压管中段外侧焊接有入口均压腔，入口测压管上对称开有不少于4个对称的入口引水孔，温度计和入口压力表分别安装在入口均压腔的两侧，出口测压管中段同样设有出口均压腔，出口压力表安装在出口均压腔的一侧，见图2、图3和图4。

潜水泵汽蚀余量闭式试验装置的温度计、入口压力表、出口压力表、转速传感器及转速测量仪和流量计用于测量潜水泵汽蚀余量的关键参数。

本发明的有益效果是：通过潜水泵汽蚀余量闭式试验装置，能测量不同流量下潜水泵的临界汽蚀余量，解决潜水泵汽蚀性能试验不能开展的问题。

附图说明

图1为潜水泵汽蚀性能闭式试验装置示意图；图中，1.汽蚀罐，2.出流口，3.入口阀，4.异心扩散管，5.吸入管，6.潜水泵，7.温度计，8.入口压力表，9.过渡管，10.密封接头一，11.转速测量仪，12.出口压力表，13.排水管，14.出口测压管，15.密封接头二，16流量计上游直管段，17.入口测压管，18.转速传感器，19.流量计，20.流量计下游直管段，21.流量调节阀，22.注水阀，23.真空泵，24.排水阀，25.抽气管，26.入流口，27.隔板，28.液位计，29.抽气阀，30.排气阀。

图2为入口测压管17测压点所在截面图；图中，31.入口均压腔，32.入口引水孔。

图3为入口测压管17测压处轴向剖视图。

图4为出口测压管14测压处轴向剖视图；图中，33.出口均压腔，34.出口引水孔。

图5为潜水泵汽蚀余量曲线。

具体实施方式

参见图1，潜水泵汽蚀余量闭式试验装置由汽蚀罐1、出流口2、入口阀3、异心扩散管4、吸入管5、潜水泵6、温度计7、入口压力表8、过渡管9、密封接头一10、转速测量仪11，出口压力表12、排水管13、出口测压管14、密封接头二15、流量计上游直管段16、入口测压管17、转速传感器18、流量计19、流量计下游直管段20、流量调节阀21、注水阀22、真空泵23、排水阀24、抽气管25、隔板27、液位计28、抽气阀29、排气阀30组成。入口阀3一端与出流口2通过法兰连接，另一端与异心扩散管4用法兰连接，异心扩散管4的扩散端与吸入管5的一端焊接，吸入管5的另一端与入口测压管17的一端用法兰连接，入口测压管17另一端与过渡管9的一端用法兰连接，入口测压管17中间的测压点所在截面与潜水泵6第一级叶轮进口边对齐，潜水泵6出口法兰与出口测压管14大法兰连接后再装入由扩散管4、吸入管5、入口测压管17和过渡管9组成的吸入通道内，并与过渡管9用法兰连接，转速传感器18电缆通过出口测压管14大法兰上的密封接头一10引出与转速测量仪11连接，潜水泵6的电源电缆通过出口测压管14大法兰上的密封接头二15引出，出口测压管14的小法兰端与排水管13用法兰连接，排水管13之间用弯头焊接，排水管13与流量计上游直管段16用法兰连接，流量计上游直管段16、流量计19、流量计下游直管段20、流量调节阀21及入流口26之间均用法兰连接，汽蚀罐1顶部装有排气阀30和抽气阀29，抽气阀29通过抽气管25与真空泵23连接，底部设有排水阀24，中间部位设有注水阀22，外侧还设有液位计28，出流口2设在中部，入流口26设在下方，入流口26与出流口2之间用隔板27分开，吸入管5、入口测压管17和过渡管9的外径不小于潜水泵6外径的2.5倍，吸入管4长度不小于其管径的12倍，入口测压管17长度为其管径的4倍，出口测压管14的管径与潜水泵6出口口径相同，出口测压管13长度为其管径的4倍，流量计19与流量计上游直管段16和流量计下游直管段20同口径，流量计上游直管段16长度不小于管径的20倍，流量计下游直管段20长度不小于管径的5倍。

参见图2、图3和图4，入口测压管17中段外侧焊接有入口均压腔31，入口测压管17上对称开有不少于4个对称的孔径为3～6毫米的入口引水孔32，温度计7和入口压力表8分别安装在均压腔的两侧。出口测压管14中段同样设有出口均压腔33，出口测压管14上对称开有不少于4个对称的孔径为3～6毫米的出口引水孔34，出口压力表12安装在出口均压腔33的一侧。

潜水泵汽蚀余量的试验过程：汽蚀试验前，关闭汽蚀罐上除排气阀30和注水阀22以外的所有阀门，打开入口阀3和流量调节阀21，将清水通过注水阀22注入汽蚀罐1，使水位占罐高的4/5，关闭排气阀30，打开抽气阀29。

试验的第一步，启动潜水泵6，调节流量调节阀21，使流量达到预定值，调节流量调节阀21，使潜水泵6入口压力出现少许的负压，再调节流量调节阀，使流量保持预定值，运转一段时间，使潜水泵运转稳定，读取流量计19、温度计7、入口压力表8、出口压力表12、转速测量仪11上的数据。

试验的第二步，开启真空泵23，继续抽取汽蚀罐1内空气，使罐内液面上压力降低，进而使潜水泵6入口压力进一步降低，调节流量调节阀21，使流量保持预定值，关闭真空泵23，读取流量计19、温度计7、入口压力表8、出口压力表12、转速测量仪11上的数据；重复第二步，得到第三组数据；如此做下去，当潜水泵6的单级扬程开始出现下降，但还没有下降至单级扬程的3％时，需要特别仔细，直到潜水泵6单级扬程下降超过3％为止，潜水泵6单级扬程下降3％所对应的汽蚀余量值为潜水泵6的临界汽蚀余量NPSH3，在临界汽蚀点附近要使数据点密一些。调节不同的流量预定值并在试验过程中保持，可以获得不同流量下的潜水泵的临界汽蚀余量数据。

最后，参见图5，将潜水泵6单级扬程和汽蚀余量换算到额定转速下，并以汽蚀余量NPSH为横坐标，潜水泵6单级扬程H为纵坐标，绘制规定流量下的潜水泵6汽蚀性能曲线。

Claims (3)

1.一种潜水泵汽蚀余量闭式试验装置，其特征是：所述潜水泵汽蚀余量闭式试验装置由汽蚀罐(1)、出流口(2)、入口阀(3)、异心扩散管(4)、吸入管(5)、潜水泵(6)、温度计(7)、入口压力表(8)、过渡管(9)、密封接头一(10)、转速测量仪(11)、出口压力表(12)、排水管(13)、出口测压管(14)、密封接头二(15)、流量计上游直管段(16)、入口测压管(17)、转速传感器(18)、流量计(19)、流量计下游直管段(20)、流量调节阀(21)、注水阀(22)、真空泵(23)、排水阀(24)、抽气管(25)、入流口(26)、隔板(27)、液位计(28)、抽气阀(29)、排气阀(30)组成；所述入口阀(3)一端与所述出流口(2)通过法兰连接，另一端与所述异心扩散管(4)用法兰连接，所述异心扩散管(4)的扩散端与所述吸入管(5)的一端焊接，所述吸入管(5)的另一端与所述入口测压管(17)的一端用法兰连接，所述入口测压管(17)另一端与所述过渡管(9)的一端用法兰连接，所述潜水泵(6)出口法兰与所述出口测压管(14)大法兰连接后再与所述过渡管(9)用法兰连接，所述转速传感器(18)电缆和所述潜水泵(6)的电源电缆分别通过所述出口测压管(14)大法兰上的所述密封接头一(10)和所述密封接头二(15)引出，所述出口测压管(14)的小法兰端与所述排水管(13)用法兰连接，所述排水管(13)之间用弯头焊接，所述排水管(13)与所述流量计上游直管段(16)用法兰连接，所述流量计上游直管段(16)、所述流量计(19)、所述流量计下游直管段(20)、所述流量调节阀(21)及所述入流口(26)之间均用法兰连接，汽蚀罐(1)顶部装有排气阀(30)和抽气阀(19)，抽气阀(19)通过抽气管(25)与真空泵(23)连接，底部设有排水阀(24)，中间部位设有注水阀(22)，外侧还设有液位计(28)，汽蚀罐(1)的出流口(2)设在中部，入流口(26)设在下方，汽蚀罐(1)内入流口(2)与出流口(26)之间用隔板(27)分开。

2.根据权利要求1所述的潜水泵汽蚀余量闭式试验装置，其特征是：所述吸入管(5)、所述入口测压管(17)和所述过渡管(9)的外径相同且不小于所述潜水泵(6)外径的2.5倍，所述吸入管(5)长度不小于其管径的12倍，所述入口测压管(17)长度为其管径的4倍，所述出口测压管(14)的管径与所述潜水泵(6)出口口径相同，所述出口测压管(14)长度为其管径的4倍，所述流量计(19)与所述流量计上游直管段(16)和所述流量计下游直管段(20)同口径，所述流量计上游直管段(16)长度不小于其管径的20倍，所述流量计下游直管段(20)长度不小于其管径的5倍。

3.根据权利要求1所述的潜水泵汽蚀余量闭式试验装置，其特征是：所述入口测压管(17)和所述出口测压管(14)中段外侧焊接有入口均压腔(31)和出口测压腔(33)。