泵、泵機(jī)組效率測(cè)試方法.ppt

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1、泵、泵機(jī)組效率測(cè)試方法 泵、泵機(jī)組效率測(cè)試方法 （一）術(shù)語(yǔ)定義 （二）測(cè)試要求 （三）測(cè)試儀器儀表及精度等級(jí)和 測(cè)試 參量 （四）主要計(jì)算公式 （一）術(shù)語(yǔ)定義 1.泵系統(tǒng)：由泵、交流電動(dòng)機(jī)、調(diào)速裝置、傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)、管網(wǎng)按流程要求所組成的總體。 2.泵機(jī)組：由泵、交流電動(dòng)機(jī)、調(diào)速裝置和傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)所組成的總體。 3.管網(wǎng)：由直管道、彎頭、閥門(mén)、錐管及工藝 所必需的其他輔助設(shè)備按流程要求所組成的總體。 4.泵系統(tǒng)效率：泵系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)管網(wǎng)末端輸出的 有效功率與電動(dòng)機(jī)輸入功率之比的百分?jǐn)?shù)。 5.泵機(jī)組效率：泵機(jī)組運(yùn)行時(shí)，泵輸出功率與 電動(dòng)機(jī)輸入功率之比的百分?jǐn)?shù)。

2、 6.泵的效率：泵在運(yùn)行時(shí)，泵的有效功率（輸 出功率）與泵軸功率（或稱泵輸入功率）之比的 百分?jǐn)?shù)。 7.電動(dòng)機(jī)效率：電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，實(shí)際輸出功 率與輸入有功功率之比的百分?jǐn)?shù)。 8.管網(wǎng)效率：管網(wǎng)（吸入或排送管網(wǎng)）末端輸 出的有效功率與管網(wǎng)（吸入或排送管網(wǎng)）起始端 輸入的有效功率之比的百分?jǐn)?shù)。 （二）測(cè)試要求 1.測(cè)試應(yīng)在正常生產(chǎn)的實(shí)際運(yùn)行工況下進(jìn)行，測(cè)量時(shí) 應(yīng)保證運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定。 2.測(cè)試儀器儀表應(yīng)能滿足測(cè)試項(xiàng)目的要求，并在檢定 合格周期內(nèi)。 3.保證液體流量、壓力、電動(dòng)機(jī)輸入功率等主要參量 同步測(cè)試。 4.測(cè)試時(shí)至少測(cè)試三組數(shù)據(jù)，保證每組數(shù)據(jù)的讀取同 步進(jìn)行，取每個(gè)測(cè)試參量各次讀數(shù)

3、的算數(shù)平均值作為 最后的計(jì)算值。監(jiān)測(cè)時(shí)，要求測(cè)試時(shí)間不少于 30分鐘， 每隔 10分鐘記錄一組數(shù)據(jù)。 （三）測(cè)試儀器儀表及精度等級(jí)和測(cè)試參量 測(cè)試儀器儀表明細(xì)表 序 號(hào) 儀器儀表名稱 測(cè)試計(jì)算參量 準(zhǔn)確度要求 1 輸入功率測(cè)試儀表 電動(dòng)機(jī)輸入功率 1.5/2.0（高壓） 2 壓力表 進(jìn)出口壓力、閥后壓力 2.5 3 流量?jī)x表 泵實(shí)際排量 2.5 4 秒表 時(shí)間（電度表轉(zhuǎn)動(dòng)） 1.0 5 米尺 壓力表高度、管徑 （四）主要計(jì)算公式 電動(dòng)機(jī)輸入功率 泵軸功率 泵輸出功率 系統(tǒng)輸出功率（系統(tǒng)有效功率） 泵的效率 泵機(jī)組效率 管網(wǎng)效率 泵系統(tǒng)效率（泵機(jī)組液體輸送系統(tǒng)效率）

4、 電動(dòng)機(jī)輸入功率 3 6 0 0t nKK PTCTgr P （ 1）當(dāng)電動(dòng)機(jī)電源為低壓時(shí)，一般采用功 率法直接測(cè)量，也可采用電度表法間接測(cè)量 （ 2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)電源電壓為高壓時(shí)，電機(jī)輸 入功率可利用電動(dòng)機(jī)控制柜上的電度表配合 秒表進(jìn)行測(cè)量，并用下式計(jì)算 KCT 電流互感器的變比； KPT 電壓互感器的變比； n 測(cè)量期內(nèi)電度表鋁盤(pán)所轉(zhuǎn)的圈數(shù)， r； t 電度表轉(zhuǎn) n圈所用的時(shí)間， s； 電度表常數(shù)， r/（ kWh）。 泵軸功率 Pa 泵軸所接受的功率， kW。 Pa Pgrmot 式中： Pgr 電動(dòng)機(jī)輸入功率； mot 電動(dòng)機(jī)效率。 電動(dòng)機(jī)效率 1 0 0

5、gr m o t P P N PN 電動(dòng)機(jī)額定功率， kW； 電動(dòng)機(jī)負(fù)載系數(shù)，按 GB/T12497-1995 三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì) 運(yùn)行 中的有關(guān)公式計(jì)算，計(jì)算時(shí)還需 要查出電動(dòng)機(jī)額定效率 N、電動(dòng)機(jī)空載 有功損耗 P0兩個(gè)常數(shù)。 泵輸出功率 Pu 泵傳遞給液 體的功率。 Pu QgH10-3 Pu 泵輸出功率， kW； 液體密度， kg/m3； g 重力加速度， g 9.81m/s2； Q 泵實(shí)際排量， m3/s； H 泵的總揚(yáng)程， m。 式中： 泵的總揚(yáng)程 g2g 2 1 2 2 12 12 VVZZPPH P2、 P1 泵出口、泵進(jìn)口壓力， Pa

6、； Z2-Z1 泵出口、泵進(jìn)口壓力表高度差， m； V1、 V2 泵進(jìn)口、泵出口處液體流速， m/s。 泵輸出功率的簡(jiǎn)要公式 當(dāng)泵的出口、進(jìn)口壓力表高度差（ Z2- Z1）和動(dòng)能差可以忽略的情況下允許采 用下式計(jì)算泵輸出功率 Pu（ P2 P1） Q10-3 系統(tǒng)輸出功率（系統(tǒng)有效功率） 泵系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)管網(wǎng)末端輸出的有效功率 3 3y 10g QHP H3 調(diào)節(jié)閥后的總揚(yáng)程 g2g 2 1 2 3 13 13 3 VV ZZ PP H P3 調(diào)節(jié)閥出口后的壓力， Pa； Z3 調(diào)節(jié)閥后的壓力表高度， m； V3 調(diào)節(jié)閥后處液體流速， m/s。 泵的效率

7、 100 a u P P Pu 泵輸出功率； Pa 泵軸功率。 泵機(jī)組效率 1 0 0 P P gr u g Pu 泵輸出功率； Pgr 電動(dòng)機(jī)輸入功率。 管網(wǎng)效率 100%10010)H-g ( H u y 3 1 P P P ut H1 調(diào)節(jié)閥引起的揚(yáng)程損失， m H1 調(diào)節(jié)閥引起的揚(yáng)程損失 g2g 2 3 2 2 32 32 1 VV ZZ PP H P3 調(diào)節(jié)閥出口后的壓力， Pa； Z2-Z3 調(diào)節(jié)閥前后的壓力表高度差， m； V3 調(diào)節(jié)閥后處液體流速， m/s。 泵系統(tǒng)效率（泵機(jī)組液體輸送系統(tǒng)效率） 1 0 01 0 0 tg g

8、r y s y s P P 九、泵的調(diào)速技術(shù)介紹 電動(dòng)機(jī)直接調(diào)速 變頻調(diào)速 串級(jí)調(diào)速 變級(jí)調(diào)速 串電阻調(diào)速及無(wú)換向器電 動(dòng)機(jī)調(diào)速 變頻調(diào)速與串級(jí)調(diào)速為高 效的調(diào)速系統(tǒng) 恒速電動(dòng)機(jī) 帶調(diào)速傳動(dòng)裝 置調(diào)速 液力偶合器 液力調(diào)速離合器 電磁轉(zhuǎn)差離合器 （一）變頻調(diào)速 1.變頻調(diào)速的基本原理 2.變頻調(diào)速的優(yōu)缺點(diǎn) 1.變頻調(diào)速的基本原理 ）（ s1 p f60 n 異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n f 電源頻率， Hz； p 極對(duì)數(shù)； s 轉(zhuǎn)差率。 變頻調(diào)速變頻變壓調(diào)速 由上式可知，極數(shù) p一定的異步電動(dòng)機(jī)，在轉(zhuǎn)差率 S變化不大時(shí)，轉(zhuǎn)速 n基本上與電源頻率成正

9、比。因此， 只要能設(shè)法改變 f，就可以改變 n?；谶@個(gè)原理，變 頻調(diào)速就是用變頻器作為變頻電源，通過(guò)改變電源頻 率的方法，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。實(shí)際上，若僅改變電源的 頻率則不能獲得異步電動(dòng)機(jī)滿意的調(diào)速性能，因此， 必須在調(diào)節(jié)的同時(shí)，對(duì)定子相電壓 U也進(jìn)行調(diào)節(jié)，使 f 與 U之間存在一定的比例關(guān)系。故變頻電源實(shí)際上是 變頻變壓電源，而變頻調(diào)速準(zhǔn)確地稱呼應(yīng)是變頻變壓 調(diào)速。 2.功率損耗 泵的額定功率 Pe與 轉(zhuǎn)速 n的關(guān)系是 式中： Pe Kbn3 Kb 系數(shù)。 調(diào)速過(guò)程中，不同 轉(zhuǎn)速 ni時(shí)泵的軸功率 為 Pi Kbni3 泵的流量變化與轉(zhuǎn)速變化 成正比，即

10、Qi/Q=ni/n i 式中： i 調(diào)速比 可以推出 Pi Pe i3 結(jié)論：調(diào)低電機(jī)轉(zhuǎn)速可 以減少功率損失。 3.變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn) （ 1）調(diào)速效率高，屬于高效調(diào)速方式。 （ 2）調(diào)速范圍寬，一般可達(dá) 20： 1，并在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi) 均具有高的調(diào)速效率。所以變頻調(diào)速適用于調(diào)速范圍寬且 經(jīng)常處于低負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行的場(chǎng)合。 （ 3）機(jī)械特性較硬，在無(wú)自動(dòng)控制時(shí)，轉(zhuǎn)速變化率在 5 以下；當(dāng)采用自動(dòng)控制時(shí)，能作高精度運(yùn)行，把轉(zhuǎn)速波動(dòng) 率控制在 0.5 1左右。 （ 4）變頻裝置萬(wàn)一發(fā)生故障，可以退出運(yùn)行，改由電網(wǎng) 直接供電，泵仍可繼續(xù)保持運(yùn)轉(zhuǎn)。 （ 5）能兼作啟動(dòng)設(shè)備，即通過(guò)變

11、頻電源將電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)到 某一轉(zhuǎn)速，再斷開(kāi)變頻電源，電動(dòng)機(jī)可直接接到工頻電源 使泵加速到全速。 變頻調(diào)速的缺點(diǎn) 高壓電機(jī)的變頻調(diào)速裝置的初投資比較高，是應(yīng)用于泵 的調(diào)速節(jié)能中的主要障礙。 變頻器輸出的電流或電壓的波形為非正弦波而產(chǎn)生的高 次諧波，會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)及電源產(chǎn)生種種不良影響，應(yīng)采取措 施加以清除。 （二）液力偶合器 1.工作原理簡(jiǎn)介 液力偶合器主要由泵輪、渦輪及旋轉(zhuǎn)外套組成。泵輪與主動(dòng)軸 固定連接，渦輪與從動(dòng)軸固定連接，主動(dòng)軸和從動(dòng)軸又分別與電 動(dòng)機(jī)和泵相連接。泵輪內(nèi)腔和渦輪內(nèi)腔共同形成的圓環(huán)狀的空腔 稱為工作腔。通過(guò)改變工作腔中工作油的充滿度，亦即改變循環(huán) 圓內(nèi)的循環(huán)油量，就可以

12、改變液力偶合器所傳遞的轉(zhuǎn)距和輸出油 的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)在動(dòng)力機(jī)為全速的情況下，對(duì)泵進(jìn)行無(wú)級(jí)變速。 2.液力偶合器的優(yōu)點(diǎn) （ 1）無(wú)級(jí)調(diào)速。在液力偶合器輸入轉(zhuǎn)速不變的情況下，可以輸 出連續(xù)的、無(wú)級(jí)變化的轉(zhuǎn)速。 （ 2）工作平穩(wěn)?？梢云椒€(wěn)地啟動(dòng)、加速、減速、停止。 （ 3）空載啟動(dòng)。電動(dòng)機(jī)能空載或輕載啟動(dòng)，故可選用最經(jīng)濟(jì)的 電動(dòng)機(jī)及電控設(shè)備，降低啟動(dòng)電流，節(jié)約電能。 （ 4）隔離振動(dòng)。液力偶合器的泵輪和渦輪之間沒(méi)有機(jī)械聯(lián)系， 轉(zhuǎn)距通過(guò)工作液體傳遞，是柔性連接，當(dāng)主動(dòng)軸有周期性振動(dòng) （如扭振）時(shí)，不會(huì)傳到從動(dòng)軸上，具有良好的隔振效果，能減 緩沖擊負(fù)荷，延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)及泵的機(jī)械壽命。 （ 5）

13、過(guò)載保護(hù)。由于液力偶合器是柔性傳動(dòng)，其泵輪與渦輪之間 有轉(zhuǎn)速差，故當(dāng)從動(dòng)軸阻力距突然增加時(shí)，轉(zhuǎn)差就增大，甚至制動(dòng)， 而原動(dòng)機(jī)仍能繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，而不致燒毀，泵也可以收到保護(hù)。 （ 6）無(wú)機(jī)械磨損。因泵輪和渦輪間無(wú)直接的機(jī)械接觸，故工作可 靠，能長(zhǎng)期無(wú)檢修運(yùn)行，壽命長(zhǎng)。 （ 7）便于控制。液力偶合器是無(wú)級(jí)調(diào)速，故便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制， 適用于個(gè)伺服系統(tǒng)控制 . （ 8）節(jié)能。與閥門(mén)節(jié)流調(diào)節(jié)相比較，節(jié)能效果顯著。 液力偶合器的缺點(diǎn) （ 1）在原動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速較低的場(chǎng)合，要求同樣的轉(zhuǎn)矩而采用 較小的轉(zhuǎn)速時(shí)，液力偶合器的工作腔直徑加大，即液力偶合器的 尺寸和重量將相應(yīng)增加，這不但增加了造價(jià)，而且還會(huì)使偶合器 調(diào)速的延遲時(shí)間增加，不適應(yīng)處理緊急事故的要求。 （ 2）對(duì)于大功率的液力偶合器，除本體外還要有一套諸如供 油泵、冷卻器、油箱等輔助設(shè)備和管路系統(tǒng)，使設(shè)備復(fù)雜化。 （ 3）在運(yùn)轉(zhuǎn)中隨著負(fù)載的變化，轉(zhuǎn)速比也相應(yīng)變化，因此不 可能有精確的傳動(dòng)比。 （ 4）液力偶合器一旦發(fā)生故障，泵也不能繼續(xù)工作。