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多级离心泵输入功率测量方法

文章出处:责任编辑:人气:-发表时间:2015-03-18 20:22【

多级离心泵输入功率测量方法

1来测量:

   a)间接法,即从测得的驱动电动机的输入电功率中扣去各种电损失和机械损失;

    b)直接确定多级离心泵轴处的转速和转矩。这种方法可以适用于任何种类驱动机。

    精密级试验所要求的精度决定了这种试验必须按照实验室的方法由充分了解试验要求的具有相称资格的人员来执行。

    测量装置和试验方法应是使之能够达到精密级试验所要求的精度。但是必须认识到制造厂家试验台上的常规设备是不大可能满足精密级试验要求的。

    如果是通过测量与中间齿轮传动装置相连接的电动机的输入功率或由置于电动机与传动装置之间的测功计测得的转速和转矩来确定泵输入功率,则除非另有商定,齿轮传动装置的损失应是用量热齿轮冷却液体的方法来确定的。

2  间接方法

    由于与多级离心泵相连的电动机不仅起着驱动机的作用,而且又用作测量功率的设备,所以应当在试验泵的负载、电压、功率因数、转速和温度等条件下精确地确定各项损耗。因而这些损耗可能会与测量电动机损耗的标准条件下得到的损耗有所不同。

    仅当利用现有数据估计的试验条件下电动机各项损耗的不确定度导致泵功率测量的不确定度大于本标准规定的值时,才需要进行专门试验来确定这些损耗。

2.1   电动机效率的确定应考虑IEC 3 4—2(只要它与本标准的规范不相抵触)中所规定的所有各项损耗。当IEC 34-2没有给出测量这些损耗应遵循的方法的详情时,其测量方法应遵照订购泵时有关各方共同协议所选定的现行正式国家标准的规定,并考虑10.2.2的强制性要求。

    通常,电动机的效率是通过间接测量确定的,其实质是测量电机的所有机组损耗(总损耗),并假定这些损耗即是接受的输入电功率与输出的机械功率之差。实际上,确定上述“总损耗”通常是通过分别测量或计算各种损耗然后将它们总和完成的。因此这种测量效率的方法被称为“分离损耗法"。

2.2   假如有可能,应当在电动机的接线端测量输入电功率。如果行不通,则应在测得的功率中减去电动机接线端至装设测量仪表处所发生的损耗,这些损耗由计算确定。

    在多级离心泵的试验过程中,电动机应尽可能在其额定电压下运转,并且对于交流电动机还应在其额定频率下运转。对于同步电动机还应在功率因数等于l的情况下运转。如果这些条件不能得到满足,须在计算损耗和相应的输入功率时以及在估计可能的测量误差时进行适当的修正。

    测量电功率应采用精密级瓦特计或瓦时计,它们须经校准并在必要时配以高精度等级的仪表变换器。对在现场或在试验台上进行的电动机输入功率测量,其精度不会好于±0.2%,此值还取决于仪表变换器的精度等级。变换器的精度应不低于仪表的精度。

    这些测量仪表设备的精度应使整个测量系统能符合表7的要求。

    如果三相电动机的中性线是引出的并连接到电网上或接地,则必须使用三瓦特计(或瓦时计)法。

如果电动机的中性线是引出的但试验时并未连接到电网上或接地,则或是三瓦特计(或瓦时计)法或是两瓦特计(或瓦时计)法皆可使用,但推荐使用三瓦特计法。如果电动机的中性线未被引出,则应使用两瓦特计(或瓦时计)法。

    可能需要考虑上述仪表的温度修正。在温度变动很大的情况下,宜将仪表置于恒温箱内为好(特别是对瓦时计)。

    除了在接线端测量输入功率外,还应当用精度等级合适的仪表测量每相电压、电流,励磁电压和励磁电流。定子绕组的温度以及为确定试验条件下电动机的输入功率和各项损耗所需的其余参数也应进行测量。测量异步电动机的输入功率时,还须确定转差率的值(通过测量漏磁通量或用频闪仪测量)。   

    如果是用直接读数的仪表测量功率,读数的次数将视试验的持续时间和负载的波动而定。读数次数应足够多以便可以尽可能精确地计算试验持续时间内的平均功率。建议应同时读出测量功率用的各个瓦特计的数值。   

如果是用瓦时计测量功率,则应同时配上直接读数的瓦特计使用,并在每次测量过程中对照瓦特计进行校核。积分式仪器的记录持续时间应当用秒表或其他足够精确的计时器(至少应精确到0.1%)来 测量,并且应当在测量泵流量的同一时间内测量功率。

    因为用于测量高强度直流电流的分流器可能产生的不精确性,测量直流电功率时可达到的精度可能要比测量交流电功率时低得多。

    因为电气测量仪表要求高精确性(包括仪表变换器),普通型配电盘(开关柜)不可用于精密级试验上。

    同样,供瓦特计、瓦时计或其他专为试验目的装设的电气测量仪表用的仪表变换器应当只供该目的使用,而不可以同时又用于装置的测量电路和保护电路上。只有一种情况可以作为此规则的例外,即仅当经有关各方同意,业已判定(并且可能还得通过校准加以核实)使用某些配电盘仪表变换器(考虑到它们的精度等级、它们的有效负载和它们的使用条件)能够获得与使用单独一套上述规定试验之用的仪表和变换器同样精度等级时。  

3   直接方法

   多级离心泵的输入功率可以用反转矩测功计或用扭力测功计来测量。两种方法均需要同时测量出净转矩和轴转速。反转矩测功计的转矩由作用在测功计臂上的有效力和力作用半径来确定。对扭力测功计(或转矩管)其转矩应利用预先校准的数据计算得出。

    为了得到真实的输人功率值,应如l 0.3.2规定的那样对寄生转矩损失加以适当的考虑。

3.1  反转矩测功计是一种特殊结构的电动机,即它的机壳和磁场绕组安装在与旋转轴分离的单独的支承上,这样整个机壳即可以自由旋转除非依靠转矩测量系统加以阻止。转轴传递的转矩为作用在机壳上的大小相等方向相反的反转矩所平衡,此反转矩即是用砝码或用某种其他高精度机械电气方法测得的转矩。

3.2   如果采取下列预防措施,或许可以避免反转矩测功计的转矩误差:

    a)必须限制测功计的旋转运动或者须有一个固定的平衡位置。

    b)测功计结构上应是可使冷却流体进人和流出,以避免由于切向速度分量而产生误差。对于绕组也应采取类似的措施。如果使用挠性管连接,应使其在受压时不会产生任何切向阻尼。如使用缓冲器,则应证明其在任一方向上对运动的阻力均是相等的。

   c)测功计的电气接线应不会施加任何明显的切向阻尼。织编挠性铜导线或水银缓冲器皆适合此用。

d)测量测功计的有效半径臂长的误差不得超过±0.1%。测力系统的不精确度不得大于读数的±0.1%,并应该对照经过检定的砝码在增负荷和减负荷双向对其进行检验。在立式电动机的情况下,以及有时在其他一些场合下,采用金属带和无摩擦滑轮来施加转矩平衡砝码。

    试验前和试验后,均须对测功计和联动装置进行仔细的检验。

3.3   扭力测功计(或转矩管)有一段供测量扭转应变的轴,该轴在以某一特定转速旋转和传递一定转矩时的扭转应变可用某种简便方法加以测量。有些扭力测功计利用光学技术测量角应变,另外一些则是使用电容、电感或电阻丝应变仪作为电测量变换器。无论使用哪种型式扭力测功计,均应在试验前和试验后对照某种原始方法进行校准。测功计的设计,应是使转速和温度不会影响转矩读数,或者这种影响可以通过实验或用专门为此设计的一种特殊仪器定量地加以测得。

    对于任何测量设备而言,高精度实际上没有多大意义,除非使用者可以很快和很容易地对它进行检查并证明是令其自己满意的。在仔细校准和精心使用的情况下,在满刻度的15%~100%的范围内测量时可获得实际读数的±0.25%的精度,而且随向高刻度值一头使用而提高。通常在扭力测功计带负载运转时,不可能直接对照一个可靠基准对其进行校核。

    属于应变仪一类的扭力测功计的实例有采用滑环和直流励磁的转矩管以及采用电感耦合和交流励磁的转矩管。滑环型的可以达到它满载值的0.1%数量级的高精度,但需要比电感耦合型更小心使用和维护,后者主要用于转速较高的场合,但也比较适合于精度要求不那么严格的性装置使用。


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