THXLX-1型离心泵特性曲线测定实验指导书

天煌教仪

浙江天煌科技实业有限公司

离心泵特性曲线测定实验

一、实验目的

1． 了解离心泵的结构特性，掌握离心泵的操作方法； 2． 了解无纸记录仪及压力、流量等传感器的使用方法； 3． 测定离心泵在恒定转速下的运行特性，测定特性曲线。 二、实验装置与流程

实验装置如图1所示，由水箱、离心泵、涡轮流量计、电动调节阀、压力表、真空表、转速传感器、功率表和不锈钢进、出管道等组成。

1－底阀； 2－引水阀； 3－离心泵； 4－真空表前切断阀； 5－真空表； 6－负压传感器；7－压力表前切断阀； 8－压力表； 9－压力传感器； 10－温度传感器； 11－涡轮流量传感器；12－电动调节阀； 13－切断阀； 14－旁路阀； 15－转速表； 16－功率表 ； 17－水箱

图1 离心泵特性曲线测定实验装置流程示意图

水从水箱17经泵底阀1吸入，流过吸入管路到离心泵3，经离心泵增压后，流经涡轮流量计11、电动调节阀12返回水箱，循环使用。在泵的进、出口管线上分别装有真空表5、负压传感器6、压力表8和压力传感器9，在它们的进口管线上分别装有真空表前切断阀4和压力表前切断阀7。管路内流量由涡轮流量计11测量，并由出口电动调节阀12调节流量。所用离心泵型号为 IT-6，涡轮流量传感器型号为LWGY-40，电动调节阀的开度和流量均可在无纸记录

2

1

1

仪上操作和读数。

三、监控工程

1．有组态要求的上位监控机软件安装

1) 软件环境要求：“力控5.0”组态软件安装在Windows NT4.0/Windows 2000/Windows XP 简体中文版操作系统下使用。

2) 硬件环境要求：PIII 500以上的微型机及其兼容机；

至少64M内存，推荐128M；

至少1G的硬盘剩余空间；

VGA、SVGA及支持Windows 256色以上的图形显示卡。

3）安装内容

打开PC机，将力控组态软件的安装光盘放到计算机的光驱中，系统会自动启动setup.exe 安装程序（注：也可以运行光盘中的setup.exe启动安装程序）。

在此安装界面中，左面有一排按钮，分别是：安装指南、安装力控5.0、安装I/O驱动程序、安装加密锁驱动、技术宝典、退出安装等按扭，本实验装置要求先安装力控5.0，再安装I/O驱动程序即可，安装界面如图下图所示：

4) 安装力控5.0

进行力控组态软件的安装，包括B/S和C/S网络功能，具体由硬件加密锁来区分。

5) 安装力控的I/O驱动

力控I/O驱动可选择性的安装。

安装完力控5.0后，鼠标左键双击桌面上的“力控5.0”图标：

然后再点击“工程管理器”中的“搜索应用”按钮如下图：

在出现的“浏览文件夹”窗口中选中本实验装置的配套监控工程HXLX”如下图：

点“确定”按钮，在“工程管理器”中添加进了“THXLX”条目。选中“THXLX”条目,再点击“工程管理器”中的“进入运行”按钮，进入监控工程运行画面如下：

2．无组态要求的上位监控机软件安装：

上位监控机无组态要求的，不需要安装力控软件，直接安装实验装置配套的监控工程软件即可。

步骤：运行配套光盘Pcauto目录下的setup执行工程安装，安装完毕运行可执行文件即可

对实验装置进行监控。 四、原理和方法

在转速n 固定不变的情况下，离心泵的实际扬程H 、功率消耗N 及总效率η 与泵送液能力（即流量）Q 之间的关系以曲线表示，称为离心泵的特性曲线，它能反映出泵的运行性能，可作为选择离心泵的依据。

离心泵的特性曲线可用下列三个函数关系表示：

H = f 1 (Q ) N = f 2 (Q ) η = f 3 (Q ) ( 1 ) 这些函数关系均可由实验测得，其测定方法如下： 1．流量Q （l/s ）

流体在管内的流量由涡轮流量计测量，并在无纸记录仪上读取。

Q= Q ’×1000/3600 （l/s ）

式中： Q ’—无纸记录仪上的泵流量读数， m 3/h 。 2．实际扬程H （mH 2O ）

在泵进、出口真空表及压力表处列柏努利方程可得：

f H g

u

g p z H g u g p z +++=+++222

2222

111ρρ ( 2 )

因两截面间的管长很短，通常可忽略阻力损失项H f ，则：

g

u u g p p z z H 2)(2

12

21212-+-+-=ρ ( 3 )

式中： h 0 = z 2 - z 1，指真空表、压力表接口间垂直距离，本装置h 0=0.1m ；

P 1 —由真空表读出的真空度（读数为负数），Pa ；

P 2 —由压力表读出的压力，Pa ；

ρ —流体（水）的密度，可近似取 ρ=1000 kg/m 3 ，或者根据水温查水的物性数据

表而得到；

g —重力加速度，g = 9.807m/s 2 。

u 1 —泵进口处液体流速，m/s ；本装置进口处内径d 1=0.040m ；

112

4

3600'd Q u ??

=

π

u 2 —泵出口处液体流速，m/s ；本装置出口处内径d 2=0.031m 。

222

4

3600'd Q u ??

=

π

3．轴功率N （W ）

传电电ηη??=N N ( 4 )

式中：

N 电 —电动机的输入功率，由功率表测得，W ；

η电 —与电动机的输入功率N 电相对应的电机效率，根据电动机的输入功率N 电的大小，查

实验室提供的电机效率曲线图可得到；

η传 —传动效率，本装置为联轴节传动，故η传 =1 。

4．总效率η

%100103

?????==-N g Q H N N e ρη泵输入功率（轴功率）率）泵输出功率（即有效功 ( 5 )

式中：Q ——流量，l/s ；

H ——实际扬程， mH 2O ； N ——轴功率，W ；

ρ——流体（水）的密度，可近似取 ρ=1000 kg/m 3 ，或者根据水温查水的物性数据表

而得到；

g ——重力加速度，g = 9.807m/s 2 。 5．泵转速改变时的换算

考虑到泵特性曲线要求在恒定转速下测定，但是实际上感应电动机在负载转矩改变时，其转速也会有变化，这样当实验点的流量发生变化时，其相应的转速也会有所改变。为了绘制出恒定转速下的泵的特性曲线，我们可应用泵的比例定律，将实验的实测数据换算成某一定转速n 2下的数据（通常取n 2为离心泵的额定转速，一般泵的额定转速n 2=2840转/分）。

比例定律的应用条件： （1）%20≤?n

n

（2）在转速改变前后，η保持基本不变。 具体换算关系如下：

2

1

21n n Q Q = 2

22

1

21n n H H =

3

23

1

21n n N N =

式中：Q 1—— 实验转速n 1下的流量，l/s ；

H 1—— 实验转速n 1下的实际扬程，mH 2O ； N 1—— 实验转速n 1下的轴功率，W ； Q 2—— 泵额定转速n 2下的流量，l/s ； H 2—— 泵额定转速n 2下的实际扬程，mH 2O ；

N2——泵额定转速n2下的轴功率，W；

n1——实验转速，转/分；

n2——泵的额定转速，转/分。

五、实验操作步骤和注意事项

1．实验注意

（1）实验装置有可靠的漏电保护设计，通电前，将实验装置外壳和电源地线连接，可防止轻微漏电现象出现。

（2）电机和泵连接轴为高速转动部分，实验时应防止身体部位接触连接轴，特别要注意头发或衣物转入而发生危险事故。

（3）实验前先通电检查电机转动方向和电机外壳所标示的转动方向是否一致，若不一致，可通过改变电机进线相序来调节。

（4）上位机软件中，“重做实验”只是对实验表格中数据清除，曲线历史记录仍然存在。

2．先关闭离心泵电源开关，然后开启仪表柜上的电源总开关和功率表、智能测速仪、无纸记录仪及电动调节阀的电源开关，打开计算机，运行上位监控工程软件，当出现离心泵特性曲线测定实验装置画面后，点“进入实验”按扭。

3．全开电动调节阀前切断阀，关闭电动调节阀，同时全开电动调节阀的旁路阀。

4．在启动离心泵前，先给泵引水：打开引水阀，用杯子通过引水漏斗向离心泵内引水，直到引水漏斗内的水位不下降或者水位只有少许下降为止，关闭引水阀和电动调节阀的旁路阀，在确认电动调节阀和电动调节阀的旁路阀已关闭的前提下，再打开仪表柜上的离心泵开关，启动离心泵。

5．为减少压力表和真空表读数的波动，稍开真空表前切断阀和压力表前切断阀，以能反映压力的变化而又没有过大的波动为佳（阀门开度约在150～200左右）。

6．按照“监控工程”介绍进入工程运行界面，点击“进入实验”按钮，进入实验管路流程图界面，在本界面上可监视温度、流量等过程变量值。

7．在无纸记录仪上，通过“翻页”键，将无纸记录仪的显示屏翻到电动调节阀开度的显示页面（即显示LOOP1和LOOP2界面），通过“追忆”键的左右指示键，调至“AUTO”或“MAN”选项，通过“确认”键确认当前控制方式为“MAN”，再通过“追忆”的左右指示键，调到“MV”的值选项，用向上“∧”和向下“∨”箭头，将电动调节阀开度调至最大（开度调到100%），这时流量也达到最大，待流量达到稳定后（调节阀设定值与当前开度显示值相差±1%以内且当前开度显示值稳定不变，流量波动±0.05且变化缓慢或者基本不变），可在计算机离心泵特性曲线测定实验装置运行系统的主界面上点击“扬程~流量报表曲线”按钮（或点击“功率~流量报表曲线”按钮或点击“效率~流量报表曲线”按钮），进入相应的扬程~流量报表曲线界面（或功率~流量报表曲线或效率~流量报表曲线）如下图：

8．点击“取第1个点”按扭，计算机可将该流量下的所有原始数据（流量计读数、泵进

口真空表读数、泵出口压力表读数、功率表读数、转速表读数和温度的读数）都全部自动读下，也可从仪表柜各测试仪表上人工读取流量计读数、泵进口真空表读数、泵出口压力表读数、功率表读数、转速表读数和温度的读数。

9．当读完最大流量下的上述各读数后，按步骤6操作无纸记录仪，减小电动调节阀的开度到90%（减小流量通过减小电动调节阀的开度来实现，电动调节阀开度每次约减小10%），待流量达到稳定后（调节阀设定值与当前开度显示值相差±1%以内且当前开度显示值稳定不变，流量波动±0.05且变化缓慢或者基本不变为稳定），再点击“取第2个点”按钮，计算机读取该流量下的所有数据，也可从仪表柜各显示仪表上人工读取各项数据。

10．本实验从最大流量做起，一般测定约10个实验点（不超过15个实验点）。通过逐次减小电动调节阀的开度来改变流量，一直至流量为零时止。电动调节阀的开度从100%到30%区间每次约减小10%，在30%到15%区间内每次减小5%，电动调节阀开度减小到15%后，由于受流量传感器精度限制，小流量不能准确测定，直接将电动调节阀开度减小到0% 。在电动调节阀各开度值下，待流量达到稳定后，可点击“取第X个点”按钮，计算机记录该流量下的所有数据，也可从仪表柜各显示仪表上人工读取各项数据（为了保证所测得的特性曲线的完整性，流量为零时作为流量最小的实验点不能忘记测取。）。

11．实验过程中如有操作错误需重新做实验可点击“重做实验”按钮，一个实验取点结束可点击“结束实验”按钮。

12．实验结束后，依次关闭电动调节阀、离心泵，再关闭计算机和仪表柜上所有仪表电源和电源总开关。

六、实验数据记录

专业姓名学号日期地点装置号同组同学

七、实验报告

1．根据实验数据记录表，用列表法列出本次实验在额定转速下的Q、H、N和η的各计算值；

2．列出一组完整的计算示例；

3．在同一直角坐标纸上绘制出离心泵的H～Q、N～Q、η～Q三条曲线（应注明转速）；

4．根据上述曲线，归纳离心泵的特性。

八、思考问题

1．采取那些措施可改变泵的特性曲线？

2．怎样改变管路特性曲线？这时泵的工作点将如何变化？

3．由实验知泵送的水量越大，泵进口处的真空度也越大，为什么？

4．在本装置上可能出现气缚和汽蚀现象吗？

5．管路系统中旁路阀起何作用？