CN111551377B - 一种海水淡化泵能量回收一体机试验检测装置及试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海水淡化泵能量回收一体机试验检测装置及试验方法。包括透平和高压泵，高压泵的输入端通过管道与多级泵的输出端连接，高压泵和多级泵之间的管道上安装有第一压力传感器、第一流量调节阀和第二压力传感器；多级泵的输入端管道上安装有第三压力传感器；高压泵的第一输出管道上安装有第六压力传感器和第二流量调节阀，第二输出管道上安装有第三流量调节阀和第一流量计，第三输出管道上安装有第四流量调节阀和第四压力传感器；透平的输出端管道与第一水池连通，透平输出端管道上安装有第五压力传感器和第二流量计。试验时通过记录各个仪器的数据，通过运算得到所需要的数据，实现对海水淡化泵能量回收一体机工作性能的精确评价。

Description

一种海水淡化泵能量回收一体机试验检测装置及试验方法
技术领域
本发明涉及一种海水淡化泵能量回收一体机试验检测装置及试验方法，属于海水淡化泵能量回收一体机试验装置技术领域。
背景技术
海水淡化泵能量回收一体机是由单级能量回收透平和单级高压增压泵组成。在实际工程应用中，一体机中的单级高压泵与一台多级泵串联使用，多级泵供水系统为单级高压泵提供必要的供水压力和流量。一般情况下，多级泵与一体机中高压泵流量相等，压力约是高压单级泵压力的2倍左右，多级泵与高压单级泵压力之和即是实际工程中的反渗透操作压力，为膜法海水淡化提供反渗透动力，一般操作压力为6.0MPa，即串联扬程为600m。经处理的洁净海水原水通过高压泵后进行膜堆反渗透处理，生成40%的淡水和60%的浓缩海水。60%的浓海水具有6.0MPa压力，这部分压力能作为一体机中透平机的动力源，通过一体机中的透平机进行能量回收。
由于海水淡化泵能量回收一体机自身结构紧凑，运行工况多变、复杂，因此，通过模拟多种工况条件下海水淡化泵能量回收一体机的运行过程，监测搜集各工况下一体机各管路中压力、流量等运行参数，对科研人员解决一体机在实际工作过程中产生的稳定性、振动、噪声等技术问题，意义十分重大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种海水淡化泵能量回收一体机试验检测装置及试验方法，能够模拟多种工况条件下海水淡化泵能量回收一体机的运行过程，并实现对各管路中压力、流量等运行参数的监控。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：一种海水淡化泵能量回收一体机试验检测装置，包括透平和高压泵，所述透平和所述高压泵安装在同一根转动轴上，所述转动轴安装在机壳内，所述高压泵的输入端通过管道与多级泵的输出端连接，所述高压泵和所述多级泵之间的管道上安装有第一压力传感器、第一流量调节阀和第二压力传感器；所述多级泵的输入端管道上安装有第三压力传感器；所述高压泵的输出端管道包括第一输出管道，所述第一输出管道上安装有第二输出管道和第三输出管道两条支路管道，所述第二输出管道与第一水池连通，所述第三管道与所述透平的输入端连接，所述第一输出管道上安装有第六压力传感器和第二流量调节阀，所述第二输出管道上安装有第三流量调节阀和第一流量计，所述第三输出管道上安装有第四流量调节阀和第四压力传感器；所述透平的输出端管道与第一水池连通，所述透平的输出端管道上安装有第五压力传感器和第二流量计。
上述方案中，所述第二输出管道上安装有第一背压阀，所述第一流量计位于所述第一背压阀和所述第三流量调节阀之间；所述透平的输出端管道上安装有第二背压阀，所述第二流量计位于所述第二背压阀和所述第五压力传感器之间。
上述方案中，所述第一流量调节阀位于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器之间；所述第四压力传感器位于所述第四流量调节阀和所述透平之间；所述第二流量调节阀位于所述第六压力传感器和所述第二输出管道之间。
上述方案中，所述透平和所述高压泵的转动轴上安装有水膜轴承，所述机壳的外壁面上安装有振动传感器，所述振动传感器位于所述水膜轴承处。
上述方案中，所述多级泵的输入端管道与第二水池连通。
本发明还提供了一种利用海水淡化泵能量回收一体机试验检测装置进行试验的方法，包括如下步骤：S1：试验开始前的准备工作；检查各管路连接处的密封性，使水池中充满足够量的水，第一流量调节阀调至微开状态，第二流量调节阀调至全开度，第三流量调节阀调至全开状态，第四流量调节阀调至全开状态，第一背压阀调至全开状态，第二背压阀调至全开状态；S2：多级泵的启动；启动多级泵的电源，随着多级泵的转速逐渐升高，多级泵的管道中液体流量逐渐增大，逐渐调大第一流量调节阀，使得多级泵达到其额定流量的一半时，第一流量调节阀调至全开度；S3：试验数据的记录；当多级泵运行稳定后，通过调节第一流量调节阀使系统的压力达到试验工况的要求；保持第二流量调节阀呈全开度状态，调整第三流量调节阀和第四流量调节阀使得第六压力传感器测得的系统压力达到试验要求，记录第二流量计、第一流量计、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、第五压力传感器、第六压力传感器和振动传感器的试验数据；S4：试验结果的测算；多级泵的流量为第二流量计和第一流量计的示数之和，扬程由第三压力传感器和第二压力传感器的读数换算后得出；高压泵的流量与多级泵的流量相等，扬程由第一压力传感器和第六压力传感器的读数换算后得出；透平的流量即为第二流量计的示数，输出功率由第四压力传感器和第五压力传感器的读数换算后得出；所述透平和所述高压泵7的转动轴的转速由振动传感器测得的振动频谱换算后得出。
上述方案中，通过调整第一流量调节阀、第三流量调节阀和第四流量调节阀，实现在模拟不同工况条件下相应试验结果的测算。
本发明的有益效果：（1）本发明的试验测试装置与海水淡化泵能量回收一体机的实际工程运行统一起来，通过测得精确的多级泵和高压泵透平的流量、扬程数据，透平的流量、输出功率数据，以及转动轴的转速数据，为高水压、高转速运行条件下的海水淡化能量回收一体机的回收效率提供精确的评价依据。（2）本发明解决了常规试验台在海水淡化泵能量回收一体机测试中存在的局限性，通过设置多种流量调节阀，使试验测试装置可进行多种工况测试；（3）通过改变流量计的设置的位置和安装背压阀，可以更加精确地测量试验系统流量；通过提高管路密封性和阀门的控制，使得多级离心泵的启动更加方便。
附图说明
图1是海水淡化泵能量回收一体机试验装置示意图；
图中，1.第二水池，2.第三压力传感器，3.多级泵，4.第二压力传感器，5.第一流量调节阀，6.第一压力传感器，7.高压泵，7-1.第一输出管道，7-2.第二输出管道，7-3.第三输出管道，8.第六压力传感器，9.第二流量调节阀，10.第四流量调节阀，11.第四压力传感器，12.透平，13.第五压力传感器，14.第二流量计，15.第二背压阀，16.第三流量调节阀，17.第一流量计，18.第一背压阀，19.第一水池，20.机壳，21.振动传感器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，本实施例提供的一种海水淡化泵能量回收一体机试验检测装置，包括透平12和高压泵7，所述透平12和所述高压泵7安装在同一根转动轴上，所述转动轴安装在机壳20内，所述高压泵7的输入端通过管道与多级泵3的输出端连接，所述多级泵3的输入端管道与第二水池1连通。所述高压泵7和所述多级泵3之间的管道上安装有第一压力传感器6、第一流量调节阀5和第二压力传感器4，所述第一流量调节阀5位于所述第一压力传感器6和所述第二压力传感器4之间；所述多级泵3的输入端管道上安装有第三压力传感器2；所述高压泵7的输出端管道包括第一输出管道7-1，所述第一输出管道7-1上安装有第二输出管道7-2和第三输出管道7-3两条支路管道，所述第二输出管道7-2与第一水池19连通，所述第三管道7-3与所述透平12的输入端连接，所述第一输出管道7-1上安装有第六压力传感器8和第二流量调节阀9，所述第二流量调节阀9位于所述第六压力传感器8和所述第二输出管道7-2之间（由于第二输出管道7-2与第三输出管道7-3是并联的关系，因此也可以说成第二流量调节阀9位于所述第六压力传感器8和第三输出管道7-3之间）。所述第二输出管道7-2上安装有第三流量调节阀16和第一流量计17，所述第三输出管道7-3上安装有第四流量调节阀10和第四压力传感器11，所述第四压力传感器11位于所述第四流量调节阀10和所述透平12之间；所述透平12的输出端管道与第一水池19连通，所述12的输出端管道上安装有第五压力传感器13和第二流量计14。
由于管路系统中的流量和压力随时会出现波动的可能，若流量计中没有充满液体，就会影响流量计所测数据的准确性，导致流量计测得的数据出现偏差，影响实验数据采集以及实验结果分析。本实施例基于以上问题考虑，在第二输出管道7-2上安装有第一背压阀18，所述第一流量计17位于所述第一背压阀18和所述第三流量调节阀16之间；所述透平12的输出端管道上安装有第二背压阀15，所述第二流量计14位于所述第二背压阀15和所述第五压力传感器13之间。并且流量计均采用节流式流量计，流体通过节流式流量计时，流束形成局部收缩，结果流速增大，静压降低，造成装置前后的压差，同时流量计出口处分别安装背压阀，保证了采集的数据的准确性。
为了更好地测算转动轴的转速，本实施例在透平12和高压泵7所在的转动轴上安装水膜轴承，机壳20的外壁面上安装振动传感器21，并且振动传感器21刚好位于水膜轴承处。这样就可以由轴承振动频率推知转动轴的转速，实现转动轴转速的测量。该方法将测量装置布置在一体机外壳处，而非一体机内部，从而避免对流道设计的干扰。
本实施例提供的海水淡化泵能量回收一体机试验检测装置进行试验的方法，包括如下步骤：S1：试验开始前的准备工作；检查各管路连接处的密封性，使水池1中充满足够量的水，第一流量调节阀5调至微开状态，第二流量调节阀9调至全开度，第三流量调节阀16调至全开状态，第四流量调节阀10调至全开状态，第一背压阀18调至全开状态，第二背压阀15调至全开状态；S2：多级泵的启动；启动多级泵3的电源，随着多级泵的转速逐渐升高，多级泵3的管道中液体流量逐渐增大，逐渐调大第一流量调节阀5，使得多级泵3达到其额定流量的一半时，第一流量调节阀5调至全开度；S3：试验数据的记录；当多级泵运行稳定后，通过调节第一流量调节阀5使系统的压力达到试验工况的要求；保持第二流量调节阀9呈全开度状态，调整第三流量调节阀16和第四流量调节阀10使得第六压力传感器8测得的系统压力达到试验要求，记录第二流量计14、第一流量计17、第一压力传感器6、第二压力传感器4、第三压力传感器2、第四压力传感器11、第五压力传感器13、第六压力传感器8和振动传感器21的试验数据；S4：试验结果的测算；多级泵3的流量为第二流量计14和第一流量计17的示数之和，扬程由第三压力传感器2和第二压力传感器4的读数换算后得出；高压泵7的流量与多级泵3的流量相等，扬程由第一压力传感器6和第六压力传感器8的读数换算后得出；透平12的流量即为第二流量计14的示数，输出功率由第四压力传感器11和第五压力传感器13的读数换算后得出；所述透平12和所述高压泵7的转动轴的转速由振动传感器21测得的振动频谱换算后得出。
此外，本实施例还可以通过调整第一流量调节阀（5）、第三流量调节阀（16）和第四流量调节阀（10），实现在模拟不同工况条件下相应试验结果的测算。

Claims (6)

1.一种海水淡化泵能量回收一体机试验检测装置，包括透平(12)和高压泵(7)，所述透平(12)和所述高压泵(7)安装在同一根转动轴上，所述转动轴安装在机壳(20)内，其特征在于，所述高压泵(7)的输入端通过管道与多级泵(3)的输出端连接，所述高压泵(7)和所述多级泵(3)之间的管道上安装有第一压力传感器(6)、第一流量调节阀(5)和第二压力传感器(4)；所述多级泵(3)的输入端管道上安装有第三压力传感器(2)；所述高压泵(7)的输出端管道包括第一输出管道(7-1)，所述第一输出管道(7-1)上安装有第二输出管道(7-2)和第三输出管道(7-3)两条支路管道，所述第二输出管道(7-2)与第一水池(19)连通，所述第三输出管道(7-3)与所述透平(12)的输入端连接，所述第一输出管道(7-1)上安装有第六压力传感器(8)和第二流量调节阀(9)，所述第二输出管道(7-2)上安装有第三流量调节阀(16)和第一流量计(17)，所述第三输出管道(7-3)上安装有第四流量调节阀(10)和第四压力传感器(11)；所述透平(12)的输出端管道与第一水池(19)连通，所述透平(12)的输出端管道上安装有第五压力传感器(13)和第二流量计(14)；所述第二输出管道(7-2)上安装有第一背压阀(18)，所述第一流量计(17)位于所述第一背压阀(18)和所述第三流量调节阀(16)之间；所述透平(12)的输出端管道上安装有第二背压阀(15)，所述第二流量计(14)位于所述第二背压阀(15)和所述第五压力传感器(13)之间。
2.根据权利要求1所述的一种海水淡化泵能量回收一体机试验检测装置，其特征在于，所述第一流量调节阀(5)位于所述第一压力传感器(6)和所述第二压力传感器(4)之间；所述第四压力传感器(11)位于所述第四流量调节阀(10)和所述透平(12)之间；所述第二流量调节阀(9)位于所述第六压力传感器(8)和所述第二输出管道(7-2)之间。
3.根据权利要求1所述的一种海水淡化泵能量回收一体机试验检测装置，其特征在于，所述透平(12)和所述高压泵(7)的转动轴上安装有水膜轴承，所述机壳(20)的外壁面上安装有振动传感器(21)，所述振动传感器(21)位于所述水膜轴承处。
4.根据权利要求3所述的一种海水淡化泵能量回收一体机试验检测装置，其特征在于，所述多级泵(3)的输入端管道与第二水池(1)连通。
5.一种利用权利要求3所述的海水淡化泵能量回收一体机试验检测装置进行试验的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：试验开始前的准备工作；检查各管路连接处的密封性，使第二水池（1）中充满足够量的水，第一流量调节阀(5)调至微开状态，第二流量调节阀(9)调至全开度，第三流量调节阀（16）调至全开状态，第四流量调节阀（10）调至全开状态，第一背压阀（18）调至全开状态，第二背压阀（15）调至全开状态；
S2：多级泵的启动；启动多级泵(3)的电源，随着多级泵的转速逐渐升高，多级泵(3)的管道中液体流量逐渐增大，逐渐调大第一流量调节阀（5），使得多级泵(3)达到其额定流量的一半时，第一流量调节阀（5）调至全开度；
S3：试验数据的记录；当多级泵运行稳定后，通过调节第一流量调节阀（5）使系统的压力达到试验工况的要求；保持第二流量调节阀（9）呈全开度状态，调整第三流量调节阀（16）和第四流量调节阀（10）使得第六压力传感器（8）测得的系统压力达到试验要求，记录第二流量计（14）、第一流量计（17）、第一压力传感器（6）、第二压力传感器（4）、第三压力传感器（2）、第四压力传感器（11）、第五压力传感器（13）、第六压力传感器（8）和振动传感器（21）的试验数据；
S4：试验结果的测算；多级泵（3）的流量为第二流量计（14）和第一流量计（17）的示数之和，扬程由第三压力传感器（2）和第二压力传感器（4）的读数换算后得出；高压泵(7)的流量与多级泵(3)的流量相等，扬程由第一压力传感器（6）和第六压力传感器（8）的读数换算后得出；透平(12)的流量即为第二流量计（14）的示数，输出功率由第四压力传感器（11）和第五压力传感器（13）的读数换算后得出；所述透平(12)和所述高压泵(7)的转动轴的转速由振动传感器（21）测得的振动频谱换算后得出。
6.根据权利要求5所述的利用海水淡化泵能量回收一体机试验检测装置进行试验的方法，其特征在于，通过调整第一流量调节阀（5）、第三流量调节阀（16）和第四流量调节阀（10），实现在模拟不同工况条件下相应试验结果的测算。
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