泵热力性能试验效率测量中的泵效率精确测量方法

摘要

本发明涉及一种泵热力性能试验效率测量中的泵效率精确测量方法。目前在泵热力性能试验效率测量中泵效率结果的准确性对泵进出口压力温度准确性的依懒性比较高。本发明的步骤如下：用且仅用校验合格的热电偶A、压力表A、热电偶B和压力表B进行测量，先将热电偶A和压力表A安装于泵的进水口，以及将热电偶B和压力表B安装于泵的出水口进行测量；然后将热电偶B和压力表B置于同一台泵的进水口，以及将热电偶A和压力表A置于同一台泵的出水口进行测量，将压力平均值P1作为本次泵的效率试验的进口压力，将压力平均值P2作为本次泵的效率试验的出口水压力，代入公式计算泵效率。本发明的操作简单，可以保证测量计算出来的泵的效率更精确。

说明书

技术领域

本发明涉及一种泵效率精确测量方法，尤其是涉及一种泵热力性能试验效率测量中的泵效率精确测量方法。

背景技术

现有技术在泵热力性能试验效率测量中，泵的进出口水温度压力测量方法通常采用两只热电偶(压力表)单独测量泵的进出口水温度(压力)，最后取试验过程中每只热电偶(压力表)测量值的平均值，由于泵的进出口水温度(压力)对泵效率试验结果影响权重较大，使得泵热力性能试验效率测量中泵效率结果的准确性对泵进出口压力温度准确性的依懒性比较高，在其他试验环节准确、其他试验条件满足、其他辅助流量测量准确的情况下，给水泵的效率测量结果对给水泵的进出口温度的测量准确性依赖比较高，而循环水泵的进出口压力的测量准确性对循环水泵效率的测量结果影响比较大。《华北电力大学学报》在2000年10月第27卷第4期的第88-92页公开的热力学方法测量泵效率的研究进展中，虽然记载了相对较好的计算泵效率的公式，但是该计算公式依旧受泵进出口水温度(压力)的影响较大，如果采用现有的测量方法来测量泵的进出口水温度(压力)，对热电偶的测量精度要求非常高，不仅大大增加了设备的投资成本，而且大大增加了对热电偶维护的成本，还会导致泵效率测量偏差较大，而且难以排除试验随机误差和仪表误差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种操作简单，可以保证测量计算出来的泵的效率更精确的泵热力性能试验效率测量中的泵效率精确测量方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该泵热力性能试验效率测量中的泵效率精确测量方法，其特征在于：所述方法的步骤如下：用且仅用校验合格的热电偶A、压力表A、热电偶B和压力表B进行测量，先将热电偶A和压力表A安装于泵的进水口，以及将热电偶B和压力表B安装于泵的出水口，用热电偶A和压力表A分别测量泵的进水口温度Xl和进水口压力R1，用热电偶B和压力表B分别测量泵的出口水温度Yl和出口水压力Q1；等工况稳定试验开始后进行数据测量，热电偶A、压力表A、热电偶B和压力表B分别测量得到泵的进水口温度X1、进水口压力R1、出口水温度Yl和出口水压力Q1，并进行第一次数据采集，采集原始数据时间符合试验要求；然后等第一次数据采集结束后，将热电偶B和压力表B置于同一台泵的进水口，以及将热电偶A和压力表A置于同一台泵的出水口，等工况稳定试验开始后进行数据测量，热电偶B和压力表B分别测量得到泵的进水口温度X2 和进水口压力R2，热电偶A和压力表A分别测量得到泵的出口水温度Y2和出口水压力Q2，并进行第二次数据采集，采集原始数据时间符合试验要求；数据采集结束后，计算得到进水口温度Xl和进水口温度X2的温度平均值T1，进水口压力R1和进水口压力R2的压力平均值P1，出口水温度Yl和出口水温度Y2的温度平均值T2，以及出口水压力Q1和出口水压力Q2的压力平均值P2，再将温度平均值T1作为本次泵的效率试验的进口水温度，将压力平均值P1作为本次泵的效率试验的进口压力，将温度平均值T2作为本次泵的效率试验的出口水温度，将压力平均值P2作为本次泵的效率试验的出口水压力，代入公式计算泵效率。

作为优选，本发明计算泵效率的公式如下：

$H=\frac{P_2-P_1}{\rho \times g}+\frac{V_2^2-V_1^2}{2\times g}+Z_2-Z_1$

式中：H——扬程，[m]；

P₁——进口压力，[Pa]；

P₂——出口压力，[Pa]；

ρ——平均密度，[kg/m³]；

g——重力加速度，[9.81m/s²]；

V₁——进口流速，[m/s]；

V₂——出口流速，[m/s]；

Z₁——进口压力表中心标高，[m]；

Z₂——出口压力表中心标高，[m]。

$P_u=\frac{G\times H\times g}{3600}$

式中：P_u——有效功率，[kW]；

G——出口流量，[t/h]。

$P_a=\frac{G_2(h_2-h_1)+G_x(h_1-h_x)}{3.6}+\Delta E$

式中：P_a——给水泵轴功率，[kW]；

h₂——给水泵出口水比焓，[kJ/kg]；

h₁——给水泵进口水比焓，[kJ/kg]；

h_x——给水泵密封水进水比焓，[kJ/kg]；

G_x——密封水进入泵体的流量，[t/h]；

ΔE——给水泵轴承、泵体散热及机械损失等，[kW]。

在给水泵现场试验条件下ΔE可近似取(0.01～0.03)倍的G₂(h₂-h₁)，可满足工业试验C级精度和整体优化的要求，取

$\Delta E=0.02\frac{G_2(h_2-h_1)}{3.6}$

ΔE较为精确计算方法：

ΔE＝ΔE_m+E_x

$E_x=\frac{G_{mi}{c}_{ph}(t_{2i}-t_{1i})}{3600}$

式中：E_x——冷却水或油吸收的能量，[kW]；

G_mi——冷却水或油质量流量，[t/h]；

c_ph——冷却水或油的比热容，[J/(kg.℃)]；

t_1i、t_2i——冷却水或油的进出口温度，[℃]。

ΔE_m＝ΔE_m1+ΔE_m2

${\mathrm{\Delta E}}_{m1}=\frac{G_{xo}(h_{xo}-h_x)}{3.6}$

式中：ΔE_m1——密封装置泄漏流量损失，[kW]；

G_xo——密封水回水流量，[t/h]；

h_xo——密封水回水焓，[kJ/kg]。

ΔE_m2＝P_exA(t_e-t_a)

式中：ΔE_m2——泵体散热损失的能量，[kW]；

P_ex——泵体的散热损失功率，根据经验可以取0.01[kW/(m²·℃)]；

A——热交换面积，[m²]；

t_e、t_a——泵内水温、环境温度，[m²]。

$\eta =\frac{P_u}{P_a}\times 100\%$

式中：η——给水泵效率。

作为优选，本发明所述平均值为算术平均值。

作为优选，本发明试验条件和程序满足试验要求。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：原理简单，容易实现，测量准确、可靠、稳定，整体构思独特，只需两只校验合格的热电偶和两只校验合格的压力表即可，适用面广，有利于降低设备成本。本发明在采用非常简单的方法且无需额外增添设备的情况下就可以提高测量结果的泵效率的精确度，简单，实用，有效。本发明减小试验中测量泵的进出口水的温度和压力的试验随机误差和仪表误差，可提高泵的效率结果的测量准确性。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

本实施例泵热力性能试验效率测量中的泵效率精确测量方法的步骤如下：用且仅用校验合格的热电偶A、压力表A、热电偶B和压力表B进行测量，先将热电偶A和压力表A安装于泵的进水口，以及将热电偶B和压力表B安装于泵的出水口，用热电偶A和压力表A分别测量泵的进水口温度Xl和进水口压力R1，用热电偶B和压力表B分别测量泵的出口水温度Yl和出口水压力Q1；等工况稳定试验开始后进行数据测量，热电偶A、压力表A、热电偶B和压力表B分别测量得到泵的进水口温度X1、进水口压力R1、出口水温度Yl和出口水压力Q1，并进行第一次数据采集，采集原始数据时间符合试验要求；然后等第一次数据采集结束后，将热电偶B和压力表B置于同一台泵的进水口，以及将热电偶A和压力表A置于同一台泵的出水口，等工况稳定试验开始后进行数据测量，热电偶B和压力表B分别测量得到泵的进水口温度X2和进水口压力R2，热电偶A和压力表A分别测量得到泵的出口水温度Y2和出口水压力Q2，并进行第二次数据采集，采集原始数据时间符合试验要求；数据采集结束后，计算得到进水口温度Xl和进水口温度X2的温度平均值T1，进水口压力R1和进水口压力R2的压力平均值P1，出口水温度Yl和出口水温度Y2的温度平均值T2，以及出口水压力Q1和出口水压力Q2的压力平均值P2，再将温度平均值T1作为本次泵的效率试验的进口水温度，将压力平均值P1作为本次泵的效率试验的进口压力，将温度平均值T2作为本次泵的效率试验的出口水温度，将压力平均值P2作为本次泵的效率试验的出口水压 力，代入如下公式计算泵效率：

$H=\frac{P_2-P_1}{\rho \times g}+\frac{V_2^2-V_1^2}{2\times g}+Z_2-Z_1$

式中：H——扬程，[m]；

P₁——进口压力，[Pa]；

P₂——出口压力，[Pa]；

ρ——平均密度，[kg/m³]；

g——重力加速度，[9.81m/s²]；

V₁——进口流速，[m/s]；

V₂——出口流速，[m/s]；

Z₁——进口压力表中心标高，[m]；

Z₂——出口压力表中心标高，[m]。

$P_u=\frac{G\times H\times g}{3600}$

式中：P_u——有效功率，[kW]；

G——出口流量，[t/h]。

$P_a=\frac{G_2(h_2-h_1)+G_x(h_1-h_x)}{3.6}+\Delta E$

式中：P_a——给水泵轴功率，[kW]；

h₂——给水泵出口水比焓，[kJ/kg]；

h₁——给水泵进口水比焓，[kJ/kg]；

h_x——给水泵密封水进水比焓，[kJ/kg]；

G_x——密封水进入泵体的流量，[t/h]；

ΔE——给水泵轴承、泵体散热及机械损失等，[kW]。

在给水泵现场试验条件下ΔE可近似取(0.01～0.03)倍的G₂(h₂-h₁)，可满足工业试验C级精度和整体优化的要求，取

$\Delta E=0.02\frac{G_2(h_2-h_1)}{3.6}$

ΔE较为精确计算方法：

ΔE＝ΔE_m+E_x

$E_x=\frac{G_{mi}{c}_{ph}(t_{2i}-t_{1i})}{3600}$

式中：E_x——冷却水或油吸收的能量，[kW]；

G_mi——冷却水或油质量流量，[t/h]；

c_ph——冷却水或油的比热容，[J/(kg.℃)]；

t_1i、t_2i——冷却水或油的进出口温度，[℃]。

ΔE_m＝ΔE_m1+ΔE_m2

${\mathrm{\Delta E}}_{m1}=\frac{G_{xo}(h_{xo}-h_x)}{3.6}$

式中：ΔE_m1——密封装置泄漏流量损失，[kW]；

G_xo——密封水回水流量，[t/h]；

h_xo——密封水回水焓，[kJ/kg]。

ΔE_m2＝P_exA(t_e-t_a)

式中：ΔE_m2——泵体散热损失的能量，[kW]；

P_ex——泵体的散热损失功率，根据经验可以取0.01[kW/(m²·℃)]；

A——热交换面积，[m²]；

t_e、t_a——泵内水温、环境温度，[m²]。

$\eta =\frac{P_u}{P_a}\times 100\%$

式中：η——给水泵效率。

本实施例中的平均值为算术平均值。第一次测量和第二次测量互换的既包括热电偶，还包括压力表。试验条件和程序满足试验要求。

例如某电厂泵热力性能效率测量试验时，首先用两只校验合格的热电偶测得泵的进出口水温度分别为165.05℃和169.18℃，其次把这两只热电偶测量位置互换，测得泵的进出口水温度分别为164.80℃和169.36℃；由以上数据可以看出，由于热电偶系统误差的存在 使得单次测量泵的进出口水温度误差较大，而采用本发明的测量方法，则消除了两只热电偶之间的系统误差，为热力性能试验测量泵效率提供了更为精确、真实的数据。同理，本发明也消除了两只压力表之间的系统误差。

下表为采用本发明中的方法计算得到的泵效率结果。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。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，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。