CN106368960A - 离心泵临界汽蚀点检测装置与检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心泵临界汽蚀点检测装置，包括连接在进水管路上的进口阀门和进口压力变送器，连接在出水管路上的出口阀门、流量计和出口压力变送器，连接在电机和待测离心泵之间的转矩转速传感器，以及多功能数据采集模块和工控机；所述进口阀门、进口压力变送器、出口阀门、流量计、出口压力变送器和转矩转速传感器通过信号线与多功能数据采集模块连接，多功能数据采集模块通过以太网与工控机连接，所述进口阀门和出口阀门优选气动调节阀门。通过使用上述检测装置，本发明进一步提出了一种离心泵临界汽蚀点的检测方法。本发明能大幅度提高离心泵临界汽蚀点检测的自动化水平、测试精度和效率。

Description

离心泵临界汽蚀点检测装置与检测方法

技术领域

本发明属于离心泵汽蚀性能试验技术领域，具体涉及一种离心泵临界汽蚀点的检测装置与检测方法。

背景技术

离心泵在工作过程中，往往会因泵内流体局部压力的下降而产生汽蚀现象。汽蚀所产生的冲击波对离心泵的部件乃至泵壳有损害作用，严重时会导致离心泵不能正常工作。为此，有必要通过汽蚀试验确定离心泵的临界汽蚀点，亦即临界汽蚀余量。

目前，确定临界汽蚀点常用的汽蚀试验方法是通过手动测试方式实现，其基本原理是通过增加离心泵进水管路上的阻力以改变入口压力值，同时通过改变出水管路上的阻力以保持流量不变，从而不断降低NPSH值(汽蚀余量值)，直至扬程下降3％，此时的NPSH值即为待测的汽蚀余量值。由于离心泵的汽蚀余量目前还无法通过理论精确计算而汽蚀试验本身又具有较高的难度，这就使得实际工作中常出现汽蚀余量测量不准确，测试时间较长且劳动强度较大等问题。

针对上述缺点，研究者们提出了相关的解决方案：一方面是根据离心泵发生汽蚀时相关参数的特点，提出了采用诸如噪声法、振动法、压力脉动法、电测法、图像法等判断离心泵汽蚀情况的方法，并得到了一定的应用；另一方面是通过自行设计修改离心泵汽蚀试验装置，增加一些辅助部件及测试元器件，以提高测量精度。然而，由于技术或经济方面的局限性，这些解决方案在实际工程中的应用不多，且操作过程不方便、难以实现自动化测试。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的汽蚀试验方法所存在的汽蚀余量测量精度不高、测试时间较长且劳动强度较大的缺陷。

为了实现上述目的，本发明首先提出了一种离心泵临界汽蚀点检测装置，包括下述部件：

(1)连接在进水管路上的进口阀门和进口压力变送器；

(2)连接在出水管路上的出口阀门、流量计和出口压力变送器；

(3)连接在电机和待测离心泵之间的转矩转速传感器；

(4)多功能数据采集模块和工控机；

所述进口阀门、进口压力变送器、出口阀门、流量计、出口压力变送器和转矩转速传感器通过信号线与多功能数据采集模块连接，多功能数据采集模块通过以太网与工控机连接。

进一步地，所述进口阀门和出口阀门均为气动调节阀门。

上述检测装置为实现本发明的目的提供了一种工具，通过使用上述检测装置，本发明进一步提出了一种离心泵临界汽蚀点的检测方法，其包括下述步骤：

步骤一，离心泵性能试验过程中，记录汽蚀试验待测的流量工况点的出口阀门的开度值，同时根据离心泵名牌上的汽蚀余量值估算出临界汽蚀时对应的进口压力值范围；

步骤二，将进口阀门全打开，将出口阀门的开度值设置为性能试验时所记录的开度值，开始第一组数据的测量；

步骤三，检查离心泵实际流量值与目标值流量值的偏差是否在调节误差范围内，若不在该调节误差范围内，则对出口阀门进行微调；

步骤四，待进口压力变送器、出口压力变送器、流量计读数稳定后，采集进口压力、出口压力、流量、转速、功率值，并计算出扬程、汽蚀余量值；

步骤五，判断扬程是否下降3％，条件满足，则试验结束；条件不满足，则判断此时的进口压力值大小，以决定将进口阀门关小的幅度；

步骤六，若进口压力值大于执行步骤一时所估算的临界汽蚀时对应的进口压力值范围的上限，则对进口阀门进行粗调(进口阀门关小的幅度较大)；若进口压力值落入执行步骤一时所估算的临界汽蚀时对应的进口压力值的范围之内，则对进口阀门进行微调(进口阀门关小的幅度小)。

进一步地，重复步骤三到步骤六，直至离心泵扬程下降3％。

本发明具有下述有益效果：

由于本发明中的检测装置采用了进口阀门、进口压力变送器、出口阀门、流量计、出口压力变送器、转矩转速传感器、多功能数据采集模块与工控机等部件，而本发明中的方法通过合理的设定目标值并以自动控制的方式对进口阀门和出口阀门进行粗调或微调，从而提高了测试系统的稳定性和临界汽蚀点的调节精度，有效地缩短了测试时间。总之，本发明能大幅度提高离心泵临界汽蚀点检测的自动化水平、测试精度和效率。

附图说明

图1是离心泵临界汽蚀点的检测装置的结构与工作原理示意图；

图2是离心泵临界汽蚀点测试程图。

具体实施方式

以下结合附图，介绍本发明的具体实施方式。

如图1所示，一种离心泵临界汽蚀点的检测装置，包括下述部件：

(1)连接在进水管路上的进口阀门1和进口压力变送器2；

(2)连接在出水管路上的出口阀门5、流量计4和出口压力变送器3；

(3)连接在电机7和待测离心泵8之间的转矩转速传感器6；

(4)多功能数据采集模块9和工控机10；

所述进口阀门、进口压力变送器、出口阀门、流量计、出口压力变送器和转矩转速传感器通过信号线与多功能数据采集模块连接，多功能数据采集模块通过以太网11与工控机连接。另需说明的是，上述部件名称中的“进口”和“出口”只是为了表明其所对应的部件所安装的位置是在进水管路上，还是在出水管路上，而没有其他限定作用。另外，在本实施例中，所述进口阀门、出口阀门均使用气动调节阀。

在上述部件中，进口阀门、出口阀门的作用是分别调节进水管路、出水管路上的流体流量；进口压力变送器和出口压力变送器的作用是分别测量进水管路、出水管路上的流体压力(简称为进口压力、出口压力)；流量计的作用是测量出水管路上的流体的流量；转矩转速传感器的作用是测量离心泵的转速及扭矩；多功能数据采集模块的作用是实时采集进口压力、出口压力、流量、转速和电机的功率值等数据信息并传递给工控机进行数据处理并实时显示；工控机在数据处理的基础上发出控制信号，通过多功能数据采集模块对进口阀门、出口阀门的的工作状态进行控制，从而调节整个装置的状态达到目标工况状态。

如图2所示，一种离心泵临界汽蚀点的检测方法，该方法采用图1所示的检测装置进行信息数据的采集、处理，其包括下述步骤：

步骤一，离心泵性能试验过程中，记录汽蚀试验待测的流量工况点的出口阀门的开度值，(为了描述问题的方便，在本实施例中以A表示该初始开度值)，根据离心泵名牌上的汽蚀余量值估算出临界汽蚀时对应的进口压力值范围(为了表述问题的方便，在本实施例中以a-b表示所估算的进口压力值范围，且a>b)。在执行步骤一时，参考进口压力估算值范围a-b，可以根据实际的进口压力值是否落在该估算值范围内，对进口阀进行粗调或/和微调。总的的原则是，当实际的进口压力值未落入估算值范围时，对进口阀门进行粗调(调节幅度大)，当实际的进口压力值落入估算值范围时，则对进口阀进行微调(调节幅度小)。

步骤二，将进口阀门全打开，同时将出口阀门的初始开度值A设置为出口阀门的开度值，开始第一组数据的测量。

步骤三，检查离心泵实际流量值与目标值流量值的偏差是否在调节误差范围内，若不在该调节误差范围内，则对出口阀门进行微调。需注意的是，由于整个试验过程中，出口阀门的开度值并不会发生太大的变化，也就是说汽蚀点对应的出口阀门开度值与出口阀门初始开度值之差较小，因此，整个汽蚀试验过程中，若需调节出口阀门，每次出口阀门的调节均为微调，且微调幅度为气动调节阀的灵敏度。

步骤四，待进口压力变送器、出口压力变送器、流量计读数稳定后，采集进口压力、出口压力、流量、转速、功率值，根据离心泵扬程和汽蚀余量计算公式，工控机通过数据处理计算出离心泵的扬程、汽蚀余量值。由于控制了阀门的调节幅度及调节速度，系统状态较快达到稳定。这里采集到的第一组扬程值作为扬程下降3％的对比值。

步骤五，判断扬程是否下降3％，条件满足，则试验结束；条件不满足，则判断此时的进口压力值大小，以此决定将进口阀门关小的幅度。由于一般的汽蚀试验均有10多个工况点，而在检测前半部分的工况点时，泵还未到达汽蚀状态，故此步骤实际上也可以从第三个工况点或是更后面的工况点开始试验。但考虑到程序的结构，在本实施例中，每测试完一个工况点均需进入是否汽蚀的判断，而第一个工况点扬程的对比值为性能试验时对应流量点的扬程值，程序需给定扬程对比值的一个初始化值，故本实施例的测试过程是从第一个工况点开始。

步骤六，若进口压力值大于a，则对进口阀门进行粗调，亦即进口阀门关小的幅度为K；若进口压力值小于a，则对进口阀门进行微调，亦即进口阀关小幅度为I(I值为气动调节阀灵敏度)。换句话说，就是根据测试装置的状态，对进口阀门选择粗调或者微调。一般做法是在试验前期，对进口阀门进行粗调，而当进口压力实际值落在估算值a-b范围内时，则开始微调进口阀。这里的粗调幅度值K，可以是一个常数，也可以是一组常数，即根据不同工况点分段给定。

在实施了上述六个步骤后，若扬程已下降3％，则试验结束；若扬程未下降3％，则重复步骤三到步骤六，直至扬程下降3％。

总之，本发明通过对阀门(包括进口阀门和出口阀门)的调节幅度及调节速度的自动控制，提高了测试系统的稳定性和临界汽蚀点的调节精度，同时提高了测试效率。根据性能试验时记录的出口阀开度值，在汽蚀试验时先粗调出口阀，减小了测试时间。通过捕捉临界汽蚀点，可以直接求得汽蚀余量值，而不需要后期的数据处理程序。

Claims (4)

1.一种离心泵临界汽蚀点检测装置，包括下述部件：

(1)连接在进水管路上的进口阀门和进口压力变送器；

(2)连接在出水管路上的出口阀门、流量计和出口压力变送器；

(3)连接在电机和待测离心泵之间的转矩转速传感器；

(4)多功能数据采集模块和工控机；

所述进口阀门、进口压力变送器、出口阀门、流量计、出口压力变送器和转矩转速传感器通过信号线与多功能数据采集模块连接，多功能数据采集模块通过以太网与工控机连接。

2.如权利要求1所述的离心泵临界汽蚀点检测装置，其特征在于：所述进口阀门和出口阀门均为气动调节阀门。

3.一种离心泵临界汽蚀点的检测方法，其包括下述步骤：

步骤一，离心泵性能试验过程中，记录汽蚀试验待测的流量工况点的出口阀门的开度值，同时根据离心泵名牌上的汽蚀余量值估算出临界汽蚀时对应的进口压力值范围；

步骤二，将进口阀门全打开，将出口阀门的开度值设置为性能试验时所记录的开度值，开始第一组数据的测量；

步骤三，检查离心泵实际流量值与目标值流量值的偏差是否在调节误差范围内，若不在该调节误差范围内，则对出口阀门进行微调；

步骤四，待进口压力变送器、出口压力变送器、流量计读数稳定后，采集进口压力、出口压力、流量、转速、功率值，并计算出扬程、汽蚀余量值；

步骤五，判断扬程是否下降3％，条件满足，则试验结束；条件不满足，则判断此时的进口压力值大小，以决定将进口阀门关小的幅度；

步骤六，若进口压力值大于执行步骤一时所估算的临界汽蚀时对应的进口压力值范围的上限，则对进口阀门进行粗调；若进口压力值落入执行步骤一时所估算的临界汽蚀时对应的进口压力值的范围之内，则对进口阀门进行微调。

4.如权利要求3所述的离心泵临界汽蚀点的检测方法，其特征在于：重复步骤三到步骤六，直至离心泵扬程下降3％。