[發明專利]一種離心泵運行工況的快速調節裝置

有效

• 申請號: 201710825293.0
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107676272B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 談明高;朱智朋;吳賢芳;劉厚林;王凱;王勇;董亮
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F04D15/00
• 分類號: F04D15/00;F04D13/06;F04D29/52
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種離心泵運行工況的快速調節裝置，在泵的出口管路上安裝氣動調節閥，通過空氣壓縮機為氣動調節閥提供氣源，并在空氣壓縮機與氣動調節閥安裝一個調壓閥門，用以調節為氣動調節閥的供氣壓力，同時采用控制器根據氣動調節閥的閥門的流量特性來控制閥門的開度，即可實現離心泵在不同工況下在超短時間內任意切換，本發明結構簡單，安裝方便，使用范圍廣，容易操作，精度高，為測量泵在各個運行工況下快速切換時的外特性、振動、噪聲和壓力脈動提供了試驗條件，具有很強的使用價值。

技術領域

本發明涉及流體機械試驗領域，特指用于離心泵運行工況快速調節的試驗裝置。

背景技術

隨著國民經濟的發展，作為應用最廣泛的流體機械，離心泵機組及其系統的復雜程度逐漸提高，離心泵除了在穩定工況下運行之外，還需短期在各種瞬態工況下運行，對離心泵的穩態和瞬態性能都提出了越來越高的要求。超大型或大型船舶在航行容易出現隨時縱傾、橫傾、調節吃水深度和穩定性的現象，以及裝卸時實時調整船體平穩性和更換壓載水，為了調節這些現象，需要在船舶上安裝泵來進行調節，就需要這些泵等輔機設備隨時根據需要快速調節工況；當艦載機在航空母艦跑道上進行短距起降、大仰角快速爬升以及完成“眼鏡蛇”等高難度特技動作時，離心式航空燃油泵的轉速和壓力快速變化；當發射運載火箭時，渦輪泵快速啟動使火箭獲得最大推力，渦輪泵的啟動過程通常只有短暫的數秒，當上一級火箭燃料耗盡后，下一級火箭渦輪泵瞬態啟動，轉速和流量在極短的時間內從來零快速增加到額定值，還伴隨著和環境壓力的快速降低等瞬態現象。瞬態現象引起的水力沖擊、空化破壞以及強烈震動會對離心泵本身以及管路甚至整個系統的安全可靠運行產生嚴重影響。因此，需要深入對瞬態過程的進一步研究。

目前瞬態工況主要集中在以下幾個方面：瞬態啟動、工況突變、關機等。瞬態啟動是葉輪轉速從零很快增加到穩定轉速的快速瞬變過程；工況突變則屬于通過突然調節流量閥門開度的瞬態過程以及轉速瞬間大幅度變化的瞬態過程；關機是由于電機突然關閉，即葉輪轉速突然由穩定轉動過程降為零的瞬變過程，各個瞬態工況之間性能的變化過程有著巨大的差別。

目前有關瞬態過程的實現以及泵瞬態性能測試試驗臺在國際以及國內有了一定的研究基礎，江蘇大學邵昌采用變頻控制柜設置不同的啟動加速度，但是加速度在2s以上；浙江大學李志峰采用具有較大功率余量且具有較大啟動轉矩電機的方法控制離心泵快速啟動過程，使得啟動過程縮短在了0.5s內；日本Tsukamoto采用電機啟動完成后，通過電磁離合器使電機輸出軸和水泵輸入軸迅速對接進行了離心泵的快速啟動階段，這種啟動方法所需的時間更短。關于關機過程大多采用的是斷電以后讓水泵自然停止。關于工況突變過程的調節，采用的是調流泵進行流量的調節，這種調節方法需要的時間較長，大概需要5-7s。

以上所述瞬態過程的實現都是基于機械、控制技術以及傳感器檢測技術于一體的綜合性能測試系統，雖然可以實現工況調節的控制，但是仍然體現出以下兩方面的缺陷：1)上述瞬態性能測試試驗臺結構比較復雜、造價較高；2)上述瞬態性能控制系統所需的相應時間較長，與實際運行過程中存在一定的差距，因此不宜推廣使用。

發明內容

針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種離心泵運行工況的快速調節裝置，該裝置通過控制器來控制氣動調節閥的開度，實現泵能夠隨意切換任意工況。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種離心泵運行工況的快速調節裝置，包括空氣壓縮機、調壓閥、氣動調節閥、出口控制閥門、進口控制閥門、水罐、泵、控制器、輸氣軟管、電磁流量計、變頻控制柜和電機；

所述泵的進口法蘭通過第一管路與水罐的出水孔連通，所述第一管路上設有進口控制閥門，泵的出口法蘭通過第二管路與水罐的回水孔連通，所述第二管路上依次沿靠近所述泵至遠離所述泵的方向設有電磁流量計、啟動調節閥和出口控制閥門，所述電磁流量計和氣動調節閥位于出口控制閥與出口法蘭之間；