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| 水泵檢驗裝置總體設(shè)計要素分析 |
| 發(fā)布時間：2011/11/11 |
本文是水泵檢驗裝置設(shè)計經(jīng)驗的總結(jié)笼蛛，詳細(xì)敘述了檢驗裝置各組成部分：動力源，傳動系統(tǒng)及測控系統(tǒng)等的設(shè)計要素蛉鹿，對于水泵行業(yè)的同行滨砍，特別是對于從事水泵試驗臺架設(shè)計的同志，會有一定的幫助妖异。
關(guān)鍵詞 消防泵 齒輪箱 檢驗裝置 柴油發(fā)動機(jī)
1．引言
泵作為一個工業(yè)產(chǎn)品惋戏，在輸送介質(zhì)及作為動力源方面已經(jīng)獲得越來越廣泛的應(yīng)用，適用于各種專門場合的船用泵他膳、消防泵响逢、排污泵绒窑、潛水泵等也越來越多。某些專用泵舔亭，如消防泵些膨，其發(fā)展迅速，日趨高壓力巧焕、大流量方向發(fā)展捅冈，原先單一的常壓泵也出現(xiàn)了朝中低壓、高低壓或高中低壓泵發(fā)展的趨勢转甥，原有的一些檢驗裝置已顯得不相適應(yīng)舌多，因而，為使泵產(chǎn)品的質(zhì)量能得到有效控制和提高享立，設(shè)計建造一些新的檢驗裝置尤為必要盘秕。
本文是在自動化大功率消防水泵檢驗裝置研制的基礎(chǔ)上，對泵的檢驗裝置的設(shè)計要素進(jìn)行總結(jié)秘挥，以供同行參考昂待。
2．水泵檢驗裝置的組成
一個完整的水泵檢驗裝置應(yīng)包括以下幾個主要部分：
1)．動力源；
2)．傳動系統(tǒng)功缤；
3)．測量與控制系統(tǒng)呜唁；
4)．輔助系統(tǒng)；
3．各組成部分的設(shè)計要素
3．1動力源
a．明確試驗對象斜劳，確定動力源功率各單位設(shè)計檢驗裝置的目的有所不同导盅，有的只是為本單位的產(chǎn)品作試驗用，有的需要為各種各樣的泵服務(wù)(如檢驗中心)揍瑟，所以動力源的功率應(yīng)根據(jù)實際情況來確定白翻。
以圖1所示系統(tǒng)為例，計算公式如下：
P動=P泵／(η齒×η扭×η離×η泵) =Q×P×H／(102×η齒×η扭×η離×η泵)
式中：
P動 所需的動力源輸出功率 KW
P泵 被試泵的水功率 KW
η齒 齒輪箱效率％
η扭 扭矩儀效率％
η離 離合器效率 ％
η泵 水泵的效率 ％
Q 水泵的流量m3／s
H 水泵的揚(yáng)程m
V 水的重度 Kg／m3
我們可以以η泵為參考量绢片，通過計算滤馍，作出P動與P泵的關(guān)系曲線(圖2)，計算中可以假定假定η齒底循、η扭和η離分別為0.95巢株、0.98和0.98。當(dāng)P泵和η泵已知時熙涤，就可從圖2確定所需的動力源輸出功率阁苞。
b．動力源型式
目前常見的有電動機(jī)與柴油發(fā)動機(jī)兩種。前者一般不調(diào)速祠挫，適用于一般的工業(yè)泵那槽。由于各種工業(yè)泵的轉(zhuǎn)速有差異，因此泵的流量壓力功率等參數(shù)一般需要通過特定轉(zhuǎn)速(電動機(jī)轉(zhuǎn)速)下的測量值，換算到泵的規(guī)定轉(zhuǎn)速下的對應(yīng)值骚灸，導(dǎo)致測量誤差放大摊咨。前者若需調(diào)速，直流電動機(jī)可用可控硅調(diào)速毁兼，交流電動機(jī)可用變頻調(diào)速预蒜，但成本較高。當(dāng)然坝跃，使用電動機(jī)卻有噪聲相對較低论燎，無其他污染的優(yōu)點(diǎn)；后者適用于消防泵鹅昭，因為消防泵有工況的變化褥甜，要求轉(zhuǎn)速變化。柴油發(fā)動機(jī)調(diào)速比較方便束湃。調(diào)節(jié)油門大小再配以齒輪箱拯骤，可以獲得較大的轉(zhuǎn)速范圍，且成本相對較低袖共。使用柴油發(fā)動機(jī)存在著噪聲大婚蛮，有煙氣排放問題。
究竟選用哪一種動力源敷矫，要根據(jù)檢驗裝置的設(shè)計目的及單位在場地例获、經(jīng)費(fèi)及現(xiàn)有的相關(guān)條件而定。
3．2傳動系統(tǒng)
對使用柴油發(fā)動機(jī)的水泵檢驗裝置曹仗，有傳動裝置的問題榨汤。傳動系統(tǒng)主要由離合器和齒輪箱組成。對齒輪箱的設(shè)計怎茫，主要應(yīng)考慮兩個問題：
a．速比確定
對工業(yè)泵而言收壕，中心高800mm以下的泵，其轉(zhuǎn)速一般為1450r／min和2900～2950r／min轨蛤。對消防泵而言蜜宪，其轉(zhuǎn)速千差萬別，一般為2000～4000r／min祥山。
齒輪箱速比的確定端壳，既要考慮滿足不同轉(zhuǎn)速泵的試驗要求，又要考慮讓發(fā)動機(jī)在最大扭矩點(diǎn)附近工作枪蘑。
經(jīng)分析，下述五種轉(zhuǎn)速范圍基本上可覆蓋各種消防泵和工業(yè)泵的試驗要求：
1450 r／min岖免；
2000～2400 r／min咆上；
2900～2950 r／min；
3000～3600 r／min；
3600～4000 r／min准贯。
在選定合適的發(fā)動機(jī)之后说拾，根據(jù)該發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和上述的五種轉(zhuǎn)速范圍，就可以確定相應(yīng)的速比掘防。
b．輸出軸轉(zhuǎn)向
泵有正轉(zhuǎn)泵蝗广、反轉(zhuǎn)泵之分，考慮到檢驗裝置的通用性窿茧，要求變速箱的輸出軸在確定的各種轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)均可正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)音族。
3．3測量與控制系統(tǒng)
以圖1所示系統(tǒng)為例，欲實現(xiàn)自動化測試算郭，系統(tǒng)應(yīng)由傳感器宇团、二次儀表、計算機(jī)循谨、接口板纺倍、伺服機(jī)構(gòu)、采集器倔撞、組合屏和微機(jī)軟件等組成讲仰，以實現(xiàn)在控制室內(nèi)對柴油機(jī)啟動、油泵啟動痪蝇、緊急停車鄙陡、柴油機(jī)增減速和電動閥的控制；實現(xiàn)柴油機(jī)高水溫霹俺、高油溫柔吼、低油壓和齒輪箱低油壓、高油溫的報警丙唧；實現(xiàn)水泵參數(shù)的自動采集和處理愈魏。下面就幾個具體問題說明如下：
a．測量內(nèi)容
除水泵運(yùn)行參數(shù)(轉(zhuǎn)速、流量想际、壓力或揚(yáng)程培漏、功率)和軸承座溫度外，還應(yīng)包括發(fā)動機(jī)的運(yùn)行參數(shù) (水溫胡本、油溫牌柄、油壓、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速)粮锻，齒輪箱的油壓粥蜘、油溫以及輔助裝置的相關(guān)參數(shù)(如動力間溫度、油箱油位高度刃拼、蓄電池電壓等)渔缅，還應(yīng)包括齒輪箱檔位與轉(zhuǎn)向的顯示任肯。
b．測量精度
與測量水泵性能參數(shù)相應(yīng)的傳感器和二次儀表，其系統(tǒng)的測量精度應(yīng)符合GB3216《離心泵演湘、混流泵绿窿、軸流泵和旋渦泵試驗方法》的規(guī)定(見表1)，其它各種測量儀表的精度根據(jù)需要確定窃裙。表2所示的一次纹轩、二次儀表的精度可供參考。
應(yīng)包括：
油泵啟動宦噩，柴油機(jī)啟動缅科、應(yīng)急停車、增減速眶衙；
電動閥控制(控制流量)甜奄；
水泵工況切換進(jìn)而實施試驗的程序控制；
動力間冷卻裝置的自動啟動控制窃款；
柴油機(jī)水溫课兄、油溫、油壓和齒輪箱油壓油溫的自動監(jiān)視與報警晨继。
d．注意事項
為了提高測量的自動化程度烟阐，需配備電動閥來調(diào)節(jié)流量。電動閥應(yīng)保證在規(guī)定的壓力下能雙向運(yùn)作(流量逐漸增大或減小)紊扬，一次點(diǎn)動的調(diào)節(jié)量0.1／s為宜蜒茄；
試驗現(xiàn)場與控制室均應(yīng)有水泵和發(fā)動機(jī)、齒輪箱運(yùn)行參數(shù)的顯示餐屎，以保證運(yùn)行安全可靠檀葛；
當(dāng)水泵沒有止回閥的情況下，壓力測量儀表之前應(yīng)設(shè)置閥門腹缩，以免一旦出現(xiàn)真空造成儀表損壞屿聋；
強(qiáng)、弱電應(yīng)分開藏鹊，以免互相干擾润讥，影響測量精度；
測量水泵軸承座溫度中仅莲，由于離旋轉(zhuǎn)部件近跛脾，宜用磁性溫度探頭，以免試驗人員受到傷害辉茴；
盡可能使用穩(wěn)壓裝置以提高測壓精度癣跟；
二次儀表的輸出信號宜采用相同型式榆浓、同一標(biāo)準(zhǔn)輸出信號范圍艰赞，便于與采集器抡广、計算機(jī)接口相連：
自動化測量中裆机，遙測數(shù)據(jù)是通過二次儀表變送后進(jìn)入數(shù)據(jù)采集器的。由于二次儀表變送電壓的負(fù)極懸浮棘扯，使得多路電壓變送信號與數(shù)據(jù)采集器無法直接連接，此時可采用隔離模塊方法事晶，使多路信號經(jīng)隔離模塊變送后達(dá)到負(fù)極一致肤币，實現(xiàn)變送信號與數(shù)據(jù)采集器的連接。這種連接雖然可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸峰裁，但二次儀表變送數(shù)據(jù)內(nèi)所迭加的波紋電壓無法改善夏哭，以致數(shù)據(jù)顯示值波動較大。為了對遙測數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)采集器連通過程中的波紋進(jìn)行處理献联，可設(shè)計一種電平轉(zhuǎn)換方法的接口板竖配，在電平轉(zhuǎn)換過程中進(jìn)行波紋抑制，以保證數(shù)據(jù)顯示值穩(wěn)定里逆。
3．4輔助系統(tǒng)
這里特別需要提一下關(guān)于水泵升降平臺的問題进胯。
由于發(fā)動機(jī)、齒輪箱原押、扭矩儀相互之間的連接關(guān)系是固定不變的胁镐，也就是說，當(dāng)扭矩儀位置確定后诸衔，其輸出端的中心高度是固定不變的盯漂。為了適應(yīng)不同中心高的水泵的試驗要求，需要有一個安裝泵用的升降平臺笨农，要求平臺可以自由升降到某一預(yù)定高度就缆，然后靠加墊及泵的軸向移動等來調(diào)節(jié)泵的輸入軸與扭矩儀輸出軸的對中程度以及連接法蘭間的平行度和間隙的要求。根據(jù)試驗泵的這一安裝特性谒亦，對升降平臺的高度調(diào)節(jié)要求完全自動化似乎沒有必要资担，然而完全靠加墊等來調(diào)節(jié)也顯得太繁雜，影響工作效率瞪殖。因此抗该，設(shè)計一個半自動化的水泵升降平臺是合適的。
4.建議
被測泵為工業(yè)泵時咪朴，動力源宜采用電動機(jī)庙曹；
被測泵為消防泵時，動力源宜采用柴油發(fā)動機(jī)蘑瓢；
測量控制中的問題班痹，如文中“測量與控制系統(tǒng)”一節(jié)所述，在裝置設(shè)計中應(yīng)引起足夠的重視梦铭；簡便的半自動的水泵升降平臺是一個合適的選擇蔚抖。
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