TW201544704A - 泵浦測試系統 - Google Patents

Abstract

一種泵浦測試系統，用以測試一泵浦的性能，包含入水管路、注入裝置、出水管路、熱交換器、流量調節閥、流量感測器及揚程感測組。入水管路的相對兩端分別連接泵浦的入口端以及熱交換器。注入裝置連接入水管路的相對兩端之間的一注入開口。出水管路的相對兩端分別連接泵浦的出口端以及熱交換器的另一端。流量調節閥以及流量感測器皆設於出水管路，流量調節閥用以調節流量，流量感測器用以量測泵浦的流量。揚程感測組皆設置於入水管路及出水管路，用以量測泵浦的揚程。其中，入水管路、泵浦、出水管路與熱交換器共同形成封閉循環流路。

Description

泵浦測試系統

本發明關於一種泵浦測試系統，特別是一種封閉式的泵浦測試系統。

無論是家庭及工業廠房，泵浦(pump)皆是一種不可或缺的重要設備。泵浦係為一種用以增加流體的壓力，使流體輸送至他處的機械裝置。然而，當泵浦運用於大型精密設備時，泵浦的揚程與流量的穩定性成為了整體系統是否能正常與穩定運作的重要因素之一。

一般來說，業者係可利用泵浦測試系統來測試泵浦。泵浦測試系統主要包含入水管路、出水管路以及水槽。其中，入水管路與出水管路分別連接於泵浦的入水端以及出水端，入水管路與出水管路分別連接於水槽，使入水管路、泵浦、出水管路以及水槽共同形成一迴路。進一步來說，當泵浦運轉時，水槽內的液體被泵浦驅動而經由入水管路進入泵浦的入水端，液體再自泵浦的出水端流出至出水管路，而後輸送回水槽。如此，液體可經由此迴路週而復始的流動。泵浦測試系統藉由其感測器可測量泵浦的揚程與流量，以判斷泵浦是否合乎於標準。

其中水槽內的液體可視為靜止，當泵浦所打出的液 體經由出水管路進入水槽時，流動的液體撞擊靜止的液體會產生渦流，進而影響測量的準確性。於習知技術中，為了維持管內以軸心對稱的流體速度分布、等靜壓分布以減少渦流，水槽的入口端以及出口端之間必須相隔一距離。如此，可避免水槽內的渦流進入入水管路。然而，由於入口端以及出口端必須間隔一距離，故而增加了水槽的容積，需要更多的測試流體來填充水槽。而後，業者開發成一種開式水槽的測試系統，其具有一入口端以及一出口端，入口端以及出口端分別藉由相異的入水管路以及出水管路連接泵浦，且入口端與出口端之間有一間隔板，可防止渦流進入入水管路。其中，流體亦需填充於密閉式水槽內，雖然減少了測試流體用量，但仍需要至少五十公升的不凍液(anti-freeze fluid)方可進行測試。如此，龐大的不凍液使用量將會大幅提高整體的測試成本。

是以，如何開發出一種泵浦測試系統，能夠減少測試流體，且維持泵浦測試系統的準確性，成為業者所欲克服的重要問題。

鑒於以上的問題，本發明揭露一種泵浦測試系統，僅需要少量的測試流體，即可準確地測試一待測泵浦的性能。

本發明的一實施例提供一種泵浦測試系統，用以測試一泵浦，其包含一入水管路、一注入裝置、一出水管路、一熱交換器、一流量感測器、一流量調節閥以及一揚程感測組。入水 管路，具有相對之一第一端口與一第二端口以及一注入開口，第一端口連接泵浦的一入口端，注入開口介於第一端口與第二端口之間。注入裝置連接注入開口。出水管路具有相對之一第三端口以及一第四端口，第三端口連接泵浦的一出口端。熱交換器連接於出水管路的第四端口與入水管路的第二端口之間。流量感測器設置於出水管路，用以量測泵浦的流量。流量調節閥設置於流量感測器與出水管路的第四端口之間。揚程感測組設置於入水管路以及出水管路，用以量測泵浦的揚程。其中，入水管路、泵浦、出水管路與熱交換器依序共同形成一封閉循環流路。

綜合上述，根據本發明揭露的泵浦測試系統，入水管路、泵浦、出水管路與熱交換器依序串聯而共同形成一封閉循環流路，且入水管路與注入管路的交接處形成三通管路。一測試液體僅於入水管路、泵浦與出水管路之間流動，流量感測器以及揚程感測組即可同時偵測泵浦的流量和揚程。另外，可調整流量調節閥，以量測不同流量時的性能。如此，在僅需要少量的測試液體的情況下，泵浦測試系統即可準確地測試泵浦，進而大幅降低測試成本。此外，注入裝置可自動地排出測試液體內的空氣，以穩定測試液體的流動，進而提升泵浦測試系統測試的準確性。

以上之關於本發明內容之說明及以下之實施方式之說明用以示範與解釋本發明之原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

1‧‧‧泵浦測試系統

10‧‧‧入水管路

11‧‧‧第一端口

12‧‧‧第二端口

13‧‧‧注入開口

20‧‧‧出水管路

21‧‧‧第三端口

22‧‧‧第四端口

30‧‧‧注入裝置

31‧‧‧水箱

32‧‧‧注入管路

33‧‧‧注入閥

40‧‧‧流量感測器

50‧‧‧揚程感測組

51‧‧‧入口壓力感測器

52‧‧‧出口壓力感測器

60‧‧‧穩流器

70‧‧‧熱交換器

81‧‧‧流量調節閥

82‧‧‧排水閥

83‧‧‧排氣閥

84‧‧‧控制器

90‧‧‧泵浦

91‧‧‧入口端

92‧‧‧出口端

第1圖，為根據本發明一實施例的泵浦測試系統的示意圖。

第2圖，為根據本發明另一實施例的泵浦測試系統的示意圖。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

本發明揭露一種泵浦測試系統，其用以測試一待測泵浦的性能。舉例來說，泵浦測試系統可用以測量待測泵浦的流量、揚程、溫度，進而計算出其輸出功率以及效率。

以下介紹本發明的泵浦測試系統，請參照『第1圖』，其為根據本發明一實施例的泵浦測試系統的示意圖。

本發明一實施例揭露一種泵浦測試系統1，其用以測試一泵浦90。泵浦測試系統1包含一入水管路10、一注入裝置30、一出水管路20、一熱交換器70、一流量感測器40、一流量調節閥81以及一揚程感測組50。其中，泵浦90具有一入口端91以及一出口端92。入口端91用以供一測試流體(例如一不凍液，但非用以現定本發明)進入其中，經由泵浦90的內部機構，加壓測試流體，以驅動測試流體自出口端92排出。

在本實施例中，入水管路10具有一第一端口11與一第二端口12以及一注入開口13。第一端口11與第二端口12分別位於相對兩端，注入開口13介於第一端口11與第二端口12之間。第一端口11連接泵浦90的一入口端91。

注入裝置30連接入水管路10的注入開口13。使用者可將測試流體置入注入裝置30，測試流體經由注入裝置30而流至入水管路10的注入開口13，而再經由第一端口11進入泵浦90。詳細來說，在本實施例以及部份的其他實施例中，注入裝置30更包含一水箱31、一注入管路32以及一注入閥33。注入管路32的兩端分別連接水箱31以及入水管路10的注入開口13。也就是說，入水管路10的注入開口13處與注入管路32之交接處形成三通管路。是以，當使用者將測試流體置入於水箱31，測試流體再經由注入開口13進入入水管路10中而流入至入水管路10的注入開口13。此外，注入閥33設置於注入管路32，注入閥33可調整測試流體的流量大小，使用者可手動關閉注入閥33，以封閉測試流體繼續流入至入水管路10。在本實施例以及部份的其他實施例中，注入裝置30的絕對高度大於入水管路10的絕對高度以及出水管路20的絕對高度，且入水管路10的絕對高度大於出水管路20的絕對高度。更詳細來說，水箱31的絕對高度大於注入管路32的絕對高度以及入水管路10的絕對高度。如此，當使用者注入測試流體於水箱31內後，測試流體藉由地心引力並經由注入管路32而導引至入水管路10。此外，又因為注入管路32的絕對 高度係大於入水管路10的絕對高度，如此可避免測試流體回流至注入裝置30內。

出水管路20具有相對之一第三端口21以及一第四端口22。第三端口21連接泵浦90的出口端92。

熱交換器70的兩端分別連接於出水管路20的第四端口22與入水管路10的第二端口12之間。熱交換器70用以冷卻來自第四端口22的測試流體，帶走測試流體的熱量，以降低測試流體的溫度。之後，冷卻的測試流體再流至入水管路10的第二端口12，而繼續循環。藉此，熱交換器70的設置可使測試流體於測試過程中維持同一溫度，以提升泵浦測試系統1的準確性。

如此，入水管路10、泵浦90、出水管路20與熱交換器70依序共同形成一封閉循環流路。也就是說，泵浦90自入水管路10接收測試流體後，泵浦90加壓並再打出測試流體至出水管路20。而後流經熱交換器70，且熱交換器70可帶走測試流體於循環流路中流動時所產生的熱量。最後，測試流體流回至入水管路10。藉此，測試流體得以繼續沿著上述封閉循環流路中流動。再者，在本實施例以及部份的其他實施例中，水箱31的絕對高度亦大於出水管路20的絕對高度，可避免測試流體回流至注入裝置30內。

流量感測器40設置於出水管路20，且鄰近於泵浦90的出口端92。流量感測器40用以量測泵浦90的流量。

泵浦測試系統1更包含一流量調節閥81，設置於流 量感測器40與出水管路20的第四端口22之間。流量調節閥81用以控制測試流體於出水管路20的流量大小。當流量調節閥81完全開啟時，即為泵浦90驅動測試流體的最大流量。此外，在本實施例中，熱交換器70位於流量調節閥81之流路後端。由於測試流體在流量調節閥81的溫度會最高，因此，流量調節閥後方配置熱交換器70的熱交換效能會最好。

揚程感測組50設置於入水管路10以及出水管路20，用以量測泵浦90的揚程。詳細來說，揚程感測組50更包含一入口壓力感測器51以及一出口壓力感測器52，入口壓力感測器51設置於入水管路10且鄰近第一端口11與注入開口13之間，而出口壓力感測器52設置於出水管路20且鄰近第三端口21。藉由入口壓力感測器51以及出口壓力感測器52分別量測泵浦90的入口端91以及出口端92的壓差，進而計算出泵浦90的揚程。另外，入口壓力感測器51以及出口壓力感測器52分別與入口端91以及出口端92之間的距離係根據泵浦90的管徑而調整。藉此，揚程感測組50得以更精準地量測泵浦90的揚程。

再者，在本實施例以及部分的其他實施例中，泵浦測試系統1更包含一排水閥82，設置於出水管路20。由於入水管路10的絕對高度大於出水管路20的絕對高度，因此當泵浦測試系統1測試結束後，排水閥82得以開啟，藉由地心引力而排出測試液體。換句話說，排水閥82係可設置於泵浦測試系統1的最低點，以利於排出測試液體。

以下介紹上述泵浦測試系統1測試泵浦90的步驟，請繼續參閱『第1圖』。

首先，將入水管路10的第一端口11連接泵浦90的入口端91，出水管路20的第三端口21連接泵浦90的出口端92。接著，注入測試流體於注入裝置30，使測試流體經由入水管路10流至泵浦90的入口端91。此時注入閥33可完全開啟，以使測試流體快速進入入水管路10。接下來，啟動泵浦90，使測試流體依序沿著入水管路10、泵浦90與出水管路20所形成之封閉循環流路持續流動。由於原先之管路內具有空氣，因此當測試流體開始流動時，空氣可經由注入裝置30自動排出。當無氣泡繼續排出時，即代表測試流體趨於穩定，以增加量測的準確性。此外，熱交換器70能帶走測試流體於循環流路中流動時所產生的熱量，使測試流體於測試過程中維持一固定溫度。

這時候，流量感測器40與揚程感測組50即可開始分別量測泵浦90的流量與揚程。藉由上述本發明泵浦測試系統1的結構特徵，流量感測器40與揚程感測組50位於其量測截面之測試流體的速度分布具有軸對稱之特性且具有等靜壓分布之特性，故而流量感測器40與揚程感測組50可準確地測量泵浦90的性能(流量與揚程)。當流量調節閥81完全開啟時，流量感測器40與揚程感測組50可測得泵浦90的最大流量時的實際流量與揚程。

之後，可階段性調整流量調節閥81至最小流量點(或 是完全關閉)，以量測特定情況下泵浦90的性能。如此即可計算各情況下泵浦90的揚程、流量與輸出功率。

當測試結束後，停止泵浦90的運轉並打開排水閥82，使測試流體流出。於測試流體流出過程中，可以在注入管路32吹入空氣以增加流體流出速度。待流體完全流出後，即可拆卸泵浦90，使脫離泵浦90於泵浦測試系統1。

藉由上述本發明泵浦測試系統1的結構特徵，流量感測器40與揚程感測組50位於其量測截面之測試流體的速度分布具有軸對稱之特性且具有等靜壓分布之特性，故而流量感測器40與揚程感測組50可準確地測量泵浦90的性能。

以下介紹另一實施例的泵浦測試系統，請參照『第2圖』，其為根據本發明另一實施例的泵浦測試系統的示意圖。本實施例與上述『第1圖』之泵浦測試系統1的結構相似，故相同標號代表相似結構，且相同之處不再贅述。

在本實施例中，泵浦測試系統1更包含一排氣閥83，設置於入水管路10的第二端口12與注入開口13之間。排氣閥83用以自動排出測試流體內殘餘的空氣，以穩定測試流體的流動，進而提升測試系統測試的準確性。

在本實施例中，泵浦測試系統1更包含一穩流器60，設置於出水管路20。更進一步來說，流量感測器40設置於穩流器60以及出水管路20的第四端口22之間。穩流器60具有穩定測試流體的功能，且穩流器60介於出水管路20的第三端口 21與流量感測器40，因此，穩流器60的設置能使流量感測器40更能準確地測量泵浦90的流量。此外，穩流器60更具有一檢視窗，使用者能透過檢視窗以使用肉眼觀測測試流體的流動，以判斷測試流體是否穩定。

在本實施例中，泵浦測試系統1的排水閥82設置於流量調節閥40與出水管路20的第四端口22之間，而揚程感測組50的出口壓力感測器設置52於出水管路20的第三端口21與穩流器60之間。

於測試過程中泵浦測試系統1更包含一控制器84，電性連接於流量感測器40與揚程感測組50。控制器84用以控制流量感測器40與揚程感測組50的運作以及偵測。流量感測器40與揚程感測組50會傳遞所偵側的數值至控制器84，以供使用者觀測與操作。

此外，泵浦測試系統1更可包含多個溫度計(未繪示)，分別設置於入水管路10以及出水管路20，用以測量測試流體的溫度。

以下介紹本實施例泵浦測試系統測試泵浦的步驟，請繼續參照『第2圖』。

首先，將入水管路10的第一端口11連接泵浦90的入口端91，出水管路20的第三端口21連接泵浦90的出口端92。關閉排水閥82，開啟流量調節閥81至最大限度。

接著，注入測試流體於注入裝置30，使測試流體經 由入水管路10流至泵浦90的入口端91。此時，注入閥33可完全開啟，以使測試流體快速流進入水管路10。直到注入裝置30內的測試液體無法繼續流進入水管路10後方可停止繼續加入測試流體。

接下來，啟動泵浦90，使測試流體依序沿著入水管路10、泵浦90、出水管路20與熱交換器70所形成之封閉循環流路持續流動。由於原先之管路內具有空氣，因此當測試流體開始流動時，空氣可經由排氣閥83以及注入裝置30自動排出。當無氣泡繼續排出時，即代表測試流體趨於穩定。另外，開啟熱交換器70，使測試流體於測試過程中維持同一溫度。這時候，流量感測器40與揚程感測組50即可開始分別量測泵浦90的流量與揚程。此時，藉由流量感測器40與揚程感測組50可測得泵浦90的最大流量時的實際流量與揚程。

之後，可階段性調整流量調節閥81至最小流量點(或是完全關閉)，以量測特定情況下泵浦90的性能。如此即可計算各情況下泵浦90的揚程、輸出功率、軸功率以及效率。

當測試結束後，停止泵浦90的運轉並打開排水閥82，使測試流體藉由地心引力流出。於測試流體排出過程中，可以在注入管路32吹入空氣以增加流體流出速度。待流體完全流出後，即可拆卸泵浦90，使泵浦90拆卸於泵浦測試系統1。

總合上述，根據本發明揭露的泵浦測試系統，入水管路、泵浦、出水管路與熱交換器依序串聯而共同形成一封閉循 環流路，且入水管路的注入開口處與注入管路之間的交接處形成三通管路。因此，當測試泵浦時，測試液體僅於入水管路、泵浦、出水管路與熱交換器之間流動，流量感測器以及揚程感測組即可同時偵測泵浦的流量和揚程。另外，可調整流量調節閥，以量測不同流量時的性能。如此，在僅需要少量的測試液體的情況下，即可準確地測試泵浦，進而大幅降低測試成本。此外，注入裝置與排氣閥可自動排出封閉循環流路內的空氣，以穩定測試液體的流動，進而提升泵浦測試系統測試的準確性。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧泵浦測試系統

10‧‧‧入水管路

11‧‧‧第一端口

12‧‧‧第二端口

13‧‧‧注入開口

20‧‧‧出水管路

21‧‧‧第三端口

22‧‧‧第四端口

30‧‧‧注入裝置

31‧‧‧水箱

32‧‧‧注入管路

33‧‧‧注入閥

40‧‧‧流量感測器

50‧‧‧揚程感測組

51‧‧‧入口壓力感測器

52‧‧‧出口壓力感測器

60‧‧‧穩流器

70‧‧‧熱交換器

81‧‧‧流量調節閥

82‧‧‧排水閥

83‧‧‧排氣閥

84‧‧‧控制器

90‧‧‧泵浦

91‧‧‧入口端

92‧‧‧出口端

Claims (9)

1. 一種泵浦測試系統，用以測試一泵浦，其包含：一入水管路，具有相對之一第一端口與一第二端口以及一注入開口，該第一端口連接該泵浦的一入口端，該注入開口介於該第一端口與該第二端口之間；一注入裝置，連接該注入開口；一出水管路，具有相對之一第三端口以及一第四端口，該第三端口連接該泵浦的一出口端；一熱交換器，連接於該出水管路的該第四端口與該入水管路的該第二端口之間；一流量感測器，設置於該出水管路，用以量測該泵浦的流量；一流量調節閥，設置於該流量感測器與該出水管路的該第四端口之間；以及一揚程感測組，設置於該入水管路以及該出水管路，用以量測該泵浦的揚程；其中，該入水管路、該泵浦、該出水管路與該熱交換器依序共同形成一封閉循環流路。
2. 如請求項1所述之泵浦測試系統，其中該揚程感測組更包含一入口壓力感測器以及一出口壓力感測器，該入口壓力感測器設置於該入水管路且鄰近該第一端口與該注入開口之間，該出口壓力感測器設置於該出水管路且鄰近該第三端口。
3. 如請求項2所述之泵浦測試系統，更包含一穩流器，設置於該出水管路，且該流量感測器設置於該穩流器以及該出水管路的 該第四端口之間。
4. 如請求項3所述之泵浦測試系統，其中該出口壓力感測器設置於該出水管路的該第三端口與該穩流器之間。
5. 如請求項1所述之泵浦測試系統，其中該注入裝置更包含一水箱、一注入管路以及一注入閥，該注入管路的兩端分別連接該水箱以及該注入開口，該注入閥設置於該注入管路，該注入管路與該入水管路交接處形成三通管路。
6. 如請求項5所述之泵浦測試系統，其中該水箱的絕對高度大於該注入管路的絕對高度、該入水管路的絕對高度以及該出水管路的絕對高度。
7. 如請求項1所述之泵浦測試系統，更包含一排水閥，設置於該流量調節閥與該出水管路的該第四端口之間。
8. 如請求項1所述之泵浦測試系統，更包含一排氣閥，設置於該入水管路的該第二端口與該注入開口之間。
9. 如請求項1所述之泵浦測試系統，其中該注入裝置的絕對高度大於該入水管路的絕對高度以及該出水管路的絕對高度，且該入水管路的絕對高度大於該出水管路的絕對高度。