CN113898595A - 一种闭式回路离心泵汽蚀余量自动测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种闭式回路离心泵汽蚀余量自动测试系统及方法，属于离心泵测试技术领域，其技术方案为：包括气体分离罐，气体分离罐顶部通过抽真空管路与真空泵连接，抽真空管路设置真空流量调节阀；所述气体分离罐下部通过第一测试管路与被试泵连接，被试泵通过第二测试管路回连至气体分离罐上部，且第二测试管路设置电动流量调节阀，真空流量调节阀、电动流量调节阀均与控制器连接，以自动控制被试泵流量、汽蚀试验过程的抽真空速率。该方案能够设定调节抽真空速率，同时保证被试泵的流量参数在标准规定范围内波动，自动采集离心泵的汽蚀余量数据，确保了较高的试验精度。

Description

一种闭式回路离心泵汽蚀余量自动测试系统及方法

技术领域

本发明属于离心泵测试技术领域，具体涉及一种闭式回路离心泵汽蚀余量自动测试系统及方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

目前，离心泵汽蚀试验的设备大致分为三种类型：干坑法、开式试验回路和闭式试验回路。闭式试验回路主要特点是：试验精度高、不易受阀门干扰；造价较高、泵进出口连接相对比较麻烦，操作复杂。

所谓闭式试验回路，就是与外界大气相隔绝的试验回路。通过改变压力、液位或温度，在不影响扬程或流量的情况下改变NPSH，直到泵内发生汽蚀。

按照NPSH试验的规定要求，需对离心泵的流量、进口压力、出口压力、水温和大气压力进行测定。发明人发现，目前的汽蚀余量试验中，真空泵抽取真空时，被试泵的流量有下降的现象，若被试泵的流量下降到不在规定的偏差范围内，必将影响汽蚀试验的精度，因此需要频繁手动调整流量控制阀，调节被试泵的流量。同时，汽蚀试验中真空泵抽取真空的速率，对汽蚀试验影响较大，如果速度过快，会造成不能及时手动调节流量，流量不能保持在规定的偏差范围内，影响汽蚀试验的精度；如果速度太慢，测试时间过长，会影响汽蚀试验的测试效率。目前尚无自动控制流量波动幅度和真空泵抽真空速率的闭式回路离心泵汽蚀余量自动测试系统及测试方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种闭式回路离心泵汽蚀余量自动测试系统及方法，该测试系统可以自动控制流量波动幅度和真空泵抽真空速率。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种闭式回路离心泵汽蚀余量测试系统，包括气体分离罐，气体分离罐顶部通过抽真空管路与真空泵连接，抽真空管路设置真空流量调节阀；所述气体分离罐下部通过第一测试管路与被试泵连接，被试泵通过第二测试管路回连至气体分离罐上部，且第二测试管路设置电动流量调节阀；真空流量调节阀、电动流量调节阀均与控制器连接，以自动控制被试泵流量、汽蚀试验过程的抽真空速率。

作为进一步的技术方案，所述第一测试管路设置进口压力传感器，第二测试管路设置出口压力传感器；进口压力传感器、出口压力传感器均与控制器连接。

作为进一步的技术方案，所述第一测试管路与气体分离罐的连接处设置隔离阀。

作为进一步的技术方案，所述第二测试管路设置流量计，流量计与控制器连接。

作为进一步的技术方案，所述第二测试管路延伸至气体分离罐内部，且第二测试管路端部向下弯折。

作为进一步的技术方案，所述第二测试管路还与第三测试管路连接，第三测试管路连接至气体分离罐内顶部，且第三测试管路端部与喷嘴连接以喷淋除气液体。

作为进一步的技术方案，所述气体分离罐内上部和下部均设置稳流栅；所述抽真空管路设置真空表。

第二方面，本发明还提供了采用如上所述的闭式回路离心泵汽蚀余量测试系统的测试方法，包括以下步骤：

启动被试泵，调节被试泵流量至Q±0.5％Q，Q为被试泵额定流量，采集起始点泵参数；

启动真空泵进行抽真空，调节抽真空速率；

采集被试泵实时流量Qi，并与额定流量Q比较，若Qi在0.98Q≤Qi≤1.02Q范围内，每间隔(p₁-p’₁)/12压力变化采集一点泵汽蚀试验数据，计算实时扬程H＇，并与被试泵额定扬程H比较，若H＇≤(1-3％)H时，采集汽蚀点试验数据，继续抽取真空，待H＇≈(1-10％)H时，采集最后一点参数，完成汽蚀试验；

结束被试泵汽蚀余量的测量，以汽蚀余量为横坐标，扬程为纵坐标，绘制被试泵的汽蚀余量性能曲线；

其中，p’₁代表被试泵发生汽蚀时的进口压力；p₁代表被试泵汽蚀试验开始时的进口压力。

作为进一步的技术方案，在抽真空过程中，实时抽真空速率Vi控制在0.9V0≤Vi≤1.1V0，其中，V0为抽真空初始速率。

上述本发明的有益效果如下：

本发明的离心泵汽蚀余量自动测试系统，在抽真空管路设置真空流量调节阀，在测试管路设置电动流量调节阀，可以在汽蚀试验过程中自动监测、控制抽真空速率，自动调节离心泵流量，并保持流量稳定；系统自动化程度高，操作方便，能够高效准确地进行汽蚀余量试验。

本发明的测试方法，能够根据被试离心泵的必需汽蚀余量值和测试系统装置和环境参数，设定调节抽真空速率，同时保证被试泵的流量参数在标准规定范围内波动，在测试过程中自动采集离心泵的汽蚀余量数据，自动绘制汽蚀余量性能曲线，自动高效的完成离心泵汽蚀余量试验，确保了较高的试验精度。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的离心泵汽蚀余量自动测试系统的示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的测试方法流程图；

图3是汽蚀试验性能曲线图；

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；

其中，1.气体分离罐；2.稳流栅；3.喷淋除气液体喷嘴；4.抽真空管路；5.电动流量调节阀；6.流量计；7.真空表；8.真空流量调节阀；9.真空泵；10.出口压力传感器；11.被试泵；12.进口压力传感器；13.隔离阀；14.第一测试管路；15.第二测试管路；16.第三测试管路。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，提出一种自动控制测试条件的闭式回路离心泵汽蚀余量测试系统，其可对离心泵的汽蚀余量进行自动测定。

该测试系统包括气体分离罐1、稳流栅2、喷淋除气液体喷嘴3、抽真空管路4、电动流量调节阀5、流量计6、真空表7、真空流量调节阀8、真空泵9、出口压力传感器10、被试泵11、进口压力传感器12、隔离阀13。

气体分离罐1内部设有稳流栅2，稳流栅2用于保证水流平稳。

气体分离罐1下部设有隔离阀13与第一测试管路14连通，隔离阀13用于隔离液体；隔离阀13设置于气体分离罐1下部，第一测试管路14与被试泵11连通，隔离阀13与被试泵11连接管路上游连通；第一测试管路对应于被试泵进口端还设置进口压力传感器12，用于测量被试泵的进口压力参数。

被试泵11的下游端还与第二测试管路15连通，第二测试管路15对应于被试泵出口端还设置出口压力传感器10，用于测量被试泵的出口压力参数。

第二测试管路回连至气体分离罐1上部，且第二测试管路延伸至气体分离罐1内部，其端部向下弯折，即第二测试管路流体进入气体分离罐后向下输送。

第二测试管路与气体分离罐连接处设置电动流量调节阀5，电动流量调节阀5与气体分离罐1连通，用于调节流量；第二测试管路设置流量计6，以实时监测被试离心泵流量参数，电动流量调节阀位于流量计下游。

电动流量调节阀和流量计均与控制器通讯。控制器能够根据流量计回传的流量参数，根据后台设置的流量参数波动范围，自动控制电动流量调节阀的启停与开度，保证被试泵的流量在测量流量±2％范围内波动。

气体分离罐1顶部中心通过喷淋除气液体喷嘴3与第三测试管路16连通，喷淋除气液体喷嘴3用于冷却，第三测试管路连通至第二测试管路。

在本实施例中，稳流栅设置两个，分别位于气体分离罐的上部和下部；具体的，其中一个稳流栅位于第二测试管路上方，另一个稳流栅位于第一测试管路上方。

气体分离罐1顶部通过抽真空管路4与真空泵9连通，气体分离罐1用于存储测试用介质。

真空泵进口端与真空流量调节阀8相连，出口端与大气相通，真空泵9用于对气体分离罐1上部抽取真空，以降低被试泵11进口压力，从而达到被试泵11汽蚀发生条件。

真空泵9进口端与真空流量调节阀8相连，真空流量调节阀8用于调整真空泵9抽真空速率。

抽真空管路4设置真空表7，真空流量调节阀8上游端和真空表7相连，真空表7用于显示气体分离罐1的真空度，真空表7上游端通过抽真空管路连接气体分离罐。

进口压力传感器12、出口压力传感器10、真空泵9、电动流量调节阀5、流量计6、真空流量调节阀8、被试泵11均与控制器通信，控制器与平板电脑通讯。

平板电脑由程序通过控制器控制电动流量调节阀5、真空流量调节阀8、被试泵11，进而自动调节被试泵11的流量和抽真空速率，自动维持被试泵流量和抽真空速率的稳定；自动处理采集的流量、进口压力、出口压力、水温和大气压力数据，自动绘制被试泵11的汽蚀余量性能曲线。

系统通过平板电脑的汽蚀余量测试程序向控制器发送指令，控制器通过流量计、电动流量调节阀实现对被试泵流量参数的调控。

系统通过平板电脑的汽蚀余量测试程序向控制器发送指令，控制器通过进口压力变送器、真空流量调节阀实现对真空泵抽真空速率的调控。

以下介绍采用该测试系统的测试方法的步骤过程，如图2所示。

平板电脑经由控制器控制电动流量调节阀5、真空流量调节阀8的开关及开度调节，自动维持被试泵11流量和抽真空速率的稳定，完成不同流量下汽蚀余量的测量，绘制被试泵的汽蚀余量性能曲线。

输入被试泵的汽蚀余量、流量Q、扬程H、转速n等基本参数，开始试验，启动被试泵；

启动电动流量调节阀，将被试泵流量调节至Q±0.5％Q，Q为被试泵额定流量，采集起始点被试泵参数；

启动真空泵，启动真空流量调节阀，将实时抽真空速率Vi调节至V0±10％V0，V0为抽真空初始速率，定义V0为测试系统单位时间被试泵进口压力变化的速度，用公式表示如下：

式中：

p’₁代表被试泵发生汽蚀时的进口压力；

p₁代表被试泵汽蚀试验开始时的进口压力；

NPSHR代表被试泵规定的必需汽蚀余量；

z_D代表NPSH基准面与基准面位差；

p_amb代表大气压力；

p_v代表汽化压力；

ρ₁代表进口介质密度；

g代表当地重力加速度；

t代表被试泵进口压力从p₁变化至p’₁的时间(一般取值范围为15～30分钟)。

在测试过程中，计算实时抽真空速率Vi，将Vi与初始抽真空速率V0进行比较，当实时抽真空速率Vi＞1.1V0时，关小真空流量调节阀，当实时抽真空速率Vi＜0.9V0时，开大真空流量调节阀，当实时抽真空速率在0.9V0≤Vi≤1.1V0范围内时，真空流量调节阀开度不变；

将被试泵实时流量Qi与额定流量Q进行比较，判断Qi是否在0.98Q≤Qi≤1.02Q范围内，若Qi＜0.98Q，开大电动流量调节阀，增大被试泵实时流量Qi，直至Qi在0.98Q≤Qi≤1.02Q范围内；若Qi＞1.02Q，关小电动流量调节阀，减小被试泵实时流量Qi，直至Qi在0.98Q≤Qi≤1.02Q范围内；当流量在0.98Q≤Qi≤1.02Q范围内，电动流量调节阀开度不变；

压力每下降(p₁-p’₁)/12，采集一点汽蚀余量数据(包括流量、进口压力、出口压力、水温和大气压力)。同时计算实时扬程H＇，并与(1-3％)H(H为泵额定扬程)进行比较，若H＇＞(1-3％)H，继续每间隔(p₁-p’₁)/12压力变化采集被试泵汽蚀余量数据；若H＇≤(1-3％)H时，发生汽蚀，采集汽蚀点试验数据，继续抽取真空，待H＇≈(1-10％)H时，采集最后一点汽蚀余量数据，完成汽蚀试验；

结束被试泵汽蚀余量的测量，以汽蚀余量为横坐标，扬程为纵坐标，绘制被试泵的汽蚀余量性能曲线，汽蚀试验性能曲线如图3。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种闭式回路离心泵汽蚀余量自动测试系统，其特征是，包括气体分离罐，气体分离罐顶部通过抽真空管路与真空泵连接，抽真空管路设置真空流量调节阀；所述气体分离罐下部通过第一测试管路与被试泵连接，被试泵通过第二测试管路回连至气体分离罐上部，且第二测试管路设置电动流量调节阀，真空流量调节阀、电动流量调节阀均与控制器连接，以自动控制被试泵流量、汽蚀试验过程的抽真空速率。

2.如权利要求1所述的闭式回路离心泵汽蚀余量自动测试系统，其特征是，所述第一测试管路设置进口压力传感器，第二测试管路设置出口压力传感器，进口压力传感器、出口压力传感器均与控制器连接。

3.如权利要求1或2所述的闭式回路离心泵汽蚀余量自动测试系统，其特征是，所述第一测试管路与气体分离罐的连接处设置隔离阀。

4.如权利要求1所述的闭式回路离心泵汽蚀余量自动测试系统，其特征是，所述第二测试管路设置流量计，流量计与控制器连接。

5.如权利要求1或4所述的闭式回路离心泵汽蚀余量自动测试系统，其特征是，所述第二测试管路延伸至气体分离罐内部，且第二测试管路端部向下弯折。

6.如权利要求1所述的闭式回路离心泵汽蚀余量自动测试系统，其特征是，所述第二测试管路还与第三测试管路连接，第三测试管路连接至气体分离罐内顶部，且第三测试管路端部与喷嘴连接以喷淋除气液体。

7.如权利要求1所述的闭式回路离心泵汽蚀余量自动测试系统，其特征是，所述气体分离罐内上部和下部均设置稳流栅。

8.如权利要求1所述的闭式回路离心泵汽蚀余量自动测试系统，其特征是，所述抽真空管路设置真空表。

9.采用如权利要求1-8任一项所述的闭式回路离心泵汽蚀余量自动测试系统的测试方法，其特征是，包括以下步骤：

启动被试泵，调节被试泵流量至Q±0.5％Q，Q为被试泵额定流量，采集起始点泵参数；

启动真空泵进行抽真空，调节抽真空速率；

采集被试泵实时流量Qi，并与额定流量Q比较，若Qi在0.98Q≤Qi≤1.02Q范围内，每间隔(p₁-p’₁)/12压力变化采集一点泵汽蚀试验数据，计算实时扬程H＇，并与被试泵额定扬程H比较，若H＇≤(1-3％)H时，采集汽蚀点试验数据，继续抽取真空，待H＇≈(1-10％)H时，采集最后一点参数，完成汽蚀试验；

结束被试泵汽蚀余量的测量，以汽蚀余量为横坐标，扬程为纵坐标，绘制被试泵的汽蚀余量性能曲线；

其中，p’₁代表被试泵发生汽蚀时的进口压力；p₁代表被试泵汽蚀试验开始时的进口压力。

10.如权利要求9所述的测试方法，其特征是，在抽真空过程中，实时抽真空速率Vi控制在0.9V0≤Vi≤1.1V0，其中，V0为抽真空初始速率。

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