[發明專利]離心泵極端工況瞬態性能試驗系統

無效

• 申請號: 200910101999.8
• 申請日: 2009-08-25
• 公開（公告）號: CN101649830A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 李志峰;王樂勤;吳大轉;戴維平;焦磊
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F04B51/00
• 分類號: F04B51/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司
• 代理人: 唐銀益

技術領域

本發明涉及一種離心泵性能試驗系統，具體說是由蓄能驅動及制動裝置、循環管路和測控系統完成葉輪快速啟動或停機等極端工況下瞬態性能測試任務的試驗系統。

背景技術

離心泵是一類典型的水力旋轉機械，廣泛應用于生產生活的各個領域。通常情況下其轉速和水力性能基本不變或緩慢變化，即在穩定條件下工作，對離心泵穩定工作條件下的水力性能研究已經較成熟。

隨著工程應用和科技的發展和進步，研究的熱點已逐漸深入到處于極端工作條件下的離心泵瞬態水力性能中，其中瞬時啟動和緊急停機是兩種典型的離心泵極端工況。在某些特殊應用場合中，如火力發電機組鍋爐備用給水泵，要求離心泵轉速和流量在極短時間內從靜止迅速增加至最大值，該過程的內流和水力性能將表現出明顯區別于穩態性能的瞬態效應，如轉速、流量、揚程和負載的快速變化，進口壓力瞬間降低，無量綱揚程在極短時間內產生峰值，瞬時流量呈近似三次曲線的增長方式等特點。在其他常規應用場合，離心泵突然啟動過程引起的瞬間壓力脈動和負載可能導致機組設備和電網的沖擊破壞。此外在復雜管路系統中，由于某些原因使主泵發生緊急停機時所產生的瞬時阻力可能對管網和設備造成影響，嚴重時可能發生水錘引起重大安全事故。

因此如何通過實驗獲得離心泵極端工況下的瞬時轉速、流量、揚程和功率等水力特性是亟需解決的一個實際問題。

目前大多數的離心泵實驗臺是專門為測試穩態條件下的泵水力性能而設計的，所使用的儀表和傳感器等僅適用于穩態性能的采集和處理，控制系統也很少涉及到瞬態極端工況，因此在普通的離心泵性能測試實驗臺上很難實現極端工況下的瞬時性能測試。

在需要對極端工況進行測試的特殊情況下，采用大功率電機或汽輪機直接帶動葉輪可以實現離心泵的快速啟動，由于大功率電機不適宜在實驗室中采用，而汽輪機采用高壓氣源驅動，無法實現穩態工況的測試，通用性較差。對于離心泵緊急停機以及其他極端工況專用的測試實驗臺也未見報道。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種同時適用于穩態和極端工況，并具有自動控制和數據采集以及操作安全等特點的離心泵極端工況瞬態性能試驗系統。

本發明通過以下技術方案以實現上述發明目的：

提供一種離心泵極端工況瞬態性能試驗系統，包括由泵體、管路和水罐組成的循環回路，還包括蓄能驅動及制動裝置和瞬態性能測控系統；

所述蓄能驅動及制動裝置包括：依次連接的變頻電機、鏈式聯軸器和驅動軸，驅動軸通過一對軸承支撐于軸承座上，驅動軸的另一端裝有由半聯軸器與動態離合器從動端相接合所組成的瞬時接合裝置；半聯軸器依次通過轉速轉矩測量儀和彈性聯軸器與離心泵葉輪軸相連，半聯軸器上套設制動裝置；驅動軸上還套裝有至少一組由蓄能盤與靜態離合器從動端相接合所組成的蓄能裝置，其中蓄能盤通過軸承支撐于驅動軸上，靜態離合器通過離合器固定環固定于驅動軸上；

所述瞬態性能測控系統包括：轉速轉矩測量儀、設于泵體進口管路上的進口壓力傳感器和進口電磁流量計、設于泵體出口管路上的出口壓力傳感器和出口電磁流量計，均通過屏蔽線連接至信號轉換電路，信號轉換電路與工控機上的PCI板卡以信號線相連；變頻電機、靜態離合器、動態離合器和制動裝置通過信號線連接至變頻控制器。

作為一種改進，所述制動裝置包括：支座和依次連接的剎車片、剎車桿、連桿、杠桿、撐壓件、彈簧、拉力桿、電磁鐵，彈簧接于撐壓件下部；電磁鐵通過常閉開關與主電源相接，該常閉開關安裝在動態離合器的接觸器輔助觸點上。

作為一種改進，所述水罐包括大水罐和小水罐，泵體出口、小水罐、大水罐和泵體入口依次通過管路連接形成循環回路，進口電磁流量計與其之前的閘閥間設支線管路連接小水罐，泵體出口與小水罐之間設氣動球閥，其它管路上設若干閘閥。

作為一種改進，與泵體連接的進出口水管為有機玻璃透明管，其他管路之間設有若干橡膠撓性軟連接。

作為一種改進，所述氣動球閥的控制器通過信號線和信號轉換器連接至工控機。

作為一種改進，所述靜態離合器是牙嵌式電磁離合器；所述動態離合器是摩擦片式離合器或磁粉式離合器其中任意一種。

作為一種改進，所述壓力傳感器是可控硅壓電式壓力傳感器。

本發明的有益效果在于，本發明不僅可實現多種轉速和管路阻力下離心泵穩態水力性能測試的基本功能，特別的是，可以完成變頻電機直連啟停和變轉速過程、不同蓄能盤蓄能啟動以及制動裝置強制緊急停機等多種極端工況瞬態水力性能的測試任務，彌補了現有測試方法的不足。

附圖說明