《流体机械原理及结构》

《水力机组原理及设计》

实验指导书

符杰编

西华大学能源与环境学院

2014年9月

目录

实验一叶片泵性能实验 (5)

实验二叶片泵空蚀实验 (9)

实验三水轮机能量实验 (15)

实验四水轮机现场认知 (22)

水力机组原理及设计实验基本要求

一、实验进行前，应充分熟悉各项实验的基本原理，要求及目的，熟悉实验指导书。

二、实验时应爱护一切设备和仪器仪表装置，实验完毕，须将仪器仪表整理后交还原处。

三、进行实验时，应听从教师及实验室老师的指导，切勿高声喧哗。

四、实验时应认真，要真实科学地记录实验数据，实验后交指导教师查阅，若经教师指示不对或误差太大，应仔细查找原因，分析原因或重新实验。

五、实验结束后，每人应完成实验报告书，除原始记录数据外，还应列出计算结果分析结论等。

实验一 叶片泵性能实验

一、实验目的及要求

1． 确定叶片泵流量与扬程、效率之间的关系。

2． 绘制Q-H 、Q-N 、Q-η性能特性曲线。

3． 掌握水泵性能实验的方法，熟悉实验所用仪器、仪表。

二、叶片泵性能试验原理

叶片泵的性能实验是在无空蚀的条件下，在水泵闭式或开式试验台上进行的，根据水泵

的流量范围选择10个以上的工况点，从小到大进行实验，测量出各工况点的流量、扬程、

转速、轴功率等参数。并将各参数换算到额定转速下，绘制出扬程、效率、轴功率与流量之

间的关系曲线。

三、实验装置及所用设备、仪器、仪表

1. IS100-80-125型水泵一台，Y132S 2-2 型电动机一台，进、出水管路各一套，进、出

水阀门各一个。

2. 真空表（YB-150,0.35级）一只，压力表（YB-150,0.4级）一只。

3. 涡轮流量计一套，LW-100型涡轮流量变送器一台，XSS-10型流量数字显示仪一台。

4. 转矩转速测量仪一套，转矩转速传感器一台，微机扭矩仪一台（或成套电测仪表一

套，闪光测速仪一台）。

四、实验方法及步骤

1. 在指导教师的指导下，检查设备、仪器、仪表安装是否正确，连接是否可靠，转动是

否灵活，接线是否有误，供电系统是否正常等，发现问题及时纠正。

2. 泵充满水，启动电机，观察水泵转向是否正确，填料函漏水是否正常。轴承温升是

否过高，仪器、仪表工作是否正常，如无异常现象，等水泵运转稳定后，方可进行实验。

3. 选定的工况点调节出水阀门，依次从大到小进行实验。每作一个流量点，等待工作

稳定之后同时从测量仪表中读出各项参数，分别记入《水泵性能实验记录表》中。

五、数据的处理及计算

1. 扬程

水泵进口在真空状况下：

)()(10012m Z P P H ∆++⨯=

式中：P 2—泵出口压力表读数（Mpa ）

P 1—泵进口压力表读数（Mpa ）

ΔZ —压力表与真空表到测量基准表面的垂直高度差（本装置ΔZ=0.9m ）

图1 水泵实验装置简图

1.电动机

2.水泵

3.真空表

4.压力表

5.涡轮流量计

6. 出水阀门

7.进水阀门

2. 流量

)/(6.33

1h m AQ Q =

式中：Q 1—流量数字显示读数

A —流量数字显示仪的仪表常数 （A= ）

3. 功率

（1）轴功率

从微机扭矩仪直接读出（或用电测法读出两个瓦特表格数，再进行换算）。实验时，试

验转速n 如果不等于额定转速n e, 则应将各参数换算到额定转速下，换算公式为： )(n n Q Q e e = 2)(n n H H e e = 3

)(n n N N e e =

式中：Q 、H 、N —实验转速下的参数

n —微机扭矩仪或闪光测速仪读数（转/分）

Q e 、H e 、N e —额定转速下的参数

n e —额定转速

（2）有效功率

)

(00272.0KW H Q N e e e =效

式中：Q e —在额定转速下的值(m 3/h)

H e —在额定转速下的值(m)

4. 效率 %100⨯=轴效

e e N N η

式中：N e 州、N e 效—在额定转速下的值

六、绘制性能特性曲线

以流量Q e 为横座标，分别以扬程H e ，轴功率N e ,效率η为纵座标绘制H e =f(Q e ),

N=f(Q e )，η=f(Q e )曲线如下图。

表1 叶片泵性能实验记录表

泵型号______________额定转速______________测流种类______________实验日期______________

实验者: 记录者: 计算者:

实验二 叶片泵空蚀实验

一、实验目的及要求

1. 确定水泵在工作范围内，流量与吸上真空度或空蚀余量之间的关系。

2. 绘制Q-[Hs]关系曲线.

3. 掌握产生空蚀试验的方法，加深对水力机械空蚀现象的认识.

二、实验原理

水泵产生空蚀的原因，是因流道内局部地方液流的压力过低，水泵内压力最低的地方是在叶轮的叶片入口边附近，泵吸入口的压力与泵吸入段管路系统，吸水池液面压力等密切相关。为此要讨论泵吸入口处的压力情况，一般泵吸入口压力低于大气压，其真空度Hs 为：

∑++=-=hs g V H P P P P H sz g g a s 2211

由此可知，Hs 与水泵的安装高度H ，吸水管中的流速Vz ，安装高度Hsz 有关,且都为定值，只要改变吸水路损失∑hs 。本实验就是通过调节泵进水阀门，达到提高真空度Hs 之目的。当Hs 提高到一定时，泵吸入口压力低于实验所在状况下的汽化压力，泵内产生气泡。随吸入口压力继续降低泵产生噪音，震动，最终导致泵运行工况断裂。本实验主要是测出各流量点的断裂工况，确定各工况的临界空蚀余量（NPSH ）。或临界吸上真空度Hscr 。

三、实验装置及所用设备、仪器、仪表

1. I S100-80-125型水泵一台，Y132S 2-2 型电动机一台，进、排水管路各一套，进、出水阀门各一个。

2. 真空表（YB-150,0.35级）一只，压力表（YB-150,0.4级）一只。

3. 涡轮流量计一套，LW-100型涡轮流量变送器一台，XSS-10型流量数字显示仪一台。

4. 转矩转速测量仪一套，转矩转速传感器一台，微机扭矩仪一台（或成套电测仪表 一套，闪光测速仪一台）。

5. 温度计一支。

实验装置祥见水泵性能实验装置简图。

四、实验方法及步骤

1．在指导教师的指导下，检查设备、仪器、仪表安装是否正确，连接是否可靠，转动 是否灵活，接线是否有误，供电系统是否正常等，发现问题及时纠正后，方可进行实验。

2． 实验测出水温t ℃水，该地的大气压力Pa 。