This standard specifies hydraulic performance tests for customers’ acceptance of rotodynamic pumps (centrifugal, mixed flow and axial pumps, hereinafter “pumps”).
This standard is intended to be used for pump acceptance testing at pump test facilities, such as manufacturers’ pump test facilities or laboratories.
It can be applied to pumps of any size and to any pumped liquids which behave as clean, cold water. This standard specifies three levels of acceptance:
— grades 1B, 1E and 1U with tighter tolerance;
— grades 2B and 2U with broader tolerance;
— grade 3B with even broader tolerance.
This standard applies either to a pump itself without any fittings or to a combination of a pump associated with all or part of its upstream and/or downstream fittings.
2 Normative References
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 17769-1 Liquid Pumps and Installation — General Terms, Definitions, Quantities, Letter Symbols and Units — Part 1: Liquid Pumps
ISO 17769-2 Liquid Pumps and Installation — General Terms, Definitions, Quantities, Letter Symbols and Units — Part 2: Pumping System
3 Terms, Definitions, Symbols and Subscripts
3.1 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms, definitions, quantities and symbols given in ISO 17769-1 and 17769-2 and the following apply.
Note 1: Table 1 gives an alphabetical list of the symbols used and Table 2 gives a list of subscripts; see 3.3.
Note 2: All formulae are given in coherent SI units. For conversion of other units to SI units, see Annex I.
3.1.1 General terms
Note: All of the types of test in 3.1.1 apply to guarantee point to fulfil the customer’s specification(s).
3.1.1.1
guarantee point
flow/head (Q/H) point, which a tested pump shall meet, within the tolerances of the agreed acceptance class
3.1.1.2
factory performance test
pump test performed to verify the initial performance of new pumps as well as checking for repeatability of production units, accuracy of impeller trim calculations, performance with special materials, etc.
Note: A typical performance test consists of the measurement of flow, head and power input to the pump or pump test motor. Additional measurements, such as NPSH, may be included as agreed upon. A factory test is understood to mean testing at a dedicated test facility, often at a pump manufacturer’s plant or at an independent pump test facility.
3.1.1.3
non-witnessed pump test
Foreword II Introduction V 1 Scope 2 Normative References 3 Terms, Definitions, Symbols and Subscripts 3.1 Terms and definitions 3.2 Terms relating to quantities 3.3 Symbols and subscripts 4 Pump Measurements and Acceptance Criteria 4.1 General 4.2 Guarantees 4.3 Measurement uncertainty 4.4 Performance test acceptance grades and tolerances 4.5 Default test acceptance grades for pump application 5 Test Procedures 5.1 General 5.2 Date of testing 5.3 Test programme 5.4 Testing equipment 5.5 Records and report 5.6 Test arrangements 5.7 Test conditions 5.8 NPSH tests 6 Analysis 6.1 Translation of the test results to the guarantee conditions 6.2 Obtaining specified characteristics Annex A (Normative) Test Arrangements Annex B (Informative) NPSH Test Arrangements Annex C (Informative) Calibration Intervals Annex D (Informative) Measurement Equipment Annex E (Informative) Tests Performed on the Entire Equipment Set — String Test Annex F (Informative) Reporting of Test Results Annex G (Informative) Special Test Methods Annex H (Informative) Witnessed Pump Test Annex I (Informative) Conversion to SI Units Annex J (Informative) Measurement Uncertainty for NPSH Test Bibliography
回转动力泵 水力性能验收试验 1级、2级和3级 1 范围 本标准规定了回转动力泵(离心泵、混流泵和轴流泵，以下简称“泵”)的水力性能验收试验方法。 本标准适用于在泵试验基地进行的泵验收试验，例如实验室或泵制造厂家试验台。 本标准适用于输送符合清洁冷水性质液体的任何尺寸的泵。 本标准中规定了三种验收等级： ——1B级、1E级和1U级，具有较严格的容差； ——2B级和2U级，具有较宽泛的容差； ——3B级，具有更宽泛的容差。 本标准既适用于不带任何管路附件的泵本身，也适用于连接全部或部分上游和/或下游管路附件的泵组合体。 注：从泵分类上，旋涡泵也划入回转动力泵。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 ISO 17769-1 液体泵及其装置 通用术语、定义、量、字符和单位 第1部分：液体泵(Liquid pumps and installation—General terms ， definitions， quantities ，letter symbols and units—Part 1：Liquid pumps) ISO 17769-2 液体泵及其装置 通用术语 、定义、量、字符和单位 第2部分：泵输送系统(Liquid pumps and installation—General terms， definitions， quantities， letter symbols and units—Part 2：Pumping system) 3 术语、定义、符号和脚标 3.1 术语和定义 ISO 17769-1和ISO 17769-2界定的以及下列术语、定义、量和符号适用于本文件。 注1：表1给出所用符号的字母表，表2给出脚标表，见3.3。 注2：所有公式均以SI单位给出。关于其他单位换算为SI单位，参见附录I。 3.1.1 一般术语 注：为了满足用户的技术要求，3.1.1中所有的试验类型适用于保证点。 3.1.1.1 保证点 guarantee point 在各方同意的验收等级的容差范围内，被试验的泵应满足的流量/扬程(Q/H)点。 3.1.1.2 出厂性能试验 factory performance test 为了验证新泵的初始性能以及检查生产机组的重复性、叶轮修正计算的准确性、特殊材料的性能等所进行的泵试验。 注：典型的性能试验包括流量、扬程、泵或泵试验电机的输入功率的测量。在各方同意的基础上，可包括例如汽蚀余量(NPSH)的附加测量。出厂试验可理解为在一个专用的试验台进行的试验，通常是在泵制造厂家的工厂或一个独立的泵试验基地进行。 3.1.1.3 泵的非见证试验 3.1.1.3.1 出厂试验 factory test 在买方代理人不出席的情况下进行的试验，试验中泵制造厂家应对收集的数据和泵验收的判定负责。 注：本试验的优点是节约成本并可加快给泵用户的发货速度。在多数情况下，如果买方了解泵的性能(例如同模型级泵相同) ，可进行非见证出厂试验。 3.1.1.3.2 签署出厂试验 signed factory test 在买方代理人不出席的情况下进行的试验，试验中泵制造厂家应对所依据的、各方同意的验收等级的参数负责。 注：泵制造厂家进行试验，对泵验收结果进行判断，并编制和签署一份泵试验文件。本试验的优点和出厂试验相同。与见证试验相比，本试验的费用相对较低并通常可加快给终端用户的发货速度。 3.1.1.4 泵的见证试验 注：泵买方代理人见证泵试验，能起到很多有意义的作用。见证试验有多种方式。 3.1.1.4.1 买方代理人见证 witnessing by the purchaser's representative 买方代理人出席的试验，并在原始试验数据上签字，以证实试验成功完成。 注：泵性能的最后验收有可能通过见证人进行确定。见证试验的效果很大程度上取决于见证人的专业经验和能力。见证人不仅能保证试验正确地进行，还可以在泵发往工作现场之前观测试验期间泵的运行情况。见证试验的缺点是发货时间拖延并且成本过高。在采用实时生产系统下，如果见证的进度安排导致生产拖延则会造成成本增加，因而要求见证试验的进度安排在见证这一阶段具有灵活性。 3.1.1.4.2 买方代理人远程见证 remote witnessing by the purchaser's representative 买方或其代理人在一段距离内进行的泵性能试验的见证。 注：买方可采用远程摄像系统实时远程监控整个试验。买方在试验期间可以审核和分析通过数据采集系统记录的原始数据，并对结果进行讨论和提交，以待审批。该试验类型可以节省旅差费用并加快发货速度。 3.2 与量相关的术语 3.2.1 角速度 angular velocity 每单位时间内轴旋转的弧度数。 注1：由式(1)给出： ＝2πn (1) 注2：用时间表示，例如s－1，式中n用60×min－1形式给出。 3.2.2 转速 speed of rotation 每单位时间内的转数。 3.2.3 质量流量 mass flow rate 从泵的出口法兰排出进入管路的流量。 注1：质量流量的单位用千克每秒(kg/s)表示。 注2：泵内部需用、损失或抽取的流量不计入流量： a) 水力平衡轴向力所需的排量； b) 冷却泵自身轴承。 注3：连接管件的泄漏、内部泄漏等不计入流量。反之，所有供其他用途的分出流量均计入流量。如： a) 冷却电机轴承； b) 冷却齿轮箱(轴承、油冷却器)等。 注4：这些流量是否需要计入以及如何计入分别取决于分出流量的位置和流量测量截面的位置。 3.2.4 体积流量 volume rate of flow 泵出口的体积流量，由式(2)给出： (2) 注：本标准中，符号Q也可以表示任何给定截面处的体积流量。它是该截面处质量流量和密度的商(截面可以用脚标标示)。 3.2.5 平均速度 mean velocity 轴向流速的平均值，由式(3)给出： (3) 注：注意在这种情况下由于沿回路的各种原因Q可能会变化。 3.2.6 局部速度 local velocity 任意给定点的流速。 3.2.7 水头 head 每单位质量流体的能量除以重力加速度g，由式(4)给出： (4) 见3.2.16。 3.2.8 基准面 reference plane 用作高度测量基准的任一水平面。 注：为了实用，最好不要规定虚设的基准面。 3.2.9 相对基准面的高度 height above reference plane 所研究的点相对基准面的高度。 见图A.1。 注：其值： ——如果所研究的点在基准面之上，其值为正； ——如果所研究的点在基准面之下，其值为负。 3.2.10 表压 gauge pressure 相对大气压力的压力。 注1：其值： ——如果该压力高于大气压力，其值为正； ——如果该压力低于大气压力，其值为负。 注2：在本标准中，除了大气压力和液体的汽化压力以绝对压力表示外，所有的压力均指从压力计或类似的压力指示仪表上读出的表压。 3.2.11 速度水头 velocity head 每单位质量运动液体的动能除以2g，由式(5)给出。 (5) 3.2.12 总水头 total head 任一截面处的总能量。 注1：总水头由式(6)给出： (6) 式中： z——横截面中心相对基准面的高度； p——所述横截面中心的表压。 注2：任一截面处的绝对总水头由式(7)给出： (7) 3.2.13 入口总水头 inlet total head 泵入口截面处的总能量。 注：入口总水头由式(8)给出： (8) 3.2.14 出口总水头 outlet total head 泵出口截面处的总能量。 注：出口总水头由式(9)给出： (9) 3.2.15 扬程 pump total head 出口总水头和入口总水头的代数差。 注1：如果液体的压缩性可忽略不计，则H＝H2－H1。如果泵输送液体的压缩性明显，则密度ρ应用平均值替代： (10) 扬程应用式(11)计算： (11) 注2：数学上的恰当符号为H1－2。 3.2.16 比能 specific energy 每单位质量流体的能量，由式(12)给出： y＝gH (12) 3.2.17 入口水头损失 loss of head at inlet 测量点处液体的总水头与泵入口截面处液体的总水头之差。 3.2.18 出口水头损失 loss of head at outlet 泵出口截面处液体的总水头与测量点处液体的总水头之差。 3.2.19 管路摩擦损失系数 pipe friction loss coefficient 由管路摩擦所致的水头损失的系数。 3.2.20 汽蚀余量 net positive suction head NPSH 相对NPSH基准面的入口绝对总水头与汽化压力水头的差。 注1： NPSH由式(13)给出： (13) 注2：此NPSH与NPSH基准面有关，而入口总水头与基准面有关。 注3：由于缩写NPSH(正体且不加粗)这种使用方式的完善性和长期性，允许其在数学公式中作为符号使用。 3.2.20.1 NPSH基准面 NPSH datum plane 〈多级泵〉通过由叶轮叶片进口边最外点所描绘的圆的中心的水平面。 3.2.20.2 NPSH基准面 NPSH datum plane 〈立轴或斜轴双吸泵〉通过较高中心的平面。 见图1。 注：制造厂家根据泵上准确的基准点负责指示出该平面的位置。
说明： 1——NPSH基准面。 图1 NPSH基准面 3.2.21 有效汽蚀余量 available NPSH NPSHA 由装置条件确定的、规定流量下可获得的(可利用的)NPSH。 注：由于缩写NPSHA(正体且不加粗)这种使用方式的完善性和长期性，允许其在数学公式中作为符号使用。 3.2.22 必需汽蚀余量 required NPSH NPSHR 在规定的流量、转速和输送液体的条件下，泵达到规定性能的最小汽蚀余量(出现可见汽蚀、汽蚀引起的噪声和振动的增大、扬程或效率开始下降、给定降幅的扬程或效率、汽蚀侵蚀限度)，其值由制造厂家给出。 注：由于缩写NPSHR(正体且不加粗)这种使用方式的完善性和长期性，允许其在数学公式中作为符号使用。 3.2.23 NPSH3 泵第一级扬程下降3％时的必需汽蚀余量，作为标准基准用于表示性能曲线。 注：由于缩写NPSH(正体且不加粗)这种使用方式的完善性和长期性，允许其在数学公式中作为符号使用。 3.2.24 型式数 type number 按最佳效率点计算的无因次的量。 注1：由式(14)给出： (14) 式中： Q′——每一吸入口的体积流量； H′——第一级扬程； n用s－1表示。 注2：应按第一级叶轮的最大直径取型式数。 3.2.25 泵输入功率 pump power input P2 驱动机传输给泵的功率。 3.2.26 泵输出功率 pump power output 泵出口液体的有效功率。 注：泵输出功率由式(15)给出： Ph＝ρQgH＝ρQy (15) 3.2.27 驱动机输入功率 driver power input Pgr 泵驱动机吸收的功率。 3.2.28 泵最大输入功率 maximum shaft power P2，max 由制造厂家设定的、在规定运行条件下能正常驱动泵的最大输入功率。 3.2.29 泵效率 pump efficiency 泵输出功率除以泵输入功率。 注：泵效率由式(16)给出： (16) 3.2.30 总效率 overall efficiency 泵输出功率除以驱动机输入功率。 注：总效率由式(17)给出： (17) 3.3 符号和脚标 表1 用作符号的基本字母表(按字母顺序排列) 符号 量 单位 A 面积 m2 D 直径 m e 总的不确定度，相对值 ％ f 频率 s－1，Hz g 重力加速度a m/s2 H 扬程 m HJ 液体水头损失 m k 当量均匀粗糙度 m K 型式数 纯数值 l 长度 m M 转矩 Nm n 转速 r/min，s－1，min－1 NPSH 汽蚀余量 m p 压力 Pa P 功率 W q 质量流量b kg/s Q (体积)流量c m3/s Re 雷诺数 纯数值 τ 容差系数，相对值 ％ t t分布 纯数值 U 平均速度 m/s v 局部速度 m/s V 体积 m3 y 比能 J/kg z 相对基准面的高度 m zD NPSH基准面(见3.2.20)与基准面位差 m 效率 ％ θ 温度 ℃ 管路摩擦损失系数 纯数值 运动黏度 m2/s ρ 密度 kg/m3 角速度 rad/s a 原则上宜使用g的当地值。然而，对于2级和3级，g＝9.81 m/s2已足可满足使用； g的当地值计算公式为：g＝9.7803(1＋0.0053sin2)－3×10－6Z，式中为纬度，Z为海拔。 b 质量流量符号亦可选用qm。 c 体积流量符号亦可选用qv。 表2 用作脚标的字母和数字表 脚标 意义 1 入口 1′ 入口测量截面 2 出口(除P2外) 2′ 出口测量截面 abs 绝对的 amb 周围的 D 差，基准 f 测量管流体 G 保证的 H 扬程 h 水力 gr 组合的电机/泵机组(总的) J 损失 M 压力计的 n 转速 p 功率 Q (体积)流量 ref 基准面 sp 规定的 T 转换的，转矩 v 汽化(压力) 效率 x 在任一截面 4 泵的测量和验收准则 4.1 总则 规定的和合同中商定的规定点(工况点)，以下简称“保证点”，应通过一个验收等级和其相对应的容差进行评价。对于泵的性能试验，这个保证点通常应由保证流量QG和保证扬程HG加以确定，并且，也可选用保证效率、保证轴功率或保证必需汽蚀余量(NPSHR)加以确定。在适用的情况下，这些可选保证参数需要根据试验进行确定，试验要求分别见4.4.3和5.8。 验收等级的容差仅适用于保证点。其他规定工况点，包括其容差在内，应经制造厂家和买方另外协商。如果有其他的规定工况点但没有相对应容差的情况下，这些工况点的默认验收等级应为3级。 可通过书面合同、客户规定的泵性能曲线或类似书面的项目技术文件对保证点进行详细说明。 如果制造厂家和买方之间没有另外的商定，则下列条件适用： a) 验收等级应与表8中所给的等级一致； b) 试验应在清洁冷水条件下、采用本标准规定的试验方法和试验装置、且在制造厂家的试验台上进行； c) 泵入口和出口之间的性能应予以保证； d) 泵外端的管路和配件(弯头、变径管、阀)不在保证范围内。 实际上，测量值里的容差结合了制造容差和测量容差。表8中给出的容差系数值包括了制造容差和测量容差。 泵的性能可以随输送液体性质的不同而有显著变化。虽然不可能给出一个普通适用的规则，使之可以用输送清洁冷水时的性能预测输送其他液体时的性能，但是商定一个适合特殊工况的经验规则而泵仍用清洁冷水做试验是可行的。详见ISO/TR 17766。 如购买多台同样的泵，需要试验的泵的数量应由买方和制造厂家进行商定。 买方和制造厂家双方均有权要求见证这些试验。如果试验不在制造厂家的试验台上进行，应允许买方和制造厂家双方有机会对泵的试验装置和仪器仪表及其校准状态进行确认。 4.2 保证 制造厂家确保在保证点和规定转速下(或在某些情况下是频率和电压)，测得的泵曲线与围绕保证点的一个容差范围内相切或通过，即根据适用的验收等级确定(见表8、图2和图3)。 保证点应由保证流量QG和保证扬程HG加以确定。 此外，在规定的条件和规定的转速下，下列诸量中的一个或多个可予以保证： a) 如4.4.3和图4、图5和图6中的规定； 1) 泵最低效率ηG，或泵的最大输入功率PG； 2) 泵和电机作为一个机组的情况下，最小机组效率ηgrG，或最大机组输入功率PgrG。 b) 保证流量下的最大必需汽蚀余量。 保证点下或泵曲线范围内的最大输入功率可以予以保证。然而，可能需要由买方和制造厂家商定大一些的容差范围。 4.3 测量不确定度 4.3.1 总则 即使使用的测量方法、所用的仪表及分析方法完全可行并符合本标准的要求，每一测量量也仍不可避免地存在不确定度。 4.3.2和4.3.3中描述的导则和方法旨在给用户提供一些资料性信息，以及一些实践方法，用户通过这些方法可对适用于本标准要求的试验以合理的置信概率进行测量不确定度的评定。 注：关于测量不确定度的综合性信息资料，见ISO/IEC Guide 99和相关文件。 4.3.2 波动 如果泵的设计或运转使得测量数值出现大幅度的波动，则可以在测量仪表中或其连接管线中设置一种能使波动幅度降低到表3给定值范围内的缓冲装置来进行测量。缓冲装置应是对称和线性的，例如毛细管，它应提供至少是包含了一个完整的波动周期内的积分值。 表3 容许波动幅度，以测量量平均值的百分数表示 测量量 容许波动幅度 1级 ％ 2级 ％ 3级 ％ 流量 ±2 ±3 ±6 压差 ±3 ±4 ±10 出口压力 ±2 ±3 ±6 入口压力 ±2 ±3 ±6 输入功率 ±2 ±3 ±6 转速 ±0.5 ±1 ±2 转矩 ±2 ±3 ±6 温度 0.3℃ 0.3℃ 0.3℃ 4.3.3 总的测量不确定度的评定 4.3.3.1 随机不确定度的评定 随机不确定度，它或是由于测量系统的特征、或是由于被测量的量的变化、或是由于两者共同所致，直接以测量结果的分散形式出现。与系统不确定度不同，随机不确定度可以通过在同样条件下增加同一量的测量次数来加以降低。 每一个试验点应至少取3组读数。随机不确定度eR计算如下： 测量不确定度随机部分的评定通过观测值的平均值和标准偏差计算得出。对于读数的不确定度，用流量Q，扬程H和功率P的实际测量读数代替x。 如果n表示读数的次数，那么一组重复测量观测值xi(i＝1…n)的算术平均值 为： (18) 这组观测值的标准偏差s从式(19)导出： (19) 随机效应产生的平均值的相对不确定度值eR从式(20)导出： (20) 式中： t——表4中n的一个函数。 注1：如果总的不确定度值e不能满足表7中的准则要求，那么测量的随机不确定度值eR可以通过在同样条件下增加同一量的测量次数来加以降低。 注2：本标准中规定的随机部分属于A类不确定度(见ISO/IEC Guide 99)。 表4 t分布数值(基于95％置信度)
