CN207740154U - 一种电动给水泵组效率测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动给水泵组效率测试系统，涉及火力发电机组辅助设备技术领域。所述电动给水泵组效率测试系统，包括高度测量装置、前置泵入口压力表计、前置泵入口温度表计、前置泵出口压力表计、前置泵出口温度表计，给水泵入口流量测量装置、给水泵出口压力表计、给水泵出口温度表计、给水泵中间抽头压力表计、给水泵中间抽头温度表计、给水泵中间抽头流量测量装置、大气压力表计、功率测量装置及其电压电流转换器以及信号采集装置，通过检测前置泵、给水泵以及给水泵中间抽头的压力、温度、流量，而获得前置泵、给水泵和中间抽头的扬程，再根据扬程计算给水泵组的有效功率，从而获得被测电动给水泵组的效率。

Description

一种电动给水泵组效率测试系统

技术领域

本实用新型属于火力发电机组辅助设备技术领域，尤其涉及电动给水泵组效率测试系统。

背景技术

火力或核能发电企业存在输送液体的大功率旋转设备电动给水泵组(包括前置泵、给水泵)，其用电消耗量大、占厂用电比例高，其效率直接影响到企业的效益，提高泵效率以节能增效具有明显的现实意义。

然而关于获取电动给水泵组效率的测试系统及其方法并未见相关文献报导。李春曦，安连锁等提出的热力学方法测量泵效率的研究进展，介绍基于热力学测量泵效率的方法，仅提供了几个效率公式，解决的是微小温差测量的问题，没有具体应用案例。石晓峰提出的热力学法测水泵效率的研究现状，仅介绍了热力学法测量水泵效率的历史及现状以及发展趋势预测。马庆玲，胡洪华提出的用热力学方法测量大型锅炉给水泵效率，介绍了用热力学法测量给水泵效率的应用案例，其仅对给水泵本体效率的获取。居文平，马庆玲等提出的迷宫式密封给水泵效率试验的热力学方法，采用热力学方法对迷宫式密封给水泵效率进行了试验研究。高紫俊，吕实诚等提出的热力学法测泵效率的探讨和应用，采用热力学方法应用于低扬程水泵性能测定。然而综合考虑给水泵组的前置泵、给水泵中间抽头、给水泵，以及驱动给水泵组的电动机组输入功率等因素进行给水泵组整体效率的测试系统与方法并没有相关文献的具体报导。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种电动给水泵组效率测试系统。本实用新型是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种电动给水泵组效率测试系统，包括高度测量装置、前置泵入口压力表计、前置泵入口温度表计、前置泵出口压力表计、前置泵出口温度表计，给水泵入口流量测量装置、给水泵出口压力表计、给水泵出口温度表计、给水泵中间抽头压力表计、给水泵中间抽头温度表计、给水泵中间抽头流量测量装置、功率测量装置及其电压电流转换器；

所述高度测量装置，用于测量前置泵入口压力表计和前置泵出口压力表计相对高度差、前置泵出口压力表计和给水泵出口压力表计相对高度差、前置泵出口压力表计和给水泵中间抽头压力表计相对高度差；

所述前置泵入口压力表计和前置泵入口温度表计安装在前置泵进水管道的直管段处，分别用于检测前置泵进水管道内的流体压力和温度；所述前置泵出口压力表计和前置泵出口温度表计安装在前置泵出水管道的直管段处，分别用于检测前置泵出水管道内的流体压力和温度；

所述给水泵出口压力表计和给水泵出口温度表计安装在给水泵出口管道的直管段处，分别用于检测给水泵出水管道内的流体压力和温度；所述给水泵入口流量测量装置包括第一节流孔板和给水泵入口流量差压表计，所述第一节流孔板设置在给水泵进口管道内；所述给水泵入口流量差压表计用于检测给水泵进口管道内第一节流孔板两侧的差压，从而获取管道内的流体流量；

所述给水泵中间抽头压力表计安装在给水泵的中间抽头管道上，用于检测给水泵中间抽头管内的流体压力；所述给水泵中间抽头流量测量装置包括第二节流孔板和给水泵中间抽头流量差压表计，所述第二节流孔板设置在给水泵中间抽头管道内；所述给水泵中间抽头流量差压表计，用于测量给水泵中间抽头管内第二节流孔板两侧的差压，从而获取管道内的流体流量；

所述功率测量装置通过电压电流转换器与电动机电源线连接，用于测量电动机的功率及其功率因素；所述电动机转子的一端与前置泵连接，另一端通过液力耦合器与给水泵连接，用于为电动给水泵组提供驱动能量；所述除氧器通过前置泵入口阀门与前置泵的进水管道连通，所述前置泵的出水管道与给水泵的进水管道连通，所述给水泵的出水管道设有给水泵出口阀门。

通过测量前置泵的入口压力和温度、出口压力和温度，给水泵的入口流量、出口压力和温度、中间抽头的压力、温度和流量，以及电动机的功率及其功率因素，分别计算出前置泵的扬程、给水泵的扬程以及给水泵中间抽头扬程，从而计算出给水泵组的有效功率，最后通过给水泵组的有效功率和轴功率得到被测电动给水泵组的效率。

进一步的，所述前置泵入口压力表计、前置泵出口压力表计、给水泵出口压力表计、给水泵中间抽头压力表计、给水泵入口流量差压表计和给水泵中间抽头流量差压表计在安装前将取样管注满液体，以减少误差。

进一步的，所述给水泵入口流量差压表计包括第一给水泵入口流量差压表计和第二给水泵入口流量差压表计，采用两组差压表计测量第一节流孔板两侧的差压，以减小仅采用单个差压表计引入的系统误差。

进一步的，所述电动给水泵组效率测试系统还包括信号采集装置和信号处理装置；所述前置泵入口温度表计、前置泵出口温度表计、给水泵出口温度表计和给水泵中间抽头温度表计均采用温度传感器，实现温度信号向电信号的转换；

所述前置泵入口压力表计、前置泵出口压力表计、给水泵出口压力表计和给水泵中间抽头压力表计均采用压力变送器，实现压力信号向电信号的转换；

所述给水泵入口流量差压表计和给水泵中间抽头流量差压表计均采用流量差压变送器，实现流量差压信号向电信号的转换；所述温度传感器、压力变送器、流量差压变送器和功率测量装置通过有线或无线通信方式分别与信号采集装置进行连接，实现温度信号、压力信号、流量信号以及功率信号的集中采集；所述信号处理装置与信号采集装置连接，计算处理信号采集装置获取的数据，得到被测给水泵组的效率。

本实用新型还可以通过信号采集装置集中采集测量数据，经过与信号采集装置连接的信号处理装置分析和计算后，直接可以获取电动给水泵组的效率。

进一步的，所述温度传感器采用E型热电偶；所述压力变送器采用EJA系列压力变送器；所述流量差压变送器采用EJA系列流量差压变送器。

进一步的，所述信号采集装置采用EIC-02L型数据采集系统；所述功率测量装置采用CL3112型电参数测量系统。

进一步的，所述电动给水泵组效率测试系统还包括大气压力表计，用于检测电动给水泵组所处环境的大气压力，减少大气压力对测试数据的影响，提高给水泵组的效率测试精度；所述大气压力表计也可以与所述信号采集装置连接，通过信号采集装置采集大气压力表计的测量值。

与现有技术相比，本实用新型所提供的电动给水泵组效率测试系统，包括高度测量装置、前置泵入口压力表计、前置泵入口温度表计、前置泵出口压力表计、前置泵出口温度表计，给水泵入口流量测量装置、给水泵出口压力表计、给水泵出口温度表计、给水泵中间抽头压力表计、给水泵中间抽头温度表计、给水泵中间抽头流量测量装置、功率测量装置及其电压电流转换器以及信号采集装置，通过测量前置泵入口压力和温度、出口压力和温度，给水泵入口流量、出口压力和温度、中间抽头压力、温度和流量，以及电动机功率及其功率因素而获得前置泵、给水泵和中间抽头的扬程，再根据扬程计算给水泵组的有效功率，从而获得被测电动给水泵组的效率；本实用新型根据能量守恒定律，转换成电动给水泵组的有效功率，同时考虑大气压力对测试的影响，提高了电动给水泵组的效率测试精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一种电动给水泵组效率测试系统的结构示意图；

其中：1-除氧器，2-前置泵入口阀门，3-前置泵入口压力表计，4-前置泵入口温度表计，5-前置泵，6-前置泵出口压力表计，7-前置泵出口温度表计，8-第一给水泵入口流量差压表计，9-第一节流孔板，10-第二给水泵入口流量差压表计，11-给水泵，12-第二节流孔板，13-给水泵中间抽头流量差压表计，14-给水泵中间抽头温度表计，15-给水泵中间抽头压力表计，16-给水泵出口阀门，17-给水泵出口压力表计，18-给水泵出口温度表计，19-液力耦合器，20-电动机，21-电压电流转换器，22-功率测量装置，23-大气压力表计，24-信号采集装置。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实施新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型所提供的一种电动给水泵组效率测试系统，包括高度测量装置、前置泵入口压力表计3、前置泵入口温度表计4、前置泵出口压力表计6、前置泵出口温度表计7，给水泵入口流量测量装置、给水泵出口压力表计17、给水泵出口温度表计18、给水泵中间抽头压力表计15、给水泵中间抽头温度表计14、给水泵中间抽头流量测量装置、功率测量装置22及其电压电流转换器21。

高度测量装置，用于测量前置泵入口压力表计3和前置泵出口压力表计6相对高度差、前置泵出口压力表计6和给水泵出口压力表计17相对高度差、前置泵出口压力表计6和给水泵中间抽头压力表计15相对高度差。

前置泵入口压力表计3和前置泵入口温度表计4安装在前置泵5进水管道的直管段处，分别用于检测前置泵5进水管道内的流体压力和温度；前置泵出口压力表计6和前置泵出口温度表计7安装在前置泵5出水管道的直管段处，分别用于检测前置泵5出水管道内的流体压力和温度。

给水泵出口压力表计17和给水泵出口温度表计18安装在给水泵11出口管道的直管段处，分别用于检测给水泵11出水管道内的流体压力和温度；给水泵入口流量测量装置包括第一节流孔板9和给水泵入口流量差压表计，第一节流孔板9设置在给水泵进口管道内；给水泵入口流量差压表计用于检测给水泵进口管道内第一节流孔板9两侧的差压，从而获取管道内的流体流量。

给水泵中间抽头压力表计15安装在给水泵11的中间抽头管道上，用于检测给水泵11中间抽头管内的流体压力；给水泵中间抽头流量测量装置包括第二节流孔板12和给水泵中间抽头流量差压表计13，第二节流孔板12设置在给水泵中间抽头管道内；给水泵中间抽头流量差压表计13，用于测量给水泵中间抽头管内第二节流孔板12两侧的差压，从而获取管道内的流体流量。

功率测量装置22通过电压电流转换器21与电动机20电源线连接，用于测量电动机20的功率及其功率因素；电动机20转子的一端与前置泵5连接，另一端通过液力耦合器19与给水泵11连接，用于为电动给水泵组提供驱动能量；除氧器1通过前置泵入口阀门2与前置泵5的进水管道连通，前置泵5的出水管道与给水泵11的进水管道连通，给水泵11的出水管道设有给水泵出口阀门16，除氧器1装有液体。

通过前置泵5的入口压力和温度、出口压力和温度，给水泵11的入口流量、出口压力和温度、中间抽头的压力和流量以及电动机的功率及其功率因素，分别计算出前置泵5的扬程、给水泵11的扬程以及给水泵中间抽头扬程，从而计算出给水泵组的有效功率，最后通过给水泵组的有效功率和轴功率得到被测电动给水泵组的效率。

前置泵入口压力表计3、前置泵出口压力表计6、给水泵出口压力表计17、给水泵中间抽头压力表计15、给水泵入口流量差压表计和给水泵中间抽头流量差压表计13在安装前将取样管注满液体，以减少误差。

给水泵入口流量差压表计包括第一给水泵入口流量差压表计8和第二给水泵入口流量差压表计10，采用两组差压表计测量第一节流孔板9两侧的差压，以减小仅采用单个差压表计引入的系统误差。

电动给水泵组效率测试系统还包括信号采集装置24和信号处理装置；前置泵入口温度表计4、前置泵出口温度表计7、给水泵出口温度表计18和给水泵中间抽头温度表计14均采用温度传感器，实现温度信号向电信号的转换。温度传感器采用E型热电偶。

前置泵入口压力表计3、前置泵出口压力表计6、给水泵出口压力表计17和给水泵中间抽头压力表计15均采用压力变送器，实现压力信号向电信号的转换。压力变送器采用EJA系列压力变送器。

给水泵入口流量差压表计和给水泵中间抽头流量差压表计13均采用流量差压变送器，实现流量差压信号向电信号的转换；流量差压变送器采用EJA系列流量差压变送器。温度传感器、压力变送器、流量差压变送器和和功率测量装置22通过有线通信方式分别与信号采集装置24进行连接，实现温度信号、压力信号、流量信号以及功率信号的集中采集；信号采集装置24与信号处理装置连接，对采集到的信号进行分析和计算，直接获得电动给水泵组的效率。本实用新型既可以通过各温度表计、压力表计以及差压表计等的测量数据计算获得给水泵组的效率，也可以通过信号采集装置24对测量数据的集中采集和分析计算，直接获得给水泵组的效率，操作简单、测试速度快且精度高。功率测量装置22采用CL3112型电参数测量系统，信号采集装置24采用EIC-02L型数据采集系统。

本实用新型的电动给水泵组效率测试系统的工作原理为：通过前置泵入口阀门2和给水泵出口阀门16控制管道系统的打开，使除氧器1内的液体流入管道系统内，通过前置泵入口压力表计3和前置泵出口压力表计6分别检测前置泵5的入口压力P₀、出口压力P₁；通过给水泵入口流量测量装置测量给水泵进水管道内的流体流量M，给水泵出口压力表计17测量给水泵的出口压力P₂；通过给水泵中间抽头流量测量装置测量给水泵中间抽头管道流体流量M_抽，给水泵中间抽头压力表计15测量给水泵中间抽头压力P_抽；通过高度测量装置测量前置泵出口压力表计测点与前置泵入口压力表计测点的相对高度差ΔZ₁，给水泵中间抽头压力表计测点与前置泵出口压力表计测点的相对高度差ΔZ₂，给水泵出口压力表计测点与前置泵出口压力表计测点的相对高度差ΔZ₃；

则可以计算出前置泵的扬程：V₁为前置泵出口管道内流体流速，m/s；V₀为前置泵进口管道内流体流速，m/s；ρ₀为前置泵入口管道内流体密度，kg/m³；ρ₁为前置泵出口管道内流体密度，也是给水泵入口管道内流体密度，kg/m³，g为重力加速度；

其中，D_前入为前置泵入口管道外径，m；Δd_前入前置泵入口管道壁厚，m；D_给入为给水泵入口管道外径，m；Δd_给入给水泵入口管道壁厚，m；管道外径可以通过刻度钢尺测量，管道壁厚可以通过游标卡尺测量。

给水泵中间抽头扬程：ρ_抽为给水泵中间抽头管道内流体密度，kg/m³；V_抽为给水泵中间抽头管道内流体流速，m/s；

其中，D_抽为给水泵中间抽头管道外径，m；Δd_抽给水泵中间抽头管道壁厚，m。

给水泵扬程：V₂为给水泵出口管道内流体流速，m/s；ρ₂为给水泵出口管道内流体密度，kg/m³；

其中，D_给出为给水泵出口管道外径，m；Δd_给出给水泵出口管道壁厚，m。

计算给水泵组的有效功率：

电动给水泵组轴功率P_a：P_a＝P_g×η_m，其中，P_g为电动机的输入功率，单位为kW；η_m为电动机效率；

最后被测电动给水泵组的效率为给水泵组的有效功率与轴功率的比值百分数。

以上所揭露的仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电动给水泵组效率测试系统，其特征在于：包括高度测量装置、前置泵入口压力表计、前置泵入口温度表计、前置泵出口压力表计、前置泵出口温度表计，给水泵入口流量测量装置、给水泵出口压力表计、给水泵出口温度表计、给水泵中间抽头压力表计、给水泵中间抽头温度表计、给水泵中间抽头流量测量装置、功率测量装置及其电压电流转换器；

所述高度测量装置，用于测量前置泵入口压力表计和前置泵出口压力表计相对高度差、前置泵出口压力表计和给水泵出口压力表计相对高度差、前置泵出口压力表计和给水泵中间抽头压力表计相对高度差；

所述前置泵入口压力表计和前置泵入口温度表计安装在前置泵进水管道的直管段处，分别用于检测前置泵进水管道内的流体压力和温度；所述前置泵出口压力表计和前置泵出口温度表计安装在前置泵出水管道的直管段处，分别用于检测前置泵出水管道内的流体压力和温度；

所述给水泵出口压力表计和给水泵出口温度表计安装在给水泵出口管道的直管段处，分别用于检测给水泵出水管道内的流体压力和温度；所述给水泵入口流量测量装置包括第一节流孔板和给水泵入口流量差压表计，所述第一节流孔板设置在给水泵进口管道内；所述给水泵入口流量差压表计用于检测给水泵进口管道内第一节流孔板两侧的差压，从而获取管道内的流体流量；

所述给水泵中间抽头压力表计安装在给水泵的中间抽头管道上，用于检测给水泵中间抽头管内的流体压力；所述给水泵中间抽头流量测量装置包括第二节流孔板和给水泵中间抽头流量差压表计，所述第二节流孔板设置在给水泵中间抽头管道内；所述给水泵中间抽头流量差压表计，用于测量给水泵中间抽头管内第二节流孔板两侧的差压，从而获取管道内的流体流量；

所述功率测量装置通过电压电流转换器与电动机电源线连接，用于测量电动机的功率及其功率因素；所述电动机转子的一端与前置泵连接，另一端通过液力耦合器与给水泵连接，用于为电动给水泵组提供驱动能量；除氧器通过前置泵入口阀门与前置泵的进水管道连通，所述前置泵的出水管道与给水泵的进水管道连通，所述给水泵的出水管道设有给水泵出口阀门；

通过测量前置泵的入口压力和温度、出口压力和温度，给水泵的入口流量、出口压力和温度、中间抽头的压力、温度和流量，以及电动机的功率及其功率因素，分别计算出前置泵的扬程、给水泵的扬程以及给水泵中间抽头扬程，从而计算出给水泵组的有效功率，最后通过给水泵组的有效功率和轴功率得到被测电动给水泵组的效率。

2.如权利要求1所述的电动给水泵组效率测试系统，其特征在于：所述前置泵入口压力表计、前置泵出口压力表计、给水泵出口压力表计、给水泵中间抽头压力表计、给水泵入口流量差压表计和给水泵中间抽头流量差压表计在安装前将取样管注满液体。

3.如权利要求1所述的电动给水泵组效率测试系统，其特征在于：所述给水泵入口流量差压表计包括第一给水泵入口流量差压表计和第二给水泵入口流量差压表计，采用两组差压表计测量第一节流孔板两侧的差压。

4.如权利要求1所述的电动给水泵组效率测试系统，其特征在于：所述测试系统还包括信号采集装置和信号处理装置；所述前置泵入口温度表计、前置泵出口温度表计、给水泵出口温度表计和给水泵中间抽头温度表计均采用温度传感器，实现温度信号向电信号的转换；

所述前置泵入口压力表计、前置泵出口压力表计、给水泵出口压力表计和给水泵中间抽头压力表计均采用压力变送器，实现压力信号向电信号的转换；

所述给水泵入口流量差压表计和给水泵中间抽头流量差压表计均采用流量差压变送器，实现流量差压信号向电信号的转换；所述温度传感器、压力变送器、流量差压变送器和功率测量装置通过有线或无线通信方式分别与信号采集装置进行连接，实现温度信号、压力信号、流量信号以及功率信号的集中采集；所述信号处理装置与信号采集装置连接，计算处理信号采集装置获取的数据，得到被测给水泵组的效率。

5.如权利要求4所述的电动给水泵组效率测试系统，其特征在于：所述温度传感器采用E型热电偶；所述压力变送器采用EJA系列压力变送器；所述流量差压变送器采用EJA系列流量差压变送器。

6.如权利要求4所述的电动给水泵组效率测试系统，其特征在于：所述信号采集装置采用EIC-02L型数据采集系统；所述功率测量装置采用CL3112型电参数测量系统。

7.如权利要求1所述的电动给水泵组效率测试系统，其特征在于：所述系统还包括大气压力表计，用于检测电动给水泵组所处环境的大气压力。