CN114370407A - 一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置及测量方法 - Google Patents

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CN114370407A CN202111636255.3A CN202111636255A CN114370407A CN 114370407 A CN114370407 A CN 114370407A CN 202111636255 A CN202111636255 A CN 202111636255A CN 114370407 A CN114370407 A CN 114370407A
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李伟
刘栋
周岭
朱勇
李硕
杨毅
陈俊宝
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D15/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0088Testing machines

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Abstract

本发明公开了一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置及测量方法,通过在混流泵单流道内设置毕托管组件,毕托管组件包括一根周向毕托管流量计和一根径向毕托管流量计,在每根周向毕托管流量计或径向毕托管流量计的迎流方向、背流方向分别设置多个测压孔,迎流方向的每个测压孔均通过连接管连接均压室的一侧,背流方向的每个测压孔均通过连接管连接均压室的另一侧,由均压室内的应力片得到压差参数,通过对混流泵单流道内的毕托管组件进行实验标定,得到各个流道内毕托管组件测量的压差参数与流量参数的关系式;再对流道内通过流量进行修正,获得最终叶轮各个流道内的流量值。

Description

一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置及测量方法
技术领域
本发明属于流体机械(泵)内部流动测试领域,尤其是涉及一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置及方法。
背景技术
混流泵以其大流量和扬程适中的特点已经广泛应用在南水北调、核能发电、市政供排水系统等领域。然而,由于末端供水需求的变化,混流泵需经常运行在非设计工况,导致混流泵内部流场出现多种湍流结构,导致混流泵运行的不稳定性增加。尤其是当混流泵运行在部分流量工况下,其叶轮或导叶中会出现失速涡团,使得混流泵发生旋转失速现象。流道中的失速涡团不仅阻塞了叶轮流道,还在叶轮旋转的作用下沿叶轮周向传播,导致各个流道中流体的通过量在一段时间内出现周期性波动。这种周期性的流量波动不仅让叶轮的做功效率大打折扣,还会诱发叶轮沿径向方向的水力振动,严重威胁着混流泵机组的运行。目前,许多学者都关注到叶轮流道内流量变化导致的混流泵运行失稳现象,特别是各个叶轮流道内流量周向分布不均导致的转子自激振动问题。Li等人(Numericalinvestigation of energy loss mechanism of mixed-flow pump under stallcondition[J].Renew able Energy,2020,(167):740-760)研究了混流泵不同流道内的流体通过量,发现在失速工况下叶轮不同流道内的流体通过量不同。李恩达(混流式喷水推进泵流动失稳机制研究[D].江苏:江苏大学,2020.)也研究了喷水推进混流泵在部分载荷工况下叶轮各个流道内的流量值,也发现不同叶轮流道内流量存在着差异。但上述研究都是通过数值计算来预测混流泵叶轮单流道内的流体通过量,而采用实验手段来测量混流泵叶轮单个流道中的流体通过量还未见相关报道。因此,为了弥补数值计算在预测叶轮单个流道中的流体通过量的不足,同时验证数值计算的准确性,有必要设计一种能够测量叶轮单个流道流量的测量方法或手段。
经检索,目前还未有相关的申请专利及文献涉及混流泵的单流道流量测量方法。
发明内容
针对现有技术中存在不足,本发明提供了一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置及测量方法,通过在混流泵叶轮不同流道内布置多组毕托管流量计来测量不同流道间的实时流量,完善非设计工况下混流泵的内部流动测试技术,为混流泵在偏设计工况的平稳运行提供理论参考。
本发明所采用的技术方案如下:
一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置,包括多套毕托管组件、出口流量测量单元和流量数据采集修正系统;
每个叶轮流道内设置一套毕托管组件;每套毕托管组件包括一根周向毕托管流量计和一根径向毕托管流量计;所述周向毕托管流量计的一端设置于叶片吸力面,在叶轮流道内沿着周向方向平滑地延伸;所述径向毕托管流量计的一端设置于叶轮轮毂上,在叶轮流道内沿着径向方向平滑地延伸;
每根周向毕托管流量计或径向毕托管流量计对应一个均压室,均压室内通过应力片分割为两部分;在每根周向毕托管流量计或径向毕托管流量计的迎流方向、背流方向分别设置多个测压孔,迎流方向的每个测压孔均通过连接管连接均压室的一侧,背流方向的每个测压孔均通过连接管连接均压室的另一侧,均压室的两部分用于平均同一根周向毕托管流量计或径向毕托管流量计的迎流方向的水流静压、背流方向的动压;
所述出口流量测量单元,用于采集泵出口处的流量;
所述流量数据采集修正系统包括信号发射端组件和信号接收端组件,所述信号发射端组件置于轮毂主体内,用于采集应变片的压差数据,并将压差数据传输至信号接收端组件,所述信号接收端组件包括信号接收组件和计算机,信号接收组件接收信号发射端组件传输的数据并输入计算机内,所述计算机接收出口流量测量单元采集的流量数据,通过对压差数据、流量数据处理及修正,实现混流泵单流道流量测量。
进一步,所述周向毕托管流量计的根部设置于叶片吸力面中部区域;所述周向毕托管流量计的顶部固定于下级叶片压力面的表面或者与下级叶片压力面不接触。
进一步,所述径向毕托管流量计的顶部不与转轮室端壁接触。
进一步,所述周向毕托管流量计和所述径向毕托管流量计的直径均小于流道宽度的1/10,所述周向毕托管流量计和所述径向毕托管流量计的直径均大于流道宽度的1/30。
进一步,在同一根周向毕托管流量计或所述径向毕托管流量计上,迎流方向的测压孔和背流方向的测压孔成对分布,迎流方向测压孔的轴线与该位置处的主流方向一致,对应背流方向处的测压孔的轴线与迎流方向测压孔的轴线相互平行。
进一步,所述均压室设置于轮毂主体内部,在均压室的上部的轮毂主体上开设有三分叉型通孔,分别连接均压室被应力片分开的两部分,同一根周向毕托管流量计或所述径向毕托管流量计上的迎流方向测压孔的连接管、背流方向测压孔的连接管经三分叉型通孔分别与均压室的两部分连通。
进一步,所述测压孔与均匀室之间的连接管采用细软管。
进一步,所述轮毂主体内部开设有空腔,用于放置所述均压室和所述信号发射端组件;均压室沿周向布置,均压室与信号发射端组件之间设置填充块。
一种混流泵单流道流量测量方法,包括如下步骤:
步骤一:对混流泵单流道内的毕托管组件进行实验标定,完成标定后得到各个流道内毕托管组件测量的压差参数与流量参数的关系式;
步骤二:沿逆时针方向依次标记叶轮的各个流道;启动混流泵使叶轮转动,根据需要选择所要测量的流量工况,监测并记录出口处的实时流量值Qt;同时,记录毕托管组件测得的各个流道内随时间t变化的压差参数,利用步骤一中求得的压差参数与流量参数的关系式,进而得到叶轮各个流道内随时间t变化的实时流量,记为qi
对同一时刻下的叶轮各个流道内通过流量进行修正,获得最终叶轮各个流道内的流量值q′i,其修正公式如下:
Figure BDA0003442003790000031
式中,下标i表示第i个叶轮流道;j取值1~Z;Z为流道个数。
进一步,实验标定的过程如下:
S1,保持叶轮固定不旋转,通过在混流泵进口外接其他动力源将流体压入混流泵中并从混流泵出口流出;监测并记录出口流量值,控制其他动力源的输出功率保证通过的流量值稳定在M倍的设计流量工况(Qd)n
S2,记录叶轮单个流道内周向毕托管流量计的压差参数分别为(ΔPc)n,并同时记录混流泵叶轮各个流道内所述径向毕托管流量计的压差参数分别为(ΔPr)n
S3,将叶轮各个流道内周向毕托管流量计和径向毕托管流量计测的压差参数进行平均化处理,记为(ΔP)n=(ΔPc+ΔPr)/2;
S4,将获得的混流泵总流量除以流道数量Z,由此获得叶轮单个流道内压差参数和流量参数的数据组,记为(ΔP1,(Qd)1/Z),(ΔP2,(Qd)2/Z),…,(ΔPn,(Qd)n/Z);
S5,用x表示ΔP,用y表示Qd/Z,则以上叶轮单个流道内压差参数和流量参数的数据组表示为(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn);
S6,利用最小二乘法计算获得所述毕托管组件直线方程y=kx+b的输出灵敏度k和初始零点输出值b,进而得到所述毕托管组件的压差参数与流量参数关系式,k和b表示如下:
Figure BDA0003442003790000041
式中,n为试验次数。
本发明的有益效果:
本发明所述的一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置及方法,通过在混流泵各个叶轮流道内部设置毕托管组件用于测量单个流道内的流体通过流量,完善了混流泵在部分流量工况下的测试方法,为加深混流泵旋转失速的研究提供了可靠的试验手段。
附图说明
图1为本发明所述一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置及方法的总示意图。
图2为本发明所述一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置及方法的叶轮区域结构放大图。
图3为本发明所述一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置及方法的叶轮及毕托管组件的结构示意图。
图4为本发明所述一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置及方法的叶轮叶片和毕托管组件的相对位置示意图。
图5为本发明所述一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置及方法的叶轮轮毂结构示意图。
图6为本发明所述一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置及方法的叶轮轮毂轴截面示意图。
图7为本发明所述一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置及方法的叶轮Blade-to-Blade截面示意图。
图8为本发明所述一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置及方法的叶轮Blade-to-Blade截面内结构放大图。
图9为本发明所述一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置及方法的填充块结构示意图。
图中,1、轮毂主体,2、叶轮叶片,3、均匀室,4、填充块,5、信号发射端组件,6、导流锥,7、第一通孔,8、第二通孔,9、应变片,10、密封环,11、螺纹配合结构,12、细软管,13、第五通孔,14、第四通孔,15、周向毕托管流量计,16、径向毕托管流量计,17、测压孔,18、叶片进口,19、叶片顶端,20、出口管路,21、出口流量计,22、计算机,23、信号接收组件,24、第一均压室,25、第二均压室,26、第三通孔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1和图2所示,一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置,包括叶轮、多套毕托管组件、出口管路20、出口流量计21和流量数据采集修正系统。在所述叶轮的各个流道中部区域内均装有1套毕托管组件,所述出口管路20安装于混流泵出口,所述出口流量计21位于出口管路20下游位置。每套毕托管组件包括一根周向毕托管流量计15和一根径向毕托管流量计16。
如图3和图4所示,在某一流道中,所述周向毕托管流量计15的根部设置于叶片吸力面中部区域,并在叶轮流道内沿着周向方向平滑地延伸,所述周向毕托管流量计15的顶部可以与下级叶片压力面的表面固定连接或者距与下级叶片压力面间隔一定距离。
优选的,所述周向毕托管流量计15的根部与叶片进口端18的距离为L1,取L1=(40%-60%)*L1’,L1’是叶片进口边至出口边的长度(周向毕托管流量计15的根部所处位置);周向毕托管流量计15的根部与叶片顶端19的距离为L2,取L2=(40%-60%)*L2’,L2’是叶片径向高度。
优选的,所述周向毕托管流量计15在沿周向方向延伸时,其各个轴截面的位置规律与其根部相同。
优选的,所述周向毕托管流量计15的顶部与下级叶片压力面之间的距离小于5mm。
如图3、图7和图8所示,所述径向毕托管流量计16的根部设置于叶轮流道中部的叶轮轮毂上,并在叶轮流道内沿着径向方向平滑地延伸,所述径向毕托管流量计16的顶部距离转轮室端壁一段距离。
优选的,所述径向毕托管流量计16的根部与叶片进口端18所在轴截面(该轴截面选叶片进口端18与轮毂接触处)的距离为L3,取L3=(40%-60%)*L3’,L3’是流道长度;径向毕托管流量计16的根部距离相邻两级叶片的距离相同。
优选的,所述径向毕托管流量计16在沿径向方向延伸时,其各个轴截面的位置规律与其根部相同。
优选的,所述径向毕托管流量计16的顶部与转轮室端壁之间的距离小于5mm。
所述周向毕托管流量计15和所述径向毕托管流量计16的测量走向根据流道的宽度和高度变化而变化,当流道较长,则流量计在流道内可以顺着流道的弧度布置;若流道较短,则流量计在流道内可以无弧度按直线型布置或长条行。所述周向毕托管流量计15和所述径向毕托管流量计16的直径均小于流道宽度的1/10,但为了保证流体通过时所述周向毕托管流量计15和所述径向毕托管流量计16的强度,所述周向毕托管流量计15和所述径向毕托管流量计16的直径均大于流道宽度的1/30。同时,所述周向毕托管流量计15和所述径向毕托管流量计16之间在流道空间中需要错开一定距离,两者错开的距离在主流方向相距至少2%的叶轮流道长度,但该错开的距离也要大于2倍的所述周向毕托管流量计15或所述径向毕托管流量计16的直径。
如图7和图8所示,在所述周向毕托管流量计15和所述径向毕托管流量计16的圆柱面上均设置多个测压孔17,从周向毕托管流量计15(或所述径向毕托管流量计16)的根部到顶部等间距均匀分布。更具体地,测压孔17分别设置在周向毕托管流量计15(或所述径向毕托管流量计16)的迎流方向和背流方向;所述迎流方向的测压孔17和背流方向的测压孔17成对分布,迎流方向测压孔17的轴线与该位置处的主流方向一致,同时,对应的背流方向处的测压孔17的轴线与迎流方向测压孔17的轴线相互平行。周向毕托管流量计15和所述径向毕托管流量计16的内部沿轴向设置隔板,将迎流方向和背流方向分隔开来。
如图5和图6所示,每个周向毕托管流量计15和所述径向毕托管流量计16均配有均匀室,均压室设置于轮毂主体1内部,均压室内部通过沿径向布置的应力片9将其分隔为第一均压室24和第二均压室25;轮毂主体1对应第一均压室24和第二均压室25处开设有分叉型通孔,其一通孔延伸至轮毂主体1外部,另外两个通孔分别连接第一均压室24和第二均压室25。为了便于描述,故将与周向毕托管流量计15对应的分叉型通孔称为第一通孔7,将与径向毕托管流量计16对应的三分叉型通孔称为第二通孔8。更具体地,第一通孔7的上端一直延伸至叶轮叶片2上,与周向毕托管流量计15的根部相对应;第二通孔8与径向毕托管流量计16的根部相对应。在同一根周向毕托管流量计15或径向毕托管流量计(16)内部设置多个细软管12,每个细软管12的一端连接测压孔17,另一端连接均匀室,更具体地,在每个毕托管流量计中,迎流方向的测压孔17通过细软管12与第一均压室24连通,背流方向的测压孔17通过细软管12与第二均压室25连通。周向毕托管流量计15内部的细软管12依次穿过叶片2、第一通孔7,再分别与第一均压室24以及第二均压室25连接。径向毕托管流量计16内部的细软管12穿过第二通孔8,再分别与第一均压室24以及第二均压室25连接。在本申请中,第一均压室24用于平均迎流方向的水流静压,第二均压室25用于平均背流方向的动压。由于第一均压室24和第二均压室25之间设置有应力片9,因此能够测量叶轮流道内流体的总压和静压之差。
如图1、图6和图9所示,所述流量数据采集修正系统包括信号发射端组件5和信号接收端组件。所述信号发射端组件包括所述应变片9、数据采集存储传输装置和电源系统,所述数据采集存储传输装置主要用于接收应变片9传递过来的压差数据,再通过无线信号发射装置将流量数据传输给所述信号接收端组件;电源系统通过电源线对各个用电单元进行供电。所述信号发射端组件5需固定在叶轮轮毂空腔内的中心位置,其外形为扁圆柱形。叶轮轮毂包括轮毂主体1和导流锥6,其中轮毂主体1内部开设有空腔,用于放置所述第一均压室24、第二均压室25和所述信号发射端组件5。所述导流锥6则用于密封所述轮毂主体1的内部空腔,所述导流锥6和所述轮毂主体1采用螺纹配合结构11连接,且导流锥6和所述轮毂主体1之间设置有密封环10。所述信号发射端组件5与所述第一均压室24和所述第二均压室25之间设置填充块4。如图9在填充块4上中心开设有第三通孔26,用于信号线和电源线安装。安装有所述信号发射端组件5的叶轮需要在混流泵运行前做动平衡处理。
所述信号接收端组件包括信号接收组件23和计算机22,用于接收叶轮各个流道内周向毕托管流量计15和所述径向毕托管流量计16的流量数据并传入所述计算机22。所述信号接收端组件还采集混流泵出口处设置的出口流量计21,将混流泵出口的流量数据传入计算机22,用于修正叶轮单个流道内的流量数据。导流锥6的中部开设有第四通孔14,转轮室端壁上开设有第五通孔13,用于无线信号通过。所述第四通孔14和所述第五通孔13均被无线信号友好材料填充,防止流体通过和流体泄漏。
针对上述一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置,本发明还提出了一种混流泵单流道流量测量方法,具体是通过以下步骤进行实现:
步骤一:由于毕托管组件传输的原始数据为压差数据,因此需要将压差数据转换为流量数据,并标定叶轮各个流道内毕托管组件的测量范围。由于混流泵的叶轮呈周向对称结构,因此,仅需要对其中一个流道的毕托管组件进行标定。标定方法如下:
首先,保持叶轮固定不旋转,通过在混流泵进口外接其他动力源将流体压入混流泵中并从混流泵出口流出,且流体依次流过所述出口管路20和所述出口流量计21。利用所述计算机22监测并记录所述出口流量计21的流量值,控制其他动力源的输出功率保证通过其流量值稳定在M倍的设计流量工况(Qd)n(其中M=0.1×n,n=1~16)。接着,记录叶轮各个流道内周向毕托管流量计15的压差参数分别为(ΔPc)n,并同时记录混流泵叶轮各个流道内所述径向毕托管流量计16的压差参数分别为(ΔPr)n。分别将叶轮各个流道内周向毕托管流量计15和径向毕托管流量计16所测的压差数据进行平均化处理,记为(ΔP)n=(ΔPc+ΔPr)/2。将获得的混流泵总流量除以流道数量Z,这就可以获得叶轮单个流道内压差数据和流量参数的数据组(ΔP1,(Qd)1/Z),(ΔP2,(Qd)2/Z),…,(ΔPn,(Qd)n/Z)。用x表示ΔP,用y表示Qd/Z,则这一系列数据可表示为(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)。利用最小二乘法计算获得毕托管组件直线方程y=kx+b的输出灵敏度k和初始零点输出值b。主要公式见(式1)
Figure BDA0003442003790000081
式中,∑xi=x1+x2+…+xn
∑yi=y1+y2+…+yn
∑xiyi=x1y1+x2y2+…+xnyn
Figure BDA0003442003790000082
n为试验次数。
将ΔP和Qd/Z回带入式1可求得单个流道内的压差参数与流量参数的关系。
步骤二:在求得各个流道内所述毕托管组件测量的压差参数与流量参数的关系式后,可正式对混流泵各个叶轮流道的通过流量进行测量。首先,沿逆时针方向依次标记叶轮的各个流道为第1流道,第2流道,……,第Z流道(其中Z为流道数量)。启动混流泵使叶轮转动,根据需要选择所要测量的流量工况,并利用所述计算机22监测并记录所述出口流量计随时间t变化的实时流量值Qt。同时,记录毕托管组件测得的各个流道内随时间t变化的压差参数,利用步骤一中求得的压差参数与流量参数的关系式,进而得到叶轮各个流道内随时间t变化的实时流量,分别记为q1,q2,……,qZ(其中Z为流道数量)。
利用计算机22对同一时刻下的叶轮各个流道内的通过流量进行修正,获得最终叶轮各个流道内的流量值q′i。其修正公式见式2
Figure BDA0003442003790000083
式中,下标i表示第i个叶轮流道;j取值1~Z;Z为流道个数,在本实施例中,Z取4。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点,其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施,本发明的保护范围不限于上述实施例。所以,凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰,均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置,其特征在于,包括多套毕托管组件、出口流量测量单元和流量数据采集修正系统;
每个叶轮流道内设置一套毕托管组件;每套毕托管组件包括一根周向毕托管流量计(15)和一根径向毕托管流量计(16);所述周向毕托管流量计(15)的一端设置于叶片吸力面,在叶轮流道内沿着周向方向平滑地延伸;所述径向毕托管流量计(16)的一端设置于叶轮轮毂上,在叶轮流道内沿着径向方向平滑地延伸;
每根周向毕托管流量计(15)或径向毕托管流量计(16)对应一个均压室,均压室内通过应力片(9)分割为两部分;在每根周向毕托管流量计(15)或径向毕托管流量计(16)的迎流方向、背流方向分别设置多个测压孔(17),迎流方向的每个测压孔均通过连接管连接均压室的一侧,背流方向的每个测压孔均通过连接管连接均压室的另一侧,均压室的两部分用于平均同一根周向毕托管流量计(15)或径向毕托管流量计(16)的迎流方向的水流静压、背流方向的动压;
所述出口流量测量单元,用于采集泵出口处的流量;
所述流量数据采集修正系统包括信号发射端组件(5)和信号接收端组件,所述信号发射端组件(5)置于轮毂主体(1)内,用于采集应变片(9)的压差数据,并将压差数据传输至信号接收端组件,所述信号接收端组件包括信号接收组件(23)和计算机(22),信号接收组件(23)接收信号发射端组件(5)传输的数据并输入计算机(22)内,所述计算机(22)接收出口流量测量单元采集的流量数据,通过对压差数据、流量数据处理及修正,实现混流泵单流道流量测量。
2.根据权利要求1所述的一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置,其特征在于,所述周向毕托管流量计的根部设置于叶片吸力面中部区域;所述周向毕托管流量计的顶部固定于下级叶片压力面的表面或者与下级叶片压力面不接触。
3.根据权利要求1所述的一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置,其特征在于,所述径向毕托管流量计的顶部不与转轮室端壁接触。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置,其特征在于,所述周向毕托管流量计(15)和所述径向毕托管流量计(16)的直径均小于流道宽度的1/10,所述周向毕托管流量计(15)和所述径向毕托管流量计(16)的直径均大于流道宽度的1/30。
5.根据权利要求1所述的一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置,其特征在于,在同一根周向毕托管流量计(15)或所述径向毕托管流量计(16)上,迎流方向的测压孔(17)和背流方向的测压孔(17)成对分布,迎流方向测压孔(17)的轴线与该位置处的主流方向一致,对应背流方向处的测压孔(17)的轴线与迎流方向测压孔(17)的轴线相互平行。
6.根据权利要求5所述的一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置,其特征在于,所述均压室设置于轮毂主体(1)内部,在均压室的上部的轮毂主体(1)上开设有三分叉型通孔,分别连接均压室被应力片(9)分开的两部分,同一根周向毕托管流量计(15)或所述径向毕托管流量计(16)上的迎流方向测压孔(17)的连接管、背流方向测压孔(17)的连接管经三分叉型通孔分别与均压室的两部分连通。
7.根据权利要求1所述的一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置,其特征在于,所述测压孔(17)与均匀室之间的连接管采用细软管(12)。
8.根据权利要求1所述的一种内置毕托管的混流泵单流道流量测量装置,其特征在于,所述轮毂主体(1)内部开设有空腔,用于放置所述均压室和所述信号发射端组件(5);均压室沿周向布置,均压室与信号发射端组件之间设置填充块(4)。
9.一种混流泵单流道流量测量方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一:对混流泵单流道内的毕托管组件进行实验标定,完成标定后得到各个流道内毕托管组件测量的压差参数与流量参数的关系式;
步骤二:沿逆时针方向依次标记叶轮的各个流道;启动混流泵使叶轮转动,根据需要选择所要测量的流量工况,监测并记录出口处的实时流量值Qt;同时,记录毕托管组件测得的各个流道内随时间t变化的压差参数,利用步骤一中求得的压差参数与流量参数的关系式,进而得到叶轮各个流道内随时间t变化的实时流量,记为qi
对同一时刻下的叶轮各个流道内通过流量进行修正,获得最终叶轮各个流道内的流量值q′i,其修正公式如下:
Figure FDA0003442003780000021
式中,下标i表示第i个叶轮流道;j取值1~Z;Z为流道个数。
10.根据权利要求9所述的一种混流泵单流道流量测量方法,其特征在于,实验标定的过程如下:
S1,保持叶轮固定不旋转,通过在混流泵进口外接其他动力源将流体压入混流泵中并从混流泵出口流出;监测并记录出口流量值,控制其他动力源的输出功率保证通过的流量值稳定在M倍的设计流量工况(Qd)n
S2,记录叶轮单个流道内周向毕托管流量计的压差参数分别为(ΔPc)n,并同时记录混流泵叶轮各个流道内所述径向毕托管流量计的压差参数分别为(ΔPr)n
S3,将叶轮各个流道内周向毕托管流量计和径向毕托管流量计测的压差参数进行平均化处理,记为(ΔP)n=(ΔPc+ΔPr)/2;
S4,将获得的混流泵总流量除以流道数量Z,由此获得叶轮单个流道内压差参数和流量参数的数据组,记为(ΔP1,(Qd)1/Z),(ΔP2,(Qd)2/Z),…,(ΔPn,(Qd)n/Z);
S5,用x表示ΔP,用y表示Qd/Z,则以上叶轮单个流道内压差参数和流量参数的数据组表示为(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn);
S6,利用最小二乘法计算获得所述毕托管组件直线方程y=kx+b的输出灵敏度k和初始零点输出值b;表示如下:
Figure FDA0003442003780000031
式中,n为试验次数。
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