煤矿水泵性能测定.ppt

水泵性能测定,,测定水泵的目的求得泵的运转特性，以便检查泵的性能是否正常。,1测定原理,排水装置运转时的工况点，为扬程特性曲线与管路特性曲线的交点。在一切外界条件保证泵运转不变的情况下，若逐渐改变闸阀开启程度以改变管路阻力，使管路特性曲线逐步改变，工况点必随之改变，工况点移动的轨迹即为泵的扬程特性。将泵稳定于各工况点工作时的参数（扬程、流量、轴功率、转速和效率）测定出来或依靠部分参数换算得出，经整理后即可得到运转特性。,,泵的扬程等于泵出口和入口全压头之差2-35泵出口处的全压2-36a入口处的全压2-36b,,,,p2、p1泵出口和入口处水的压强；z2、z1泵出口和入口处水的位置水头。若取通过泵轴的平面为基准面，则z10，z2为泵出口至轴心的标高差；v2、v1泵出口和入口处的平均流速。可用泵流量Q和出、入口管径表示为，，。,,,,2-37式中p2和p1可分别用压力表和真空计测出。若压力表读数为pB，则该值与，在数值上的关系是。真空计的读数pZ，在数值上与的关系是。,,,,,,,按压力表和真空计读数计算泵扬程的计算式2-38式中pB压力表读数Pa；pZ真空计读数Pa；ρ水密度kg/m3；∆z两表盘中心高差，∆z＝hB-hZm；dp、dx泵出口、入口法兰内径m；g重力加速度，9.807m/s2；Q泵流量m3/s。,,,,,当测出泵流量后，则可由式2-38算出该工况时的扬程，如果同时记录该工况时的转速及轴功率，即可得到一组工况参数。同理可求不同闸阀开启量的工况参数（H1、Q1、N1、n1），（H2、Q2、N2、n2），，（Hi、Qi、Ni、ni），，（Hn、Qn、Nn、nn）。若测定时的外加电压恒定，则可根据上述各组参数绘制出泵机组运转特性。对于各工况时的效率可从下式求出2-39,,,若拟求恒为额定转速ne时的特性，可按比例定律换算，换算式为，，2-40换算前后各相似点的效率不变，或按下式直接求出2-41根据换算后的各组参数（He1、Qe1、Ne1、ne1），（He2、Qe2、Ne2、ne2），，（Hei、Qei、Nei、nei），，（Hen、Qen、Nen、nen）绘制出额定转速时的特性曲线。,,,,,2测定装置和仪表,一、金属压力表和真空计的选择和布置由于矿井水泵出口压强高，通常采用金属压力表测定。选择压力表时，应满足最大刻度不小于1.3倍工作压强的要求，精度不得低于0.51.5级。压力表和真空计应配装旋塞，并通过360的弯管，与测压孔接通。弯管有稳定读数和保护压力表免受冲击致损的作用。必要时还须加装其它阻尼元件，加强稳定性。,,二、测定流量的装置和仪表常用的装置水堰喷嘴文德里流量计涡轮流量计电磁流量计,,1．文德里流量计分为圆锥形和喷管形两种，按尾管形式又分为长、短两种。测孔至少4个，均布在喉管周壁上，测孔连通后可使测出的压差值有平均值的特征。自制该装置时必须满足一定技术要求，测孔必须垂直内壁，内表面不得有毛刺。材质依输水的物理化学性质而定，输送酸性水时，须用耐腐蚀性材料。各部位的尺寸比值均列于图中。市场有标准商品并配有二次仪表。可将压差值反映到指定地点，自动记录压差变化或显示瞬时值。,,,,文德里流量计安装位置为防止含砂矿水磨损管壁，测定时可临时装在井上抽水管出口段，在其前、后应有足够长的直管（如图9-3示），上游ll＞40D，l2＞5D（D为管径）。在管的最末端装抬头弯管，以保持流量计内满水状态。,除此之外，也可将流量计装在分支管上，支管与主管并联，平时矿水由主管排出，测流量时矿水通过分支管。,,当流量计和前、后直管段呈水平布置时，可依压差计读数用下式算出流量2-42式中μ校正系数，按试验标定。通常取μ0.950.98；；D文德里管内径（m）；d文德里管喉管内径（m）；∆h“U”形压差计水银面高差（mmHg）。,,,,2．喷嘴采用喷嘴测流量是一种比较简单的方法。如图9-2所示，可将喷嘴临时装在排水管出口处，喷嘴前应有一段长度等于810倍管径的直管。图9-4见某矿采用的喷嘴结构，图中给出了各部分尺寸的比值，它的工作原理同于文德里管，因而可根据测得的压差利用式（2-42）求得流量。注意其中压差，指喷管中心线处压强与大气压之差（即表压力），可以表示为∆hρgZρ′gh（图9-1），其中ρ′为水银密度。,,,,3．水堰水堰是矿井测量排水量的通用装置，用的比较普遍。小堰分成三部分导流部分、整流部分和工作部分。长度为l3的导流部分接受被测水，来自排水管的水落入受水管1，受水管径大于排水管径，其下端潜入水面以防溅出，还可减弱波动，该部分容积应尽可能大些。长度为l2的整流部分由几道整流网组成，水经此部分后，削弱了余波，流动更加均匀。长度为l1的工作部分要有足够的长度，以便使水能平稳地流过堰口板。为了测出水面超出堰口下边缘的高度h，在槽侧壁上开有直径为1030mm的孔，使槽与透明的水位管连通，于是管内水位与槽内水位相同。水位高低可用装在槽边上的水位测针测出。堰的各部分长度可由表2-5查出。,,,,堰口板是水堰的关键部件，根据测定的流量大小可用二角堰、矩形堰和全宽堰。板的剖面示于图9-6，通常取刀口宽2mm，口与内侧成90相交，外侧倾角45，刀口要保持棱角。各角允许误差5′，全宽和矩形堰开口两侧边缘间矩，允许误差0.001B和0.001b，选用不生锈和耐腐蚀材质制作。水槽侧板与底板成90相交，允许误差5′。侧壁要有足够的刚度，不得由于水压而变形。为了保持槽底水平，应有可调支撑。通过堰口的流量，可根据水位高度h，用表2-5提供的公式计算。,,,,4．涡轮流量计由涡轮变送器、前置放大器和积算频率阀组成。涡轮变送器装在管道上。,当水流通过涡轮推动叶片旋转时，其转速与流量成正比。在变送器外壳上安装着永久磁钢3和感应线圈2。外壳是非磁性材料。这样，当铁磁性涡轮叶片旋转时就切割磁力线，使磁路的磁阻发生周期性变化。因此，通过线圈的磁通也发生用期性变化，从而输出与流量成正比的电脉冲信号。,,电脉冲数F与流量的关系可用下式表达2-43式中ζ通过单位容积流体的电脉冲数。将电脉冲信号送入放大器，放大后经显示仪表，可显示瞬时流量值和累积值。由于涡轮转子靠被测液体润滑，故含有固体颗粒的矿水可能影响使用寿命。,,,5．电磁流量计工作原理当导电液体以速度v沿着非磁性材料制成的管路流动进，穿过磁场而切割磁力线，在穿过管壁的电极2和5上产生感应电势。设管径为D，磁感强度为B，则感应电势为以关系代入，得式中称为仪表常数。,,,,,,工业上常用交流磁场，若交流频率为f，则2-44当已知e时可得通过流量计的流量Q。,,,三、轴功率用测功器可直接测出轴功率。没有测功器时，可测定电机输入功率Nd，而后按下式求算轴功率2-45式中ηd电动机效率。,,,四、轴转速可用机械式转速表或感应式转速仪，测定泵轴转速。也可用闪光测速法，用与电动机同源的日光灯照射电机轴头，在轴头上划好黑白相间的扇形图形（图9-9），借闪光频率可观察到图形移动圈数。因实际转速低于同步转速nt，故图形反向移动。若一分钟内反移动圈数为n′，则电机实际转速ni为（2-46）电动机轴头上绘制的扇面对数，决定于电动机极数。图9-9分别绘出了2极、4极和6极电动机的轴头扇面图形。,,,,,五、效率水泵效率测定方法水泵效率可用测得的扬程、流量和轴功率数值，借助式或算出。温差法测定。,,,,温差法测定泵轴输入功率N可分为有益功率Ns和无益功率∑∆N。有益功率Ns＝ρgQH被水流带入管路。无益功率∑∆N消耗于泵内并转换为热能，使水温升高∆t。因此，∑∆N＝cρQ∆t，于是N＝ρgQHcρQ∆t。将此关系代入η＝ρgQH/N，经简化得到2-47式中g重力加速度，g＝9.807m/s2；∆t泵出、入口水温差K；c比热J/kgKH泵扬程m。,,,在泵吸水和出水管上装置温度计，测出温差∆t＝t2-tlK后，即可求水泵效率。试验表明，对于矿山水泵，此温差不超过0.8K，因此，需要使用精度到0.001K的温度计，允许误差0.05％。当用压力表测扬程时，误差不得超过0.4。,3测定注意事项,测定时应根据选定的方案，挑选足够精确的仪表，事先经过检查。在测定过程中要注意下列各点1同时记录各项参数，以避开由于各种因素造成的指数波动；2工况点要分布均匀，而且要有足够的数量，以绘出全部曲线；3每改变一次工况，大约停留23分钟，待水流稳定后再测定；4随时记录，即时整理。发现问题应即时补测。水泵说明书上给出的特性曲线，系产品鉴定时测得的，成批投产后只做抽试。因此，每台泵的实际特性曲线，不一定完全和说明书相符。使用者在装好新泵后，必须做性能测定并绘成曲线，以备使用中对照检查。,,,