（一）实验目的

（1）通过实验，使学生加深对离心泵的工作原理和基本性能参数及性能曲线的理解和认识 （水泵在恒定转速n的条件下，扬程H、功率P、效率η与流量Q 之间的关系曲线），了解什么是高效点、高效区，注意小流量区性能曲线的变化。

（2）掌握离心泵基本性能参数的测试及基本性能曲线的绘制方法。

（3）了解离心泵抽水装置的抽真空启动过程和运行操作方法。

（二）实验装置

图1-3-5所示为离心泵基本性能实验装置示意图。实验泵通过弹性联轴器与异步电动机连接，组成抽水机组，进口通过吸水管接进水池，出口通过出水管接出水池，水流在进水池中形成开式循环，因此该实验装置称为开式实验台。

图1-3-5　离心泵基本性能实验装置示意图

1—水泵；2—电机；3—控制装置和测功仪表；4—真空表；5—压力表；6—闸阀；7—水池；8—涡轮流量计；9—堰箱流量计

为便于水泵在启动前抽真空及在实验过程中调节流量，在出水管道上安装有闸阀。水泵流量测量采用的仪器是量水堰或管道流量计，图1-3-5中所示的两种测流仪器不必同时使用。

（三）实验项目及测试方法

1.实验简述

离心泵在恒定转速下有扬程H、轴功率P、效率η以及允许吸上真空高度HS随流量Q 而变的4条曲线，称为水泵的基本性能曲线。本实验要求测定并绘制实验泵的前3条曲线，即扬程H、功率P、效率η与流量Q 之间的关系曲线。实验方法是通过改变出水管路上的闸阀开度来控制扬程、流量，每改变一次闸阀的开度，测出水泵的转速、流量及真空表、压力表、马达天平（或电功率表）的读数，据此绘制性能曲线。

2.测试项目及方法

（1）流量。采用90°薄壁三角堰，或管道流量计（涡轮流量计或电磁流量计）测量。

（2）扬程。分别在水泵进口和出口安装真空表和压力表，测出水泵进口的真空值和出口的压力值，并由此计算出水泵的扬程。

（3）功率。进行水泵性能实验，要求测量水泵的轴功率，即电动机传给水泵的功率。轴功率的测量方法有直接法和间接法两种：所谓直接测量是用马达天平或扭矩仪测出泵轴上的力矩，并据此计算水泵的轴功率；间接测量法是采用两瓦特表法测量电动机的输入功率，然后根据电机的输入—输出功率之间的关系求得电动机的输出功率。对于直接传动的机组，电动机的输出功率全部传给水泵轴，所以电机输出的功率即为水泵的轴功率。

（4）转速。

1）实验前的准备工作。①熟悉设备、装置和仪表的使用方法。②记下必要的原始数据，如水泵铭牌上所标示的水泵型号、扬程、流量、转速、效率、进出水接管直径、三角堰堰底测针读数、真空表测点至压力表中心的垂距等。③检查仪表是否正常，机组的转动部件是否灵活，防护罩是否盖好。④关闭出水闸阀和压力表接管上的旋塞。⑤如采用马达天平测量功率，则用砝码调平马达天平，并记下砝码初始读数。

2）启动水泵机组。①采用人工充水或抽真空引水。若采用真空泵充水，则启动真空泵并打开水泵抽气管上的闸阀，当真空表指示值不再增加时，即表示水泵及吸水管内已充满水。②按启动电钮，使水泵机组启动。③关闭水泵抽气管上的闸阀，打开压力表上的开关。④将出水闸阀全开，同时检查机组及各种仪表工作是否正常，若无异常即可开始测量。

3）测量。从出水管闸阀全开到关闭，分别测量15个左右工况点的参数。每一个工况读取真空表、压力表、水位测针（或管道流量计二次仪表）、砝码 （或电功率表）及转速仪上的读数，记入实验报表中。测试时，注意被测性能曲线的端点位置 （Q=0和Q达最大），高效区附近测点适当加密。每组参数必须同步测量。15个工况点应尽量均匀地分布在整个性能曲线上。每改变一次闸阀开度，须经2min左右时间的稳定后才可测量、记录该开度下的实验数据。

4）关机。完成上述测量后，若测量数据正常，则关闭真空表和压力表接管上的开关和出水管上的闸阀，切断电源停机。

（四）性能参数计算

1.扬程H

式中 H真——真空表读数，kPa；

p压——压力表读数，kPa；

ρ——水体密度，kg/m3；

Z——压力表中心至真空表测点的高差，m （压力表中心高于真空表测点时为正，反之为负）；

v出、v进——出口和进口测压点断面水流的平均流速，m/s。

2.流量Q

（1）采用90°薄壁三角堰测量时，流量按下式计算

(www.daowen.com)

式中 h——堰上水头，cm。

（2）采用涡轮流量计测量时

式中 f——涡轮流量计工作的电脉冲讯号频率，次/s；

ξ——涡轮流量计仪表常数，次/L。

3.轴功率P

（1）采用马达天平测功时

式中 M——电动机定子转矩，N·m；

ω——角速度，rad/s。

其中

式中 L——砝码重量，N；

n——水泵转速，r/min。

（2）采用电动率表测量时

式中 P输入——电动机输入功率，由功率表读取，kW；

η机——电动机效率，由电动机的效率曲线查得。

4.效率η

水泵的效率按下式计算

其中

式中 P效——水泵的有效功率，kW；

P——水泵轴功率，kW。

上述参数的计算，由于实验过程中电网电压的不稳定可能导致电动机转速在一定范围内的波动，为了使实验数据在转速上保持一致，对实验转速时的实验数据，应利用比例律公式进行换算，即

式中 Q、H、P——水泵实测转速n所对应的流量、扬程和功率；

Q′、H′、P′——水泵额定转速n′所对应的流量、扬程和功率。

（五）课外作业

根据上述测量和计算的结果，逐项填写实验记录表，见表1-3-1，并绘制水泵的性能曲线Q—H、Q—P、Q—η，提交水泵性能实验报告。