泵、泵機組效率測試方法.ppt

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1、泵、泵機組效率測試方法 泵、泵機組效率測試方法 （一）術(shù)語定義 （二）測試要求 （三）測試儀器儀表及精度等級和 測試 參量 （四）主要計算公式 （一）術(shù)語定義 1.泵系統(tǒng)：由泵、交流電動機、調(diào)速裝置、傳 動機構(gòu)、管網(wǎng)按流程要求所組成的總體。 2.泵機組：由泵、交流電動機、調(diào)速裝置和傳 動機構(gòu)所組成的總體。 3.管網(wǎng)：由直管道、彎頭、閥門、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)運行時管網(wǎng)末端輸出的 有效功率與電動機輸入功率之比的百分?jǐn)?shù)。 5.泵機組效率：泵機組運行時，泵輸出功率與 電動機輸入功率之比的百分?jǐn)?shù)。

2、 6.泵的效率：泵在運行時，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.電動機效率：電動機在運行時，實際輸出功 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）測試要求 1.測試應(yīng)在正常生產(chǎn)的實際運行工況下進行，測量時 應(yīng)保證運轉(zhuǎn)穩(wěn)定。 2.測試儀器儀表應(yīng)能滿足測試項目的要求，并在檢定 合格周期內(nèi)。 3.保證液體流量、壓力、電動機輸入功率等主要參量 同步測試。 4.測試時至少測試三組數(shù)據(jù)，保證每組數(shù)據(jù)的讀取同 步進行，取每個測試參量各次讀數(shù)

3、的算數(shù)平均值作為 最后的計算值。監(jiān)測時，要求測試時間不少于 30分鐘， 每隔 10分鐘記錄一組數(shù)據(jù)。 （三）測試儀器儀表及精度等級和測試參量 測試儀器儀表明細表 序 號 儀器儀表名稱 測試計算參量 準(zhǔn)確度要求 1 輸入功率測試儀表 電動機輸入功率 1.5/2.0（高壓） 2 壓力表 進出口壓力、閥后壓力 2.5 3 流量儀表 泵實際排量 2.5 4 秒表 時間（電度表轉(zhuǎn)動） 1.0 5 米尺 壓力表高度、管徑 （四）主要計算公式 電動機輸入功率 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 泵機組效率 管網(wǎng)效率 泵系統(tǒng)效率（泵機組液體輸送系統(tǒng)效率）

4、 電動機輸入功率 3 6 0 0t nKK PTCTgr P （ 1）當(dāng)電動機電源為低壓時，一般采用功 率法直接測量，也可采用電度表法間接測量 （ 2）當(dāng)電動機電源電壓為高壓時，電機輸 入功率可利用電動機控制柜上的電度表配合 秒表進行測量，并用下式計算 KCT 電流互感器的變比； KPT 電壓互感器的變比； n 測量期內(nèi)電度表鋁盤所轉(zhuǎn)的圈數(shù)， r； t 電度表轉(zhuǎn) n圈所用的時間， 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 電動機輸入功率； mot 電動機效率。 電動機效率 1 0 0

5、gr m o t P P N PN 電動機額定功率， kW； 電動機負(fù)載系數(shù)，按 GB/T12497-1995 三相異步電動機經(jīng)濟 運行 中的有關(guān)公式計算，計算時還需 要查出電動機額定效率 N、電動機空載 有功損耗 P0兩個常數(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 泵實際排量， m3/s； H 泵的總揚程， m。 式中： 泵的總揚程 g2g 2 1 2 2 12 12 VVZZPPH P2、 P1 泵出口、泵進口壓力， Pa

6、； Z2-Z1 泵出口、泵進口壓力表高度差， m； V1、 V2 泵進口、泵出口處液體流速， m/s。 泵輸出功率的簡要公式 當(dāng)泵的出口、進口壓力表高度差（ Z2- Z1）和動能差可以忽略的情況下允許采 用下式計算泵輸出功率 Pu（ P2 P1） Q10-3 系統(tǒng)輸出功率（系統(tǒng)有效功率） 泵系統(tǒng)運行時管網(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。 泵機組效率 1 0 0 P P gr u g Pu 泵輸出功率； Pgr 電動機輸入功率。 管網(wǎng)效率 100%10010)H-g ( H u y 3 1 P P P ut H1 調(diào)節(jié)閥引起的揚程損失， m H1 調(diào)節(jié)閥引起的揚程損失 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 電動機直接調(diào)速 變頻調(diào)速 串級調(diào)速 變級調(diào)速 串電阻調(diào)速及無換向器電 動機調(diào)速 變頻調(diào)速與串級調(diào)速為高 效的調(diào)速系統(tǒng) 恒速電動機 帶調(diào)速傳動裝 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 1.變頻調(diào)速的基本原理 ）（ s1 p f60 n 異步電動機轉(zhuǎn)速 n f 電源頻率， Hz； p 極對數(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一定的異步電動機，在轉(zhuǎn)差率 S變化不大時，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。基于這個原理，變 頻調(diào)速就是用變頻器作為變頻電源，通過改變電源頻 率的方法，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。實際上，若僅改變電源的 頻率則不能獲得異步電動機滿意的調(diào)速性能，因此， 必須在調(diào)節(jié)的同時，對定子相電壓 U也進行調(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)速過程中，不同 轉(zhuǎn)速 ni時泵的軸功率 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)低電機轉(zhuǎn)速可 以減少功率損失。 3.變頻調(diào)速的優(yōu)點 （ 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 20： 1，并在整個調(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)下運行的場合。 （ 3）機械特性較硬，在無自動控制時，轉(zhuǎn)速變化率在 5 以下；當(dāng)采用自動控制時，能作高精度運行，把轉(zhuǎn)速波動 率控制在 0.5 1左右。 （ 4）變頻裝置萬一發(fā)生故障，可以退出運行，改由電網(wǎng) 直接供電，泵仍可繼續(xù)保持運轉(zhuǎn)。 （ 5）能兼作啟動設(shè)備，即通過變

11、頻電源將電動機啟動到 某一轉(zhuǎn)速，再斷開變頻電源，電動機可直接接到工頻電源 使泵加速到全速。 變頻調(diào)速的缺點 高壓電機的變頻調(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，會對電動機及電源產(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。泵輪與主動軸 固定連接，渦輪與從動軸固定連接，主動軸和從動軸又分別與電 動機和泵相連接。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，從而實現(xiàn)在動力機為全速的情況下，對泵進行無級變速。 2.液力偶合器的優(yōu)點 （ 1）無級調(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、無級變化的轉(zhuǎn)速。 （ 2）工作平穩(wěn)。可以平穩(wěn)地啟動、加速、減速、停止。 （ 3）空載啟動。電動機能空載或輕載啟動，故可選用最經(jīng)濟的 電動機及電控設(shè)備，降低啟動電流，節(jié)約電能。 （ 4）隔離振動。液力偶合器的泵輪和渦輪之間沒有機械聯(lián)系， 轉(zhuǎn)距通過工作液體傳遞，是柔性連接，當(dāng)主動軸有周期性振動 （如扭振）時，不會傳到從動軸上，具有良好的隔振效果，能減 緩沖擊負(fù)荷，延長電動機及泵的機械壽命。 （ 5）

13、過載保護。由于液力偶合器是柔性傳動，其泵輪與渦輪之間 有轉(zhuǎn)速差，故當(dāng)從動軸阻力距突然增加時，轉(zhuǎn)差就增大，甚至制動， 而原動機仍能繼續(xù)運轉(zhuǎn)，而不致燒毀，泵也可以收到保護。 （ 6）無機械磨損。因泵輪和渦輪間無直接的機械接觸，故工作可 靠，能長期無檢修運行，壽命長。 （ 7）便于控制。液力偶合器是無級調(diào)速，故便于實現(xiàn)自動控制， 適用于個伺服系統(tǒng)控制 . （ 8）節(jié)能。與閥門節(jié)流調(diào)節(jié)相比較，節(jié)能效果顯著。 液力偶合器的缺點 （ 1）在原動機額定轉(zhuǎn)速較低的場合，要求同樣的轉(zhuǎn)矩而采用 較小的轉(zhuǎn)速時，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，而且還會使偶合器 調(diào)速的延遲時間增加，不適應(yīng)處理緊急事故的要求。 （ 2）對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 可能有精確的傳動比。 （ 4）液力偶合器一旦發(fā)生故障，泵也不能繼續(xù)工作。