水泵检验装置总体设计要素分析

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发布时间:2017年6月17日
本文是水泵检验装置设计经验的总结,详细叙述了检验装置各组成部分:动力源,传动系统及测控系统等的设计要素,对于水泵行业的同行,特别是对于从事水泵试验台架设计的同志,会有一定的帮助。
关键词 消防泵 齿轮箱 检验装置 柴油发动机
1.引言
泵作为一个工业产品,在输送介质及作为动力源方面已经获得越来越广泛的应用,适用于各种专门场合的船用泵、消防泵、排污泵、潜水泵等也越来越多。某些专用泵,如消防泵,其发展迅速,日趋高压力、大流量方向发展,原先单一的常压泵也出现了朝中低压、高低压或高中低压泵发展的趋势,原有的一些检验装置已显得不相适应,因而,为使泵产品的质量能得到有效控制和提高,设计建造一些新的检验装置尤为必要。
本文是在自动化大功率消防水泵检验装置研制的基础上,对泵的检验装置的设计要素进行总结,以供同行参考。
2.水泵检验装置的组成
一个完整的水泵检验装置应包括以下几个主要部分:
1).动力源;
2).传动系统;
3).测量与控制系统;
4).辅助系统;
3.各组成部分的设计要素
3.1动力源
a.明确试验对象,确定动力源功率各单位设计检验装置的目的有所不同,有的只是为本单位的产品作试验用,有的需要为各种各样的泵服务(如检验中心),所以动力源的功率应根据实际情况来确定。
以图1所示系统为例,计算公式如下:
P动=P泵/(η齿×η扭×η离×η泵) =Q×P×H/(102×η齿×η扭×η离×η泵)
式中:
P动 所需的动力源输出功率 KW
P泵 被试泵的水功率 KW
η齿 齿轮箱效率%
η扭 扭矩仪效率%
η离 离合器效率 %
η泵 水泵的效率 %
Q 水泵的流量m3/s
H 水泵的扬程m
V 水的重度 Kg/m3
我们可以以η泵为参考量,通过计算,作出P动与P泵的关系曲线(图2),计算中可以假定假定η齿、η扭和η离分别为0.95、0.98和0.98。当P泵和η泵已知时,就可从图2确定所需的动力源输出功率。
b.动力源型式
目前常见的有电动机与柴油发动机两种。前者一般不调速,适用于一般的工业泵。由于各种工业泵的转速有差异,因此泵的流量压力功率等参数一般需要通过特定转速(电动机转速)下的测量值,换算到泵的规定转速下的对应值,导致测量误差放大。前者若需调速,直流电动机可用可控硅调速,交流电动机可用变频调速,但成本较高。当然,使用电动机却有噪声相对较低,无其他污染的优点;后者适用于消防泵,因为消防泵有工况的变化,要求转速变化。柴油发动机调速比较方便。调节油门大小再配以齿轮箱,可以获得较大的转速范围,且成本相对较低。使用柴油发动机存在着噪声大,有烟气排放问题。
究竟选用哪一种动力源,要根据检验装置的设计目的及单位在场地、经费及现有的相关条件而定。
3.2传动系统
对使用柴油发动机的水泵检验装置,有传动装置的问题。传动系统主要由离合器和齿轮箱组成。对齿轮箱的设计,主要应考虑两个问题:
a.速比确定
对工业泵而言,中心高800mm以下的泵,其转速一般为1450r/min和2900~2950r/min。对消防泵而言,其转速千差万别,一般为2000~4000r/min。
齿轮箱速比的确定,既要考虑满足不同转速泵的试验要求,又要考虑让发动机在最大扭矩点附近工作。