过装专业实验二指导书.docx

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过装专业实验二指导书

过装专业实验

（二）

流体机械计算机数据采集与控制

实验指导书

实验一离心泵性能曲线测试实验

实验二离心泵的串联性能测试实验指导书

实验三活塞式空气压缩机性能测试实验

实验一离心泵性能曲线测试实验

一、实验目的

1.掌握离心泵性能曲线的测试方法；

2.了解综合实验台的工作原理和操作规程；

3.掌握实验方式选择和实验过程设计的正确方法；

4.加深对离心泵性能的理解,熟悉离心泵选用的技术参数。

二、实验内容

1.在现有的综合实验系统上，设计完成泵的性能曲线测试过程；

2.根据自己设计的实验过程，进行离心泵性能曲线测试实验过程，测出泵的流量、扬程、转速和转矩等特性参数并进行数据处理与计算；

3.根据测取和计算后的数据绘制流量——扬程、流量——轴功率、流量——效率的关系曲线；

4.完成设计实验报告。

三、实验装置

1.过程流体综合实验系统

计算机数据采集与控制流体综合实验系统流程图见图3-1。

图1-1流体综合实验系统图

2.实验系统主要设备技术参数

（1）离心泵技术参数（两台）

型号：

IS65-50-160

扬程：

25m效率：

65％

流量：

32m3/h制造厂：

天津水泵厂

转速：

2900rpm气蚀余量：

2.0

（2）电动机铭牌参技术数（制造厂：

天津市小型电机厂）

型号：

Y132S1－1

转速：

2900rpm功率：

5.5KW

电压：

380V频率：

50Hz

电流：

11A接法：

Δ

3.实验系统仪表仪器

（1）压力表

（2）真空压力表

（3）JSC型转矩转速测量仪

（4）JSC扭矩传感器

（5）LUGB型涡街流量传感器

（6）XSJ型流量积算器仪

（7）MLH压力传感器

（8）MS－2真空传感器

出水管选用Φ57×3.5的无缝钢管，进水管选用Φ76×3.5的无缝钢管。

4.本实验有关的简单流程图

本实验系统简单流程图见图1-2。

图1-2离心泵性能实验系统流程图

说明：

图中标出了该实验的各个传感器的安装位置。

并且离心泵转速调节可由变频器来实现。

变频器的型号为ACS401。

5.流体综合实验系统流量调节方法

（1）通过调节变频器来调节离心泵的转速从而实现系统流量的调节；

（2）通过调节离心泵出口处阀门的开启度来调节系统的流量；

（3）通过调节液体循环系统中电动调节阀的开启度来调节管道压降特性，从而调节系统的流量；

（4）通过离心泵的串联或并联方式来实现系统流量的调节。

四、实验原理

离心泵性能曲线测试实验是测试泵在一定转速下的扬程、轴功率、效率与流量之间的关系。

通过实验，记录下实验过程中的相关数据，并在数据处理后绘制出扬程—流量、功率—流量和效率—流量性能曲线。

实验应从出口微小流量开始，逐渐增大流量。

按流量由小到大依次逐点测试出并记录下流量、扬程、转速、转矩等参数，直至超出泵的最大工作流量的15%为止。

测量点至少取13个以上，并使各流量点从小到大都较均匀地分布。

对所测取的数据进行处理和计算，获得泵轴功率、水功率（有效功率）和效率等数据，然后绘制成曲线即获得泵性能曲线。

五、实验步骤：

1起动前，必须打开泵的进口阀门3，并将泵内注满水，把泵的出口阀10调至微开。

打开电动调节阀。

关闭实验台的其它所有阀门。

2检查泵的一般机械状态，泵轴必须可以自由转动。

3检查电机、各类仪表仪器的准备情况。

4打开监控软件，在实验选择界面选择“实验一离心泵特性曲线实验”。

见图1-3。

图1-3软件主界面

5在实验界面中选择“手动阀调节”。

见图1-4。

图1-4实验界面

6待电动阀的角度稳定（看阀开的角度是否为20°左右）后打开泵2（在此步骤之前打开泵2变频器，且直到所有实验组全部结束后关闭），打开泵2出口阀。

当提示信息显示“设置完毕！

”时，点击“开始”。

见图1-5。

图1-5实验界面

7当提示信息显示“数据保存完毕！

”时，设置“手动调节阀”角度。

见图1-6。

图1-6实验界面

8当“手动调节阀”角度设置到90时，且提示信息显示“图线图保存完毕！

”时，点击“停止”，关闭离心泵2开关。

见图1-7。

图1-7实验界面

9此时可以对数据、曲线图进行打印操作。

10当此组实验结束后，点击“退出”回到实验选择画面。

11测量完毕后，切断总电源。

六、实验要求及实验报告内容要求

1.实验基本要求

学生在进行实验之前，必须先完成设计实验报告，并由指导教师审核通过后，才能在教师的指导下进行实验操作。

2.实验报告包括的内容及要求

（1）实验目的；

（2）实验内容；

（3）实验装置；

（4）实验方法；

（5）实验原理

①在流体综合测试系统的基础上画出你设计的实验过程中所涉及到的实验系统流程图；

②写明所设计实验在该实验系统上应开启或关闭的阀门并说明液体循环流程；

③选择并说明所设计实验系统流量的调节方法；

④写出各种传感器所测量的数据在实验中的作用；

⑤在该设计实验中，要考虑单个泵的特性实验，必要的话还要考虑如何完成泵的串联或并联特性的实验过程，并画出流程图。

（6）实验步骤；

（7）实验过程中所要采集和处理的数据表；

（8）给出数据处理的计算过程和结果并进行结果分析。

（9）思考题：

离心泵的性能调节方法有哪些？

其优缺点是什么？

实验二离心泵的串联性能测试实验指导书

一、实验目的

1.掌握串联运行时离心泵性能曲线的测试方法；

2.掌握串联运行时离心泵有关正确操作和使用方法；

3.加深对离心泵性能的理解，熟悉离心泵选用的技术参数。

二、实验内容

1.测试单台及两台串联离心泵的流量Q，扬程H；

2.绘制单台及两台串联离心泵的H-Q性能曲线。

三、实验装置

1.过程流体综合实验系统见图3-1。

图3-1离心泵特性实验系统流程图

2.本实验装置中所使用的离心泵参数

离心泵型号：

IS65-50-160

气蚀余量：

2.0m；扬程：

25m；效率：

65％；流量：

32m3/h；转速：

2900rpm；

电动机型号：

Y132S1-1

转速：

2900rpm；功率：

5.5KW；电压：

380V；频率：

50Hz；电流：

11A；接法：

Δ

3.实验的仪表仪器

（1）压力表——测量泵的出口压力；

（2）真空压力表——测量泵的进口真空度；

（3）JSC型转矩转速测量仪——测量转矩转速；

（4）JSC扭矩传感器——测量转矩转速；

（5）LUGB型涡街流量传感器——测量流量；

（6）XSJ型流量积算器仪——测量流量；

（7）MLH压力传感器——测量泵的出口压力；

（8）MS－2真空传感器——测量泵的进口真空度；

（9）出水管选用Φ76×3.5的无缝钢管，进水管选用Φ57×3.5的无缝钢管，泵的调速可由变频器来实现；

（10）变频器的型号为ACS401。

四、实验原理

1．两台相同性能的泵串联工作

泵串联是指前面一台泵的出口向后面一台泵的入口输送液体的工作方式，常用于提高泵的扬程增加输送距离、减少泵站数量，或提高扬程以增加流量的工况中。

如图3-2所示，（H-Q）I、II为两台相同性能的泵的性能曲线，根据水力学原理，两泵串联后的总扬程等于两泵在同一流量时的扬程之和，即QI＝QII时，HI+II=HI+HII。

两泵串联后的总性能曲线等于两泵性能曲线在同一流量下扬程逐点叠加起来，即图中的（H-Q）I+II曲线。

可见串联后扬程性能曲线向上移动，使同一流量下的扬程提高了。

图3-2相同性能泵串联工作

五、实验步骤

1.单台泵工作时性能曲线测试

实验步骤见实验一。

2.两台泵串联工作时性能曲线测试

2.1起动前，关闭阀门10，必须打开泵的进口阀门1、3、8，并将泵内注满水，把泵的出口阀9调至微开，打开电动调节阀，关闭实验台的其它所有阀门。

2.2检查泵的一般机械状态，泵轴必须可以自由转动。

2.3检查电机、各类仪表仪器的准备情况。

2.4打开监控软件，在实验选择界面选择“实验三离心泵串联特性曲线实验”。

见图2-3。

图2-3软件主界面

2.5在实验界面中选择“手动阀调节”。

见图2-4。

图2-4实验界面

2.6待电动阀的角度稳定（看阀开的角度是否为20°左右）后打开泵二（在此步骤之前打开泵二变频器，且直到所有实验组全部结束后关闭），打开泵二出口阀，然后打开泵一出口阀。

见图2-5。

图2-5实验界面

2.7当提示信息显示“设置完毕！

”时，点击“开始”。

2.8当提示信息显示“数据保存完毕！

”时，设置“手动调节阀”角度。

2.9当“手动调节阀”角度设置到90时，且提示信息显示“图线图保存完毕！

”时，点击“停止”，见图2-6。

关闭离心泵1开关，关闭离心泵2开关。

图2-6实验界面

2.10此时可以对数据、曲线图进行打印操作。

2.11当此组实验结束后，点击“退出”回到实验选择画面。

2.12测量完毕后，切断总电源。

六、实验报告要求

1.实验前必须做好预习；

2.严格按照步骤进行；

3.以表格形式记录数据。

数据的内容还应包括压力和真空传感器的数值。

该表格应该有离心泵1和离心泵2的相应的数据，以及总的数据。

4.根据测量结果绘制出泵在额定转速下的性能曲线，主要为流量和扬程的性能曲线。

5.与单台离心泵的性能曲线相比较，分析扬程与流量的变化规律，并得出结论。

6.实验报告的内容包括：

目的、内容、装置、原理、步骤、数据采集、数据处理、结果讨论等。

7.思考题：

若采用两台不同性能的离心泵进行串联，则其性能如何变化？

操作中还需要注意哪些问题？

表4-1实验数据记录表

进口真空度

出口压力

轴功率

转速

流量

1

2

…

13

七、分析和结论

串联后的总扬程低于泵单独工作时扬程的二倍，而流量却大于单泵工作的流量。

其原因是由于串联后的扬程提高了，但管路装置未变，多余的能量使流速加快，流量增加。

实验三活塞式空气压缩机性能测试实验

一、实验目的

1．通过实验对压缩机主要部件和结构有初步了解，并初步掌握压缩机的使用和维护知识。

2．学习测试压缩机吸、排气温度，转速和排气量的基本方法。

3．了解示工图的物理意义

二、测量系统

1、WS0.4/6型空压机；2、储气罐；3、缓冲器；4、喷嘴；5、U形管；6、温度计；7、GOS-622B型双轨迹示波器；8、YD-15型动态电阻应变仪；9、1151差压变送器；10、JWC温度传感器；11、计算机

1－喷嘴2－压差计3－低压箱4－导板5－隔板6－调压阀（微调）

7－调压阀8－储气罐9－排液阀10－水银温度计11－安全阀12－压力表①－测压点②－保温层③－测温点d－喷嘴直径D－低压箱直径D≥4d

图4-1喷嘴测量装置示意图

图4-2空气压缩机的流程图

（1）活塞式压缩机排气管气流，呈脉动特性，且属于非稳定流动状态，为了消除或减少气流脉动的影响，在空气压缩机的排气管道上，必须安装一个容器足够大的缓冲器，测量时，一般利用与压缩机成套的储气罐作为缓冲器。

在储气罐后面安装压力调解阀，喷嘴节流装置和U型管压差计等，这样就可以进行压缩机排气量的测量，压力调解阀用以调节储气罐内的空气压力的大小。

（2）喷嘴节流装置、低压箱：

由于储气罐后安装压力调节阀，致使调节阀后的气流出现涡旋，为了稳定气流，压力调节阀后安装低压箱，在低压箱内安装#字形隔板。

低压箱的尺寸要求如下：

内径D1≥4D（D为喷嘴直径）且不得小于60cm，长度L≥40D，如果总长度为上述推荐值的2-3倍，低压箱内可以不安装#字形隔板，在低压箱右侧端面4D处的截面上，安装温度计和U型管液柱式差压计，用来测量喷嘴前和喷嘴后的温度和压差值。

喷嘴说明如图：

图4-3测量小排气量的喷嘴图4-4测量大排气量的喷嘴

三、测量原理和方法

测量空气压缩机的排气量，视被测压缩机的大小应使机器运转1.5-2小时以上，待参数稳定后方可进行。

记录不少于三套数据，每次间隔15分钟左右，记录以下数据：

喷嘴前后的压差值H（mm水柱）喷嘴前后的温度t1（℃）

测量地点的大气压P0压缩机的第一级吸气温度t0（℃）

压缩机的实际转速n（转/分）

根据上述五个数据计算排气量。

绝对温度：

喷嘴前气体温度T1=t1+273（K）

压缩机吸气温度T0=t0+273（K）

喷嘴系数：

根据喷嘴前的温度t1和喷嘴前后的差压值（水柱mm，1mm水柱＝9.8064Pa），由附录图1查出喷嘴线性，再由附录表1查出喷嘴系数。

C=0.996

计算排气量Q：

（m3/min）

计算额定转速情况[n]下压缩机的排气量Q

（m3/min）

需要说明的是，上述公式为近似计算公式。

当转速与额定转速相差不大时，可以使用上述公式。

四、测量步骤和注意事项

1．开车前准备工作

盘车一周以上，注意是否有不正常的音响。

检查润滑系统，油箱内油面高度，注油口注油。

2．开机步骤

开启冷却水。

打开压缩机启动开关，使储气罐的表压在两个大气压下，运行30分钟以上。

待出口压力和温度稳定后开始测量，每种压力测量两次，每次间隔10分钟。

调节储气罐阀门变化压力。

测量完毕后，切断电源停车，关闭冷却水，做好结束清理工作。

3．计算机数据采集绘制示功图

3．1运行桌面上“压缩机数据采集”软件。

见图4-5。

图4-5“压缩机数据采集”软件图标

3．2打开实验监控软件，在实验选择界面上选择“实验四空气压缩机排气量实验”。

见图4-6。

图4-6实验选择界面

3.3点击“设备挂起”。

此时的温度为室温。

见图4-7。

图4-7实验界面

3.4按照压缩机的操作规程启动压缩机。

3.5切换到“压缩机采集数据采集软件”按下“采集”，当提示信息显示“采集完毕……”后点击监控软件的“示功图刷新”显示压缩机的示功图。

此步骤可以重复进行，直至实验结束。

见图4-8。

图4-8实验界面

3.6如果打印当前示功图，则点击曲线下方的

图标进行打印，如果想查询或者打印实验过程中的示功图，则可点击图下方的

图标，按照“D:

\流体机械实验\图形存储\试验四”的路径找到需要的文件，点击“打开”就会得到想要的示功图。

文件名按照“年月日时间_压缩机”的方式命名，例如：

2009923185_压缩机.csv为2009年9月23号18点05分保存的压缩机示功图。

见图4-9。

图4-9实验界面

3.7也可点击“退出”回到实验选择界面，选择“历史数据查询”。

见图4-10。

图4-10实验界面

3.8选择“压缩机示功图”，见图4-11。

图4-11实验界面

3.9点击图线下面的

图标，按照“D:

\流体机械实验\图形存储\试验四”的路径找到需要的文件，点击“打开”就会得到想要的示功图。

见图4-12。

图4-12实验界面

3.10当需要看压差时，点击“恢复设备按键”即可。

注意：

此时不要使用“压缩机数据采集软件”！

历史查询界面不仅可以在压缩机实验下查询，任何实验下均可查询，操作方法与压缩机查询方法一样。

图形保存在“D:

\流体机械实验\图形存储\实验*”的文件夹中，“*”代表实验编号；文件的名称按时间存储时间起名。

3.11测量完毕后，切断电源停车，关闭冷却水，做好结束清理工作。

4．注意事项：

注意用电安全，注意皮带轮的安全。

不得随意乱动仪器。

压缩机出口温度稳定后再测量。

调节阀要慢慢开启。

五、实验报告要求

实验报告的内容包括：

目的、内容、装置、原理、步骤、数据采集、数据处理、结果讨论等。

思考题：

通过实验说明往复式压缩机的排气量调节方式有哪些？

其各自特点是什么？

附图一选择喷嘴系数特性线图

附表一喷嘴系数