《离心泵性能测试与控制综合实验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《离心泵性能测试与控制综合实验（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、离心泵性能测试与控制综合实验一、实验装置简介1二、离心泵恒转速性能测定实验3三、离心泵恒流量控制实验6四、离心泵恒压力控制实验10图意示台验实合综验实本基制控与备设程过/-/11-211-5H-4图中：11-1转速显示；11-2主水泵流量显示 Q；11-3流量自动/手动控制按钮，弹起时为手动，按下后为自动；11-4主水泵出口压力显示 P2；11-5压力自动/手动控制按钮，弹起时为手动，按下后为自动； 11-6主水泵运行选择开关，向左为变频调速运转方式，向右为直接运转方式，中 间为空档；11-7压力调节旋钮（调节主水泵的转速）；11-8流量调节旋钮（调节电动调节阀的开度）；11-9主水泵开按钮；
2、11-10主水泵关按钮；11-11副水泵关按钮；11-12副水泵开按钮;11-13总控制开关，顺时针转为开，逆时针转为关。实验一 离心泵性能测定实验一、实验目的1. 测定离心泵在恒定转速下的性能，绘制出该泵在恒定转速下的扬程一流量（H-Q）曲线; 轴功率一流量（N-Q）曲线和泵效率一流量（n-Q）曲线；2. 熟悉离心泵的操作方法，了解压力、流量、转速和转矩的原理以及实验台的使用方法， 进一步巩固离心泵的有关知识。二、实验装置过程设备与控制基本实验综合实验台三、基本原理1. 扬程H的测定根据柏努利方程，泵的扬程H可由下式计算：P - p , U 2 - U 2H = c b + Az + c b
3、（1-1）P g2 g式中：H泵的扬程，m水柱；p 真空表读数（为负值）， Pa；bp 压力表读数， Pa ；cu 真空表测量点接头处管内水流速度，根据流量和接头处管内径确定， m/s； bu 压力表测量点接头处管内水流速度，根据流量和接头处管内径确定， m/s； cAz 压力表与真空表测量点之间的垂直距离， m；P 水的密度，P =1000 kg /m3 ；g 重力加速度， 9.81 m / s2。在本实验装置中，A =0、真空表测量点接头处管内径d =25mm、压力表测量点接头处管内 b径 d =25mmc2. 功率测定（1）轴功率N （电动机传到泵轴上的功率）9554kW1-2)式中：M
4、转矩，Nm;n泵转速，r.p.m。（2）有效功率Ne （单位时间内离心泵所做的有用功）N = HQge 1000kW1-3)式中：Q流量，m3/s3. 效率N耳=e X100%（14）N四、实验步骤（一） 实验台阀门操作打开阀门 F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F9、F10,关闭阀门 F8、F11； （二）控制台操作1. 向右扳动控制台面板上的总控开关 11-13，启动控制台；2. 流量自动/手动控制按钮11-3置于手动位置，顺时针旋转11-7旋钮，打开电动调节阀；3. 开启工控机，在桌面上打开“基本实验主程序”，点击“实验选择”按钮， 选择“离心泵 性能测定实验”菜单，点击“进入”
5、按钮，进入“离心泵性能测定实验”画面，点击“清 空数据库”按钮，清空数据库。4. 向右扳动选择开关“11-6”，将水泵运行设置成直接启动方式；5. 按下水泵启动按钮“119” 主水泵开始运转；6. 调节主水泵出口阀门F7，改变流量Q，使流量从0.64到0.05L/S，每间隔0.05L/s作为一 个工况点，每个工况点确定后，单击“记录”按钮，记录一次数据。7. 所有的工况点测试完毕后，点击“数据处理”按钮，进入“离心泵性能测定数据处理”画 面。8. 选择“离心泵性能测定实验”菜单，点击“进入”按钮，进入“离心泵性能实验”画面； 点击“数据处理”按钮，输入班级、学号、姓名后，可自动生成离心泵性能曲
6、线和实验数 据表。9. 点击“导出数据”按钮，可生成实验数据文本文件，输入文件名、文件类型，按“保存” 按钮，保存数据文件。10. 点击“打印”按钮，打印实验数据和离心泵性能曲线。11. 点击“退出”按钮，退出实验程序。五、要求1写出实验报告。2进行比例换算，绘制泵在恒定转速下的 HQ， NQ， Q 曲线，并进行分析 3回答思考题。思考题1泵的性能曲线有何作用？2离心泵启动前为什么要引水灌泵？表 1-1 实验测量结果项目次、目数泵出口流量Q(L/s)泵进口压力(MPa)泵出口压力(MPa)泵转矩M(N m)泵转速n(r.p.m)12345678表 1-2 实验计算结果项次目 数流量Q(L/s)
7、扬程H(m)轴功率N(kW)有效功率Ne(kW)效率n(%)12345678实验二 离心泵恒流量控制实验一实验目的1测定离心泵恒流量控制系统在阶跃干扰作用下，离心泵出口流量的过渡过程，利用最大 偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间等参数评价离心泵恒流量控制系统的控制质 量。2. 掌握比例度P、积分时间I参数在流量控制系统中的作用和对过渡过程品质指标的影响。二、实验装置过程设备与控制基本实验综合实验台三、实验原理 离心泵恒流量控制系统图如图2-1所示，控制系统方框图如图2-2所示。流量设定值1DmmI图 2-1 离心泵恒流量控制系统图被控变量：泵出口流量图 2-2 离心泵恒流量控制系统方框图离
8、心泵恒流量控制系统为单回路简单控制系统，安装在离心泵出口管路上涡轮流量传 感器LT将离心泵出口流量转换成脉冲信号，其脉冲频率经频率/电压转换器转换成电压信号 后输出至流量调节器LC，LC将流量信号与流量给定值比较后，按PI调节规律输出4-20mA 控制信号，驱动电动调节阀改变调节阀的开度，达到恒定离心泵出口流量的目的。控制参数 如下：1. 被控变量y：离心泵出口流量Q。2. 给定值（或设定值）ys：对应于被控变量所需保持的工艺参数值，在本实验中取0.3 L/s。3. 测量值ym：由传感器检测到的被控变量的实际值，在本实验中为离心泵出口流量值Q。4. 操纵变量：实现控制作用的变量，在本实验中为离
9、心泵出口流量。使用电动调节阀作为 执行器对离心泵出口流量进行控制。电动调节阀的输入信号范围：4-20mA ；输出：阀 门开度 0-16mm。5. 干扰（或外界扰动f :干扰来自于外界因素，将引起被控变量偏离给定值。在本实验中 可采用突然改变离心泵转速的方法，改变离心泵出口压力，模拟外界扰动给被控变量造 成干扰。6. 偏差信号e被控变量的实际值与给定值之差，e=ys-ym。ym - 离心泵出口流量值 Q；ys -离心泵出口流量设定值。7. 控制信号 u 工业调节器将偏差按一定规律计算得到的量。离心泵恒流量控制系统采用比例积分控制规律（Pl）对离心泵流量进行控制。比例积分控 制规律是比例与积分两种
10、控制规律的组合， 理想的 PI 调节规律的数学表达式为：2-1)A u (t) = K e (t) + I 1 e (t) dt PT oPI 规律在生产中得到了广泛应用。假定在时间t=0之前，系统稳定，且被调参数-离心泵的出口流量Q等于设定值。若 在t=0时刻，外加压力阶跃干扰，离心泵出口流量随之变化，经过一段时间后，离心泵出口 流量逐渐趋于稳定。完成了一次过渡过程。图 7-4 阶跃干扰信号四、实验步骤（一）实验台阀门操作打开阀门 Fl、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F9、F10,关闭阀门 F8、F11；（二）控制台操作1向右扳动控制台面板上的总控开关 11-13,启动控制台；2流量自
11、动/手动控制按钮 11-3置于手动位置,顺时针旋转11-7旋钮,打开电动调节阀；3 启动工控机,在桌面上打开“基本实验主程序”,点击“实验选择”按钮, 选 择“离心泵恒流量控制实验”菜单,点击“进入”按钮,进入“离心泵恒流量控制实 验”画面,点击“清空数据库”按钮,清空数据库；4 向左扳动选择开关“11-6”,将水泵运行设置成变频启动方式；5 点击实验画面上的“仪表设置”按钮,进入“控制参数设置”画面,设置流量表的控 制参数：设定值SV=0.3 L/s，比例带P=70,积分常数1=4；6. 按下水泵启动按钮“11-9”启动变频器，顺时针旋转压力调节旋钮“11-7”使主水泵 开始运转，至主水泵压
12、力表“11-4”升至0.3MPa左右；7. 调节流量调节旋钮“11-8”，使流量表“11-2”显示值为0.3 L/s；8. 按下流量自动/手动控制按钮“11-3”， 等待流量值稳定在设定值附近；9. 当流量稳定后，点击“清空数据库”按钮，再点击“开始记录”按钮，开始记录数据；10. 调节压力调节旋钮使压力改变0.05Mpa左右，造成人为干扰，观察流量的过渡过程；11. 待流量过渡过程结素后，点击“停止记录”按钮，再点击“数据处理”按钮，进入“离 心泵恒流量控制实验”画面；12. 点击“数据处理”按钮，从数据库读出实验数据，生成实验曲线；13. 点击“导出数据”按钮，可生成实验数据文本文件，输入
13、文件名、文件类型，按“保存” 按钮，保存数据文件。14. 点击“打印”按钮，打印实验数据和实验曲线。15. 重复第5步，改变控制参数P、I值，可得到不同的流量过渡过程。16. 点击“退出”按钮，退出实验程序。五、计算过渡过程质量指标1. 最大偏差A：被调参数的最大值。被调参数所达到的新的稳态值与给定值之差。2. 余差e（8）:当过渡过程终了时,eS） = yS） - ys（2-2）3. 衰减比n：过渡过程曲线上同方向 的相邻两个波峰之比 ：n = B : B（2-3）一般n在410之间为宜。4. 振荡周期：过渡过程同向两波峰（或波谷）之间的间隔时间叫振荡周期或工作周期，在衰减比相同的情况下，周期与过渡时间成正比，一般希望振荡周期短一些为好。5. 过渡时间ts：从干扰作用发生的时刻起，直到系统重新建立新的平衡时止，过渡过程 所经历的时间。六、要求1. 写出实验报告。2. 回答思考题。思考题1. 离心泵恒流量控制系统在压力阶跃干扰作用下，比例度P的大小对过渡过程会产生什么 影响？2. 离心泵恒流量控制系统在阶跃压力干扰作用下，积分常数I的大小对过渡过程会产生什 么影响？实验三 离心泵恒压力控制实验一、实验目的1测定离心泵恒压力控制系统在阶跃干扰作用下，离心泵出口压力的过渡过程，利用最大 偏差、
