本發(fā)明屬于流體機(jī)械領(lǐng)域，具體涉及一種用于測(cè)量自吸泵的自吸時(shí)間和自吸高度等自吸性能的實(shí)驗(yàn)裝置以及相應(yīng)的試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

自吸泵是一種只需要一次性灌注引水的水泵，在再次開機(jī)時(shí)會(huì)需要一定的時(shí)間排出泵內(nèi)部的氣體實(shí)現(xiàn)其自吸性能。自吸泵的主要自吸性能評(píng)價(jià)參數(shù)包括自吸高度和自吸時(shí)間兩個(gè)性能指標(biāo)。

目前自吸泵的自吸時(shí)間和自吸高度的測(cè)試是通過如下流程和方法完成的：首先記錄泵在某一安裝位置距離吸入水平面的高度zH₁，記錄泵啟動(dòng)時(shí)的時(shí)刻t_S，然后記錄泵出水時(shí)的時(shí)刻t_E，那么該高度下的自吸時(shí)間為t₁＝t_E-t_S。調(diào)整自吸高度后重復(fù)上述試驗(yàn)，就得到自吸泵的自吸性能曲線zH-t。在試驗(yàn)中自吸高度zH的調(diào)節(jié)可以通過提高自吸泵的安裝高度或者降低吸入水平面的水位來實(shí)現(xiàn)。由于向水池內(nèi)灌水或者從水池內(nèi)放水使水池內(nèi)的水位發(fā)生變化需要灌排設(shè)備且耗時(shí)比較長(zhǎng)，因此在實(shí)際試驗(yàn)中一般是調(diào)節(jié)自吸泵的安裝位置，這通常需要制作專用的升降臺(tái)來實(shí)現(xiàn)。試驗(yàn)中需要調(diào)節(jié)液壓缸或者其他形式的調(diào)節(jié)裝置來實(shí)現(xiàn)升降臺(tái)的升降，試驗(yàn)過程耗時(shí)耗力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)量自吸泵的自吸性能的實(shí)驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法。

本發(fā)明的一種測(cè)量自吸泵自吸性能的新型實(shí)驗(yàn)裝置，包括Z彎管和J水管，所述Z彎管兩端均配備有可調(diào)節(jié)法蘭，所述J水管上安裝有數(shù)個(gè)水位傳感器；所述Z彎管一端的可調(diào)節(jié)法蘭通過螺栓螺母與自吸泵的進(jìn)口連接，另一端的可調(diào)節(jié)法蘭通過螺栓螺母與J水管的一端連接，J水管的另一端沒入水池中。

所述Z彎管繞自吸泵進(jìn)口管的中心線旋轉(zhuǎn)安裝，以適應(yīng)不同自吸高度的自吸泵自吸性能試驗(yàn)；Z彎管的安裝傾斜角為β，β為0-90度；Z彎管的中間段長(zhǎng)度為L(zhǎng)。

所述J水管采用透明的材料制作，能夠直觀地觀測(cè)自吸泵的自吸過程。

所述水位傳感器均勻分布在J水管上，傳感器接觸水后觸發(fā)，因此該試驗(yàn)裝置可以一次性試驗(yàn)獲取自吸泵的自吸高度-自吸時(shí)間性能曲線。

A、利用本發(fā)明所述實(shí)驗(yàn)裝置，自吸泵進(jìn)行臨界自吸性能試驗(yàn)的方法包括如下步驟：

(1)自吸泵的可測(cè)量最大自吸高度為：h₁+h₂+Lsinβ，定義自吸泵的最大自吸高度為zH_Cri；

其中，β為Z彎管的安裝傾斜角，L為Z彎管的中間段長(zhǎng)度，h₁為水池水位C-C與安裝面B-B之間的高差；h₂為水泵進(jìn)口A-A與安裝面B-B的高度；

(2)當(dāng)Z彎管的安裝傾斜角為β滿足h₁+h₂+Lsinβ＝zH_Cri時(shí)，進(jìn)行臨界自吸性能試驗(yàn)。

通常情況下，自吸泵的自吸高度在2m-10m之間(不會(huì)超過10m)。對(duì)當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)水池，水池水位C-C與安裝面B-B之間的高差h₁一般約為0.3m左右，水泵進(jìn)口A-A與安裝面B-B的高度h₂通常不會(huì)大于1.2m。因此該試驗(yàn)裝置可測(cè)試的最小自吸高度不大于h₁+h₂＝1.5m；在自吸過程中，Z彎管和J水管中的空氣引起的重力水頭可以忽略。因此，該裝置的最大自吸高度為h₁+h₂+L，由此，只要調(diào)整Z彎管的中間段長(zhǎng)度L就可以得到任意大小的最大自吸高度zH_Cri。因此本實(shí)驗(yàn)裝置可覆蓋所有自吸泵的自吸性能測(cè)試需求。

B、利用本發(fā)明所述實(shí)驗(yàn)裝置，得到自吸泵自吸性能曲線zH-t的步驟為：

各水位傳感器的當(dāng)前位置與吸入水平面之間的距離為相應(yīng)的自吸高度zH_i，計(jì)算機(jī)控制自吸泵啟動(dòng)并記錄啟動(dòng)時(shí)刻t_S，然后自吸泵工作，水管中的水位上升，當(dāng)水位上升到某個(gè)傳感器的位置時(shí)，傳感器發(fā)出信號(hào)，記錄此時(shí)的時(shí)刻t_Ei，由此就可以得到相應(yīng)的自吸性能曲線zH-t。

本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明不用升降設(shè)備調(diào)整自吸泵高度，也不用排灌設(shè)備調(diào)整水池水位，試驗(yàn)工作強(qiáng)度和設(shè)備需求都大大降低，省時(shí)省力省錢；

(2)本發(fā)明可以通過采用透明的J水管來直觀地觀測(cè)自吸泵的自吸能力；

(3)本發(fā)明可以通過簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)Z彎管的安裝傾斜角β，使h₁+h₂+Lsinβ與zH_Cri相等，這樣可以對(duì)自吸泵進(jìn)行臨界自吸過渡過程試驗(yàn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的側(cè)視圖；

圖3開式葉輪自吸泵自吸試驗(yàn)示意圖a及自吸性能曲線圖b；

圖4射流式自吸泵自吸試驗(yàn)示意圖a及自吸性能曲線圖b；

圖5外混式自吸泵自吸試驗(yàn)示意圖a及自吸性能曲線圖b；

圖6內(nèi)混式自吸泵自吸試驗(yàn)示意圖a及自吸性能曲線圖b；

附圖標(biāo)記說明：1-電機(jī)，2-Z彎管，3-螺栓螺母，4-J水管，5-水位傳感器。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明的一種自吸泵自吸性能的實(shí)驗(yàn)裝置，包括Z彎管(2)和J水管(4)。Z彎管(2)的安裝傾斜角β可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)。Z彎管(2)的兩端為可調(diào)節(jié)法蘭，一側(cè)法蘭通過螺栓螺母(3)與自吸泵的進(jìn)口法蘭連接，另外一側(cè)法蘭通過螺栓螺母(3)與J水管(4)連接。J水管(4)上安裝有數(shù)個(gè)水位傳感器(5)。

本發(fā)明的具體工作流程如下：

本發(fā)明的自吸泵自吸性能實(shí)驗(yàn)裝置為安裝在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的開式回路系統(tǒng)：在自吸泵運(yùn)行開始自吸過程中，Z彎管(2)和J水管(4)中的氣體被吸入自吸泵內(nèi)與自吸泵內(nèi)的水溶合排出，Z彎管(2)和J水管(4)內(nèi)的壓力降低。在大氣壓力的作用下，水池中的水被壓入J水管(4)。隨著自吸泵的運(yùn)行工作，Z彎管(2)和J水管(4)中氣體區(qū)域的氣體越來越少，壓力越來越低，J水管(4)中的氣/液(水)界面越來越高，但同時(shí)該界面上升的速度越來越低，直到達(dá)到試驗(yàn)自吸泵的最大自吸高度時(shí)，該界面處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。此時(shí)自吸試驗(yàn)性能結(jié)束。

試驗(yàn)過程中，可以觀測(cè)J水管(4)中的氣/液(水)界面變動(dòng)，直管地了解自吸泵的自吸性能。調(diào)整Z彎管(2)的安裝傾斜角β，使h₁+h₂+Lsinβ與zH_Cri相等，對(duì)自吸泵進(jìn)行臨界自吸過渡過程試驗(yàn)。

實(shí)施例1：開式葉輪自吸泵自吸性能試驗(yàn)

如圖3a所示為應(yīng)用該試驗(yàn)裝置對(duì)開式葉輪自吸泵進(jìn)行自吸性能試驗(yàn)。該自吸泵的設(shè)計(jì)流量Q＝3m³/h，揚(yáng)程H＝20m，轉(zhuǎn)速n＝2860r/min，n_s＝31.9，進(jìn)水管路直徑為20mm。設(shè)計(jì)自吸高度zH為9m。

該例中，實(shí)驗(yàn)水池水位C-C與安裝面B-B之間的高差h₁為0.3m，水泵進(jìn)口A-A與安裝面B-B的高度h₂(含安裝臺(tái)高度)為0.30m。首先采用公稱直徑20mm、Z彎管的中間段長(zhǎng)度L＝9m的Z彎管豎直安裝(β＝90°)進(jìn)行自吸性能試驗(yàn)。自吸性能試驗(yàn)結(jié)果如圖3b所示。從圖中可以看出，試驗(yàn)得到的自吸高度zH_Cri為8.6m，臨界自吸時(shí)間為23s。因此可以取β＝62.7°，使h₁+h₂+Lsinβ＝8.6m來進(jìn)行臨界自吸過渡過程試驗(yàn)。

實(shí)施例2：射流式自吸泵自吸性能試驗(yàn)

如圖4a所示為應(yīng)用該試驗(yàn)裝置對(duì)射流式自吸泵進(jìn)行自吸性能試驗(yàn)。該自吸泵的設(shè)計(jì)流量Q＝2m³/h，揚(yáng)程H＝20m，轉(zhuǎn)速n＝2860r/min(葉輪過流流量為3m³/h，n_s＝31.9)，進(jìn)水管路直徑為20mm。設(shè)計(jì)自吸高度zH為9m。

該例中，實(shí)驗(yàn)水池水位C-C與安裝面B-B之間的高差h₁為0.3m，水泵進(jìn)口A-A與安裝面B-B的高度h₂(含安裝臺(tái)高度)為0.30m。首先采用公稱直徑20mm、Z彎管的中間段長(zhǎng)度L＝9m的Z彎管豎直安裝(β＝90°)進(jìn)行自吸性能試驗(yàn)。自吸性能試驗(yàn)結(jié)果如圖4b所示。從圖中可以看出，試驗(yàn)得到的自吸高度zH_Cri為8.9m，臨界自吸時(shí)間為13s。因此可以取β＝67.3°，使h₁+h₂+Lsinβ＝8.9m來進(jìn)行臨界自吸過渡過程試驗(yàn)。

實(shí)施例3：外混式自吸泵自吸性能試驗(yàn)

如圖5a所示為應(yīng)用該試驗(yàn)裝置對(duì)外混式自吸泵進(jìn)行自吸性能試驗(yàn)。該自吸泵的設(shè)計(jì)流量Q＝50m³/h，揚(yáng)程H＝32m，轉(zhuǎn)速n＝2900r/min，n_s＝92.7，進(jìn)水管路直徑為50mm。設(shè)計(jì)自吸高度zH為6m。

該例中，實(shí)驗(yàn)水池水位C-C與安裝面B-B之間的高差h₁為0.3m，水泵進(jìn)口A-A與安裝面B-B的高度h₂(含安裝臺(tái)高度)為0.25m。首先采用公稱直徑50mm、Z彎管的中間段長(zhǎng)度L＝6m的Z彎管豎直安裝(β＝90°)進(jìn)行自吸性能試驗(yàn)。自吸性能試驗(yàn)結(jié)果如圖5b所示。從圖中可以看出，試驗(yàn)得到的自吸高度zH_Cri為5.7m，臨界自吸時(shí)間為120s。因此可以取β＝59.1°，使h₁+h₂+Lsinβ＝5.7m來進(jìn)行臨界自吸過渡過程試驗(yàn)。

實(shí)施例4：內(nèi)混式自吸泵自吸性能試驗(yàn)

如圖6a所示為應(yīng)用該試驗(yàn)裝置對(duì)內(nèi)混式自吸泵進(jìn)行自吸性能試驗(yàn)。該自吸泵的設(shè)計(jì)流量Q＝50m³/h，揚(yáng)程H＝32m，轉(zhuǎn)速n＝2900r/min，n_s＝92.7，進(jìn)水管路直徑為50mm。設(shè)計(jì)自吸高度zH為6.5m。

該例中，實(shí)驗(yàn)水池水位C-C與安裝面B-B之間的高差h₁為0.3m，水泵進(jìn)口A-A與安裝面B-B的高度h₂(含安裝臺(tái)高度)為0.25m。首先采用公稱直徑50mm、Z彎管的中間段長(zhǎng)度L＝6m的Z彎管豎直安裝(β＝90°)進(jìn)行自吸性能試驗(yàn)。自吸性能試驗(yàn)結(jié)果如圖5b所示。從圖中可以看出，試驗(yàn)得到的自吸高度zH_Cri為6.1m，臨界自吸時(shí)間為115s。因此可以取β＝65.5°，使h₁+h₂+Lsinβ＝6.1m來進(jìn)行臨界自吸過渡過程試驗(yàn)。