[发明专利]一种回转动力泵水力模型组合的试验方法及试验设备

说明书

本发明公开了一种回转动力泵水力模型组合的试验方法及试验设备，属于回转动力泵试验技术领域。本发明所提供的试验方法利用现有的多级回转动力泵作为初始待测样机，并根据所需测试的n种待测水力模型组合对初始待测样机进行改造，从而获得n种测试样机M_i。通过对n种测试样机M_i进行流量‑扬程测试，并对获得的流量Q_j‑扬程H_iQj数据进行处理获得方程组，对方程组的求解结果进行处理能够获得n种待测水力模型组合的流量‑扬程曲线。该种测试方法由于是可以利用现有的多级回转泵中的大部分零部件，需要重新设计的零部件很少，因此能够在极大程度上降低试验成本。并且该种试验方法对数据处理的方法比较简单，有利于提高试验效率，快速获得试验结果。

技术领域

本发明涉及回转动力泵试验技术领域，尤其涉及一种回转动力泵水力模型组合的试验方法及试验设备。

背景技术

为了设计出满足多工况水力要求的回转动力泵，一般在选用二种及以上的水力模型组合，水力模型组合是针对单个叶轮和其相适配的导叶而言的，因此，获得每种水力模型组合的流量-扬程曲线是设计出高品质回转动力泵的关键。

为获得每种水力模型组合的流量-扬程曲线，现有技术中通常采用以下四种方法：

方法一：相似设计法，按照一定尺寸比例缩小设计并制造多台单级模型泵。

该种方法需要将叶轮和导叶(或蜗壳)按相似原理设计成缩小尺寸的部件，并匹配组装其他部件(例如泵轴、支承件、密封部件、轴承部件等)，以形成单级模型泵。该种设计方法常用于大尺寸泵的水力研发性能，虽然能够以相对较低的材料成本获得水力模型组合的性能，但是在制造实型泵时，由于模型泵上的各零件尺寸不合适，因此无法相互借用，最终导致设计和制造成本的增加。尤其对于需要设计并制造多台单级模型泵来说，设计和制造成本的增加幅度尤其大。

方法二：借用实型泵的叶轮和导叶设计并制造多台单级模型泵。

该种方法在设计制造多台单级模型泵时，借用实型泵的叶轮和导叶，仅制造其他相配套的零部件(例如泵体、泵轴、轴承体和支承件等)，以降低模型泵叶轮和导叶的设计和制造成本。该种设计方法一般用于尺寸不太大的泵，虽然通过借用实型泵的叶轮和导叶可以节省一定成本，但是由于需要制造多台单级模型泵，且多台单级模型泵的配套零件通用度不高，故仍需要设计和制造大量相配套的零部件，不仅费时费工，且设计和制造成本仍然较高。

方法三：设计多级试验泵，并以多级试验泵的一种叶轮和导叶替换另一种叶轮和导叶的方式。

该种方法借用多级泵的泵体、泵轴、轴承体和支承件等配套零部件，将多级泵中不同水力模型的叶轮和导叶替换统一成一种，进行第一次试验，从而得出一种水力模型组合的流量-扬程曲线。然后，以未知水力性能的另一种叶轮和导叶替换掉第一次试验时的一级或多级水力模型组合，并进行第二次试验。在相同流量下，第二次试验测得的扬程扣除相应级数的已测得水力模型的扬程，即可得到未知水力模型的流量-扬程曲线。重复操作，即可获得第三种、第四种等多种水力模型的流量-扬程曲线。

该种设计方法可以最大限度地借用实体泵的配套零件，能够节省设计和制作配套零件的成本，但是由于不同水力模型组合的结构尺寸存在差异，大多情况下这种替换的方法在结构装配上难度极大，甚至是无法实现的。且多次更换未知水力性能的叶轮和导叶，不仅操作繁琐，且计算过程复杂，从而导致试验效率降低。

方法四：方法二和方法三的结合。

该种方法首先按方法二中的实型泵的其中一种水力模型的叶轮和导叶设计一台单级泵，测得这种水力模型的流量-扬程曲线。之后，按方法三中第一次试验之后的操作，可获得第二种、第三种等多种水力模型的流量-扬程曲线。对于这种组合的方法，在选择设计单级泵的水力模型时，通常是优先选择按方法三在装配上不能实现位置替换的一种水力模型。