一種多功能泵系統試驗臺及其調節方法
2023-07-30 06:45:51 3
專利名稱：一種多功能泵系統試驗臺及其調節方法
技術領域：
本發明涉及一種多功能泵系統特性試驗臺及其泵入口無動力負壓調節 方式和系統流量調節方式。
背景技術：
目前水泵試驗教學或科研試驗臺多為開式或半開式循環系統。汽蝕試 驗時，通過對泵吸水管閘閥的調節改變泵入口真空值，如果真空值達不到 水泵發生汽蝕所需要的真空， 一般在吸水管上設置真空罐，用真空泵抽真 空降低泵入口壓力，以滿足汽蝕試驗的需要。這種用真空泵調節負壓的方 式不僅增加了設備投資和電耗，而且佔地大，噪音大。此外無論是性能試 驗還是汽蝕試驗，採用改變泵進、出口閘閥開度調節流量的方法，都是基 於改變試驗段管路阻力特性所進行的，不能滿足測量繪製管路阻力特性曲 線的需要。以上缺點在一定程度上限制了泵試驗臺的功能。
發明內容
本發明主要是解決現有技術所存在的汽蝕試驗中流量不易控制、試驗
精度不高等的技術問題；提供了一種試驗精度高、流量易於控制的多功能 泵系統試驗臺。
本發明還有一目的是解決現有技術所存在的噪音大、能耗高、需外加 動力設備等的技術問題；提供了一種無需外動力的負壓調節裝置。本發明再有一目的是解決現有技術所存在的結構較為複雜，佔地面積
大，安裝煩瑣等技術問題；提供了一種佔地小，布置安裝方便的多功能泵 系統試驗臺。
本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的
一種多功能泵系統試驗臺，包括負壓調節裝置、與負壓調節裝置等高 程布置且相連的調壓裝置，儲水裝置分別與負壓調節裝置和調壓裝置相連 且低於負壓調節裝置底部高程，其特徵在於，所述的負壓調節裝置包括設 置有灌水口的真空罐，所述的灌水口上設置有密封塞。
在上述的多功能泵系統試驗臺，所述的負壓調節裝置還包括其進水口 通過吸水管與真空罐相連的水泵，進水閥設置在吸水管上，上述儲水裝置 通過放水管與所述的真空罐出水口相連，放水閥設置在放水管上，上述儲 水裝置還通過水源管與該真空罐進水口相連，吸水閥設置在水源管上，所 述水源管伸入上述真空罐內灌水口下方，所述放水閥與吸水閥均浸沒在水 封盒中。
在上述的多功能泵系統試驗臺，所述的調壓裝置包括壓力罐，上述水 泵的出水口通過壓水管與壓力罐的進水口相連，所述壓力罐的出水口通過 回水管與上述儲水裝置相連，所述回水管上還設置有回水閥。
在上述的多功能泵系統試驗臺，上述儲水裝置包括儲水池，所述的回 水管與放水管的出水管口均浸沒在儲水池的水位之下。
在上述的多功能泵系統試驗臺，所述的真空罐以及壓力罐上分別設有 真空表一和壓力表二，所述壓力罐上還設置有排氣閥，所述位於水泵進水 口以及進水閥之間的真空表二設置在上述吸乾水管上，上述壓水管上還設 置有出水閥，所述的壓力表一設置於出水閥與水泵出口之間，壓水管上還設有位於出水閥及壓力罐進水口之間的流量計，上述壓力罐還通過進氣管 與空壓機相連通。
一種採用多功能泵系統試驗臺的調節方法，包括以下步驟-
A. 打開水泵前後的進水閥、出水閥，關閉與真空罐連接的吸水閥、放 水閥，通過灌水口灌滿真空罐直至排除罐內所有空氣後，用密封塞塞住灌 水口，關閉出水閥，啟動空壓機通過進氣管向壓力罐提供壓縮空氣並保持 設定氣壓後，空壓機停止供氣；
B. 打開放水管上的放水閥放水，此時真空罐液位開始下降，液面上形 成負壓並隨著液位下降而逐漸變大，當液位穩定後，開啟水泵，並依次打 開出水閥、回水閥以及吸水閥，其中回水閥開度應與出水閥相配合，維持 壓力罐水位穩定；
C. 關閉放水閥，儲水池中的水通過水源管被吸入真空罐內，運行一段 時間後，水泵的流量將自動與吸水閥、回水閥的過流量相等，即真空罐和 壓力罐的液位穩定，泵系統形成穩定循環流量和揚程；
D. 關小吸水閥以減小水源管的進水流量，使得真空罐出水流量大於進 水流量，負壓繼續上升，此時水泵揚程上升，其流量將因此而下降，打開 壓力罐頂部排氣閥緩慢排除罐內壓縮空氣降低揚程，至流量計顯示流量為 設定流量後關閉排氣閥停止排氣，完成水泵入口負壓調節。
一種採用多功能泵系統試驗臺的調節方法，包括以下步驟-A.打開水泵前後的進水閥、出水閥，關閉與真空罐連接的吸水閥、放 水閥，通過灌水口灌滿真空罐直至排除罐內所有空氣後，用密封塞塞住灌 水口，關閉出水閥，啟動空壓機通過進氣管向壓力罐提供壓縮空氣並保持 設定氣壓後，空壓機停止供氣，然後打開放空管上的放水閥放水，利用放水閥放水至真空罐出現液位且高於水泵頂部高程後即可關閉放水閥，啟動 水泵，依次打開吸水閥、出水閥、回水閥，使得泵系統運行形成完整環路，
其中回水閥開度應與出水閥相配合，維持壓力罐水位穩定；
B.真空罐和壓力罐水位穩定後，調節吸水閥開度，改變儲水池供水流 量，此時水泵流量也自動跟隨變化，通過調節回水閥，使得回水管的流量 與水泵流量、水源管流量相等，即分別以壓力罐和真空罐水位穩定為流量 相等判別標準，真空罐和壓力罐內達到新的水位並穩定，完成泵系統流量 的調節。
因此，本發明具有如下優點1.改善了泵系統試驗條件，提高試驗 精度；2.負壓調節無需外動力；3.佔地小，布置安裝方便。
圖1是本發明的一種工作流程圖。
具體實施例方式
下面通過實施例，並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的 說明。圖中，儲水池l、水源管2、吸水閥3、水封盒4、真空罐5、放水閥 6、灌水口7、密封塞8、溫控加熱器9、液位觀測管一IO、吸水管ll、進 水閥12、水泵13、壓水管14、出水閥15、壓力罐16、空壓機17、進氣管 18、排氣閥19、液位觀測管二20、回水管21、回水閥22、放水管23、真 空表一24、真空表二25、壓力表一26、壓力表二27、流量計28、負壓調 節裝置29、調壓裝置30、儲水裝置31。
實施例多功能泵系統試驗臺，包括負壓調節裝置29、與負壓調節裝置29等高 程布置且相連的調壓裝置30，儲水裝置31分別與負壓調節裝置29和調壓 裝置30相連且低於負壓調節裝置29底部高程，負壓調節裝置29包括設置 有灌水口7的真空罐5，灌水口 7上設置有密封塞8，負壓調節裝置29還 包括其進水口通過吸水管11與真空罐5相連的水泵13，進水閥12設置在 吸水管11上，上述儲水裝置31通過放水管23與所述的真空罐5出水口相 連，放水閥6設置在放水管23上，上述儲水裝置31還通過水源管2與該 真空罐5進水口相連，吸水閥3設置在水源管2上，上述水源管2伸入上 述真空罐5內灌水口 7下方。上述放水閥6與吸水閥3均浸沒在水封盒4 中。
調壓裝置30包括壓力罐16，上述水泵13的出水口通過壓水管14與壓 力罐16的進水口相連，所述壓力罐16的出水口通過回水管21與儲水裝置 31相連，所述回水管21上還設置有回水閥22。上述儲水裝置31包括儲水 池1，回水管21與放水管23的出水管口均浸沒在儲水池1的水位之下。
真空罐5以及壓力罐16上分別設有真空表一 24和壓力表二 27，所述 壓力罐16上還設置有排氣閥19，所述位於水泵13進水口以及進水閥12之 間的真空表二 25設置在上述吸乾水管11上，上述壓水管14上還設置有出 水閥15，所述的壓力表一26設置於出水閥15與水泵13出口之間，所述流 量計28以及設置在壓水管14上，上述壓力罐16還通過進氣管18與空壓 機17相連通。
一種採用多功能泵系統試驗臺的調節方法，即採用多功能泵系統試驗 臺的無動力負壓調節方法，包括以下步驟
A.打開水泵11前後的進水閥12、出水閥15，關閉與真空罐5連接的吸水閥3、放水閥6，通過灌水口 7灌滿真空罐5直至排除罐內所有空氣後， 用密封塞8塞住灌水口 7，關閉出水閥15，啟動空壓機17通過進氣管18 向壓力罐16提供壓縮空氣並保持設定氣壓後，空壓機17停止供氣；
B. 打開放水管23上的放水閥6放水，此時真空罐5液位開始下降，液 面上形成負壓並隨著液位下降而逐漸變大，當液位穩定後，開啟水泵13， 並依次打開出水閥15、回水閥22以及吸水閥3，其中回水閥22開度應與 出水閥15相配合，維持壓力罐16水位穩定；
C. 關閉放水閥6，儲水池1中的水通過水源管2被吸入真空罐5內，運 行一段時間後，水泵13的流量將自動與吸水閥3、回水閥22的過流量相等， 即真空罐5和壓力罐16的液位穩定，泵系統形成穩定循環流量和揚程；
D. 關小吸水閥3以減小水源管2的進水流量，使得真空罐5出水流量 大於進水流量，負壓繼續上升，此時水泵13揚程上升，其流量將因此而下 降，打開壓力罐16頂部排氣閥19緩慢排除罐內壓縮空氣降低揚程，至流 量計28顯示流量為設定流量後關閉排氣閥19停止排氣，完成水泵13入口 負壓調節。
一種採用多功能泵系統試驗臺的調節方法，即採用多功能泵系統試驗 臺的泵系統循環流量調節方法，包括以下步驟
A.打開水泵11前後的進水閥12、出水閥15，關閉與真空罐5連接的 吸水閥3、放水閥6，通過灌水口 7灌滿真空罐5直至排除罐內所有空氣後， 用密封塞8塞住灌水口 7，關閉出水閥15，啟動空壓機17通過進氣管18 向壓力罐16提供壓縮空氣並保持設定氣壓後，空壓機17停止供氣，然後 打開放空管26上的放水閥6放水，利用放水閥6放水至真空罐出現液位且 高於水泵13頂部高程後即可關閉放水閥6，啟動水泵13，依次打開吸水閥3、出水閥15、回水閥22，使得泵系統運行形成完整環路，其中回水閥22 開度應與出水閥15相配合，維持壓力罐16水位穩定；
B.真空罐5和壓力罐16水位穩定後，調節吸水閥3開度，改變儲水池 l供水流量，此時水泵13流量也自動跟隨變化，通過調節回水閥22，使得 回水管21的流量與水泵13流量、水源管2流量相等，即分別以壓力罐16 和真空罐5水位穩定為流量相等判別標準，真空罐5和壓力罐16內達到新 的水位並穩定，完成泵系統流量的調節。
本發明還可基於泵系統循環流量調節方法，實現泵性能曲線測試，包 括以下步驟
A. 在真空罐5水位超過水泵13頂部情況下，打開吸水閥3，啟動水泵 13，依次打開出水閥15、回水閥22;
B. 運行一段時間後，根據試驗所需流量，調節吸水閥3開度，水泵13 流量將跟隨變化，調節回水閥22使得回水管21的流量與水泵13流量、水 源管2流量相等，判斷該流量相等的標準即壓力罐16和真空罐5水位穩定；
C. 改變一次吸水閥3和回水閥22開度即改變一次泵流量，重複上述步 驟B，根據真空表二 25、壓力表一 26的讀數之差計算水泵13揚程，利用 流量計28測定水泵13的流量，根據各次所測的流量、揚程坐標數據點出 試驗點系列，用光滑曲線連接即繪出流量、揚程性能曲線。
本發明還可基於泵系統無動力負壓調節方法，實現泵系統汽蝕性能曲 線測試，包括以下步驟
A.在設定的系統循環流量下，逐步降低水泵13入口負壓，記錄水泵13 進、出口真空表二 25、壓力表一 26及流量計28的數據，當計算揚程比相 同流量下的正常揚程下降10%時，認為水泵13發生汽蝕，該工況點即為汽蝕臨界點，即發生汽蝕時的水泵13揚程及對應的流量；
B.多次調節吸水閥3，即重複上述步驟，得到多個流量下的汽蝕臨界工 作點後，利用真空表二 25讀數計算泵臨界汽蝕餘量，並與對應的流量組合， 點繪試驗點系列，用光滑曲線連接試驗點即可繪製汽蝕曲線。
本發明還可基於泵系統循環流量調節方法，實現泵系統試驗臺管路阻
力特性曲線的測試，包括以下步驟
A. 在不改變吸水管11以及壓水管14的管路阻力特性的前提下，調節 吸水閥3和回水閥22改變系統循環流量，至真空罐5以及壓力罐16液面 穩定，記錄此時真空表二 25、壓力表一 26、真空表一 24、液位觀測管一 10、壓力表二27、液位觀測管二20及流量計28的數據；
B. 重複上述步驟，即得到若干個流量點以及對應的靜揚程(根據真空 表一24、液位觀測管一IO、壓力表二27、液位觀測管二20觀測數據計算) 和泵楊程(根據真空表二25和壓力表一26觀測數據計算)，從而計算出若 幹個流量點以及對應的管路水頭損失(等於泵楊程減去靜揚程)，即可繪出 對應管路流量 管路阻力曲線。
本發明還可基於泵系統無動力負壓調節方法，實現不同介質溫度下泵 系統汽蝕性能曲線測試，包括以下步驟
A. 在設定的系統循環流量下，打開溫控加熱器9對系統循環水進行加 熱直至水溫為設定值。逐步降低水泵13入口負壓，記錄水泵13進、出口 真空表二 25、壓力表一 26及流量計28的數據，當計算揚程比相同流量下 的正常揚程下降10%時，認為水泵13發生汽蝕，該工況點即為汽蝕臨界點， 即發生汽蝕時的水泵13揚程及對應的流量；
B. 多次調節吸水閥3，即重複上述步驟，得到多個流量下的汽蝕臨界工作點後，利用真空表二 25讀數計算泵臨界汽蝕餘量，並與對應的流量組合， 得出試驗點系列，用光滑曲線連接試驗點即可繪製汽蝕曲線；
C.多次改變控制水溫，重複上述步驟，得到不同溫度下的汽蝕曲線。
在本實施例中，上述所有調節方法中，判斷真空罐5和壓力罐16的液 位穩定的方法均為通過設置在真空罐5上的液位觀測管一 10和設置在壓 力罐16的液位觀測管二 20觀測真空罐5和壓力罐16的液位，直至真空罐 5和壓力罐16的液位均穩定。
本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明 所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或 補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本發明的精神或者超越所附權 利要求書所定義的範圍。
儘管本文較多地使用了儲水池1、水源管2、吸水閥3、水封盒4、真 空罐5、放水閥6、灌水口7、密封塞8、溫控加熱器9、液位觀測管一IO、 吸水管ll、進水閥12、水泵13、壓水管14、出水閥15、壓力罐16、空壓 機17、進氣管18、排氣閥19、液位觀測管二20、回水管21、回水閥22、 放水管23、真空表一24、真空表二25、壓力表一26、壓力表二 27、流量 計28、負壓調節裝置29、調壓裝置30、儲水裝置31等術語，但並不排除 使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本 發明的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發明精神相違背 的。
權利要求
1. 一種多功能泵系統試驗臺，包括負壓調節裝置(29)、與負壓調節裝置(29)等高程布置且相連的調壓裝置(30)，儲水裝置(31)分別與負壓調節裝置(29)和調壓裝置(30)相連且低於負壓調節裝置(29)底部高程，其特徵在於，所述的負壓調節裝置(29)包括設置有灌水口(7)的真空罐(5)，所述的灌水口(7)上設置有密封塞(8)。
2. 根據權利要求1所述的多功能泵系統試驗臺，其特徵在於，所述的 負壓調節裝置(29)還包括其進水口通過吸水管(11)與真空罐(5)相連 的水泵(13)，進水閥(12)設置在吸水管(11)上，上述儲水裝置(31) 通過放水管(23)與所述的真空罐(5)出水口相連，放水閥(6)設置在 放水管(23)上，上述儲水裝置(31)還通過水源管(2)與該真空罐(5) 進水口相連，吸水閥(3)設置在水源管(2)上，所述水源管(2)伸入上 述真空罐(5)內灌水口 (7)下方，所述放水閥(6)與吸水閥(3)均浸 沒在水封盒(4)中。
3. 根據權利要求1所述的多功能泵系統試驗臺，其特徵在於，所述的 調壓裝置(30)包括壓力罐(16)，上述水泵(13)的出水口通過壓水管(14) 與壓力罐(16)的進水口相連，所述壓力罐(16)的出水口通過回水管(21) 與上述儲水裝置(31)相連，所述回水管(21)上還設置有回水閥(22)。
4. 根據權利要求2所述的多功能泵系統試驗臺，其特徵在於，上述儲 水裝置(31)包括儲水池(1)，所述的回水管(21)與放水管(23)的出 水管口均浸沒在儲水池(1)的水位之下。
5. 根據權利要求2所述的多功能泵系統試驗臺，其特徵在於，所述的真空罐(5)以及壓力罐(16)上分別設有真空表一 (24)和壓力表二 (27)， 所述壓力罐(16)上還設置有排氣閥(19)，所述位於水泵(13)進水口以 及進水閥(12)之間的真空表二 (25)設置在上述吸水管(11)上，上述 壓水管(14)上還設置有出水閥(15)，所述的壓力表一 (26)設置於出水 閥(15)與水泵(13)出口之間，壓水管(14)上還設有位於出水閥(15) 及壓力罐(16)進水口之間的流量計(28)，上述壓力罐(16)還通過進氣 管(18)與空壓機(17)相連通。
6. —種採用權利要求1所述試驗臺的調節方法，包括以下步驟A. 打開水泵(11)前後的進水閥(12)、出水閥(15)，關閉與真空罐 (5)連接的吸水閥(3)、放水閥(6)，通過灌水口 (7)灌滿真空罐(5)直至排除罐內所有空氣後，用密封塞(8)塞住灌水口(7)，關閉出水閥(15)， 啟動空壓機(17)通過進氣管(18)向壓力罐(16)提供壓縮空氣並保持 設定氣壓後，空壓機(17)停止供氣；B. 打開放水管(23)上的放水閥(6)放水，此時真空罐(5)液位開始下降，液面上形成負壓並隨著液位下降而逐漸變大，當液位穩定後，開 啟水泵(13)，並依次打開出水閥(15)、回水閥(22)以及吸水閥(3)， 其中回水閥(22)開度應與出水閥(15)相配合，維持壓力罐(16)水位 穩定；C. 關閉放水閥(6)，儲水池(1)中的水通過水源管(2)被吸入真空 罐(5)內，運行一段時間後，水泵(13)的流量將自動與吸水閥(3)、回 水閥(22)的過流量相等，即真空罐(5)和壓力罐(16)的液位穩定，泵 系統形成穩定循環流量和揚程；D.關小吸水閥(3)以減小水源管(2)的進水流量，使得真空罐(5) 出水流量大於進水流量，負壓繼續上升，此時水泵(13)揚程上升，其流 量將因此而下降，打開壓力罐(16)頂部排氣閥(19)緩慢排除罐內壓縮 空氣降低揚程，至流量計(28)顯示流量為設定流量後關閉排氣閥(19) 停止排氣，完成水泵(13)入口負壓調節。
7. —種採用權利要求1所述試驗臺的調節方法，包括以下步驟A. 打開水泵(11)前後的進水閥(12)、出水閥(15)，關閉與真空罐(5) 連接的吸水闊(3)、放水閥(6)，通過灌水口 (7)灌滿真空罐(5) 直至排除罐內所有空氣後，用密封塞(8)塞住灌水口(7)，關閉出水閥(15)， 啟動空壓機(17)通過進氣管(18)向壓力罐(16)提供壓縮空氣並保持 設定氣壓後，空壓機(17)停止供氣；然後打開放空管(26)上的放水閥(6) 放水，利用放水閥(6)放水至真空罐出現液位且高於水泵(13)頂 部高程後即可關閉放水閥(6)，啟動水泵(13)，依次打開吸水閥(3)、出 水閥(15)、回水閥(22)，使得泵系統運行形成完整環路，其中回水閥(22) 開度應與出水閥(15)相配合，維持壓力罐(16)水位穩定；B. 真空罐(5)和壓力罐(16)水位穩定後，調節吸水閥(3)開度， 改變儲水池(1)供水流量，此時水泵(13)流量也自動跟隨變化，通過調 節回水閥(22)，使得回水管(21)的流量與水泵(13)流量、水源管(2) 流量相等，即分別以壓力罐(16)和真空罐(5)水位穩定為流量相等判別 標準，真空罐(5)和壓力罐(16)內達到新的水位並穩定，完成泵系統流 量的調節。
全文摘要
本發明涉及一種多功能泵系統特性試驗臺及其泵入口無動力負壓調節方式和系統流量調節方式。多功能泵系統試驗臺，包括負壓調節裝置(29)、與負壓調節裝置(29)等高程布置且相連的調壓裝置(30)，儲水裝置(31)分別與負壓調節裝置(29)和調壓裝置(30)相連且低於負壓調節裝置(29)底部高程，其特徵在於，所述的負壓調節裝置(29)包括設置有灌水口(7)的真空罐(5)，所述的灌水口(7)上設置有密封塞(8)。因此，本發明具有如下優點1.佔地小，布置安裝方便；2.負壓調節無需動力；3.改善了汽蝕試驗和性能試驗條件，提高試驗精度。
文檔編號F04B51/00GK101545481SQ20091006198
公開日2009年9月30日 申請日期2009年5月7日 優先權日2009年5月7日
發明者誠 方, 李永明, 李江雲, 創 武, 邵森林, 陳友霖 申請人:武漢大學