专利名称：一种多功能泵系统试验台及其调节方法
技术领域：
本发明涉及一种多功能泵系统特性试验台及其泵入口无动力负压调节 方式和系统流量调节方式。
背景技术：
目前水泵试验教学或科研试验台多为开式或半开式循环系统。汽蚀试 验时，通过对泵吸水管闸阀的调节改变泵入口真空值，如果真空值达不到 水泵发生汽蚀所需要的真空， 一般在吸水管上设置真空罐，用真空泵抽真 空降低泵入口压力，以满足汽蚀试验的需要。这种用真空泵调节负压的方 式不仅增加了设备投资和电耗，而且占地大，噪音大。此外无论是性能试 验还是汽蚀试验，采用改变泵进、出口闸阀开度调节流量的方法，都是基 于改变试验段管路阻力特性所进行的，不能满足测量绘制管路阻力特性曲 线的需要。以上缺点在一定程度上限制了泵试验台的功能。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的汽蚀试验中流量不易控制、试验
精度不高等的技术问题；提供了一种试验精度高、流量易于控制的多功能 泵系统试验台。
本发明还有一目的是解决现有技术所存在的噪音大、能耗高、需外加 动力设备等的技术问题；提供了一种无需外动力的负压调节装置。本发明再有一目的是解决现有技术所存在的结构较为复杂，占地面积
大，安装烦琐等技术问题；提供了一种占地小，布置安装方便的多功能泵 系统试验台。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的
一种多功能泵系统试验台，包括负压调节装置、与负压调节装置等高 程布置且相连的调压装置，储水装置分别与负压调节装置和调压装置相连 且低于负压调节装置底部高程，其特征在于，所述的负压调节装置包括设 置有灌水口的真空罐，所述的灌水口上设置有密封塞。
在上述的多功能泵系统试验台，所述的负压调节装置还包括其进水口 通过吸水管与真空罐相连的水泵，进水阀设置在吸水管上，上述储水装置 通过放水管与所述的真空罐出水口相连，放水阀设置在放水管上，上述储 水装置还通过水源管与该真空罐进水口相连，吸水阀设置在水源管上，所 述水源管伸入上述真空罐内灌水口下方，所述放水阀与吸水阀均浸没在水 封盒中。
在上述的多功能泵系统试验台，所述的调压装置包括压力罐，上述水 泵的出水口通过压水管与压力罐的进水口相连，所述压力罐的出水口通过 回水管与上述储水装置相连，所述回水管上还设置有回水阀。
在上述的多功能泵系统试验台，上述储水装置包括储水池，所述的回 水管与放水管的出水管口均浸没在储水池的水位之下。
在上述的多功能泵系统试验台，所述的真空罐以及压力罐上分别设有 真空表一和压力表二，所述压力罐上还设置有排气阀，所述位于水泵进水 口以及进水阀之间的真空表二设置在上述吸干水管上，上述压水管上还设 置有出水阀，所述的压力表一设置于出水阀与水泵出口之间，压水管上还设有位于出水阀及压力罐进水口之间的流量计，上述压力罐还通过进气管 与空压机相连通。
一种采用多功能泵系统试验台的调节方法，包括以下步骤-
A. 打开水泵前后的进水阀、出水阀，关闭与真空罐连接的吸水阀、放 水阀，通过灌水口灌满真空罐直至排除罐内所有空气后，用密封塞塞住灌 水口，关闭出水阀，启动空压机通过进气管向压力罐提供压縮空气并保持 设定气压后，空压机停止供气；
B. 打开放水管上的放水阀放水，此时真空罐液位开始下降，液面上形 成负压并随着液位下降而逐渐变大，当液位稳定后，开启水泵，并依次打 开出水阀、回水阀以及吸水阀，其中回水阀开度应与出水阀相配合，维持 压力罐水位稳定；
C. 关闭放水阀，储水池中的水通过水源管被吸入真空罐内，运行一段 时间后，水泵的流量将自动与吸水阀、回水阀的过流量相等，即真空罐和 压力罐的液位稳定，泵系统形成稳定循环流量和扬程；
D. 关小吸水阀以减小水源管的进水流量，使得真空罐出水流量大于进 水流量，负压继续上升，此时水泵扬程上升，其流量将因此而下降，打开 压力罐顶部排气阀缓慢排除罐内压縮空气降低扬程，至流量计显示流量为 设定流量后关闭排气阀停止排气，完成水泵入口负压调节。
一种采用多功能泵系统试验台的调节方法，包括以下步骤-A.打开水泵前后的进水阀、出水阀，关闭与真空罐连接的吸水阀、放 水阀，通过灌水口灌满真空罐直至排除罐内所有空气后，用密封塞塞住灌 水口，关闭出水阀，启动空压机通过进气管向压力罐提供压縮空气并保持 设定气压后，空压机停止供气，然后打开放空管上的放水阀放水，利用放水阀放水至真空罐出现液位且高于水泵顶部高程后即可关闭放水阀，启动 水泵，依次打开吸水阀、出水阀、回水阀，使得泵系统运行形成完整环路，
其中回水阀开度应与出水阀相配合，维持压力罐水位稳定；
B.真空罐和压力罐水位稳定后，调节吸水阀开度，改变储水池供水流 量，此时水泵流量也自动跟随变化，通过调节回水阀，使得回水管的流量 与水泵流量、水源管流量相等，即分别以压力罐和真空罐水位稳定为流量 相等判别标准，真空罐和压力罐内达到新的水位并稳定，完成泵系统流量 的调节。
因此，本发明具有如下优点1.改善了泵系统试验条件，提高试验 精度；2.负压调节无需外动力；3.占地小，布置安装方便。
图1是本发明的一种工作流程图。
具体实施例方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的 说明。图中，储水池l、水源管2、吸水阀3、水封盒4、真空罐5、放水阀 6、灌水口7、密封塞8、温控加热器9、液位观测管一IO、吸水管ll、进 水阀12、水泵13、压水管14、出水阀15、压力罐16、空压机17、进气管 18、排气阀19、液位观测管二20、回水管21、回水阀22、放水管23、真 空表一24、真空表二25、压力表一26、压力表二27、流量计28、负压调 节装置29、调压装置30、储水装置31。
实施例多功能泵系统试验台，包括负压调节装置29、与负压调节装置29等高 程布置且相连的调压装置30，储水装置31分别与负压调节装置29和调压 装置30相连且低于负压调节装置29底部高程，负压调节装置29包括设置 有灌水口7的真空罐5，灌水口 7上设置有密封塞8，负压调节装置29还 包括其进水口通过吸水管11与真空罐5相连的水泵13，进水阀12设置在 吸水管11上，上述储水装置31通过放水管23与所述的真空罐5出水口相 连，放水阀6设置在放水管23上，上述储水装置31还通过水源管2与该 真空罐5进水口相连，吸水阀3设置在水源管2上，上述水源管2伸入上 述真空罐5内灌水口 7下方。上述放水阀6与吸水阀3均浸没在水封盒4 中。
调压装置30包括压力罐16，上述水泵13的出水口通过压水管14与压 力罐16的进水口相连，所述压力罐16的出水口通过回水管21与储水装置 31相连，所述回水管21上还设置有回水阀22。上述储水装置31包括储水 池1，回水管21与放水管23的出水管口均浸没在储水池1的水位之下。
真空罐5以及压力罐16上分别设有真空表一 24和压力表二 27，所述 压力罐16上还设置有排气阀19，所述位于水泵13进水口以及进水阀12之 间的真空表二 25设置在上述吸干水管11上，上述压水管14上还设置有出 水阀15，所述的压力表一26设置于出水阀15与水泵13出口之间，所述流 量计28以及设置在压水管14上，上述压力罐16还通过进气管18与空压 机17相连通。
一种采用多功能泵系统试验台的调节方法，即采用多功能泵系统试验 台的无动力负压调节方法，包括以下步骤
A.打开水泵11前后的进水阀12、出水阀15，关闭与真空罐5连接的吸水阀3、放水阀6，通过灌水口 7灌满真空罐5直至排除罐内所有空气后， 用密封塞8塞住灌水口 7，关闭出水阀15，启动空压机17通过进气管18 向压力罐16提供压縮空气并保持设定气压后，空压机17停止供气；
B. 打开放水管23上的放水阀6放水，此时真空罐5液位开始下降，液 面上形成负压并随着液位下降而逐渐变大，当液位稳定后，开启水泵13， 并依次打开出水阀15、回水阀22以及吸水阀3，其中回水阀22开度应与 出水阀15相配合，维持压力罐16水位稳定；
C. 关闭放水阀6，储水池1中的水通过水源管2被吸入真空罐5内，运 行一段时间后，水泵13的流量将自动与吸水阀3、回水阀22的过流量相等， 即真空罐5和压力罐16的液位稳定，泵系统形成稳定循环流量和扬程；
D. 关小吸水阀3以减小水源管2的进水流量，使得真空罐5出水流量 大于进水流量，负压继续上升，此时水泵13扬程上升，其流量将因此而下 降，打开压力罐16顶部排气阀19缓慢排除罐内压縮空气降低扬程，至流 量计28显示流量为设定流量后关闭排气阀19停止排气，完成水泵13入口 负压调节。
一种采用多功能泵系统试验台的调节方法，即采用多功能泵系统试验 台的泵系统循环流量调节方法，包括以下步骤
A.打开水泵11前后的进水阀12、出水阀15，关闭与真空罐5连接的 吸水阀3、放水阀6，通过灌水口 7灌满真空罐5直至排除罐内所有空气后， 用密封塞8塞住灌水口 7，关闭出水阀15，启动空压机17通过进气管18 向压力罐16提供压縮空气并保持设定气压后，空压机17停止供气，然后 打开放空管26上的放水阀6放水，利用放水阀6放水至真空罐出现液位且 高于水泵13顶部高程后即可关闭放水阀6，启动水泵13，依次打开吸水阀3、出水阀15、回水阀22，使得泵系统运行形成完整环路，其中回水阀22 开度应与出水阀15相配合，维持压力罐16水位稳定；
B.真空罐5和压力罐16水位稳定后，调节吸水阀3开度，改变储水池 l供水流量，此时水泵13流量也自动跟随变化，通过调节回水阀22，使得 回水管21的流量与水泵13流量、水源管2流量相等，即分别以压力罐16 和真空罐5水位稳定为流量相等判别标准，真空罐5和压力罐16内达到新 的水位并稳定，完成泵系统流量的调节。
本发明还可基于泵系统循环流量调节方法，实现泵性能曲线测试，包 括以下步骤
A. 在真空罐5水位超过水泵13顶部情况下，打开吸水阀3，启动水泵 13，依次打开出水阀15、回水阀22;
B. 运行一段时间后，根据试验所需流量，调节吸水阀3开度，水泵13 流量将跟随变化，调节回水阀22使得回水管21的流量与水泵13流量、水 源管2流量相等，判断该流量相等的标准即压力罐16和真空罐5水位稳定；
C. 改变一次吸水阀3和回水阀22开度即改变一次泵流量，重复上述步 骤B，根据真空表二 25、压力表一 26的读数之差计算水泵13扬程，利用 流量计28测定水泵13的流量，根据各次所测的流量、扬程坐标数据点出 试验点系列，用光滑曲线连接即绘出流量、扬程性能曲线。
本发明还可基于泵系统无动力负压调节方法，实现泵系统汽蚀性能曲 线测试，包括以下步骤
A.在设定的系统循环流量下，逐步降低水泵13入口负压，记录水泵13 进、出口真空表二 25、压力表一 26及流量计28的数据，当计算扬程比相 同流量下的正常扬程下降10%时，认为水泵13发生汽蚀，该工况点即为汽蚀临界点，即发生汽蚀时的水泵13扬程及对应的流量；
B.多次调节吸水阀3，即重复上述步骤，得到多个流量下的汽蚀临界工 作点后，利用真空表二 25读数计算泵临界汽蚀余量，并与对应的流量组合， 点绘试验点系列，用光滑曲线连接试验点即可绘制汽蚀曲线。
本发明还可基于泵系统循环流量调节方法，实现泵系统试验台管路阻
力特性曲线的测试，包括以下步骤
A. 在不改变吸水管11以及压水管14的管路阻力特性的前提下，调节 吸水阀3和回水阀22改变系统循环流量，至真空罐5以及压力罐16液面 稳定，记录此时真空表二 25、压力表一 26、真空表一 24、液位观测管一 10、压力表二27、液位观测管二20及流量计28的数据；
B. 重复上述步骤，即得到若干个流量点以及对应的静扬程(根据真空 表一24、液位观测管一IO、压力表二27、液位观测管二20观测数据计算) 和泵杨程(根据真空表二25和压力表一26观测数据计算)，从而计算出若 干个流量点以及对应的管路水头损失(等于泵杨程减去静扬程)，即可绘出 对应管路流量 管路阻力曲线。
本发明还可基于泵系统无动力负压调节方法，实现不同介质温度下泵 系统汽蚀性能曲线测试，包括以下步骤
A. 在设定的系统循环流量下，打开温控加热器9对系统循环水进行加 热直至水温为设定值。逐步降低水泵13入口负压，记录水泵13进、出口 真空表二 25、压力表一 26及流量计28的数据，当计算扬程比相同流量下 的正常扬程下降10%时，认为水泵13发生汽蚀，该工况点即为汽蚀临界点， 即发生汽蚀时的水泵13扬程及对应的流量；
B. 多次调节吸水阀3，即重复上述步骤，得到多个流量下的汽蚀临界工作点后，利用真空表二 25读数计算泵临界汽蚀余量，并与对应的流量组合， 得出试验点系列，用光滑曲线连接试验点即可绘制汽蚀曲线；
C.多次改变控制水温，重复上述步骤，得到不同温度下的汽蚀曲线。
在本实施例中，上述所有调节方法中，判断真空罐5和压力罐16的液 位稳定的方法均为通过设置在真空罐5上的液位观测管一 10和设置在压 力罐16的液位观测管二 20观测真空罐5和压力罐16的液位，直至真空罐 5和压力罐16的液位均稳定。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明 所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或 补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权 利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了储水池1、水源管2、吸水阀3、水封盒4、真 空罐5、放水阀6、灌水口7、密封塞8、温控加热器9、液位观测管一IO、 吸水管ll、进水阀12、水泵13、压水管14、出水阀15、压力罐16、空压 机17、进气管18、排气阀19、液位观测管二20、回水管21、回水阀22、 放水管23、真空表一24、真空表二25、压力表一26、压力表二 27、流量 计28、负压调节装置29、调压装置30、储水装置31等术语，但并不排除 使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本 发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背 的。
权利要求
1. 一种多功能泵系统试验台，包括负压调节装置(29)、与负压调节装置(29)等高程布置且相连的调压装置(30)，储水装置(31)分别与负压调节装置(29)和调压装置(30)相连且低于负压调节装置(29)底部高程，其特征在于，所述的负压调节装置(29)包括设置有灌水口(7)的真空罐(5)，所述的灌水口(7)上设置有密封塞(8)。
2. 根据权利要求1所述的多功能泵系统试验台，其特征在于，所述的 负压调节装置(29)还包括其进水口通过吸水管(11)与真空罐(5)相连 的水泵(13)，进水阀(12)设置在吸水管(11)上，上述储水装置(31) 通过放水管(23)与所述的真空罐(5)出水口相连，放水阀(6)设置在 放水管(23)上，上述储水装置(31)还通过水源管(2)与该真空罐(5) 进水口相连，吸水阀(3)设置在水源管(2)上，所述水源管(2)伸入上 述真空罐(5)内灌水口 (7)下方，所述放水阀(6)与吸水阀(3)均浸 没在水封盒(4)中。
3. 根据权利要求1所述的多功能泵系统试验台，其特征在于，所述的 调压装置(30)包括压力罐(16)，上述水泵(13)的出水口通过压水管(14) 与压力罐(16)的进水口相连，所述压力罐(16)的出水口通过回水管(21) 与上述储水装置(31)相连，所述回水管(21)上还设置有回水阀(22)。
4. 根据权利要求2所述的多功能泵系统试验台，其特征在于，上述储 水装置(31)包括储水池(1)，所述的回水管(21)与放水管(23)的出 水管口均浸没在储水池(1)的水位之下。
5. 根据权利要求2所述的多功能泵系统试验台，其特征在于，所述的真空罐(5)以及压力罐(16)上分别设有真空表一 (24)和压力表二 (27)， 所述压力罐(16)上还设置有排气阀(19)，所述位于水泵(13)进水口以 及进水阀(12)之间的真空表二 (25)设置在上述吸水管(11)上，上述 压水管(14)上还设置有出水阀(15)，所述的压力表一 (26)设置于出水 阀(15)与水泵(13)出口之间，压水管(14)上还设有位于出水阀(15) 及压力罐(16)进水口之间的流量计(28)，上述压力罐(16)还通过进气 管(18)与空压机(17)相连通。
6. —种采用权利要求1所述试验台的调节方法，包括以下步骤A. 打开水泵(11)前后的进水阀(12)、出水阀(15)，关闭与真空罐 (5)连接的吸水阀(3)、放水阀(6)，通过灌水口 (7)灌满真空罐(5)直至排除罐内所有空气后，用密封塞(8)塞住灌水口(7)，关闭出水阀(15)， 启动空压机(17)通过进气管(18)向压力罐(16)提供压縮空气并保持 设定气压后，空压机(17)停止供气；B. 打开放水管(23)上的放水阀(6)放水，此时真空罐(5)液位开始下降，液面上形成负压并随着液位下降而逐渐变大，当液位稳定后，开 启水泵(13)，并依次打开出水阀(15)、回水阀(22)以及吸水阀(3)， 其中回水阀(22)开度应与出水阀(15)相配合，维持压力罐(16)水位 稳定；C. 关闭放水阀(6)，储水池(1)中的水通过水源管(2)被吸入真空 罐(5)内，运行一段时间后，水泵(13)的流量将自动与吸水阀(3)、回 水阀(22)的过流量相等，即真空罐(5)和压力罐(16)的液位稳定，泵 系统形成稳定循环流量和扬程；D.关小吸水阀(3)以减小水源管(2)的进水流量，使得真空罐(5) 出水流量大于进水流量，负压继续上升，此时水泵(13)扬程上升，其流 量将因此而下降，打开压力罐(16)顶部排气阀(19)缓慢排除罐内压縮 空气降低扬程，至流量计(28)显示流量为设定流量后关闭排气阀(19) 停止排气，完成水泵(13)入口负压调节。
7. —种采用权利要求1所述试验台的调节方法，包括以下步骤A. 打开水泵(11)前后的进水阀(12)、出水阀(15)，关闭与真空罐(5) 连接的吸水阔(3)、放水阀(6)，通过灌水口 (7)灌满真空罐(5) 直至排除罐内所有空气后，用密封塞(8)塞住灌水口(7)，关闭出水阀(15)， 启动空压机(17)通过进气管(18)向压力罐(16)提供压縮空气并保持 设定气压后，空压机(17)停止供气；然后打开放空管(26)上的放水阀(6) 放水，利用放水阀(6)放水至真空罐出现液位且高于水泵(13)顶 部高程后即可关闭放水阀(6)，启动水泵(13)，依次打开吸水阀(3)、出 水阀(15)、回水阀(22)，使得泵系统运行形成完整环路，其中回水阀(22) 开度应与出水阀(15)相配合，维持压力罐(16)水位稳定；B. 真空罐(5)和压力罐(16)水位稳定后，调节吸水阀(3)开度， 改变储水池(1)供水流量，此时水泵(13)流量也自动跟随变化，通过调 节回水阀(22)，使得回水管(21)的流量与水泵(13)流量、水源管(2) 流量相等，即分别以压力罐(16)和真空罐(5)水位稳定为流量相等判别 标准，真空罐(5)和压力罐(16)内达到新的水位并稳定，完成泵系统流 量的调节。
全文摘要
本发明涉及一种多功能泵系统特性试验台及其泵入口无动力负压调节方式和系统流量调节方式。多功能泵系统试验台，包括负压调节装置(29)、与负压调节装置(29)等高程布置且相连的调压装置(30)，储水装置(31)分别与负压调节装置(29)和调压装置(30)相连且低于负压调节装置(29)底部高程，其特征在于，所述的负压调节装置(29)包括设置有灌水口(7)的真空罐(5)，所述的灌水口(7)上设置有密封塞(8)。因此，本发明具有如下优点1.占地小，布置安装方便；2.负压调节无需动力；3.改善了汽蚀试验和性能试验条件，提高试验精度。
文档编号F04B51/00GK101545481SQ20091006198
公开日2009年9月30日 申请日期2009年5月7日 优先权日2009年5月7日
发明者诚 方, 李永明, 李江云, 创 武, 邵森林, 陈友霖 申请人:武汉大学