CN109162910B - 一种货油泵性能的测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种货油泵性能的测试装置及测试方法，属于货油泵领域。该测试装置包括流量模块、气蚀模块、压力模块、扭矩仪和计算控制模块，流量模块包括稳流罐、流量调节阀和流量计，稳流罐的第一进水口与流量调节阀的出水口连通，流量调节阀的进水口用于连通待测货油泵的出水口，流量计设置在流量调节阀和待测货油泵之间的管路上；气蚀模块包括气蚀罐和真空泵，气蚀罐的出水口与待测货油泵的进水口连通，气蚀罐的第一进水口与稳流罐的出水口连通，真空泵的进气口分别与稳流罐和气蚀罐的真空接口连通；压力模块包括进口测压管和出口测压管；扭矩仪与待测货油泵的转轴连接。本发明可以检测货油泵的工作性能。

Description

一种货油泵性能的测试装置及测试方法

技术领域

本发明属于货油泵领域，特别涉及一种货油泵性能的测试装置及测试方法。

背景技术

货油泵是油船、化学品船或者FPSO(Floating Production Storage andOffloading，浮式生产储油卸油装置)上液货装卸***的核心设备，其主要功能为抽送货油或者油舱间驳油。

为了保证货油泵能够在实际工作时具有良好的工作性能，所以需要对货油泵进行测试。然而，由于货油泵的工作性能与多个参数相关，例如扬程、效率和有效汽蚀余量，所以现在往往需要分别多次测量，流程非常复杂，效率较低。

发明内容

本发明实施例提供了一种货油泵性能的测试装置及测试方法，可以检测货油泵的工作性能。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种货油泵性能的测试装置，所述测试装置包括流量模块、气蚀模块、压力模块、扭矩仪和计算控制模块，

所述流量模块包括稳流罐、流量调节阀和流量计，所述稳流罐的第一进水口与所述流量调节阀的出水口连通，所述流量调节阀的进水口用于连通待测货油泵的出水口，所述流量计设置在所述流量调节阀和所述待测货油泵之间的管路上；

所述气蚀模块包括气蚀罐和真空泵，所述气蚀罐的出水口与所述待测货油泵的进水口连通，所述气蚀罐的第一进水口与所述稳流罐的出水口连通，所述真空泵的进气口分别与所述稳流罐和所述气蚀罐的真空接口连通；

所述压力模块包括进口测压管和出口测压管，所述进口测压管设置在所述待测货油泵的进水口，所述出口测压管设置在所述待测货油泵的出水口；

所述扭矩仪与所述待测货油泵的转轴连接；

所述计算控制模块分别与所述流量计、所述进口测压管、所述出口测压管和所述扭矩仪电连接，所述计算控制模块用于根据所述流量计、所述进口测压管、所述出口测压管和所述扭矩仪测量到的数据，计算得到所述待测货油泵的性能曲线图。

在本发明的一种实现方式中，所述流量模块还包括第一截止阀，所述第一截止阀设置在所述稳流罐的第一进水口。

在本发明的另一种实现方式中，所述气蚀模块还包括第二截止阀，所述第二截止阀设置在所述气蚀罐的出水口。

在本发明的又一种实现方式中，所述气蚀模块还包括真空阀，所述真空阀设置在所述真空泵的进气口。

在本发明的又一种实现方式中，所述测试装置还包括第三截止阀，所述第三截止阀的一端口分别与所述稳流罐的第二进水口和所述气蚀罐的第二进水口连通。

另一方面，本发明实施例提供了一种货油泵性能的测试方法，所述测试方法适用于上述测试装置，所述测试方法包括：

获取所述待测货油泵的出水口相对所述待测货油泵的进水口的高度差、所述待测货油泵的出水口压力、所述待测货油泵的进水口压力、所述待测货油泵的出水口流量、所述待测货油泵的进水口截面积和所述待测货油泵的出水口截面积；

根据所述待测货油泵的出水口相对扬程基准面的高度差、所述待测货油泵的出水口压力、所述待测货油泵的进水口压力、所述待测货油泵的出水口流量、所述待测货油泵的进水口截面积和所述待测货油泵的出水口截面积，计算得到所述待测货油泵的扬程；

调节所述待测货油泵的出水口流量，得到流量扬程曲线图；

获取所述待测货油泵的转速和所述待测货油泵的转矩；

根据所述待测货油泵的出水口流量和所述待测货油泵的扬程，计算得到所述待测货油泵的输出功率，根据所述待测货油泵的转速和所述待测货油泵的转矩，计算得到所述待测货油泵的轴功率；

根据所述待测货油泵的输出功率和所述待测货油泵的轴功率计算得到所述待测货油泵的效率；

调节所述待测货油泵的出水口流量，得到流量效率曲线图；

获取所述待测货油泵的进水口相对汽蚀余量基准面的高度差；

根据所述待测货油泵的进水口相对汽蚀余量基准面的高度差、所述待测货油泵的出水口压力，计算得到所述待测货油泵的有效汽蚀余量；

调节所述待测货油泵的出水口压力，得到气蚀余量曲线图；

根据所述流量扬程曲线图、所述流量效率曲线图和所述气蚀余量曲线图，得到所述待测货油泵的性能测试结果。

进一步地，所述测试方法包括：所述待测货油泵的扬程通过以下公式计算得到：

其中，H为所述待测货油泵的扬程，Z_d为所述待测货油泵的出水口高度，Z_s为所述待测货油泵的进水口高度，P_d为所述待测货油泵的出水口压力，P_s为所述待测货油泵的进水口压力，Q为所述待测货油泵的出水口流量，S_d为所述待测货油泵的出水口截面积，S_s为所述待测货油泵的进水口截面积，ρ为所述待测货油泵中液体的密度，g为重力加速度。

进一步地，所述测试方法包括：所述待测货油泵的效率通过以下公式计算得到：

其中，P₁为所述待测货油泵的输出功率，P₂为所述待测货油泵的轴功率，n为所述待测货油泵的转速，T为所述待测货油泵的转矩，η为所述待测货油泵的效率。

进一步地，所述测试方法包括：所述待测货油泵的有效汽蚀余量通过以下公式计算得到：

其中，NPSH_a为所述待测货油泵的有效汽蚀余量，P_a为大气压力，P_v为所述液体气化时所需的压力，Z_d为所述待测货油泵的进水口相对汽蚀余量基准面的高度差。

进一步地，所述调节所述待测货油泵的出水口压力，包括：

由0％的所述待测货油泵额定流量逐渐增大到120％的所述待测货油泵额定流量。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

在通过本发明实施例所提供的测试装置测试货油泵的工作性能时，首先将待测货油泵与测试装置安装到位。然后将气蚀罐与待测货油泵的进水口连通，稳流罐与待测货油泵的出水口连通，使得气蚀罐、待测货油泵和稳流罐之间形成循环的回路。接着起动待测货油泵，并通过流量调节阀调节待测货油泵的出水口流量，通过流量计测量出待测货油泵的出口流量的实时变化，从而能够通过出口测压管测量出待测货油泵的出口压力在不同的出口流量下所对应的参数，通过进口测压管测量出待测货油泵的进口压力在不同的出口流量下所对应的参数。通过以上参数，能够计算出待测货油泵在不同出口流量下对应的扬程以及对应的效率，即得到流量-扬程曲线图和流量-效率曲线图。另外，通过真空泵调节待测货油泵的进口压力，从而能够计算出待测货油泵在不同的进口压力下对应的有效汽蚀余量，即得到汽蚀余量曲线图，进而通过流量-扬程曲线图、流量-效率曲线图和汽蚀余量曲线图，得到待测货油泵的工作性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的货油泵性能的测试装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的测试方法的流程图

图3是本发明实施例提供的货油泵性能测试曲线图；

图4是本发明实施例提供的货油泵气蚀余量曲线图；

图中各符号表示含义如下：

1-流量模块，11-稳流罐，12-流量调节阀，13-流量计，14-第一截止阀，2-气蚀模块，21-气蚀罐，22-真空泵，23-第二截止阀，24-真空阀，3-压力模块，31-进口测压管，32-出口测压管，4-扭矩仪，5-计算控制模块，6-第三截止阀，100-待测货油泵。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种货油泵性能的测试装置，如图1所示，测试装置包括流量模块1、气蚀模块2、压力模块3、扭矩仪4和计算控制模块5。

流量模块1包括稳流罐11、流量调节阀12和流量计13，稳流罐11的第一进水口与流量调节阀12的出水口连通，流量调节阀12的进水口用于连通待测货油泵100的出水口，流量计13设置在流量调节阀12和待测货油泵100之间的管路上。

气蚀模块2包括气蚀罐21和真空泵22，气蚀罐21的出水口与待测货油泵100的进水口连通，气蚀罐21的第一进水口与稳流罐11的出水口连通，真空泵22的进气口分别与稳流罐11和气蚀罐21的真空接口连通。

压力模块3包括进口测压管31和出口测压管32，进口测压管31设置在待测货油泵100的进水口，出口测压管32设置在待测货油泵100的出水口。

扭矩仪4与待测货油泵100的转轴连接。

计算控制模块5分别与流量计13、进口测压管31、出口测压管32和扭矩仪4电连接，计算控制模块5用于根据流量计13、进口测压管31、出口测压管32和扭矩仪4测量到的数据，计算得到待测货油泵100的性能曲线图。

在通过本发明实施例所提供的测试装置测试货油泵的工作性能时，首先将待测货油泵与测试装置安装到位。然后将气蚀罐与待测货油泵的进水口连通，稳流罐与待测货油泵的出水口连通，使得气蚀罐、待测货油泵和稳流罐之间形成循环的回路。接着起动待测货油泵，并通过流量调节阀调节待测货油泵的出水口流量，通过流量计测量出待测货油泵的出口流量的实时变化，从而能够通过出口测压管测量出待测货油泵的出口压力在不同的出口流量下所对应的参数，通过进口测压管测量出待测货油泵的进口压力在不同的出口流量下所对应的参数。通过以上参数，能够计算出待测货油泵在不同出口流量下对应的扬程以及对应的效率，即得到流量-扬程曲线图和流量-效率曲线图。另外，通过真空泵调节待测货油泵的进口压力，从而能够计算出待测货油泵在不同的进口压力下对应的有效汽蚀余量，即得到汽蚀余量曲线图，进而通过流量-扬程曲线图、流量-效率曲线图和汽蚀余量曲线图，得到待测货油泵的工作性能。

在上述实现方式中，性能曲线图可以包括流量-扬程曲线图、流量-效率曲线图和汽蚀余量曲线图。在其他的实施例中，性能曲线图还可以包括其他曲线图，例如流量-轴功率曲线图等，本发明对此不作限制。

在本实施例中，计算控制模块5可以为带有PLC(Programmable LogicController，可编程逻辑控制器)的控制装置。

在本实施例中，流量模块1还包括第一截止阀14，第一截止阀14设置在稳流罐11的第一进水口。

在上述实现方式中，第一截止阀14用于在维修清洗稳流罐11时，避免稳流罐中的液体流出。

可选地，第一截止阀14可以为电磁阀，第一截止阀14与计算控制模块5电连接，从而能够通过计算控制模块5对第一截止阀14进行远程操作。在其他实施例中，第一截止阀14也可以为手动截止阀，由操作人员本地控制，以保证第一截止阀14的可靠性。

在本实施例中，气蚀模块2还包括第二截止阀23，第二截止阀23设置在气蚀罐21的出水口。

在上述实现方式中，第二截止阀23用于在维修清洗气蚀罐21时，避免气蚀罐21中的液体流出。

可选地，第二截止阀23可以为电磁阀，第二截止阀23与计算控制模块5电连接，从而能够通过计算控制模块5对第二截止阀23进行远程操作。在其他实施例中，第二截止阀23也可以为手动截止阀，由操作人员本地控制，以保证第二截止阀23的可靠性。

在本实施例中，气蚀模块2还包括真空阀24，真空阀24设置在真空泵22的进气口。

在上述实现方式中，真空阀24可以起到通断真空泵22与气蚀罐21以及真空泵22与稳流罐11的作用。

可选地，在通过真空阀24和真空泵22调节待测货油泵的进口压力时，首先开启真空泵22，然后再开启真空阀24，使得真空泵22能够调节待测货油泵的进口压力；在需要停止压力调节时，先关闭真空阀24，再关闭真空泵22。

可选地，测试装置还包括第三截止阀6，第三截止阀6的一端口分别与稳流罐11的第二进水口和气蚀罐21的第二进水口连通。

在上述实现方式中，第三截止阀6的另一端与水源连通，可以通过启闭第三截止阀6以实现稳流罐11和气蚀罐21的补水。

可选地，水源可以为泵站等。第三截止阀6可以为电磁阀，第三截止阀6与计算控制模块5电连接，从而能够通过计算控制模块5对第三截止阀6进行远程操作。在其他实施例中，第三截止阀6也可以为手动截止阀，由操作人员本地控制，以保证第三截止阀6的可靠性。

本发明实施例提供了一种货油泵性能的测试方法，该方法适用于图1中所示的测试装置，图2为该测试方法的流程图，该测试方法包括：

步骤101：获取待测货油泵的出水口相对待测货油泵的进水口的高度差、待测货油泵的出水口压力、待测货油泵的进水口压力、待测货油泵的出水口流量、待测货油泵的进水口截面积和待测货油泵的出水口截面积。

具体实现时，待测货油泵的出水口相对待测货油泵的进水口的高度差可以通过实际测量得到，待测货油泵的出水口压力可以通过出口测压管测量得到，待测货油泵的进水口压力可以通过进口测压管测量得到，待测货油泵的出水口流量可以通过流量计测量得到，待测货油泵的进水口截面积和待测货油泵的出水口截面积均可以通过实际测量得到。

步骤102：根据待测货油泵的出水口相对扬程基准面的高度差、待测货油泵的出水口压力、待测货油泵的进水口压力、待测货油泵的出水口流量、待测货油泵的进水口截面积和待测货油泵的出水口截面积，计算得到待测货油泵的扬程。

具体的，待测货油泵的扬程通过以下公式计算得到：

在公式(1)中，H为待测货油泵的扬程，Z_d为待测货油泵的出水口高度，Z_s为待测货油泵的进水口高度，P_d为待测货油泵的出水口压力，P_s为待测货油泵的进水口压力，Q为待测货油泵的出水口流量，S_d为待测货油泵的出水口截面积，S_s为待测货油泵的进水口截面积，ρ为待测货油泵中液体的密度，g为重力加速度。

在上述实现方式中，测试装置获取上述各项数据，然后通过计算控制模块利用上述公式(1)计算得到待测货油泵的扬程。

步骤103：调节待测货油泵的出水口流量，得到流量扬程曲线图(参见图3)。

具体实现时，由0％的待测货油泵额定流量逐渐增大到120％的待测货油泵额定流量，从待测货油泵的出水口流量为0％的额定流量为起始值等步长取13个测量点，例如待测货油泵的出水口流量为0％的额定流量时，为第一个测量点，待测货油泵的出水口流量为10％的额定流量时，为第二个测量点，……，待测货油泵的出水口流量为120％的额定流量时，为第十三个测量点。通过公式(1)计算每个测量点对应的扬程，以得到流量扬程曲线图。

步骤104：获取待测货油泵的转速和待测货油泵的转矩。

具体实现时，待测货油泵的转速和待测货油泵的转矩均可以通过扭矩仪测量得到。

步骤105：根据待测货油泵的出水口流量和待测货油泵的扬程，计算得到待测货油泵的输出功率，根据待测货油泵的转速和待测货油泵的转矩，计算得到待测货油泵的轴功率。

具体地，待测货油泵的输出功率和待测货油泵的轴功率，通过以下公式计算得到：

在公式(2)和(3)中，P₁为待测货油泵的输出功率，P₂为待测货油泵的轴功率，n为待测货油泵的转速，T为待测货油泵的转矩，η为待测货油泵的效率。

在上述实现方式中，测试装置获取上述各项数据，然后通过计算控制模块利用上述公式(2)和(3)分别计算得到待测货油泵的输出功率和待测货油泵的轴功率。

步骤106：根据待测货油泵的输出功率和待测货油泵的轴功率计算得到待测货油泵的效率。

具体地，待测货油泵的效率，通过以下公式计算得到：

在公式(4)中，η为待测货油泵的效率。

在上述实现方式中，测试装置获取上述各项数据，然后通过计算控制模块利用上述公式(4)计算得到待测货油泵的效率。

步骤107：调节待测货油泵的出水口流量，得到流量效率曲线图(参见图3)。

在上述实现方式中，待测货油泵的出水口流量的调节方式，以及测量点的选择均与步骤103相同，在此不作赘述。

步骤108：获取待测货油泵的进水口相对汽蚀余量基准面的高度差。

在上述实现方式中，汽蚀余量基准面为待测货油泵的叶轮中心面，待测货油泵的进水口相对汽蚀余量基准面的高度差可以通过实际测量得到

步骤109：根据待测货油泵的进水口相对汽蚀余量基准面的高度差、待测货油泵的出水口压力，计算得到待测货油泵的有效汽蚀余量。

具体地，待测货油泵的有效汽蚀余量通过以下公式计算得到：

在公式(5)中，NPSH_a为待测货油泵的有效汽蚀余量，P_a为大气压力，P_v为液体气化时所需的压力，Z_d为待测货油泵的进水口相对汽蚀余量基准面的高度差。

步骤110：调节待测货油泵的出水口压力，得到气蚀余量曲线图(参见图4)。

在上述实现方式中，首先起动待测货油泵，通过流量调节阀将待测货油泵的出水口压力调节为额定流量，然后开启真空阀和真空泵，逐渐降低待测货油泵的进水口压力，在次过程中通过公式(5)计算待测货油泵的有效汽蚀余量，直至待测货油泵的扬程在初始扬程的基础上降低了3％，关闭真空阀，并停止真空泵的工作。

步骤111：根据流量扬程曲线图、流量效率曲线图和气蚀余量曲线图，得到待测货油泵的性能测试结果。

需要说明的是，图3为货油泵性能测试曲线图，其中包括流量扬程曲线图、流量效率曲线图和流量轴功率曲线图。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种货油泵性能的测试装置，其特征在于，所述测试装置包括流量模块、气蚀模块、压力模块、扭矩仪和计算控制模块，

所述流量模块包括稳流罐、流量调节阀和流量计，所述稳流罐的第一进水口与所述流量调节阀的出水口连通，所述流量调节阀的进水口用于连通待测货油泵的出水口，所述流量计设置在所述流量调节阀和所述待测货油泵之间的管路上；

所述气蚀模块包括气蚀罐和真空泵，所述气蚀罐的出水口与所述待测货油泵的进水口连通，所述气蚀罐的第一进水口与所述稳流罐的出水口连通，所述真空泵的进气口分别与所述稳流罐和所述气蚀罐的真空接口连通；

所述压力模块包括进口测压管和出口测压管，所述进口测压管设置在所述待测货油泵的进水口，所述出口测压管设置在所述待测货油泵的出水口；

所述扭矩仪与所述待测货油泵的转轴连接；

所述计算控制模块分别与所述流量计、所述进口测压管、所述出口测压管和所述扭矩仪电连接，所述计算控制模块用于根据所述流量计、所述进口测压管、所述出口测压管和所述扭矩仪测量到的数据，计算得到所述待测货油泵的性能曲线图。

2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述流量模块还包括第一截止阀，所述第一截止阀设置在所述稳流罐的第一进水口。

3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述气蚀模块还包括第二截止阀，所述第二截止阀设置在所述气蚀罐的出水口。

4.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述气蚀模块还包括真空阀，所述真空阀设置在所述真空泵的进气口。

5.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括第三截止阀，所述第三截止阀的一端口分别与所述稳流罐的第二进水口和所述气蚀罐的第二进水口连通。

6.一种货油泵性能的测试方法，其特征在于，所述测试方法适用于权利要求1所述的测试装置，所述测试方法包括：

获取所述待测货油泵的出水口相对所述待测货油泵的进水口的高度差、所述待测货油泵的出水口压力、所述待测货油泵的进水口压力、所述待测货油泵的出水口流量、所述待测货油泵的进水口截面积和所述待测货油泵的出水口截面积；

根据所述待测货油泵的出水口相对扬程基准面的高度差、所述待测货油泵的出水口压力、所述待测货油泵的进水口压力、所述待测货油泵的出水口流量、所述待测货油泵的进水口截面积和所述待测货油泵的出水口截面积，计算得到所述待测货油泵的扬程；

所述待测货油泵的扬程通过以下公式计算得到：

其中，H为所述待测货油泵的扬程，Z_d为所述待测货油泵的出水口高度，Z_s为所述待测货油泵的进水口高度，P_d为所述待测货油泵的出水口压力，P_s为所述待测货油泵的进水口压力，Q为所述待测货油泵的出水口流量，S_d为所述待测货油泵的出水口截面积，S_s为所述待测货油泵的进水口截面积，ρ为所述待测货油泵中液体的密度，g为重力加速度；

调节所述待测货油泵的出水口流量，得到流量扬程曲线图；

获取所述待测货油泵的转速和所述待测货油泵的转矩；

根据所述待测货油泵的出水口流量和所述待测货油泵的扬程，计算得到所述待测货油泵的输出功率，根据所述待测货油泵的转速和所述待测货油泵的转矩，计算得到所述待测货油泵的轴功率；

根据所述待测货油泵的输出功率和所述待测货油泵的轴功率计算得到所述待测货油泵的效率；

所述待测货油泵的效率通过以下公式计算得到：

其中，P₁为所述待测货油泵的输出功率，P₂为所述待测货油泵的轴功率，n为所述待测货油泵的转速，T为所述待测货油泵的转矩，η为所述待测货油泵的效率；

调节所述待测货油泵的出水口流量，得到流量效率曲线图；

获取所述待测货油泵的进水口相对汽蚀余量基准面的高度差；

根据所述待测货油泵的进水口相对汽蚀余量基准面的高度差、所述待测货油泵的出水口压力，计算得到所述待测货油泵的有效汽蚀余量；

所述待测货油泵的有效汽蚀余量通过以下公式计算得到：

其中，NPSH_a为所述待测货油泵的有效汽蚀余量，P_a为大气压力，P_v为所述液体气化时所需的压力，Z_d为所述待测货油泵的进水口相对汽蚀余量基准面的高度差；

调节所述待测货油泵的进水口压力，得到气蚀余量曲线图；

根据所述流量扬程曲线图、所述流量效率曲线图和所述气蚀余量曲线图，得到所述待测货油泵的性能测试结果。

7.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，所述调节所述待测货油泵的出水口压力，包括：

由0％的所述待测货油泵额定流量逐渐增大到120％的所述待测货油泵额定流量。

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