試驗回路中測量截面的液體需要符合三個原則：一是軸對稱的速度分布；二是液面等靜壓分布；三是無裝置引起的旋渦干擾。為保證上述三個原則的實現，本實驗回路的尺寸設計主要參考了國標GB/T3216-2005《回轉動力泵水力性能驗收試驗1級和2級》與國標GB/T3214-2007《水泵流量的測定方法》兩個標準。圖1為開式離心泵試驗臺的整體布置圖，圖2為相應的實物圖。如圖所示，試驗臺主要包括變頻電機、扭矩傳感器、試驗泵、高頻脈動傳感器、壓力變送器、電磁流量計以及管路和水箱等。其中，變頻電機、扭矩傳感器和試驗泵固定在同一基礎底座上面。進出口管路分別安裝兩個截止閥，其中進口管路上的閥門在試驗中處于全開狀態，出口管路中閥門為調節流量用，該閥設置在流量計上游，這樣會使測得的流量會更加準確。

動的變頻電機，同時在電機與扭矩傳感器之間采用撓性聯軸器相連而在扭矩傳感器與試驗泵之間釆用剛性聯軸器連接。

一、試驗泵及電機

本試驗采用南方水泵廠IS系列離心泵，型號為IS100-80-160。IS系列離心泵是全國聯合設計的單級單吸式離心泵。其優點是檢修方便，效率和揚程均達到國際先進水平，并且全系列泵型的水利性能布局合理，在工業、城市給排水以及農業灌溉等應用上非常廣泛。該泵根據國際標準IS02858所規定的性能和尺寸設計，其技術標準均向國際標準靠攏，是我國推廣的節能泵產品之一。該系列泵主要由泵體、泵蓋、葉輪、軸、密封環、軸套以及懸架軸承等組成。本試驗為了測得離心泵軸功率，還在泵體與懸架之間安裝了扭矩轉速傳感器。東莞南方水泵的主要設計參數如表1所示。圖3及4分別所示分別為該泵實物圖及葉輪和流道的二維簡圖。

離心泵電機的選擇要根據泵運行的軸功率確定。在不考慮泵內損失的情況下，離心泵軸功率的計算公式如式所示：

Pe=9.8QH/3600

其中Q和H分別為額定流量及揚程。電機功率的經驗取經驗公式為P電機=n*Pe，n通常取1.1?1.2。南方水泵根據上式可以估算得到所需電機最低功率約為9.57?10.44KW，一般考慮到損失的存在，所選電機功率應大于電機估算功率一個等級，因此取電機功率為15KW。

離心泵的工作特性為啟動力矩較小、頻次較少而連續運行時間較長，為保證電機的散熱性良好，一般選用Y型鼠籠轉子三相異步電動機。本研究最終選用的電機為無錫越發電機有限公司生產的YVP160M2-2型變頻調速三相異步電動機，其額定功率為15KW，額定轉矩可達47.8KM。另外，選用變頻電機不僅可以在以后的試驗中調節運行轉速用，在廣東南方水泵正常運轉工況中，變頻電機也要比普通電機更能適應偏工況過載運行的要求。

二、扭矩傳感器

根據GB/T3216-2005的規定，泵的輸入功率應該由轉速和扭矩的測量結果導出或者測量與泵直接連接的效率已知的電動機的輸入電功率來確定。本試驗采用同時測量轉軸扭矩和轉速的方法確定泵的輸入功率。為保證扭矩與轉速測量的同時進行，本試驗臺采用由北京某集團生產的JN338型智能數字式轉矩轉速測量系統，該系統包括傳感器及顯示儀表兩部分，可以同時輸出轉軸的扭矩及轉速值并計算出軸功率大小，最大扭矩量程為100NM。如圖4和5所示為傳感器部分的結構示意圖及實物連接圖，前后兩個伸出端通過聯軸器分別與電機和水泵相連，連接順序沒有要求但是連接過程中必須保證同軸度。扭矩數值的測量采用應變電測原理，當應變軸受扭力影響產生微小變形后，粘貼在應變軸上的應變計阻值發生相應變化即可轉變為電壓信號的變化，通過傳感器中的航空插座與顯示儀表相連，可以直接讀出轉速及扭矩的值。注意讀數過程中應保證南方水泵廠離心泵穩定運轉一段時間，顯示值不再出現明顯波動。

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