一种基于水力测功机的泵作透平性能试验装置的制作方法

本发明涉及一种基于水力测功机的泵作透平性能测试装置。准确地说是一种采用水力测功机来消耗泵反转作透平产生的输出功率，并实现泵作透平转速和输出功率的测量。

背景技术：

当前，能源短缺已成为制约我国经济和社会发展的突出问题。因此，寻找可开发利用的新能源对于缓解我国能源供应紧张局面、保障能源安全、实现经济和社会的可持续发展等具有非常重要的意义。在石油化工、炼油、化肥、海水淡化等生产企业中存在大量高压流体通过减压阀减压到低压或者直接排放的现象。如将其不加回收利用的排放，将造成极大的能源浪费。因此，如何有效地回收利用这些低品位余压废液成为一个极具挑战性的课题。

离心泵是一种结构简单、便于操作和维护、设备造价一般的流体输送机械，属于典型的工作机。若考虑将余压废液从离心泵的出口输入，从泵的进口输出，利用液体的自身压力推动泵叶轮反转并带动负载工作，又称透平工况，是典型的原动机。泵反转作透平，简称泵作透平。基于此，本发明提出一种基于水力测功机的泵作透平性能测试试验台模拟装置。

技术实现要素：

本发明针对上述问题提出了一种基于水力测功机的泵作透平性能测试装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

打开各个阀门，启动电动机，电动机驱动增压泵。管道内流体压力升高并进入泵作透平，驱动泵作透平旋转，并输出功率。借助于水力测功机消耗掉泵作透平产生的功率，并同时完成泵作透平转速和功率的测量。安装在进口压力传感器之前的电磁流量计，可实现泵作透平工作流量的测量。进口压力传感器和出口压力传感器可实现泵作透平进出口压力的测量，进而实现泵作透平的扬程计算。通过调节增压泵出口阀和增压泵分流阀，可控制进入泵作透平的流量。打开通气阀，可完成泵作透平的性能实验；关闭通气阀，可完成泵作透平的汽蚀实验。本装置中，电磁流量计、压力传感器以及水力测功机的型号、规格可根据实际情形作出调整。所有的控制阀，可以是球阀、蝶阀、截止阀等。无论是性能实验还是汽蚀实验，都要确保实验前水箱内的自由液面高于增压泵、管道和泵作透平。

本发明的技术效果：

本发明基于水力测功机，不仅可实现泵作透平的性能实验测试，还可完成泵作透平的汽蚀实验测试。不仅可完成泵作透平的稳定工况测试，还可完成泵作透平的非稳定工况测试。变频器和电动机，可控制来流压力大小的变化；增压泵分流阀和增压泵出口阀，可实现泵作透平工作流量的大小。水力测功机，可实现泵作透平转速和输出功率的测量。

附图说明

图1为透平装置一般视图；

图2为透平装置上俯视图；

图3为透平装置局部视图；

图中：水箱1、管道2、增压泵3、电动机4、变频器5、电磁流量计6、进口压力传感器7、出口压力传感器8、泵作透平9、水力测功机10、计算机11、增压泵出口阀12、增压泵分流阀13、泵作透平出口阀14、增压泵进口阀15、通气阀16、数据线17。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明，图1～3中，一种基于水力测功机的泵作透平性能试验装置，其特征在于包括水箱(1)、增压泵(3)、变频器5、泵作透平(9)、水力测功机(10)；电动机4驱动增压泵(3)产生高压来流；变频器5控制电动机4的转速，进而控制高压来流的压力大小；

高压来流通过管道(2)分别进入泵作透平(9)和水箱(1)，在增压泵(3)出口与泵作透平(9)进口之间的管道(2)上依次设置有增压泵分流阀(13)和电磁流量计(6)；在增压泵(3)出口与水箱(1)侧壁进口之间的管道(2)上设置有增压泵出口阀(12)；增压泵(3)进口与水箱(1)底部出口之间的管道(2)设置有增压泵进口阀(15)；泵作透平(9)出口与水箱(1)底部进口之间的管道(2)上设置有泵作透平出口阀(14)；电磁流量计(6)用于测量进入泵作透平(9)的流量；泵作透平(9)与水力测功机(10)相连接，水力测功机(10)通过数据线(17)与计算机相连接；高压来流驱动泵作透平(9)转动并输出功率，采用水力测功机(10)消耗掉产生的输出功率，同时水力测功机(10)完成泵作透平(9)的转速和输出功率的测量。

安装在泵作透平(9)进口的进口压力传感器7和出口的出口压力传感器(8)，能够实现泵作透平(9)的扬程计算。通过调节增压泵出口阀(12)和增压泵分流阀(13)，可控制进入泵作透平(9)的流量。打开通气阀(16)，可完成泵作透平(9)的性能实验；关闭通气阀(16)，可完成泵作透平(9)的汽蚀实验。

本发明测试过程如下：

首先在测试之前，使水箱1内的自由液面高于增压泵3和泵作透平9。打开泵作透平出口阀14、增压泵进口阀15、通气阀16，关闭增压泵出口阀12和增压泵分流阀13。启动电动机4，电动机4将驱动增压泵3对水流做功。

然后缓慢打开增压泵出口阀12和增压泵分流阀13，其中一部分流量将经过增压泵出口阀12进入水箱1，而另一部分流量将进入泵作透平9；反复调节增压泵出口阀12和增压泵分流阀13，得到泵作透平9的工作流量。此时，若需大幅提高或降低来流压力，可调节变频器5，即提高或降低电动机4的转速实现。有压来流进入泵作透平9后，将驱动泵作透平9转动，泵作透平9同时输出功率。有压来流做功后，压力降低，经过管道2和泵作透平出口阀14流入水箱1。泵作透平9连接水力测功机10，水力测功机10将消耗掉泵作透平9产生的功率。电磁流量计6实现泵作透平9工作流量的测量，进口压力传感器7和出口压力传感器8实现泵作透平9进出口工作压力的测量，水力测功机10实现泵作透平9转速和功率的测量。所有的测试信号经过数据线17输入到计算机11中完成采集与处理，最终实现泵作透平扬程、流量、转速、功率的测量。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种基于水力测功机的泵做透平性能试验装置。本发明包括水箱、管路系统、增压泵系统、泵作透平、水力测功机、测试装置构成。增压泵产生高压来流，通过控制变频器从而泵转速，进而控制高压来流的压力大小。高压来流进入泵作透平后，驱动泵作透平反转并输出功率。通过水力测功机消耗功率。测试装置包括流量测试、泵作透平进出口压力测试、泵作透平转速测试、功率测试。该装置不仅可实现稳定工况下的稳态性能测试，还可实现瞬态操作过程，如突然启动、断电停机、转速波动、调节流量等非稳定工况下的瞬态性能测试。该装置不仅能够完成泵作透平性能实验测试，而且还能完成泵作透平汽蚀性能测试。

技术研发人员：张玉良;徐惠敏;林海斌;李金富
受保护的技术使用者：衢州学院
技术研发日：2018.11.20
技术公布日：2019.02.22