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1、ZSB-1油田注水泵及其系统性能测试综合试验台设计摘要：注水泵属于通用机械的范畴，在能源经济的各部门应用十分广泛。注水泵在供水系统中是实现动力循环的重要组成部分，是重要的辅机之一。为了实现水泵的安全经济运行，提高注水系统的效率，必须掌握水泵基本原理、性能、结构、及运行调节等方面的必要知识，掌握水泵性能试验技术。为了测定注水泵的各项性能参数，进而绘制出泵的性能曲线，我设计了注水泵性能测试实验台.可实现能动态模拟油田注水工况，进行动态试验；能实现注水泵串并联工作、多级注水泵的拆级、增级工作及注水泵系统能耗测试及 节能分析的实验；本次实验使用的多级泵为离心泵，型号分别为为MD12-25-5和MD12
2、-25-7，增压泵型号为KQL50/150-2.2/2,进出口管径均设计为57mm。通过操作本次实验，我们可以熟悉离心泵实验装置的布置以及各种测试的操作方法，并且掌握实验原理。通过对数据的处理以及离心泵性能曲线的绘制，可以加深对离心泵性能的了解。关键词：注水泵、性能参数、性能曲线、试验装置The design of comprehensive experiment stage of the injecting pump and its system performance testAbstract：Injecting Pumps belongs to the scope of general
3、machinery, in the energy sources economy with a wide range of departments should.Injecting Pump in the water supply system power cycle is to achieve an important component of the auxiliary is an important one. In order to achieve safe and economic operation of the pump, we must master the basic prin
4、ciples of pumps, performance, structure, and operational aspects of regulating the necessary knowledge and technology to master pump performance test.To the determination of the performance parameters of centrifugal pump, centrifugal pump and then to map out the performance curve, I designed a centr
5、ifugal pump performance test-bed. The test-bed can achieve the goal which trending imitate the oil filed water injecting condition, work the trends experiment; could achieve the injecting pump work in series or in parallel, add the steps of pumps and achieve the energy consume testing of the injecti
6、ng pump system, do the experiment of the energy conseveration analyse.The steps pump used in experimental model is MD12-25-5 and MD12-25-7, the pressure boost pump used in experimental model is KQL50/150-2.2/2, the pipe are designed to import and export of diameter 57mm. Through the operation of thi
7、s experiment, we can experiment with centrifugal pump installations as well as the layout of the operation of various instruments, and master the principle of the experiment. Of data processing as well as the centrifugal pump performance curve of the mapping, you can deepen the understanding of the
8、performance of centrifugal pump.Keywords: water injecting pump, performance parameters, performance curves, the experimental device目 录1 课题来源及意义11.1 国内外研究现状11.1.1 国外发展现状11.1.2 国内发展现状21.1.3 水泵测试系统的发展趋势31.2 离心泵的基础知识41.3 离心泵的工作原理61.4 离心泵的主要参数及性能曲线61.4.1 离心泵性能参数61.4.2 离心泵性能曲线82 系统总体方案设计102.1 方案提出102.2 水泵
9、的性能曲线112.3 实验原理122.3.1 实验方法122.3.2 泵实验原理133 系统设计153.1 实验装置的配置153.2 管路的设计153.2.1 管路材料的选型153.2.2 管路直径和长度的确定153.2.3 管子壁厚的确定173.3 泵和电动机的选型设计173.3.1 泵的选型设计173.3.2 电动机的选型213.4 阀门的选型223.4.1 阀门的种类及特点243.4.2 阀门的调节机构283.4.3 阀门的具体选择293.5 流量计，转矩转速传感器和压力传感器的选择323.5.1 流量计的选择323.5.2 压力传感器的选择373.5.3 转矩转速传感器的选择383.6
10、 常压水箱的设计394 离心泵性能曲线测定实验指导书404.1 实验目的404.2 实验原理404.3 实验步骤414.4 实验数据处理42总 结44参考文献45致谢46技术经济性分析471 课题来源及意义本毕业设计的题目为ZSB-1油田注水泵及其系统性能测试综合实验台设计，本题目主要是设计一个综合实验台，对注水泵各个方面的性能进行测试和计量，用以提高泵效及其使用寿命。水泵测试系统对于水泵基础理论的研究与发展、水泵性能改进、水泵设计方法的完善都有着极其重要的作用，因此，水泵综合参数自动化测试系统的研究已经成为工业界广泛关注的课题之一。目前，国内水泵测试精度低、实时性和可靠性差，很多还是传统的半
11、自动化形式，其测位分散，全部测量信号没有综合管理，而且人机界面不够友好。与国外性比，技术水平相对落后。本文正是针对这种情况，对水泵的测试原理和方法进行研究和分析，根据测试系统的要求，将计算机技术、传感器技术、数据采集技术、智能控制技术相结合并融入现场总线控制技术，实现了水泵各项参数的控制、性能试验、数据保存、传输及曲线拟合等功能。研究了数据采集与处理、曲线拟合、控制算法、数据库开发、通信等实现中的重难点问题，并采取了有效的硬件和软件抗干扰措施，确保了系统的稳定性高和可靠性。油田注水系统是油田能耗大户，也是油田投资的主要领域之一，因此开发高效注水设备，提高现有注水系统运行效率，对于降低油田生产成
12、本具有重要意义。因此，这就需要从根本出发，找到问题解决的办法，循序渐进，才能有新的突破。因此，现阶段我们开展水泵综合参数的自动化测试系统的研究，能够促进水泵测试系统的自动化水平，有助于提高泵产品的研发效率、改善产品的性能水平，具有较高的实用价值，对于降低油田生产成本，提高我国石油企业的竞争力也具有现实意义！1.1 国内外研究现状1.1.1 国外发展现状在国外，欧美等发达国家关于泵的相关研究起步较早，在特殊泵的制造，泵的内特性测试等方面仍领先于国内。对泵的外特性测试装置而言，早在1961年，英国国立工程实验室（NEL）立了自己的水力机械试验台，可用于水泵和模型水轮机（最大转轮直径0.5m）的性能
13、试验，可以在开式和闭式两种循环方式进行效率和气蚀实验，部分参数是先半自动控制，实验数据由计算机自动采集和处理，并能自动绘制试验曲线和打印实验结果。大量外文书刊级互联网资料显示，目前国外水泵测试系统的产品已经比较成熟，美国，德国等发达国家已经普遍化，并呈现高集成，小体积，可移动，多功能，设备全，易操作等特点。例如美国TecQuipment Inc.生产的Centrifugal Pump Test Set,是一台用于离心泵测试的装置，为研究离心泵在不同扬程，流量和转速下的特性提供了一种新的测试方法。尽管这类水泵测试装置具有高集成，小体积，可移动，多功能，设备全，易操作等优点，但在数据处理方面功能薄
14、弱，缺少嵌入式的数据处理分析系统，效率不高。1.1.2 国内发展现状在国内，泵测试技术的发展历程可以简单的划分为两个阶段：20世纪70年代，20世纪80年代至今。29世纪70年代属于指针式测试系统时期，泵的测试基本采用分立式仪器和仪表来测量各种物理量。例如，用水银压力计，弹簧压力计等测量压力，用文土里流量计，涡轮流量计等测量流量，用电流表，电压表等测量电力参数。测试仪表体积庞大，成本高，可靠性低，实验人员多，工作量大，效率低等都是这一时期水泵测试系统存在的问题。一般情况下，整整一天时间内很难做完水泵的所有实验，为了得到性能优良的水力模型，往往需要进行多次模型试验，效率极低。20世纪80年代至今
15、属于测试系统的自动化时期。随着产品结构调整和更新换代速度加快，市场对产品种类等方面已经难以满足泵产品研制合计顺改造的要求。而这个时期正是计算机技术，通讯技术和智能控制技术高速发展的时期。自动控制领域日新月异，智能仪表，先进的控制系统层出不穷。这给水泵测试技术带来了契机，人们面临的困难迎刃而解。智能电磁流量计，超声波流量计，微光流量计，智能电容式压力变送器，转矩转速传感器，微机扭矩仪，电子计算机、单片机等先进的智能电子装置迅速的被应用于新一代的水泵测试系统中，极大地提高了水泵测试系统自动化程度、测试精度、响应速度和人工效率。尽管如此，这种测试系统仍然存在着部分参数手动控制，费时费力，调节精度不高，系统庞大，接口复杂，连线众多，计算机接口资源紧张，维护困难，程序编写难度高和应用软件界面不友好等特点。在这一时期中后期，这种系统进建立在一些科研单位、高校和主要生产单位。例如，江苏大学。华北水利电力学院、清华大学、浙江机械研究所、东方电机厂等。据调研资料表明，很多水泵测试系统还是传统的半自动化，其测位分散，全部测量信号没有综合管理，而且软件界面不够有好，真正建立有水泵微机自动化辅助测试平台的厂家还不是很多。1.1.3 水泵测试系统的发展趋势随着工业技术的发展，我国水泵企业对测试设
