離心泵特性測試及數(shù)值處理方法

【摘要】本文介紹了離心泵特性曲線測試，并提出了離心泵特性曲線數(shù)據(jù)處理的新方法。增加測試數(shù)據(jù)處理精度，便于應用離心泵的選型和計算，可大大提高工作效率，拓展學生的知識面和動手能力，激發(fā)學生學習興趣。

【關鍵詞】離心泵性能曲線；數(shù)據(jù)處理；正交擬合

離心泵特性曲線一方面用于設計制造中檢測離心泵性能是否達到設計要求，同時也作為正確選擇、使用離心泵的主要依據(jù)。離心泵的特性測試是為了獲取離心泵的性能曲線。了解并掌握水泵性能對我院輪機、熱動、建筑環(huán)境專業(yè)的學生來說是非常重要的，性能參數(shù)對于水泵設計、實驗和使用都是十分重要的基本參數(shù)，又是學生不易理解的參數(shù)。我院動力實驗室考慮實驗經(jīng)費問題，在原有基礎之上，建立閉式系統(tǒng)水泵綜合性能實驗臺，并且主要從實驗手段上拓展學生的知識面和增強了動手能力，激發(fā)學生的學習積極性。

1、實驗測試系統(tǒng)及原理

試驗臺裝置示意如圖1所示。

① 流量Q（m3/h）由流量計直接測量。

② 揚程H（mH2O）進口斷面和出水斷面之間的總水壓頭，即這兩個過水斷面之間的靜壓差和動壓差。

③ 水泵軸功率N（kW）泵和電機采用聯(lián)軸器傳動，故電機輸出功率為泵的軸功率（1）

其中N電—電機輸入功率，由功率表測出kW；η電—電機效率；η傳—聯(lián)軸器傳動效率，可取0.98。

④ 泵的效率η泵的有效功率與軸功率之比：

2、正交多項式數(shù)據(jù)處理方法

在繪制性能曲線時，以往學生只是將測試的數(shù)據(jù)在坐標紙上進行描點連線，單調(diào)枯燥，往往實驗做完，不知道自己做了什么；而且手工方式無法達到精度要求，計算機編程處理雖然能滿足精度要求，但需繁雜的編程過程，對選型設計人員要求較高。為了適應選型的要求，需要找到一個既快速又簡便的方法，求出離心泵性能曲線的函數(shù)表達式，從而將離心泵性能曲線轉(zhuǎn)換為計算機圖形。

以H—Q曲線為例，提出利用正交多項式法對離心泵的性能曲線進行快速擬合。通過直觀觀察離心泵實際H—Q曲線的特點以及對大量數(shù)據(jù)的擬合和比較，認為采用多項式擬合法來擬合離心泵 H—Q曲線為較好。設擬合曲線為m次多項式，可將數(shù)學模型形式表示為：

式中Hi、Qi分別為揚程（m）、流量（m3/s）；bj為擬合系數(shù)（j=0，1，2，…，m）

3、實驗計算實例及分析

通過實驗，并經(jīng)過公式測算，得到表1所示數(shù)據(jù)。對H—Q曲線進行擬合如圖2，并得到其相關系數(shù)R2，同樣的方法對其它曲線進行擬合，得到方程及相關系數(shù)如下：

為檢驗其可靠性，本人對三條曲線分別進行了正交多項式擬合得到如表2結(jié)果，可見擬合可以保證精度要求。

4、結(jié)論

在數(shù)值處理的方法上，還有最小二乘法，插值法等，其精度和實用性各有差別，但正交多項式法測試表明：1）由正交多項式法得到的擬合曲線在工作區(qū)內(nèi)與實測性能曲線基本重合，誤差較小，因此，可以代替手工對離心泵性能數(shù)據(jù)進行處理并作性能曲線圖。拓展學生的知識面和動手能力，激發(fā)學生學習興趣。2）從返回的R2來看，置信度在0.99以上，說明該方法可信、可靠。3）該方法處理過程快速直觀，無須進行煩瑣的編程。4）本方法便于應用計算機進行離心泵的選型和計算，可大大提高工作效率其擬合精度均較高，因此，本方法具有廣泛的實用價值。

參考文獻

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作者簡介

1盧仙蘭（1962.11-）女，江西德興，現(xiàn)職稱：技師，學歷：大專，研究方向：實驗教學研究。