泵站效率测试

建议流量测量优先选择超声波流量计法，其次选择管内平均流速法；扬程测量优先选择连通管法，其次选择测针水位计法；输入功率测量选择双瓦特表法。

1、流量测量方法
1）超声波流量计法
超声波流量计是利用超声在测量流体中的传播特性来测量流量的仪器，具有安装方便等特点，不需要泡开水管和接触水面，特别是捆绑式超声波流量计非常适合于现场流量测量。

这种方法基本原理如图1示。

利用超声波在流动液体中顺流向与逆流向的传播速度差值与流体的流速成正比的关系测量流量，因此只要测得超声波在流动液体中的传播速度差值，就可以求得流体的速度。

速度计算公式为：
/a va v v k 式１
式中：a v ——超声波在流动液体中顺流向与逆流向的传播的速度差值，ｍ/ｓ；
va k ——超声波流量计的仪表常数（由标定获得）。

图1 超声波流量计测流原理图
超声波流量计法可量测的流速范围0.3~6m/s，要求测量管内壁应清洁，无明显凹坑、积垢和起皮。

捆绑携带式的超声波流量计在安装时应注意，流量计的触头应安装在管道的中心轴线轴对称的平行的两侧（两点连线应交于轴中心线）。

与流量计触点相接的管道外表面，用锉刀或砂布磨光应露出金属本色。

流量计的触点应紧紧捆绑在管道外表面上，不允许松动或滑落，最好用带弹性的绳子捆绑。

流量计的上、下游侧应设置一定长度的直管段，具体要求可按使用说明书的有关规定执行。

2）管内平均流速法
连续流的流量计算公式：
ν⋅式2
Q A
=
式中：ν——平均流速，m/s；
A——为过流断面的面积，m2。

因此，需要测量出水管内平均流速与水管内径。

出水管内径可以用钢卷尺直接测出，测三次取平均值。

管内平均流速测量有以下几种方法：
（1）流速仪法
当管径小于或等于500mm ，大于或等于250mm 时，且水流为有压满管出流，无断流现象，流速介于0.05~8m/s 之间，可用流速仪测定流量。

测流装置由测速仪、支撑架及计数器组成。

流速仪安装位置前后有一定长度的直管段。

根据测流断面的情况又分为一点法和三点法。

① 一点法
当测流断面选择在上游具有长度为15D ，（D 为管道直径）下游长度为2D 的直管段时，可采用一点法测流。

具体方法是：将流速仪用支撑架固定在出水管内，保证流速仪位于管道中心，且上游侧有15D ，下游侧有2D 的直管段；将计数器与测量仪连接好，将时间控制拨在60s 上，测5次，取计数的平均值N 平均，因此流速仪每转一周，送出2次信号，由此管内中心流速为：
/(260)k N C ν=⋅⨯+中心 式3
式中：ν中心——出水管中心流速，m/s ；
k ——仪器常数，采用仪器检定值（约0.12左
右）；
C ——仪器常数，采用仪器检定值（约0.017左
右）。

在具有良好的测量技术的条件下，测量精度可控制在3%以内。

管内平均流速：
p v k v =⋅中心 式4
式中：p k ——常数0.88。

② 三点法
当测流断面上游的直管段长度小于15D ，而大于10D ，或上游直管段长度大于或等于15D ，而下游直管段长度小于2D 时，可采用三点法测流，三点法测流是在管直径的两端距离管壁0.125D 处分别设二个点，加上圆心共三个点，三个点的平均速度计算公式为：
'110.25(2)
p v k v v v =⋅++中心 式5 式中：1v 、'1v ——两侧距管壁0.125D 处的流速，m/s 。

具体操作方法与上述一点法类似，除测量管道中心流速外，分别测量在管直径的两端距离管壁0.125D 处的流速。

（2）毕托管法
将“毕托管”通过管道上的联接器，插入并使它的弯脚孔口（直径小于空心管）放在管道中心位置上，见图2所示。

并用橡皮管与U 形玻璃管连接起来。

这样，就可在U 形管中量得比重溶液水柱的差值h 。

则中心点速度
02(1)v c gh r =⋅-中心 式6
式中：0c ——仪器系数，取0.865；
r——为溶液比重，可采用四氯化碳、三溴甲烷等化学试剂，再加色剂配制而成，必要时可用水银，kg/m3；
h——为U形玻璃管中比重溶液面的差值，可直接读出，m；
g——重力加速，m/s2。

图2 毕托管法测流原理示意图
则管道平均流速为参照式4计算。

在必要的情况下，也可采用三点法测量，测点数目、布置及平均流速的计算，均可参照流速仪测流。

毕托管法适用较广，可在管径300mm～2000mm的管道，流速在0.3m/s～4.0m/s的范围内测定。

也可购置毕托管测速仪进行流速测量。

2、扬程测量方法
1）连通管法
对淹没出流的泵站，用连通管测量，即U形管，用一段透明塑料管或者橡皮管与进、出水池连通，测出出水池水位
与进水池水位之差。

2）测针水位计法
对于水面不平稳的分别在进出水池上打孔，用连通管将测井与水池之间设连通管，连通管与测量断面联接处应垂直于池壁。

在测井上架设测针，用水准仪量测零刻度时的针顶高程，移动测针接触水面，通过刻度尺即可推得水位。

进而得到出水池水位与进水池水位之差。

3、输入功率测量方法
输入功率可直接用电磁平衡测试仪以双瓦特计方法测量。

双瓦特表法测量原理如下：
图3 两瓦特表测量电动机输人功率
图4 向量图
用两瓦特表测量电动机的输人功率
p，其接线如图3所
gr
示，向量图如图4所示。

此时根据两个表计各自读数的平均值1α、2α及仪表常数12c c c ==按下式计算：
12()1000gr c p αα+= 式7
式中：gr p ——电动机输入功率，kW ；
c ——瓦特表常数，W/格；
1α、2α——分别为瓦特表W1、W2的指针偏转后指
示的格数；
°1cos(30)AC A W U I ϕ=⋅⋅-
式8 °2cos(30)BC B W U I ϕ=⋅⋅+ 式9
其中ϕ为负载之阻抗角。

在对称负载的三相电路中，
A B C ϕϕϕϕ===两个瓦特表的读数与负载的功率因数间存在下列关系：
（1）当cos 1ϕ=()，即0ϕ=︒时，则两瓦特表读数相等；
（2）当cos 0.5ϕ=()，即60ϕ=︒时，将有一个瓦特表的读数为零；
（3）当cos 0.5ϕ<()，即60ϕ>︒时，其中一个瓦特表的读数为负值，此时该表反转，为了取得读数，将该表电流线圈两个端纽对换，使之正方向偏转。

电动机输人功率等于两个瓦特表读数之差。

图5 通过互感器用两瓦特表测电动机输人功率
当被测电动机电压较高，电流较大时，可采用仪用互感器来扩大瓦特表量程。

其接线如图5所示。

此时，电动机输人功率gr p 为：
12()1000gr cT pT c p k k αα+=⋅⋅ 式10
式中：gr p ——电动机输人功率，kW;
cT k ——电流互感器变比；
pT k ——电压互感器变比。

用两瓦特表测量电动机输入功率。

当三相负载平衡时，可按下式计算负载的平均功率因数。

即：
212121
cos()13ϕαααα=⎛⎫-+ ⎪+⎝⎭ 式11
双瓦特表法具体操作步骤为：
（1）插入电压采样插头；
（2）按同色标将钳式电流互感器插入各自插座；
（3）插入交流电源，将交直流转换开关拨向“交流”，同步选择开关拨向“电源”；
（4）将电流量转换开关置于略大于电动机额定功率量程，将三相/单相选择置于“三相”，按下“连续”键和“瞬时值”键；
（5）将两把钳式电流互感器按同相位钳入三相电路中任意两路线；
（6）将电压采样夹V1（红包线）对应于钳式电流互感器I1接于同一相线端子；将采样夹V2（绿包线）对应于钳式电流互感器I2接于同一相线端子，将采样夹V3接于第三相线上，
（7）按下按钮“P”，读取数值即为电动机输入功率值。

上述方法测量误差在1.5%以内。