本发明专利技术涉及电动水泵测试技术领域，公开了一种大功率电动泵组的测试装置及测试方法。为配合电动机与水泵的运行特性，设计发电机的输出电压为电动机额定电源电压的50%增加3~5%补偿。电源装置既可应用380V的低压电动泵组，也可用于检测6kV或10kV级别的高压电动泵组。为减少电动机启动时电流对其冲击，对电动机实施二次降频/降压软启动方式。本发明专利技术的测试装置的输出功率仅需为被检测电动泵组额定轴功率的12.5%。由于所需的装建容量较小，可令投资费用大幅度下降至所有泵厂可承受的程度。该测试方法与装置完全可以满足水泵行业按现行国家有关水力性能试验规范试验的需求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电动水泵测试
技术介绍
大功率电动泵组的测试台架建设由于投资资金庞大，特别是高压电网资源不足的地方(超过200kW的电动机，大多为6kV/10kV的供电)，要得到泵厂常用的1～2MVA的配电是非常困难的事。这一直困扰着我国中小型电动泵组的生产企业，所以大部分的企业就选择电动机与泵头装配成套后不做测试直接出厂。这根本无法保证产品的质量，特别是有严格质量要求的消防给水泵组更得不到保障。这个现实存在的问题既危及公共安全又大大影响了行业的发展。国际标准：ISO 9906及国家标准：GB/T 3216《回转动力泵水力性能验收试验1级和2级》规定：“可以在规定转速的50％～120％范围内的试验转速下进行流量、扬程和输入功率确定试验”。目前大部分的水泵生产厂除了新产品要做形式试验，基本都是采用4极电动机驱动2900转的水泵、采用8极电动机驱动1450转水泵。用小功率多极数的电机驱动相对少极数的较大功率水泵的方法进行检验(也可配置大功率的变频电机，通过降频/降速测试较大功率的水泵)。但这个方法虽然解决了电源功率容量的问题，但只能对单一的水泵泵头进行出厂试验，而不能对成套后的电动泵机组进行测试，特别是不能对配置了高压电动机的大功率泵组进行功能检验。当然有相对资源的企业，不但可以建设专用的高压配电房，还可以配置高压变频电源。但是其建设成本巨大，是中小型电动泵组的生产企业难以承受的。
技术实现思路
本专利技术针对上述水泵行业存在的实际问题，针对成套后的电动水泵组，特别
是配置了高压电动机的大功率电动泵组，为其出厂检验提供一套完整的解决方案，提供一种大功率电动泵组的测试装置及测试方法。本专利技术是一种高性价比的解决方案：设计一种为市电额定频率50％的发电系统作为水泵的测试电源，测试电源的输出功率为被检测的电动泵组的12.5％。由于所需的输出功率较小，其投资费用大大下降，完全可以满足水泵行业的需求。本专利技术的技术方案如下：大功率电动泵组的测试装置，包括发动机、减速箱、万向联轴器、同步发电机以及智能控制器。发动机通过减速箱和万向联轴器驱动同步发电机，发动机受智能控制器控制，同步发电机包括励磁控制系统，其特征在于还包括含继电保护的输出断路器、升压变压器、电气连接配电系统，同步发电机输出端通过输出断路器与升压变压器相连，电气连接配电系统包括设置于输出断路器的输出端的低压电参数计量器和设置于升压变压器的升压输出回路的高压电参数计量器，输出断路器还受智能控制器控制用于实现被测大功率电动泵组的软启动合闸。进入测试流程时，大功率电动泵组的实时转速为其额定转速的50％～60％。大功率电动泵组通常是指功率不小于200kW的电动泵组。进一步的，为了满足本测试装置的多用途，既能对高压电动泵组进行测试，也能对低压电动泵组进行测试，电气连接配电系统还包括双回路切换开关，输出断路器经双回路切换开关可选择与升压变压器相连，或选择双回路切换开关的另一输出端直接输出低压电源。进一步的，减速箱为2:1的减速箱。进一步的，发动机为柴油发动机，额定转速为1500～1800rpm。进一步的，同步发电机为4极无刷发电机，输出频率为25～30Hz，输出线电压为可调110～240V。大功率电动泵组的测试装置的测试方法，采用如上所述的测试装置，同步发电机恒速时的输出频率为被测大功率电动泵组的额定频率的50～60％，采用二次降频/降压方式启动大功率电动泵组：同步发电机在被测大功率电动泵组启动过程中缓慢升速并同步升压，然后同步发电机恒速、恒压持续运行；启动时，当同步发电机的输出频率未达到第一频率阈值时，智能控制器使输出断路器处在断路状态，当同步发电机的输出频率达到第一频率阈值时，输出断路器合闸对被测试的大功率电动泵组送电，第一频率阈值为恒速时的输出频率的66～67％，输出送电带载后，同步发电机缓慢升速并同步升高电压，直至达到额定的频率，然后恒速、恒压持续运行，恒压的电压值为大功率电动泵组的额定频率/电压比例换算后增大3～5％，被测的大功率电动泵组正式进入测试。本专利技术的理论依据如下：同一台叶片泵的特性，其流量、扬程、功率与转速之间的比例关系：(水泵的流量与水泵转速的变化成正比)(水泵的扬程与水泵转速变化的平方成正比)(水泵的轴功率与水泵转速变化的立方成正比)Q、H、N分别表示水泵流量、扬程、功率；n表示水泵的转速。下标1相对于转速1的物理量、下标2相对于转速2的物理量。根据上述的公式，水泵的运行转速降低50％，其轴功率为全速的的即12.5％。按此推算，一台需输入功率为1000kW(1MW)的水泵，其结构不变的情况下降低50％的转速运行，其水泵所需的电源功率≥125kW就可满足产品出厂测试的需要。降低电动机的转速，最简单有效的办法就是提供低频率的电源，降速50％，就是将原标准电动机设计为50Hz的电源频率降频为25Hz。电源系统的频率已决定，下面给出电源系统的输出电压的确定方法。根据电机的定子电压：U＝E+I*R(I为电流、R为定子电感与直流电阻的复合阻抗、E为感应电势)；而：E＝k*f*X(k:常数、f:频率、X:磁通)；对异步电机来说：T＝k*I*X(k:常数、I:电流、X:磁通、T:转矩)感应电势E是随着频率f而变化，则定子的电压也应该是变化的，也就是加在定子两端的电压也应是随之成正比变化的。电动机的功率计算：a、三相电动机的输入功率的计算公式如下：式中P1x：频率为fx时电动机的输入功率，kW；U1x：频率为fx时电动机输入的线电压，V；I1：电动机每相的电流，A；电动机定子侧的功率因数。b、电动机的输出功率：电动机输出的是机械功率，计算公式如下： P M X = T M n M X 9550 ]]>式中PMX：频率为fX时电动机轴上的输出功率，kW；TM：电动机的转矩(与负载转矩相平衡)，N·m；nMX：频率为fX时的转速，r/min。c、电磁功率：从电功率和机械功率之间起传递和转换作用的磁场功率，用PM表
示。其大小反映了电动机磁路内磁通的大小。频率下降时各部分功率的变化：假设电源电压的频率fX降低了，这时，电动机的转速必下降： n M X = 60 f x p ( 1 - s ) ]]>式中fX：电动机的工作频率，Hz；nMX：频率为fX时的转速，r/min；p：为电机极对数，例如四极电机的p＝2；s：异步电动机的转差率。对于叶片泵，在进出口径与叶轮直径不变的情况下，电动机转速的下降将导致输出功率大幅度下本文档来自技高网...
【技术保护点】
大功率电动泵组的测试装置，包括发动机（1）、减速箱（2）、万向联轴器（3）、同步发电机（4）以及智能控制器（8），发动机（1）通过减速箱（2）和万向联轴器（3）驱动同步发电机（4），发动机（1）受智能控制器（8）控制，同步发电机（4）括励磁控制系统（41），其特征在于还包括含继电保护的输出断路器（5）、升压变压器（6）以及电气连接配电系统（7），同步发电机（4）输出端通过输出断路器（5）与升压变压器（6）相连，电气连接配电系统（7）包括设置于输出断路器（5）的输出端的低压电参数计量器（71）和设置于升压变压器（6）的升压输出回路的高压电参数计量器（73），输出断路器（5）还受智能控制器（8）控制用于实现被测大功率电动泵组的软启动合闸，进入测试流程时，大功率电动泵组的实时转速为其额定转速的50%~60%。
【技术特征摘要】
1.大功率电动泵组的测试装置，包括发动机（1）、减速箱（2）、万向联轴器（3）、同步发电机（4）以及智能控制器（8），发动机（1）通过减速箱（2）和万向联轴器（3）驱动同步发电机（4），发动机（1）受智能控制器（8）控制，同步发电机（4）括励磁控制系统（41），其特征在于还包括含继电保护的输出断路器（5）、升压变压器（6）以及电气连接配电系统（7），同步发电机（4）输出端通过输出断路器（5）与升压变压器（6）相连，电气连接配电系统（7）包括设置于输出断路器（5）的输出端的低压电参数计量器（71）和设置于升压变压器（6）的升压输出回路的高压电参数计量器（73），输出断路器（5）还受智能控制器（8）控制用于实现被测大功率电动泵组的软启动合闸，进入测试流程时，大功率电动泵组的实时转速为其额定转速的50%~60%。2.根据权利要求1所述的大功率电动泵组的测试装置，其特征在于电气连接配电系统（7）还包括双回路切换开关（72），输出断路器（5）经双回路切换开关（72）与升压变压器（6）相连，双回路切换开关（72）的另一输出端直接输出低压电源。3.根据权利要求1所述的大功率电动泵组的测试装置，其特征在于减速箱（2）为2:1的减速箱。4.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑浩，赵永顺，郑全，王伟，郑建伟，
申请(专利权)人：广州三业科技有限公司，国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心，
类型：发明
国别省市：广东;44
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