水泵性能检测技术和应用实例解析-论文

水泵性能检测技术和应用实例解析

李文超

（安徽省产品质量监督检验研究院，安徽合肥230601）

摘要：为了降低水泵工作过程中的故障发生率。科学而

系统化的管理水泵供水。故而，对水泵性能进行检测，具有十分重要的意义。文章以供水企业水泵的技术检测为例，对相关的检测技术与检测方法在实际检测过程中的应用进行分析，为相关行业工作人员提供借鉴和思路。

关键词：水泵性能检测；应用实例；解析前言

水是人们赖以生存的重要资源，而水泵能够实现水的传送，并提升水的通用性，从而在日常生活中，得到了广泛的应用。随着工业与经济不断发展，人们对水泵供水提出了更高的要求。为了保障水泵正常运行能力，故而对其性能进行检测。

1水泵性能检测内容

某供水公司为了实现技术改革，提高供水能力与效率，对供水方案进行重新设计。因此，对水泵出口阀门，使用人工调节。并以泵房内设备，对其进行检测。从而对各种工况下，水泵机组的工作状态进行测试，为供水方案的重新设计提供依据。

1.1测试内容和设备整个水泵性能测试，分为四部分进行。一是通过泵房内相关设备的检测，对相关基础数据进行收集，其中最为重要的是泵房高程的数据。二是通过校正计量设备的检测，防止最终计算出现误差。三是进行现场测试，测试结果，要保证能够凭借其计算水泵的效率曲线和水力曲线。四是对采集和计算的数据，进行分析整理，并进行验证。

本次测试采用压力表，精度为±0.1%，量程为0-0.6MPa；

采用电磁流量计，精度为±0.1%，量程为0-20000m3

/h；电参数表，精度为±0.1%，量程为0-300MW/Mvar，对叶片泵的性能进行了如下测试。

1.2测试方法

实测过程中存在许多干扰因素，测试条件对测试数值的准确度和精度的影响比较大。在本次测试中，因为水泵的压水管路在泵房内较短，无法进行超声波流量计的安装。所以测量改为使用电磁流量计，对泵房出水的总管位置，测量其流量情况。以压力表所在的截面，和清水池水面，分别作为两个压力测量基准面，采用伯努利方程进行压力测算，对电机、水泵和吸水管道共同作用下的水泵整体性能进行测试。

水力曲线测试，需要对控制泵的阀门进行调整，通过不同的阀门开度，来对水泵在不同的运行状况下的运行数据进行记录。可得n组数据（Q，H）。通过最小二乘法，将n组数据拟合。从而对水泵的吸水性能和压水性能进行测试。此外，还可以测试水泵的自身特性,如以下式（1）表现：

H=H0-SpQn-SgQn=HO-Qn（Sp+Sg）（1）其中，S0为流量为零时的水泵机组虚总扬程，Sp为水泵虚摩阻系数。而水泵流量记为Q，而水泵连接管道的摩阻系数，则用Sg来表示。若设Sp+Sg=Spg，则可推出H=H0-SpgQn。经过检查计算发现，该水泵机组的吸水与压水能力，仍符合相应的水力特性曲线标准。最后，结合管网用水，以及水泵特性等相关因素，确定水泵工况点的位置。

本次测试，对控制泵阀门，进行了5次调整，并将每次调整后的检测数据集成，对机组扬程可通过下式（2）～（3）进行计算：

H=Z0+pe/（ρg）+v2/2g（2）v=Q/A（3）其中H为泵的总扬程，单位为米（m）；pe为泵的出口表压，单位为帕斯卡（Pa）；ρ表示水的密度，单位为千克每立方

米（kg/m3）；g为重力加速度，g=9.80665m/s2

；Z0为水池水面至压力表中心高度，单位为米（m）；v表示泵的出口测压截面上水的平均流速，单位为米每秒（m/s）；Q为泵的流量，单位为立

方米每秒（m3

/s）；A代表泵出口测压截面面积，单位为平方米m2）。

水泵性能测试，不仅仅是要测试其吸水与压水能力，同时也要测试其供水的效率。所以还需要对水泵进行效率工作曲线的测试。

水泵效率能够对设备利用率和能源利用率进行反应。同时，还反映了设备经济状况，以及对运行合理状态进行评价。效率曲线的测试方法，可以分为热力学方法和水力学方法两种。热力学方法，测试较为准确。然而操作难度大，对测试条件要求较高。水力学方法则能够直观的、简单的对机组运行效率进行分析。结合本次测试的实际条件，与测试目标，综合考虑

测试难度与准确性的要求，最终选用水力学方法进行测试。

水泵的输入总功率，可以由电网输入有效功率表示，可由电参数表测得，水泵机组的效率，可以认为是水泵的有效做功和电机所获得的输入功率之间的比值，即如下式（4）所表达：

ηgr=（ρgQH）/（1000P1）×100%（4）其中ηgr为水泵的机组效率，P1为电机的输入功率，单位为瓦特（W）,其余符号涵义与上述公式相同。为了准确的计算出水泵的效率，需要对水泵的轴功率、流量与实际扬程进行测量。可以通过真空表与压力表，对水泵扬程进行测算，转矩转速仪与测功机则能够直接的将轴功率检测得出，而实测过程中，采用对实测损失进行记录，并结合实测算结果的方式，获得轴功率与水泵扬程，即如下式（5）所示：

ηp=（ρgQH）/（1000Pt）×100%（5）其中上式的Pt为泵的轴功率，单位为瓦特（W），亦是负载试验电动机的实际输出功率，通常采用损耗分析法，可按下式6）～（7）计算：

Pt=P1-ΣP（6）ΣP=Pcu1+Pcu2+PFe+Pfw+Ps（7）其中式（7）的Pcu1为定子绕组I2R损耗；Pcu2为规定温度下转子绕组I2R损耗；PFe为额定电压时的铁损耗；Pfw为电动机的机械损耗；Ps为电动机的负载杂散损耗，单位均为瓦特（W）。

2测试结果分析

根据测试结果中水泵机组在不同的阀门开度下，其压力、流量、水位和有功功率等数据进行分析。在阀门开度为90%时，其压力、流量、水位和有功功率分别为：0.35MPa、

8629m3

/h、3.01m、1156/KW。在阀门开度为50%时，其上述各项

数据依次为：0.37MPa、8674m

3/h、3.14m、1163KW。阀门开度为40%时，数据依次为：0.39MPa、8334m3

/h、3.23m、1098KW。开度

为33%时，数据依次为：0.45MPa、77m3/h、3.32m3

/h、1055KW。

开度为29%时，数据依次为：0.45MPa、7230m

3/h、3.35m、1014KW。

使用最小二乘法，将其拟合，从而获得该水泵机组的吸水能力、压水能力以及供水效率。其中k0为900.1，k1为-1132.4，k2为521.4，k3为-81.3。水泵高效扬程为340-480kPa，流量为6200-9300m3/h。其效率为71%-79%。并根据上述结果，对水泵特性曲线进行分析。

效率曲线表明该水泵机组，在7000-9000m3

/h的流量阶段时，其效率处在较高的效率段，前期效率曲线平稳，在

8200m3

/h处开始缓慢下降。

扬程曲线表明该水泵机组，在7000-9000m3

/h的流量阶段时，其扬程处在400kPa到500kPa之间，曲线程直线下降，

在7800m3/h处有短暂回升，在8500m3

/h位置有极速下降。曲线总体下降平稳。

3水泵性能检测结果的验证

通过对测试结束后的任一天的清水池持续水位进行记录，同时记录泵房的出水量，并将上述记录数据代入Q-H方程，从而对泵房出口位置的压力进行推算。将推算结果，对比实际测量所得的结果，观察其差异量是否符合标准。本次测试中，选在测试结束后的12天，记录其清水池的水位，设置时间步长为10分钟，共测得数据80组。通过计算机进行模拟值与实测数值之间的对比。结果表明两者在扬程上的差异为10-13kPa。分析原因，认为该水泵的实际转速，比额定转速低约10r/min。于是在Q-H曲线中，以相似定律进行推算，并对原本曲线结果进行修正。结果验算数值差异在允许范围内。

实测过程中，受限于泵房现场条件，以及检测设备的精准度。然而通过有效的改进方法，则能够使测量出来的结果，对供水改造方案提供一定的参考价值。水泵性能曲线的计算，通过实验室测算，结合压水管头和吸水管头的流量与效率损失的方式，能够使计算结果的准确率得到保障。

测试过程中，最为重要的因素，就是测试时间的选择。由于管网用水时间、管网自身特性以及水泵性能的原因，普通用水情况下，无法对水泵性能最高点进行观测，并且，所测得的数据组，范围过小，不具有代表性。所以笔者建议，在实际检测过程中，需要合理的选择检测时间。

4结语

本文以某供水公司技改项目的水泵性能检测实例作为分析对象，通过简述性能检测过程中，各项技术的应用，以及实

（下转第170页）

（（󰀡󰀡󰀢󰀣󰀡水电应用

为了便于数据访问，本系统的实时内存库使用ICE中间件构建，同时对外提供四类操作该实时内存的接口。他们分别是：前置接口、私有接口、实时CIS接口、导入导出接口、SQL接口。

3.2访问接口的定义

在智能变电站一体化监控系统中，ICE中间件是实时内存库对外的访问接口，它提供数据访问接口用于数据访问。ICE中间件提供的数据访问接口包括前置接口、私有接口、实时CIS接口、导入导出接口、SQL接口。

前置接口主要是给前置模块调用，实时更新实时数据库；私有接口主要是给内部存取实时库的接口；它和实时CIS接口的区别是，为了提高系统存取实时库的效率，对这些接口作了优化处理；

实时CIS接口是提供一套符合IEC61970标准的接口，供第三方软件调用；

导入/导出接口主要处理一些系统模型的导入和导出工作；

SQL接口对一些经常要分类和关联查询的信息提供SQL语句支持，如系统告警队列，系统维护信息队列，系统运行信息队列等。

3.3动态平衡双网的实现

实时库代理是一个提供访问实时库的共享ICE池，共享ICE池是一组ICE的客户端代理组件适配器，它具有访问前置接口、私有接口、实时CIS接口、导入导出接口等实例，同时具有通过不同网络访问的实例，也具有访问其它服务器的实例。以后所有的客户端程序需要访问实时库只能通过该代理访问。它可以实时监测各个端口的访问流量情况，通过最短路径算法灵活选择不同的最优网络路径，在透明操作系统差异性的同时均衡两个网络的访问流量。

数据库代理是一个提供访问数据库的共享QTDataBase池，共享QTDataBase池是一组QTDataBase的客户端组件适配器，它除了提供常见的SQL语句访问数据库外，还对一些常见访问做一个封装，成为一个标准接口，使使用起来很方便，它也同时具有通过不同网络访问的实例，也具有访问其它服务器的实例。该代理访问成为了所有客户端程序接入数据库的唯一路径。它可以实时监测各个端口的访问流量情况，通过最短路径算法灵活选择不同的最优网络路径，均衡两个网络的访问流量。

4结语

经过多年的技术发展，ICE中间件技术得到了空前的应用，其完备的接口和服务为智能变电站中一体化监控系统的架构提供了有效的解决方案，该技术不同于传统客户-服务

器的双层应用模式，提供了多层服务接口，便于简化各个接口衔接的代码开发工作，变相的提高了数据共享的速度，简化数据访问的流程，提高了软件可重用性、可移植性，支持跨平台、异构环境，这些都将为智能站监控应用系统的开发、管理和部署带来很大的便利。当然，如果可以将ICE中间件进行行业改造，成为行业专用的中间件，这对于智能站一体化监控系统的发展具有很大的意义。

参考文献：[1]陶雪莲，周俊．基于ICE中间件的分布式卫星地面测试系统研究[J]．信息通信，2014（01）

[2]刘坚，高景春．基于ICE中间件的通用测震数据库网关应用研究[J]．地震地磁观测与研究，2012（02）

[3]王宇．基于ICE的安全中间件的研究与实现[J]．现代计算机，2011（09）

[4]尹胜刚．基于ICE中间件的分布式测控网络[J]．测控技术，2010（01）

作者简介：周健（1976-），男，高级工程师，长期从事变电站现场调试工作。

刘大伟（1980-），男，工程师，长期从事变电站现场调试工作。

为数据访问服务和集成总线，集成总线即网络数据传输ICE软总线，它提供了标准化的交互机制，满足了各公共服务之间、各应用子系统和第三方软件之间的无障碍通信。基于ICE中间件技术所构建的智能变电站一体化监控系统的软件模块层次图如图3所示：

图3

3系统应用中的关键点以系统“实时处理与显示部分”为例，该部分的软件功能模块结构图如图4所示，主要由服务端、客户端和前置模块组成。

图4

3.1实时库构建

实时数据库是监控系统的整个系统数据处理、高效组织和便捷管理的核心，能满足系统数据实时交换更新的基本要求。智能变电站一体化监控系统根据SCADA实时性的要求，在数据服务器的内存中建立了一个与商用数据库一致的实时库，这里的实时库并不是真正意义上的实时数据库，只是借鉴了实时数据库内存存储的思想，在内存中构建一个符合IEC61970规范同时满足电力系统的层次性和网状性要求的内存数据库，为系统提供实时数据服务。所有客户端应用的实时数据均来源于数据服务器中的实时内存库，历史数据来源于数据服务器的商用数据库，保证了所有的客户端历史/实时数据的一致性。

在一体化监控后台系统编码设计阶段，建立一体化监控后台系统与ICE中间件平台之间的访问接口，再建立ICE中间件与实时数据库的通信，以此ICE中间件平台为桥梁，就可以实现一体化监控后台系统与实时数据库的通信。

（上接第174页）

测时，受到测试条件的，而对相关技术的合理选择方法等，对水泵性能检测技术的实际应用进行分析。为相关行业的工作人员提供借鉴。

参考文献：[1]刘继宗，时云霞．水泵故障检测技术及应用实例研究[J]．中国科技博览，2011（34）

[2]侯志广．离心泵故障诊断及实例分析[J]．冶金动力，2014（11）

[3]曹璞钰，王洋，李亚成．湍流模型在小型潜水泵性能预测中的应用[J]．流体机械，2014（6）

[4]南楠．排水泵性能测试简易装置研究[J]．中国科技信息，2013（11）