CN106224155B - 冷却塔专用水轮机的参数测量方法 - Google Patents
冷却塔专用水轮机的参数测量方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种冷却塔专用水轮机的参数测量方法,利用变频泵调节稳压罐流入水轮机的水流流量,将最小流量点作为测量开始点,最大流量点作为测量结束点,流量每变化10%作为测量间隔点进行采样,压力传感器测量得到水轮机的水头H,流量传感器测量得到水轮机的流量Q,扭矩仪测量得到水轮机的扭矩M和转速n,根据在每个测量点得到的水头H、流量Q、扭矩M和转速n的采样值,计算每个测量点的输入功率W、输出功率P和效率η。本发明可以快速有效地获得水轮机的测量参数,保证了水轮机在现场工况下安全、稳定、高效运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷却塔专用水轮机的参数测量方法。
背景技术
循环水***是化工生产换热的血液部门,是生产稳定运行的重要保障,冷却塔专用水轮机作为循环水冷却塔风机的关键驱动部件,其运行稳定性尤为重要,其出厂前的综合性能检测是极其重要和完全必要的,因此需要测量水轮机的参数来确保水轮机在现场工况下安全、稳定、高效运行。
发明内容
本发明提供一种冷却塔专用水轮机的参数测量方法,可以快速有效地获得水轮机的测量参数,保证了水轮机在现场工况下安全、稳定、高效运行。
为了达到上述目的,本发明提供一种冷却塔专用水轮机的参数测量方法,包含以下步骤:
步骤S1、启动供水泵,控制器打开连接供水泵和稳压罐的电动闸阀,供水泵将水库中的水抽到稳压罐中,待稳压罐中的水充满后,控制器打开稳压罐出水阀门,稳压罐中的水流入水轮机,带动水轮机运转;
步骤S2、启动变频泵,控制器打开连接变频泵和稳压罐的电动闸阀,调节变频泵的频率将稳压罐的输出流量调节为最小流量;
所述的最大流量为设计流量的110%~120%;
步骤S3、将最小流量点作为测量开始点,最大流量点作为测量结束点,流量每变化10%作为测量间隔点,控制器控制压力传感器、流量传感器和扭矩仪在每个测量点对水轮机参数进行采样;
所述的压力传感器测量得到水轮机的水头H,流量传感器测量得到水轮机的流量Q,扭矩仪测量得到水轮机的扭矩M和转速n;
步骤S4、根据在每个测量点得到的水头H、流量Q、扭矩M和转速n 的采样值,计算每个测量点的输入功率W、输出功率P和效率η;
步骤S5、判断水轮机在所有测量点的效率是否都大于等于90%,如果大于等于90%,则水轮机通过检测,如果小于90%,则需要对水轮机进行检修。
在进行步骤S1之前还包含步骤S0:控制器关闭所有的电动闸阀,检查试验台中的各个设备状态是否正常,若正常,进行步骤S1。
所述的步骤S1中,控制器控制连接供水泵和稳压罐的电动闸阀的开度,保持供水泵提供的流量比试验要求的最大流量少1300m3/h。
所述的步骤S1中,所述的启动供水泵的步骤包含:供水泵抽真空,等到待抽取的流体充满水泵壳体内部空间后,启动供水泵。
所述的步骤S3具体包含:流量递增测量和流量递减测量;
所述的流量递增测量包含:从测量开始点起始,通过控制器调节变频泵的频率使流量每次增加10%作为测量间隔点,直到到达测量结束点,控制器控制压力传感器、流量传感器和扭矩仪在每个测量点对水轮机参数进行采样;
所述的流量递减测量包含:从测量结束点起始,通过控制器调节变频泵的频率使流量每次减少10%作为测量间隔点,直到到达测量开始点,控制器控制压力传感器、流量传感器和扭矩仪在每个测量点对水轮机参数进行采样。
针对每一个测量点,当压力传感器、流量传感器的波动值在6分钟内不超过0.5%时开始采样,每隔1分钟采样一次,每个测量点连续采样大于6次,取所有采样值的平均值作为该测量点的采样值。
所述的步骤S4中,
输入功率W为:
W=Mn/9549 (1);
其中,M为扭矩,n为转速;
效率η为:
其中,M为扭矩,n为转速,Q为流量,H为水头;
输出功率P为:
由于测量的是水轮机的稳态工况,取水轮机进口断面为断面1,水轮机尾水出口断面2,根据贝努力方程:
其中,Z表示位置高程;H是静压头;ν代表不同流道的断面流速,由流量除以对应断面的截面积即可获得;g代表重力加速度;
其中,z1是断面1的中心线的位置高程,H1是断面1的中心线处的静压水头,是断面1的平均动压水头,z2是断面2的中心线的位置高程,H2是断面2的中心线处的静压水头,是断面2的平均动压水头,P是水流从断面1流到断面2的水力损失,Hw是水流对水轮机所做的功;由于需要的是水轮机输出的轴功,而断面2选择在水轮机出口的自由面,将方程(4)改写为如下形式:
本发明可以快速有效地获得水轮机的测量参数,保证了水轮机在现场工况下安全、稳定、高效运行。
附图说明
图1是冷却塔专用水轮机的试验台结构示意图。
图2是图1中A部的放大示意图。
图3是本发明提供的冷却塔专用水轮机的参数测量方法的流程图。
图4是流量递增顺序下流量与效率曲线。
图5是流量递增顺序下水头与效率曲线。
图6是流量递增顺序下流量与水头曲线。
图7是流量递减顺序下流量与效率曲线。
图8是流量递减顺序下水头与效率曲线。
图9是流量递减顺序下流量与水头曲线。
具体实施方式
以下根据图1~图9,具体说明本发明的较佳实施例。
本发明利用试验台来完成对冷却塔专用水轮机的参数测量,如图1和图2所示,试验台包含:水库,水泵组管路连接水库,水泵组包含多台供水泵和一台变频泵,稳压罐的进水端通过电动闸阀管路连接水泵组,稳压罐的出水端管路连接设置在测量架上的待测水轮机,待测水轮机的输出轴连接设置在测量架上的风机,压力传感器通过电动闸阀管路连接稳压罐,流量传感器管路连接在稳压罐与待测水轮机之间,扭矩仪设置在水轮机的输出轴上,控制器电性连接电动闸阀、压力传感器、流量传感器和扭矩仪。
如图3所示,本发明提供的一种冷却塔专用水轮机的参数测量方法,包含以下步骤:
步骤S0、控制器关闭所有的电动闸阀,检查试验台中的各个设备状态是否正常,若正常,进行步骤S1;
步骤S1、启动供水泵,控制器打开连接供水泵和稳压罐的电动闸阀,供水泵将水库中的水抽到稳压罐中,待稳压罐中的水充满后,控制器打开稳压罐出水阀门,稳压罐中的水流入水轮机,带动水轮机运转;
其中,控制器控制连接供水泵和稳压罐的电动闸阀的开度,保持供水泵提供的流量比试验要求的最大流量少1300m3/h,所述的最大流量为设计流量的110%~120%;
水轮机带动风机叶片转动,流过水轮机的水通过回水渠再排回水库中,形成了完整的水循环;
所述的启动供水泵步骤包含:供水泵抽真空,待真空度满足要求(真空度满足要求即,待抽取的流体充满水泵壳体内部空间)后,启动供水泵;
步骤S2、启动变频泵,控制器打开连接变频泵和稳压罐的电动闸阀,调节变频泵的频率将稳压罐的输出流量调节为最小流量;
所述的最小流量为设计流量的30%;
步骤S3、将最小流量点作为测量开始点,最大流量点作为测量结束点,流量每变化10%作为测量间隔点,控制器控制压力传感器、流量传感器和扭矩仪在每个测量点对水轮机参数进行采样;
所述的压力传感器测量得到水轮机的水头H(单位为m),流量传感器测量得到水轮机的流量Q(单位为m3/s),扭矩仪测量得到水轮机的扭矩M(单 位为Nm)和转速n(单位为rpm);
所述的步骤S3具体包含:流量递增测量和流量递减测量;
所述的流量递增测量包含:从测量开始点起始,通过控制器调节变频泵的频率使流量每次增加10%作为测量间隔点,直到到达测量结束点,控制器控制压力传感器、流量传感器和扭矩仪在每个测量点对水轮机参数进行采样;
所述的流量递减测量包含:从测量结束点起始,通过控制器调节变频泵的频率使流量每次减少10%作为测量间隔点,直到到达测量开始点,控制器控制压力传感器、流量传感器和扭矩仪在每个测量点对水轮机参数进行采样;
针对每一个测量点,当压力传感器、流量传感器的波动值在6分钟内不超过0.5%时开始采样,每隔1分钟采样一次,每个测量点连续采样大于6次,取所有采样值的平均值作为该测量点的采样值;
步骤S4、根据在每个测量点得到的水头H、流量Q、扭矩M和转速n的采样值,计算每个测量点的输入功率W(单位为kw)、输出功率P(单位为kw)和效率η;
输入功率W为:
W=Mn/9549 (1);
其中,M为扭矩,n为转速;
效率η为:
其中,M为扭矩,n为转速,Q为流量,H为水头;
输出功率P为:
由于测量的是水轮机的稳态工况,取水轮机进口断面为断面1,水轮机尾水出口断面2,根据贝努力方程:
其中,Z表示位置高程,直接从水轮机结构图纸中获得;H是静压头, 类似于设备被测点现场的相对势能;ν代表不同流道的断面流速,由流量除以对应断面的截面积即可获得;g代表重力加速度;
z1是断面1的中心线的位置高程(单位m),H1是断面1的中心线处的静压水头(单位m),是断面1的平均动压水头(单位m),z2是断面2的中心线的位置高程(单位m),H2是断面2的中心线处的静压水头(单位m),是断面2的平均动压水头(单位m),P是水流从断面1流到断面2的水力损失(单位m),Hw是水流对水轮机所做的功(单位kw);
由于需要的是水轮机输出的轴功,而断面2选择在水轮机出口的自由面,将方程(4)改写为如下形式:
根据采集数据,分别做出效率~流量的曲线,效率~转速的曲线、效率~水头的曲线,流量~转速曲线、流量~水头曲线、水头~转速曲线,以便更直观的显示各个参数之间的关系;
步骤S5、判断水轮机在所有测量点的效率是否都大于等于90%,如果大于等于90%,则水轮机通过检测,如果小于90%,则需要对水轮机进行检修。
实施例
以下是河南某企业的5000m3/h流量的水轮机的测试报告:
按照流量递增顺序,如表1所示。
表1
图4是流量递增顺序下流量与效率曲线,横坐标为流量,纵坐标为效率,图5是流量递增顺序下水头与效率曲线,横坐标为水头,纵坐标为效率,图6是流量递增顺序下流量与水头曲线,横坐标为流量,纵坐标为水头。
按照流量递减顺序,如表2所示。
表2
图7是流量递减顺序下流量与效率曲线,横坐标为流量,纵坐标为效率,图8是流量递减顺序下水头与效率曲线,横坐标为水头,纵坐标为效率,图9是流量递减顺序下流量与水头曲线,横坐标为流量,纵坐标为水头。
***误差是判断最终效率数值的唯一权威标准,***误差越小,该***测定的效率值约真实,约权威。计算本发明的***误差:δ=(1-0.2%)(1-0.5%)(1-0.2%)=99.1%,其中,第一个0.2%是压力传感器的测量偏差,0.5%是流量传感器的测量偏差,后一个0.2%是扭矩仪的 测量偏差,所以***误差为:1%。
本发明可以快速有效地获得水轮机的测量参数,保证了水轮机在现场工况下安全、稳定、高效运行。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (7)
1.一种冷却塔专用水轮机的参数测量方法,其特征在于,包含以下步骤:
步骤S1、启动供水泵,控制器打开连接供水泵和稳压罐的电动闸阀,供水泵将水库中的水抽到稳压罐中,待稳压罐中的水充满后,控制器打开稳压罐出水阀门,稳压罐中的水流入水轮机,带动水轮机运转;
步骤S2、启动变频泵,控制器打开连接变频泵和稳压罐的电动闸阀,调节变频泵的频率将稳压罐的输出流量调节为最小流量;
最大流量为设计流量的110%~120%;
步骤S3、将最小流量点作为测量开始点,最大流量点作为测量结束点,流量每变化10%作为测量间隔点,控制器控制压力传感器、流量传感器和扭矩仪在每个测量点对水轮机参数进行采样;
所述的压力传感器测量得到水轮机的水头H,流量传感器测量得到水轮机的流量Q,扭矩仪测量得到水轮机的扭矩M和转速n;
步骤S4、根据在每个测量点得到的水头H、流量Q、扭矩M和转速n的采样值,计算每个测量点的输入功率W、输出功率P和效率η;
步骤S5、判断水轮机在所有测量点的效率是否都大于等于90%,如果大于等于90%,则水轮机通过检测,如果小于90%,则需要对水轮机进行检修。
2.如权利要求1所述的冷却塔专用水轮机的参数测量方法,其特征在于,在进行步骤S1之前还包含步骤S0:控制器关闭所有的电动闸阀,检查试验台中的各个设备状态是否正常,若正常,进行步骤S1。
3.如权利要求1所述的冷却塔专用水轮机的参数测量方法,其特征在于,所述的步骤S1中,控制器控制连接供水泵和稳压罐的电动闸阀的开度,保持供水泵提供的流量比试验要求的最大流量少1300m3/h。
4.如权利要求1所述的冷却塔专用水轮机的参数测量方法,其特征在于,所述的步骤S1中,所述的启动供水泵的步骤包含:供水泵抽真空,等到待抽取的流体充满水泵壳体内部空间后,启动供水泵。
5.如权利要求1所述的冷却塔专用水轮机的参数测量方法,其特征在于,所述的步骤S3具体包含:流量递增测量和流量递减测量;
所述的流量递增测量包含:从测量开始点起始,通过控制器调节变频泵的频率使流量每次增加10%作为测量间隔点,直到到达测量结束点,控制器控制压力传感器、流量传感器和扭矩仪在每个测量点对水轮机参数进行采样;
所述的流量递减测量包含:从测量结束点起始,通过控制器调节变频泵的频率使流量每次减少10%作为测量间隔点,直到到达测量开始点,控制器控制压力传感器、流量传感器和扭矩仪在每个测量点对水轮机参数进行采样。
6.如权利要求5所述的冷却塔专用水轮机的参数测量方法,其特征在于,针对每一个测量点,当压力传感器、流量传感器的波动值在6分钟内不超过0.5%时开始采样,每隔1分钟采样一次,每个测量点连续采样大于6次,取所有采样值的平均值作为该测量点的采样值。
7.如权利要求1所述的冷却塔专用水轮机的参数测量方法,其特征在于,所述的步骤S4中,
输入功率W为:
W=Mn/9549 (1);
其中,M为扭矩,n为转速;
效率η为:
其中,M为扭矩,n为转速,Q为流量,H为水头;
输出功率P为:
由于测量的是水轮机的稳态工况,取水轮机进口断面为断面1,水轮机尾水出口断面2,根据贝努力方程:
其中,Z表示位置高程;H是静压头;ν代表不同流道的断面流速,由流量除以对应断面的截面积即可获得;g代表重力加速度;
其中,z1是断面1的中心线的位置高程,H1是断面1的中心线处的静压水头,是断面1的平均动压水头,z2是断面2的中心线的位置高程,H2是断面2的中心线处的静压水头,是断面2的平均动压水头,P是水流从断面1流到断面2的水力损失,Hw是水流对水轮机所做的功;
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