大功率電動泵組的測試裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及電動水泵測試技術領域，公開了一種大功率電動泵組的測試裝置。為配合電動機與水泵的運行特性，設計發(fā)電機的輸出電壓為電動機額定電源電壓的50%增加3~5%補償。電源裝置既可應用380V的低壓電動泵組，也可用于檢測6kV或10kV級別的高壓電動泵組。為減少電動機啟動時電流對其沖擊，對電動機實施二次降頻/降壓軟啟動方式。本實用新型專利技術的測試裝置的輸出功率僅需為被檢測電動泵組額定軸功率的12.5%。由于所需的裝建容量較小，可令投資費用大幅度下降至所有泵廠可承受的程度。該測試裝置完全可以滿足水泵行業(yè)按現行國家有關水力性能試驗規(guī)范試驗的需求。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及電動水泵測試

技術介紹
大功率電動泵組的測試臺架建設由于投資資金龐大，特別是高壓電網資源不足的地方(超過200kW的電動機，大多為6kV/10kV的供電)，要得到泵廠常用的1～2MVA的配電是非常困難的事。這一直困擾著我國中小型電動泵組的生產企業(yè)，所以大部分的企業(yè)就選擇電動機與泵頭裝配成套后不做測試直接出廠。這根本無法保證產品的質量，特別是有嚴格質量要求的消防給水泵組更得不到保障。這個現實存在的問題既危及公共安全又大大影響了行業(yè)的發(fā)展。國際標準：ISO 9906及國家標準：GB/T 3216《回轉動力泵水力性能驗收試驗1級和2級》規(guī)定：“可以在規(guī)定轉速的50％～120％范圍內的試驗轉速下進行流量、揚程和輸入功率確定試驗”。目前大部分的水泵生產廠除了新產品要做形式試驗，基本都是采用4極電動機驅動2900轉的水泵、采用8極電動機驅動1450轉水泵。用小功率多極數的電機驅動相對少極數的較大功率水泵的方法進行檢驗(也可配置大功率的變頻電機，通過降頻/降速測試較大功率的水泵)。但這個方法雖然解決了電源功率容量的問題，但只能對單一的水泵泵頭進行出廠試驗，而不能對成套后的電動泵機組進行測試，特別是不能對配置了高壓電動機的大功率泵組進行功能檢驗。當然有相對資源的企業(yè)，不但可以建設專用的高壓配電房，還可以配置高壓變頻電源。但是其建設成本巨大，是中小型電動泵組的生產企業(yè)難以承受的。
技術實現思路
本技術針對上述水泵行業(yè)存在的實際問題，針對成套后的電動水泵組，特別是配置了高壓電動機的大功率電動泵組，為其出廠檢驗提供一套完整的解決方案，提供一種大功率電動泵組的測試裝置。本技術是一種高性價比的解決方案：設計一種為市電額定頻率50％的發(fā)電系統(tǒng)作為水泵的測試電源，測試電源的輸出功率為被檢測的電動泵組的12.5％。由于所需的輸出功率較小，其投資費用大大下降，完全可以滿足水泵行業(yè)的需求。本技術的技術方案如下：大功率電動泵組的測試裝置，包括發(fā)動機、減速箱、萬向聯軸器、同步發(fā)電機以及智能控制器。發(fā)動機通過減速箱和萬向聯軸器驅動同步發(fā)電機，發(fā)動機受智能控制器控制，同步發(fā)電機包括勵磁控制系統(tǒng)，其特征在于還包括含繼電保護的輸出斷路器、升壓變壓器、電氣連接配電系統(tǒng)，同步發(fā)電機輸出端通過輸出斷路器與升壓變壓器相連，電氣連接配電系統(tǒng)包括設置于輸出斷路器的輸出端的低壓電參數計量器和設置于升壓變壓器的升壓輸出回路的高壓電參數計量器，輸出斷路器還受智能控制器控制用于實現被測大功率電動泵組的軟啟動合閘。進入測試流程時，大功率電動泵組的實時轉速為其額定轉速的50％～60％。大功率電動泵組通常是指功率不小于200kW的電動泵組。進一步的，為了滿足本測試裝置的多用途，既能對高壓電動泵組進行測試，也能對低壓電動泵組進行測試，電氣連接配電系統(tǒng)還包括雙回路切換開關，輸出斷路器經雙回路切換開關可選擇與升壓變壓器相連，或選擇雙回路切換開關的另一輸出端直接輸出低壓電源。進一步的，減速箱為2:1的減速箱。進一步的，發(fā)動機為柴油發(fā)動機，額定轉速為1500～1800rpm。進一步的，同步發(fā)電機為4極無刷發(fā)電機，輸出頻率為25～30Hz，輸出線電壓為可調110～240V。大功率電動泵組的測試裝置的測試方法，采用如上所述的測試裝置，同步發(fā)電機恒速時的輸出頻率為被測大功率電動泵組的額定頻率的50～60％，采用二次降頻/降壓方式啟動大功率電動泵組：同步發(fā)電機在被測大功率電動泵組啟動過程中緩慢升速并同步升壓，然后同步發(fā)電機恒速、恒壓持續(xù)運行；啟動時，當同步發(fā)電機的輸出頻率未達到第一頻率閾值時，智能控制器使輸出斷路器處在斷路狀態(tài)，當同步發(fā)電機的輸出頻率達到第一頻率閾值時，輸出斷路器合閘對被測試的大功率電動泵組送電，第一頻率閾值為恒速時的輸出頻率的66～67％，輸出送電帶載后，同步發(fā)電機緩慢升速并同步升高電壓，直至達到額定的頻率，然后恒速、恒壓持續(xù)運行，恒壓的電壓值為大功率電動泵組的額定頻率/電壓比例換算后增大3～5％，被測的大功率電動泵組正式進入測試。本技術的理論依據如下：同一臺葉片泵的特性，其流量、揚程、功率與轉速之間的比例關系：(水泵的流量與水泵轉速的變化成正比)(水泵的揚程與水泵轉速變化的平方成正比)(水泵的軸功率與水泵轉速變化的立方成正比)Q、H、N分別表示水泵流量、揚程、功率；n表示水泵的轉速。下標1相對于轉速1的物理量、下標2相對于轉速2的物理量。根據上述的公式，水泵的運行轉速降低50％，其軸功率為全速的即12.5％。按此推算，一臺需輸入功率為1000kW(1MW)的水泵，其結構不變的情況下降低50％的轉速運行，其水泵所需的電源功率≥125kW就可滿足產品出廠測試的需要。降低電動機的轉速，最簡單有效的辦法就是提供低頻率的電源，降速50％，就是將原標準電動機設計為50Hz的電源頻率降頻為25Hz。電源系統(tǒng)的頻率已決定，下面給出電源系統(tǒng)的輸出電壓的確定方法。根據電機的定子電壓：U＝E+I*R(I為電流、R為定子電感與直流電阻的復合阻抗、E為感應電勢)；而：E＝k*f*X(k:常數、f:頻率、X:磁通)；對異步電機來說：T＝k*I*X(k:常數、I:電流、X:磁通、T:轉矩)感應電勢E是隨著頻率f而變化，則定子的電壓也應該是變化的，也就是加在定子兩端的電壓也應是隨之成正比變化的。電動機的功率計算：a、三相電動機的輸入功率的計算公式如下：式中P1x：頻率為fx時電動機的輸入功率，kW；U1x：頻率為fx時電動機輸入的線電壓，V；I1：電動機每相的電流，A；電動機定子側的功率因數。b、電動機的輸出功率：電動機輸出的是機械功率，計算公式如下： P M X = T M n M X 9550 ]]>式中PMX：頻率為fX時電動機軸上的輸出功率，kW；TM：電動機的轉矩(與負載轉矩相平衡)，N·m；nMX：頻率為fX時的轉速，r/min。c、電磁功率：從電功率和機械功率之間起傳遞和轉換作用的磁場功率，用PM表示。其大小反映了電動機磁路內磁通的大小。頻率下降時各部分功率的變化：假設電源電壓的頻率fX降低了，這時，電動機的轉速必下降： n M X = 60 f X p ( 1 - s ) ]]>式中fX：電動機的工作頻率，Hz；nMX：頻率為fX時的轉速，r/min；p：為電機極對數，例如四極電機的p＝2；s：異步電動機的轉差率。對于葉片泵，在進出口徑與葉輪直徑不變的情況下，電動機轉速的下降將導致輸出功率大幅度下降；但是，電本文檔來自技高網...

【技術保護點】
大功率電動泵組的測試裝置，包括發(fā)動機（1）、減速箱（2）、萬向聯軸器（3）、同步發(fā)電機（4）以及智能控制器（8），發(fā)動機（1）通過減速箱（2）和萬向聯軸器（3）驅動同步發(fā)電機（4），發(fā)動機（1）受智能控制器（8）控制，同步發(fā)電機（4）括勵磁控制系統(tǒng)（41），其特征在于還包括含繼電保護的輸出斷路器（5）、升壓變壓器（6）以及電氣連接配電系統(tǒng)（7），同步發(fā)電機（4）輸出端通過輸出斷路器（5）與升壓變壓器（6）相連，電氣連接配電系統(tǒng)（7）包括設置于輸出斷路器（5）的輸出端的低壓電參數計量器（71）和設置于升壓變壓器（6）的升壓輸出回路的高壓電參數計量器（73），輸出斷路器（5）還受智能控制器（8）控制用于實現被測大功率電動泵組的軟啟動合閘，進入測試流程時，大功率電動泵組的實時轉速為其額定轉速的50%~60%。

【技術特征摘要】
1.大功率電動泵組的測試裝置，包括發(fā)動機（1）、減速箱（2）、萬向聯軸器（3）、同步發(fā)電機（4）以及智能控制器（8），發(fā)動機（1）通過減速箱（2）和萬向聯軸器（3）驅動同步發(fā)電機（4），發(fā)動機（1）受智能控制器（8）控制，同步發(fā)電機（4）括勵磁控制系統(tǒng)（41），其特征在于還包括含繼電保護的輸出斷路器（5）、升壓變壓器（6）以及電氣連接配電系統(tǒng)（7），同步發(fā)電機（4）輸出端通過輸出斷路器（5）與升壓變壓器（6）相連，電氣連接配電系統(tǒng)（7）包括設置于輸出斷路器（5）的輸出端的低壓電參數計量器（71）和設置于升壓變壓器（6）的升壓輸出回路的高壓電參數計量器（73），輸出斷路器（5）還受智能控制器（8）控制用于實現被測大功率電動泵組的軟啟動合閘，進入測試...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：鄭浩，趙永順，鄭全，王偉，鄭建偉，
申請(專利權)人：廣州三業(yè)科技有限公司，國家固定滅火系統(tǒng)和耐火構件質量監(jiān)督檢驗中心，
類型：新型
國別省市：廣東;44