本文介紹了離心泵特性曲線測試，并提出了離心泵特性曲線數(shù)據(jù)處理的新方法。增加測試數(shù)據(jù)處理精度，便于應(yīng)用離心泵的選型和計算，可大大提高工作效率，拓展學(xué)生的知識面和動手能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

　　離心泵特性曲線一方面用于設(shè)計制造中檢測離心泵性能是否達(dá)到設(shè)計要求，同時也作為正確選擇、使用離心泵的主要依據(jù)。離心泵的特性測試是為了獲取離心泵的性能曲線。了解并掌握水泵性能對我院輪機、熱動、建筑環(huán)境專業(yè)的學(xué)生來說是非常重要的，性能參數(shù)對于水泵設(shè)計、實驗和使用都是十分重要的基本參數(shù)，又是學(xué)生不易理解的參數(shù)。我院動力實驗室考慮實驗經(jīng)費問題，在原有基礎(chǔ)之上，建立閉式系統(tǒng)水泵綜合性能實驗臺，并且主要從實驗手段上拓展學(xué)生的知識面和增強了動手能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

1、實驗測試系統(tǒng)及原理

　　試驗臺裝置示意如圖1所示。

圖1 離心泵性能曲線測定裝置示意圖

圖2 H—Q實驗數(shù)據(jù)及擬合曲線

　�、� 流量Q(m3/h)由流量計直接測量。

　�、� 揚程H(mH2O)進(jìn)口斷面和出水?dāng)嗝嬷�間的總水壓頭，即這兩個過水?dāng)嗝嬷�間的靜壓差和動壓差。

　�、� 水泵軸功率N(kW)泵和電機采用聯(lián)軸器傳動，故電機輸出功率為泵的軸功率其中N電—電機輸入功率，由功率表測出kW；η電—電機效率；η傳—聯(lián)軸器傳動效率，可取0.98。

　　④ 泵的效率η泵的有效功率與軸功率之比：

2、正交多項式數(shù)據(jù)處理方法

　　在繪制性能曲線時，以往學(xué)生只是將測試的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上進(jìn)行描點連線，單調(diào)枯燥，往往實驗做完，不知道自己做了什么；而且手工方式無法達(dá)到精度要求，計算機編程處理雖然能滿足精度要求，但需繁雜的編程過程，對選型設(shè)計人員要求較高。為了適應(yīng)選型的要求，需要找到一個既快速又簡便的方法，求出離心泵性能曲線的函數(shù)表達(dá)式，從而將離心泵性能曲線轉(zhuǎn)換為計算機圖形。

　　以H—Q曲線為例，提出利用正交多項式法對離心泵的性能曲線進(jìn)行快速擬合。通過直觀觀察離心泵實際H—Q曲線的特點以及對大量數(shù)據(jù)的擬合和比較，認(rèn)為采用多項式擬合法來擬合離心泵 H—Q曲線為較好。設(shè)擬合曲線為m次多項式，可將數(shù)學(xué)模型形式表示為：

　　式中Hi、Qi分別為揚程(m)、流量(m3/s)；bj為擬合系數(shù)(j=0,1,2,…,m)

3、實驗計算實例及分析

　　通過實驗，并經(jīng)過公式測算，得到表1所示數(shù)據(jù)。對H—Q曲線進(jìn)行擬合如圖2，并得到其相關(guān)系數(shù)R2，同樣的方法對其它曲線進(jìn)行擬合，得到方程及相關(guān)系數(shù)如下：

　　為檢驗其可靠性，本人對三條曲線分別進(jìn)行了正交多項式擬合得到如表2結(jié)果，可見擬合可以保證精度要求。

表1 水泵性能數(shù)據(jù)

表2 正交多項式擬合表

4、結(jié)論

　　在數(shù)值處理的方法上，還有最小二乘法，插值法等，其精度和實用性各有差別，但正交多項式法測試表明：

　　1)由正交多項式法得到的擬合曲線在工作區(qū)內(nèi)與實測性能曲線基本重合，誤差較小，因此，可以代替手工對離心泵性能數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并作性能曲線圖。拓展學(xué)生的知識面和動手能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

　　2)從返回的R2來看，置信度在0.99以上，說明該方法可信、可靠。

　　3)該方法處理過程快速直觀，無須進(jìn)行煩瑣的編程。

　　4)本方法便于應(yīng)用計算機進(jìn)行離心泵的選型和計算，可大大提高工作效率其擬合精度均較高，因此，本方法具有廣泛的實用價值。