一种用于泵汽蚀实验的装置及其实现方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于泵汽蚀实验的装置及其实现方法，利用水环抽真空装置及阀门微开度进行汽蚀试验的闭式试验装置，在试验过程中，利用水环抽真空装置前的水封及阀门微开保持稳压罐的密封，而在抽真空装置运行时可以通过阀门的微开度建立稳压罐的真空度，待水环抽真空装置停运后，水封会自动形成，从而实现密封，由此实现在试验过程中无需开关水环抽真空装置及稳压罐间的阀门、仅通过启停泵即可完成汽蚀试验，简化了操作，而且在该试验装置上还可以实现流量-扬程等其他的泵性能试验，降低试验装置的费用。
【专利说明】一种用于泵汽蚀实验的装置及其实现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及泵汽蚀试验领域，具体是一种用于泵汽蚀实验的装置及其实现方法。
【背景技术】
[0002]汽蚀是当流道(可以是泵、水轮机、河流、阀门、螺旋桨甚至人和动物的血管等)中的液体(可以是水、油等)局部压力下降至临界压力(一般接近汽化压力)时，液体中气核成长为汽泡，汽泡的聚积、流动、分裂、溃灭过程的总称。
[0003]泵在吸入真空度大于允许吸入真空度时，发生汽蚀现象。主要发生在叶轮外缘叶片及盖板，涡壳或导轮处，不会发生在叶片进口处。例如流量大于设计流量时发生在叶片进口靠近前盖板的叶片正面处(K1)。当叶轮入口处压强下降至被送液体在工作温度下的饱和蒸汽压时，液体将会发生部分汽化，生成的气泡将随液体从低压区进入高压区，在高压区气泡会急剧收缩、凝结，其周围的液体以极高的速度冲向原气泡所占空间，产生高强度的冲击波，冲击叶轮和泵壳，发生噪音引起振动。由于长期受到冲击力反复作用以及液体中微量溶解氧的化学腐蚀作用，叶轮局部表面出现斑痕和裂纹甚至成海绵状损坏。汽蚀会产生60(Γ25000Ηζ的噪音和振动；流量，扬程，效率降低；金属疲劳破坏；汽泡凝结放热引起化学腐蚀，出口压力升高使气泡溶解，所以泵出口液体不会带气泡。
[0004]鉴于汽蚀的严重危害性，在泵的检测中，汽蚀实验是很重要的检验检测项目，泵汽蚀试验是泵性能试验的其中一项，是泵鉴定试验及出厂试验的内容，目前采用的汽蚀试验方法有开式池法、闭式回路法及闭式槽法等，但上述方法都存在需调整开式池水位、开关阀等操作较复杂的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种用于泵汽蚀实验的装置及其实现方法，克服目前的试验方法存在的操作繁琐、设备通用性差的问题，达到简化操作的目的。
[0006]本发明的目的通过下述技术方案实现:
一种用于泵汽蚀实验的装置，包括连接在被测实验泵两端的进水管和出水管，进水管与出水管构成封闭循环管路，在进水管和出水管上均安装有调节阀，所述两个调节阀之间的管路与稳压罐连通，稳压罐的上部注入有空气，还包括一个水环真空装置，水环真空装置通过管道与稳压罐的上部空气连通，并在水环真空装置与稳压罐之间设置有水封段，在稳压罐与进水管的调节阀之间安装有加热器，并且在进水管的调节阀两端并联有一个穿过换热器的管路，还包括一个水源，水源依次通过管道连接冷却泵、换热器、调节阀形成冷却回路。
[0007]本发明在闭式回路法的基础上，提出一种利用水环抽真空装置及阀门微开度进行汽蚀试验的试验装置，在试验过程中仅通过启停泵即可实现汽蚀试验，而且在该试验装置上还可以实现流量-扬程等其他的泵性能试验。对于闭式回路法测汽蚀余量，一般有两种方法，一种是通过调节实验泵入口调节阀的开度，使实验泵入口产生汽蚀，但为了保证实验泵的流量不变，需同时调节实验泵出口阀开度，而实验泵出口阀门开度调整后，泵的流量点又会发生变化，需重新调整实验泵入口阀门开度，因此，需多次调整阀门开度才可以完成一个流量点的汽蚀试验；另一种方法，是通过调整试验泵入口的压力，为了调整实验泵入口的压力，需接入抽真空装置或压力调节系统，通过抽真空装置或压力调节系统，均需调节相关阀门及抽真空装置，使试验泵入口产生汽蚀，从而完成一个流量点下的汽蚀试验。而本发明，通过在稳压罐(7)和水环真空装置(10)之间的调节阀(4)微开和水封的共同作用，仅需启停水环真空装置，即可完成一个流量点的汽蚀试验，从而简化了操作过程，同时该试验装置还设有加热和冷却装置，可以调节实验介质的温度，满足不同介质试验温度的要求。
[0008]在所述的稳压罐顶部安装有安全阀。通过安装安全阀，可以保证实验过程中的安全性，避免超出压力后爆裂的危险。
[0009]在所述的稳压罐上还安装有测量仪表，在被测实验泵两端的管路上也安装有测量仪表。根据实验内容的不同，可以安装不同种类的测量仪表，例如温度计、压力表、流量计等等流体实验所需的仪表。
[0010]一种泵汽蚀实验的实现方法，包括以下步骤:
(a)首先将被测实验泵连接到封闭循环管路上，并向封闭循环管路内注水，测量稳压罐的初始压力；
(b)然后启动被测实验泵，调整封闭循环管路上的调节阀来调整实验流量，达到实验泵进行汽蚀试验要求的流量；
(c)待实验流量稳定后，调节水环真空装置与稳压罐之间的调节阀(4)处于微开状态；
(d)待实验流量稳定后，启动水环真空装置，使得被测实验泵的前压力达到要求的真空度，此时停止水环真空装置，记录被测实验泵的状态参数；
(e)重复步骤，直到发生汽蚀，完成汽蚀实验。
[0011]本发明的另一个目的是提供一种实验方法，利用本发明的装置，采用该方法相对于现有技术中的“闭式回路法”而言，采用水环真空装置，并在稳压罐和水环真空装置直接设置调节阀和水封，在进行汽蚀试验时，通过调节阀处于微开状态和水封的作用，保持水环真空装置停止情况下稳压罐内的真空度不变，从而简化了汽蚀试验的试验方法，减低了操作复杂性，解决了操作复杂、试验时间长的问题。
[0012]在步骤(a)中，通过加热器和换热器来调整实验水的温度，用于不同温度条件下的实验。通过调整不同的温度，可以模拟实验出不同流体温度下的汽蚀情况，可以有效分析出被测实验泵的适宜工作温度。
[0013]在步骤(d)、( e )中，如果稳压罐内的压力超过安全值，将通过安全阀进行泄压。
[0014]本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果:
1本发明一种用于泵汽蚀实验的装置及其实现方法，仅需启停水环真空装置，简化了汽蚀试验的试验方法，降低了操作复杂性；
2本发明一种用于泵汽蚀实验的装置及其实现方法，可以缩短汽蚀试验时间，提高试验的效率，同时在同一试验装置上还可以实现温度的调节，进行介质不同温度下的汽蚀试验及相关性能试验，和性能试验装置共用，降低试验装置的费用。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明结构原理框图；
图2为本发明模型泵汽蚀试验曲线。
[0016]附图中标记及相应的零部件名称:
1—水源，2—冷却泵，3—换热器，4一调节阀，5一被测实验泵，6—封闭循环管路，7一稳压罐，8—安全阀，9 一水封段，10—水环真空装置，11 一测量仪表。
【具体实施方式】
[0017]下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。实施例
[0018]如图1所示的一种用于泵汽蚀实验的装置，以某型号泵为例，该泵的额定流量为93t/h，扬程为32mH20，首先将试验泵5和试验回路进行连接，连接好后，向系统充水，并建立稳压罐7的初始压力，启动试验泵5，通过调节实验出口管路上的调节阀4调节试验流量达到93t/h，待运行稳定后，启动水环真空装置10，并微开稳压罐7和水环真空装置间的调节阀4，待试验泵前压力达到要求的真空度后停止水环真空装置10，通过相关测量仪表11进行数据采集，采集到数据如图2中的菱形实心点所示，图2中横坐标为汽蚀余量，单位/mH20 ;纵坐标为泵扬程，单位/mH20，并通过采集装置自动生成相关数据曲线，该真空度下数据采集完成后，启动水环真空装置10，继续建立真空环境，进行试验。按照上述过程依次进行试验直到发生汽蚀，完成该流量点汽蚀试验，泵的汽蚀必需余量为泵第一级扬程下降3%时的汽蚀余量，经拟合计算，该泵在额定流量下的汽蚀余量为5.71mH20，此时水温23.3°C,整个试验过程仅需几分钟即可完成，而未采用该方法进行汽蚀试验时约广2小时左右的时间，且其原采用手工记录的方法，通过手绘试验曲线，其得出的实验数据准确性较差。试验过程中通过稳压罐7上部的安全阀8的开启防止系统超压，通过加热器12、换热器3及试验泵入口管路上的调节阀4调节系统的温度以满足试验的要求。冷却回路通过冷却泵2从水源取水，通过换热器3将热量带走，并排入热阱水源1 ;该试验装置还可以实现其他的泵性能试验，试验的压力可以通过向稳压罐7内充入空气或其他气体建立初始运行压力，试验回路的温度可以通过加热器12和换热器3进行控制，流量可以通过调节试验泵出口调节阀4进行调节，从而完成相关试验，如流量-扬程试验等。
[0019]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于泵汽蚀实验的装置，包括连接在被测实验泵(5)两端的进水管和出水管，进水管与出水管构成封闭循环管路(6)，在进水管和出水管上均安装有调节阀(4)，其特征在于:所述两个调节阀(4)之间的管路与稳压罐(7)连通，稳压罐(7)的上部注入有空气，还包括一个水环真空装置(10)，水环真空装置(10)通过管道与稳压罐(7)的上部空气连通，并在水环真空装置(10)与稳压罐(7)之间设置有水封段(9)，在稳压罐(7)与进水管的调节阀(4)之间安装有加热器(12)，并且在进水管的调节阀(4)两端并联有一个换热器(3)，还包括一个水源(I)，水源(I)依次通过管道连接冷却泵(2 )、换热器(3 )、调节阀(4 )形成冷却回路。
2.根据权利要求1所述的一种用于泵汽蚀实验的装置，其特征在于:在所述的稳压罐(7)顶部安装有安全阀(8)。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于泵汽蚀实验的装置，其特征在于:在所述的稳压罐(7)上还安装有测量仪表(11)，在被测实验泵(5)两端的管路上也安装有测量仪表(11)。
4.一种泵汽蚀实验的实现方法，其特征在于，包括以下步骤: (a)首先将被测实验泵(5)连接到封闭循环管路(6)上，并向封闭循环管路(6)内注水，测量稳压罐(7)的初始压力； (b)然后启动被测实验泵(5)，调整封闭循环管路(6)上的调节阀(4)来调整实验流量，达到实验泵进行汽蚀试验要求的流量； (c)待实验流量稳定后，调节水环真空装置(10)与稳压罐(7)之间的调节阀(4)处于微开状态； (d)启动水环真空装置(10)，使得被测实验泵(5)的前压力达到要求的真空度，此时停止水环真空装置(10)，记录被测实验泵(5)的状态参数； (e)重复步骤(d)，直到发生汽蚀，完成汽蚀实验。
5.根据权利要求4所述的一种泵汽蚀实验的实现方法，其特征在于:在步骤(a)中，通过加热器(12)和换热器(3)来调整实验水的温度，用于不同温度条件下的实验。
6.根据权利要求4所述的一种泵汽蚀实验的实现方法，其特征在于:在步骤(d)、(e)中，如果稳压罐(7 )内的压力超过安全值，将通过安全阀(8 )进行泄压。
【文档编号】F04D15/00GK104329270SQ201410595575
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】陈志辉, 邓礼平, 肖坤建, 李毅, 刘立志 申请人:中国核动力研究设计院