GB/T 18149-2017 离心泵、混流泵和轴流泵 水力性能试验规范 精密级

　　IcS 23 . 080 J 7 1

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 18149—2017

　　代替 GB/T 18149—2000

　　离心泵、混流泵和轴流泵

　　水力性能试验规范 精密级

　　centrifugal，mixedflow andaxialpumps—codeforhydraulicperformance

　　tests—precisionclass

　　2017-05-12 发布 2017-12-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 18149—20 17

　　GB/T 18149—20 17

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准代替 GB/T 18149—2000《离心泵、混流泵和轴流泵 水力性能试验规范 精密级》，与GB/T 18149—2000 相比，除编辑性修改外主要技术差异如下：

　　— 修改了前言(见前言，2000 年版的前言);

　　— 删除了 ISO 前言(见 2000 年版的 ISO 前言);

　　— 修改了引言(见引言，2000 年版的 O 引言);

　　— 修改了范围(见第 1 章，2000 年版的第 1 章);

　　— 删除了适用领域(见 2000 年版的第 2 章);

　　— 修改了规范性引用文件(见第 2 章，2000 年版的第 3 章);

　　— 修改了定义和符号(见第 3 章，2000 年版的第 4 章);

　　— 增加了 NPSH3、有效汽蚀余量和必需汽蚀余量的定义(见表 1) ;

　　— 删除了临界汽蚀余量的定义(见 2000 年版的表 1) ;

　　— 删除了定义(见 2000 年版的 6 . 3 . 2 . 1) ;

　　— 删除了流量测量方法中的活动测板、经校准的堰、速度面积法和示踪物法(见 2000 年版的表8、7 . 4、7 . 6、7 . 8、7 . 9) ;

　　— 修改了压力的测量，将静重压力计和压力秤内容放入附录 F(见附录 F, 2000 年版的 8 . 4 . 2 . 2 和8 . 4 . 2 . 3) ;

　　— 修改了输入功率的测量，将间接方法测量输入功率放入附录 G 中(见附录 G, 2000 年版的10 . 2) ;

　　— 修改了测量功率连接图(见图 G. 1 和图 G. 2 , 2000 年版的图 19 和图 20) ;

　　— 修改了 11 . 0 引言，将引言修改成范围(见 B. 1 , 2000 年版的第 11 章);

　　— 修改了热力学方法测量泵的效率，将热力学方法测量泵的效率和水的热力学性质和热力学方法测量的精度估计内容合并(见附录 B, 2000 年版的第 11 章和附录 C) ;

　　— 修改了汽蚀试验，将其中的(2+K/2) % H，修订为 3%H(见第 10 章，2000 年版的第 12 章);

　　— 删除了开式池用入口流量调节阀改变汽蚀的方法[见 2000 年版的图 25c)和图 27] ;

　　— 修改了不确定度的估计和分析，将不确定度的估计一词改为不确定度的评定(见附录 C, 2000 年版的附录 A) ;

　　— 删除了附录 A 中的表 A2(见 2000 年版的附录 A) ;

　　— 修改了根据不同汽蚀判断标准，在不同 NPSH 值下可测得汽蚀影响(见图 D. 1 , 2000 年版的图 D. 1) ;

　　— 修改了参考文献(见参考文献，2000 年版的附录 F) 。

　　本标准由中国机械工业联合会提出。

　　本标准由全国泵标准化技术委员会(SAC/TC 211)归口 。

　　本标准起草单位：沈阳水泵研究所、上海凯泉泵业集团有限公司、上海凯士比泵有限公司、浙江华泵科技有限公司、江苏省泵阀产品质量监督检验中心、合肥华升泵阀股份有限公司、湖南湘电长沙水泵有限公司、嘉利特荏原泵业有限公司、广东肯富来泵业股份有限公司、合肥新沪屏蔽泵有限公司、昆明嘉和

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　　科技股份有限公司、上海连成(集团)有限公司、蓝深集团股份有限公司、中国电建集团上海能源装备有限公司、利欧集团股份有限公司、山东双轮股份有限公司、襄阳五二五泵业有限公司、哈尔滨庆功林泵业股份有限公司、华和重工有限公司。

　　本标准主要起草人：赵玉艳、高宏钧、潘再兵、李 进 富、孙 兵、巫 建 波、厉 浦 江、曲 景 田、邝 国 军、胡小军、赵骏、宋青松、陈斌、林永祥、毛剑云、王家斌、潘呈祥、赵慧彬、施华平。

　　本标准所代替标准的历次版本发布情况为：

　　—GB/T 18149—2000 。

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　　引

　　言

　　本标准是关于离心泵、混流泵和轴流泵水力性能试验标准中精度最高的一个试验规范。

　　关于回转动力泵的水力性能试验规范，除本标准外，还有 GB/T 3216,其主要用于验收试验，几乎包括了所有的工业需要。

　　买方和制造商双方需要认真检查精密级试验所要求的精度是否有可能在现场、在制造商的试验台或在共同商定的实验室中达到，只有在适合的情况下，才可进行精密级规范水力性能试验。 在试验之前不能给予精密级精度保证。

　　本标准不推荐供验收用的制造容差或总容差，试验结果的合同解释是双方之间协议的问题(见附录 A) 。

　　进行精密级试验，在起草合同时需要注意安装条件对泵水力性能的影响。

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　　离心泵、混流泵和轴流泵水力性能试验规范 精密级

　　1 范围

　　本标准规定了离心泵、混流泵和轴流泵(以下简称“泵”)水力性能精密级试验要求。

　　本标准适用于具有特殊要求的高技术泵的研究、开发、验收及需要精密检测水力性能的试验。

　　本标准适用于在试验台或是在现场试验的实型泵和模型泵。

　　本标准既适用于不带管路附件的泵本身，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。

　　本标准不适用于蓄能泵。

　　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。

　　GB/T 2624(所有部分) 用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量

　　GB/T 3216 回转动力泵 水力性能验收试验 1 级和 2 级

　　GB/T 3358(所有部分) 统计学词汇及符号

　　GB/T 17612 封闭管道中液体流量的测量 称重法

　　GB/T 20043 水轮机、蓄能泵和水泵水轮机水力性能现场验收试验规程

　　GB/T 26801 封闭管道中流体流量的测量 一次装置和二次装置之间压力信号传送的连接法

　　ISO 3966 封闭管路中流体流量测量 使用皮托静压管的速度面积法(Measurement of fluid flow in closed conduits—Velocity area method using Pitot static tubes)

　　ISO 4373 水文测量 水位测量装置 (Hydrometry—Water level measuring devices)

　　ISO 7194 封闭管路中流体流量测量 用流速仪或皮托静压管测量圆形管路中旋涡流或非对称流

　　动条件下流量的速度面积法 (Measurement of fluid flow in closed conduits—Velocity-area methods of

　　flow measurement in swirling or asymmetric flow conditions in circular ducts by means of current-me- ters or Pitot static tubes)

　　ISO 8316 封闭管路中液体流量测量 用量筒收集液体的方法 (Measurement of liquid flow in closed conduits—Method by collection of the liquid in a volumetric tank)

　　3 术语、定义、符号和代号

　　3 . 1 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3 . 1 . 1

　　测量系统 measuringsystem

　　由采集物理信号的传感器、传输或变换结果信号的元件、仪表和计算机组成的系统。

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　　这样一个系统具有一种响应函数，它可以用在某一频率范围内的一条增益响应曲线或相位响应曲线来说明。 需要时，在采集物理量和观测信号之间出现过滤效应。 这种过滤效应基本是可以用一个切断频率来表征。 在大多数所使用的测量系统中，连续信号的连续分量可能通过，而切断频率则与系统的响应时间密切相关。

　　3 . 1 . 2

　　测量仪表 measuringinstrument

　　组成测量系统的仪表，它将任一物理量(压力、转速、电流等)变换成可以直接观测的信号(水银面位高、度盘刻度线、数字读数等)。

　　3 . 1 . 3

　　一阶统计矩 firstorderstatisticalmoment

　　信号的平均值：用一个一阶统计矩表示的一个随机过程 r(t)的特性，通常它是在一个时间周期 T内算出的平均值μx , 按式(1)计算：

　　dt …………………………( 1 )

　　注：为计算一个信号或物理量的平均值，通常选择较对应的测量系统的响应时间长得多的积分周期 T。 为同时确定对应同一工况点的数个物理量的数个信号的平均值，选择积分周期 T 时要考虑所有使用的测量系统中最长的响应时间。

　　根据选定的计算信号平均值的积分周期 T 的值，即可确定出运转条件是稳定的或是不稳定的。

　　3 . 1 . 4

　　二阶统计矩 secondorderstatisticalmoment

　　方差或自相关函数：用在时间周期 T 内计算的二阶统计矩表示的一个随机过程r(t)的特性，并且可以选择方差 σ ,或自相关函数 Rxx作为二阶统计矩，σ 和 Rxx 分别按式( 2 ) 和式( 3 ) 计算：

　　…………………………( 2 )

　　dt …………………………

　　3 . 1 . 5

　　稳定和不稳定过程 steadyandunsteadyprocess

　　当一个随机过程 r(t)的一阶统计矩(平均值 μx) 及其二阶统计矩[方差 σ 或 自相关函数 Rxx(t，

　　T)] 既与开始观测的时间 t无关，也与观察时间内的时间周期 T 无关时，即称随机过程 r(t)为弱稳定或一般意义上的稳定。

　　反之，当统计矩与 t或 T 有关时，则称该物理现象为不稳定。

　　当完整描述过程 r(t)统计特性的 r(t)的所有统计矩(超过二阶)都与 t 和 T 无关时，则称该过程为强稳定或严稳定。

　　注：从实用观点看，在本标准中只考虑弱稳定过程(一阶和二阶统计矩)。需注意，当所研究的过程遵循正态或高斯分布规律时，用一阶和二阶统计矩足可完整描述该过程的统计特性，因而强稳定或弱稳定这两个概念是相当的。

　　3 . 1 . 6

　　稳定运转条件 steadyoperatingconditions

　　当测量系统输出的各个信号以及由这些信号计算得出的物理量具有与观测开始时间 t 和进行观测

　　的时间 T 均无关的一阶(平均值 μx) 和二阶[方差 σ 或自相关函数 Rxx(t，T)]统计矩时，即认为该运转

　　条件是稳定的。

　　注：只有当积分周期 T 足够长时，才能发现测量系统所输出的随机信号是稳定的。 但这一点难以核查，因为积分周期不可能做到足够长;这就是为什么从实用观点看，只能定义具有某一置信度的稳定。

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　　3 . 1 . 7

　　不稳定运转条件 unsteadyoperatingconditions

　　当测量系统输出的各个信号以及由这些信号计算得出的物理量具有与观测开始时间 t 或进行观测

　　的时间 T 相关的一阶(平均值 μx) 或二阶[方差 σ 或自相关函数 Rxx(t，T)]统计矩时，即认为该运转条

　　件是不稳定的。

　　注：所拾取的物理量的动态分量(见图 1)来源于两方面：

　　a) 随机源：扰动，电子系统的白噪声等;

　　b ) 确定源：叶片扫过频率，与电网频率有关的转速、流动奇点，振动模式等。

　　假定可能的运转条件不稳定性具有一个较这些现象对应频率低的频率(低于一半最低遭遇频率)，则积分周期T 将不小于两倍对应于上述最低频率的周期 T。

　　说明：

　　T1 —不够长的积分周期，因此根据 T1 估算的 r 的平均值r将会变化;

　　T2 — 足够长的周期。

　　图 1 事件(假定已知)变化图

　　3 . 1 . 8

　　波动 fluctuations

　　围绕一个平均值变动并描述由测量系统输出的一个物理量或信号的一个事件 r(t)(时间的函数)的周期性或随机性变化。

　　凡具有周期或准周期小于两倍被选择用来计算平均值的积分周期的所有演变均被视为波动。 因此与平均值的变化(见 3 . 1 . 9)相比，可认为这样的波动是“快速的”。

　　注：只有其周期或准周期大于两倍相应测量系统的响应时间的波动才有可能被察觉。

　　3 . 1 . 9

　　平均值变化(在不稳定运转条件下)variationsofthemeanvalue(inunsteadyoperatingconditions)

　　在不稳定运转条件下，由测量系统输出的一个物理量或信号的平均值的一次读数与下一次读数之间的演变。

　　平均值变化周期表明有一个大于两倍被选择用来计算平均值的积分周期 T 的周期或准周期。 与波动(见 3 . 1 . 8)相比，可认为平均值变化是“慢”的。

　　3 . 1 . 10

　　读数 readings

　　可以记录测量系统输出信号值的目视观测结果。

　　应研究下列两种读数：

　　a) 信号的“准瞬时”读数，它是在尽可能短的时间内(但是不短于该测量系统的响应时间)读出的;

　　注：在积分周期 T 时间内所读出的“准瞬时”读数群可用于计算统计矩(见 3 . 1 . 3 和 3 . 1 . 4) 。

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　　b ) 信号的“平均读数”，它是在积分周期 T(取决于测量系统)时间内或其终了时读出的，该“平均读数”直接得出信号的平均值。

　　3 . 1 . 1 1

　　读数组 setofreadings

　　导致表征一个工作点特性的各种信号或物理量的值确定的“准瞬时”读数群。

　　3 . 1 . 12

　　测量仪表的响应时间 responsetimeofa measuringinstrument

　　从施加一个激励于一个规定的突变的时刻起至响应到达并停留在其规定的稳定终值范围内时的时间间隔。

　　3 . 1 . 13

　　普朗特(prandtl)数 prandtlnumber

　　pr

　　pr由式(4)给出 ：

　　pr …………………………( 4 )

　　式中：

　　μ —流体动力黏度，单位为牛顿秒每平方米(N · s/m2 ) ;

　　cp —等压比热容，单位为焦每千克开尔文[J/(kg · K)] ;

　　λ —热导率，单位为瓦每米开尔文[W/(m · K)]。

　　3.2 量、符号和单位

　　表 1 中定义，特别是关于动能系数、比能和 NPSH 的那些定义可能不适合于在流体动力学中普遍应用，而是仅对本标准而言。

　　表 2 按字母顺序排列的使用符号，表 3 给出角标表。

　　表 1 量表

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　　表 1(续)

　　GB/T 18149—20 17

　　表 1(续)

　　GB/T 18149—20 17

　　表 1(续)

　　GB/T 18149—20 17

　　表 2 用作符号的基本字母表(按字母顺序排列)

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　　表 3 用作角标的字母和数字表

　　4 保证

　　4 . 1 保证的对象

　　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) 保证流量 Qsp下泵的扬程 Hsp 或保证扬程 Hsp 下泵的流量 Qsp ;

　　b ) 保证流量 Qsp、扬程 Hsp 点泵或泵—电动机整体机组的输入功率或效率;

　　c) 保证流量 Qsp下根据如 10 . 1 . 3 . 2 中所定义的某一必需汽蚀余量 NPSHR;

　　d) H(Q)曲线的其他水力性能点，可能通过规定较保证流量小或大的流量下的扬程或规定较保

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　　证扬程低或高的扬程下的流量来表示。

　　4 . 2 其他保证条件

　　除非在合同中另有规定，下列条件下适用于保证值：

　　a) 除非液体的化学和物理性质已有说明，否则应认为保证点适用于清洁冷水(见表 4) ;

　　b ) 合同中应规定清洁冷水条件下的保证值与其他液体条件下近似换算的水力性能关系;

　　c) 保证值只适用于采用本标准规定的试验方法和试验装置进行试验的泵。

　　表 4 “清洁冷水”规范

　　5 试验的-般要求

　　5 . 1 试验的组织

　　5 . 1 . 1 试验的地点

　　水力性能试验应在制造商的工厂或在制造商和买方共同确定的一个场所进行。

　　买方和制造商均有权要求在所有试验和校准进行时，有其代表在场以见证这些试验和校准均是按照本标准和已签定的协议进行的。

　　5 . 1 . 2 试验的时间

　　试验的时间应由制造商和买方共同确定。

　　5 . 1 . 3 试验的人员

　　试验人员应具有足够的能力和经验，能正确安装和操作各种仪器设备，能准确进行数据计算并能及时处理试验过程中出现的问题。

　　应任命具有足够测量操作经验的人为试验负责人，试验负责人应能胜任试验的全过程，包括检测泵的正常状态，测试仪器设备的检定、安装、测量、分析计算，对测试结果的正确判断和解释。

　　试验时，所有承担测量任务的人员均由试验负责人领导。 试验负责人领导和监督测量的进行，通报试验情况和试验结果，并起草试验报告。 所有测量及执行测量时出现的疑问或争论均由试验负责人来决定。

　　5 . 1 . 4 泵的状态

　　当试验不是在制造商的工厂内进行时，应允许制造商和安装单位进行预调整。

　　5 . 1 . 5 试验大纲

　　只有规定的工作数据才是试验的基本数据，试验过程中由测量得出的其他数据仅起资料性作用，如

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　　果大纲中包括这些数据，则应说明此点。

　　5 . 1 . 6 试验设备

　　在确定测量方法时，应同时规定所需的测量和记录用的仪器仪表。

　　试验负责人应负责检查仪表设备的安装正确性及其功能的完善性。

　　所有测量仪器仪表均应附有证明它们符合 5 . 4 要求的报告，这种证明应是通过校准或与其他的国家标准、ISO 和 IEC标准相比较获得的。 如有必要，应出示这些报告。

　　使用的测量设备应具备有效的校准证明。 应由一个具备校准资格的机构定期对它们进行校准。 在泵试验过程中，应对各个仪表的示值进行横向比较以检验其校准精度的保持性。 通常在现场试验之后或持有异议的情况下，应进行新的校准。

　　5 . 1 . 7 试验报告

　　试验结果经仔细检查之后，应整理成报告，并由试验负责人单独签字，或由试验负责人和制造商/买方的代表共同签字。

　　合同的所有各方均应获得一份报告副本，作为合同完成的基本条件。

　　试验报告应包含以下内容：

　　a) 水力性能试验的地点和 日期;

　　b ) 制造商名称，泵的型号、编号，(可能的话)还有制造年份;

　　c) 保证的特性、水力性能试验时的运转条件;

　　d) 泵的驱动机规格;

　　e) 试验方法以及所使用的测量仪表设备(包括校准数据)的说明;

　　f) 读数 ;

　　g) 按 5 . 4 和 5 . 5 以及附录 C 的试验结果的计算和分析，测量不确定度的计算;

　　h) 结论，试验结果与保证工作水力性能的比较(见附录 A) 。

　　所有试验记录和记录图表均应由试验负责人、买方和制造商的代表草签，并应向他们每人提供一份全部记录和记录图表副本。

　　试验结果的计算应同试验的进行一起完成，应在试验装置和仪表设备拆除之前完成，以便可以对有怀疑的测量结果立即进行复测。

　　5 . 2 试验装置

　　5 . 2 . 1 总则

　　实现最精确测量的检测条件，不一定是泵可以最满意工作的条件，也不一定是用户最终要求泵工作的条件。 因此不能假定一台泵在某一给定试验装置上测得的水力性能(不管测量得多么精确)，也会在另一装置上得到精度一致的水力性能示值。

　　本标准规定了最精确地测量泵水力性能所必需的条件，并论述了由于未能满足这些条件而可能产生的不确定度，以便使有关各方可以确定最适合于自身情况的试验装置。

　　关于测量装置上游管路配置的建议和一般性指导在第 6 章和第 7 章中给出;如有必要，还可以结合有关封闭管路中的流量测量的国家标准和国际标准一起使用，这些标准涉及各种不同的流量测量方法。

　　5 . 2 . 2 标准试验装置

　　为得到最精确的水头测量结果，测量截面处的流态应具有如下特性：

　　a) 轴对称速度分布;

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　　b ) 等静压分布;

　　c) 无装置引起的旋涡。

　　装置的几何形状和泵两者都可能影响入口和出口测量截面处流态的完整性。

　　对于从具有自由液面的池中或从设在闭式回路上液面静止的大容器中引水的标准试验回路，建议入口直管段长度 L 按式(5)确定：

　　L ≥ (1.5K + 5.5) D …………………………( 5 )

　　式中：

　　L —入口直管长度，单位为米(m) ;

　　D —管路内直径，单位为米(m) ;

　　K — 型式数。

　　在工厂或实验室标准试验台的情况下，以前试验所确立的满意条件应被视作是以后试验的充分证据。

　　如果泵入口条件未得到满足，可以采取以下一种或几种的补救方法：

　　a) 增加扰动源(引起液流分布的不均匀)后面的直管段长度;

　　b ) 安装适当的整流栅或旋涡消除装置(见 ISO 7194) ;

　　c) 改变扰动源的性质，否则将其移开。

　　如果这些方法在现场都无法实现，则不能进行精密级测量。

　　应注意，在某些特定情况下，即本标准应用于有预旋产生的部分流量工况时，所确定的吸入侧试验装置的配置可能会使泵的水力性能发生变化。

　　5 . 2 . 3 模拟的试验装置

　　如果是在模拟现场的条件下试验泵，则不得在紧接泵的前面设置整流栅。 流向模拟回路的液流特性应可以调整，液流应尽可能没有因装置引起大的旋涡，并且具有对称的速度分布。 如有必要，应用精皮托管排测定流入模拟回路的液流速度分布，以证实满足要求的流动特性。 如未满足，则可以设置合适的整流装置(见 ISO 7194)来获得所要求的特性，一定要保证试验条件不会受到大的且不能恢复的压力损失(与设置有用的整流装置有关)的影响。

　　5 . 2 . 4 与管路附件-起试验的泵

　　如果合同中有规定，则可将泵同以下管路附件组合进行标准试验：

　　a) 在现场最终安装的有关管路附件;

　　b ) 与 a)一样的复制件;

　　c) 为试验目的引入并看作是泵本身组成部分的管路附件。

　　整个组合体的入口侧和出口侧的管连接应按 5 . 2 进行。

　　5 . 3 试验条件

　　5 . 3 . 1 试验的实施

　　试验的持续时间应足够长，以便可以更加仔细地考虑测量仪表的响应时间和每一运转工况点的相对稳定性。 所有的测量应在稳定运转条件下或在不超过表 5 的不稳定运转条件下进行。

　　当需要检查的工作点只有一个时，试验至少应记录 5 个测量点，这些点应均匀密集地分布在工作点附近，例如：在 0 . 9Qsp~1 . 1Qsp之间 。

　　当需要确定整个工作范围内的水力性能时，试验应记录足够多且分布适当的测量点，以确定在 5 . 4规定的不确定度范围内的水力性能。

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　　如果在与规定转速相异的转速下进行试验，则应遵守 5 . 3 . 3 中所述的转速差异限定，并将实际转速下获得的水力性能换算到规定转速下，见 5 . 5 . 2 . 2 。

　　5 . 3 . 2 运转条件的稳定性

　　5 . 3 . 2 . 1 测量系统传输信号及由信号确定的物理量的波动

　　5 . 3 . 2 . 1 . 1 总则

　　试验中所研究的与管路中或泵中的湍流有关的物理量，是波动的物理量。 然而，在测量系统传输信号上的波动只有通过系统的响应作用才能看到，这种响应作用可导致信号部分或全部的过滤效应，导致在某一给定频率范围内的阻尼效应。

　　因此，那些惯性小和响应时间很短的测量仪表可能在每个运转工况点都会给出大幅波动信号。 反之，惯性大和响应时间长的测量仪表可能只给出很小的波动，而且往往是在泵的非正常运转范围内才有。

　　5 . 3 . 2 . 1 . 2 测量系统传输信号的目视直接观测

　　表 5 给出每个要测量的量的最大容许波动幅度的值。

　　如果泵的运转条件使信号发生大幅度波动，则可采用在测量系统的元件中设置一种能使波动幅度降低到表 5 给定值范围以内的过滤器或缓冲器来进行测量。

　　当缓冲装置可能显著影响读数的精度时，应使用对称和线型缓冲器，例如毛细管。

　　涉及压力测量的场合，缓冲器应遵守 7 . 4 . 1 . 3 的要求。

　　表 5 最大容许波动幅度，以测量量平均值的百分数表示

　　使用差压装置测量流量，所观测的差压水头的最大容许波动幅度为 ±6%。

　　分别测量入口总压力水头和出口总压力水头，则最大容许波动幅度应根据泵扬程进行计算。

　　5 . 3 . 2 . 1 . 3 测量系统传输信号的自动记录或累积

　　当测量系统传输的信号是由测量装置自动进行记录或累积时，如果具备以下条件，则这些信号的最大容许波动幅度可以较表 5 给出的值大：

　　a) 使用的测量系统有一个积算装置，其能以要求的精度自动求出为计算一个积分周期(它比对应的系统的响应时间要长得多)内平均值所需的积分;

　　b ) 计算平均值所需的积分可在以后根据模拟信号 x(t)的连续或抽样记录来求得(抽样条件应在试验报告中做出规定)。

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　　5 . 3 . 2 . 2 读数组数或平均读数次数

　　5 . 3 . 2 . 2 . 1 总则

　　读数组数或平均读数的次数与试验装置上泵的运转条件的稳定程度有关。

　　当需要取多组读数时，对同一个运转工况点，只有转速和温度允许调节。 调节阀、水位、填料函和平衡水的调节应完全保持不变。

　　为了确定运转条件是否稳定，应检查使用的测量系统所传输的各种信号是稳定、弱稳定、还是不稳定。

　　5 . 3 . 2 . 2 . 2 稳定运转条件

　　运转条件是稳定时，由测量系统所传输的信号可能是恒定的，也可能呈稳定的波动。

　　当信号是恒定时，在研究的运转工况点，可只取一组读数或一个平均读数。

　　当信号显示波动时，在确定测量量之前，观测者应依据几组读数或几次平均读数，来核实运转条件是稳定的。

　　5 . 3 . 2 . 2 . 3 不稳定运转条件

　　因试验条件的 不 稳 定 性 引 起 对 试 验 精 度 产 生 怀 疑 时，应 对 研 究 的 各 运 转 工 况 点 取 几 组 读 数(见 5 . 3 . 2 . 2) 。由同一测量量多次重复读数推导出的各平均值之间的差异是衡量试验条件不稳定性的一种尺度。 除了试验装置因素外，试验中的泵至少也对试验条件有部分影响。

　　对选定的工况点，应按不等的时间间隔最少取 3 组读数，并记录每一测量量的平均值以及由每组读数计算出来的效率平均值。 每一测量量的最大平均值与最小平均值的百分差不应大于表 6 给出的值。当读数次数增加到最大需要组数 9 组时，允许有较大容差。

　　表 6 同一测量量重复平均值的变化范围(基于附录 C定义的 95%置信度)

　　这些容差用以保证由于读数分散所致的不确定度与由第 6 章 ～第 10 章给出的系统不确定度合成后的测量总不确定度不会大于表 7 给出的值。

　　应取每一测量量的所有各组读数平均值的算术平均值作为该测量量在所研究的运转条件下试验得出的实际值。

　　如果超出表 6 所给出的值，则应查明原因，调整试验条件并重新取一组完整的读数，原先一组的所有读数应全部废弃。 但是不应因为读数超出表 6 给出的范围而剔除成组读数中的读数或拒选读数。

　　如果读数变化过大不是由于测量方法或仪表的误差而致，因而无法加以消除，应增加读数组数，并

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　　用统计分析方法(见附录 C)计算随机不确定度。

　　对于大多数良好的试验条件下，尤其在实验室内或制造商的工厂内进行的泵试验，不大可能出现读数变化超出表 6 要求这种情况。

　　5 . 3 . 3 与规定转速的差异

　　对流量、扬程和泵效率的测定可以容许试验转速测量值与规定转速相差± 20%。 对 NPSH 试验，如果流量是在对应试验转速下最高效率点流量的 70%~120%之间，试验转速与规定转速间的差异容许在 ±20%范围以内，关于其他汽蚀试验，见附录 D。

　　对这些范围以外的区域，由于尚未充分建立起可以准确进行水力性能预测的比例效应，因此应是协议商定的问题。

　　对整体的电动机-泵机组，规定转速下和试验转速下电动机效率的改变应在商定合同时确定好。

　　5 . 3 . 4 运转条件的调节

　　可采用在出口处、入口处(可能的话)，或同时在两处进行节流的方法来获得试验条件。 但在入口节流调节的运转条件不认为是一种正规的试验方法。 进行入口节流时，应对可能出现的液流畸变、扰动增加或水中空气析出以及一切可能影响泵的运转(见 10 . 2)或流量测量、装置测量(见 6 . 1),或同时影响两者的现象给予应有的重视。

　　5 . 3 . 5 使用不同液体进行的试验

　　试验时使用的液体与泵正常工作时输送的液体不同，其运动黏度和泵的转速应是使估算的整个泵的平均摩擦系数 λ较泵使用条件下的λ值相差不大于 5%。 在摩擦系数 λ变化较大的情况下，应按双方协议使用换算公式。 雷诺数的变化应由图 E. 2 进行估算，而比值 n/ν的容许变化量应由推导得出。 雷诺数 Re按式(6)计算：

　　Re …………………………( 6 )

　　式中：

　　D1 —泵的入口直径，单位为米(m) ;

　　H′—单级扬程，单位为米(m) 。

　　只要没有出现汽蚀，且液体的压缩性可忽略，则在上述条件下进行的扬程、流量和效率的试验是有效的。

　　5 . 4 测量不确定度

　　5 . 4 . 1 总则

　　当使用的测量方法、仪表和校准均遵照本标准时，则获得的测量结果代表当时被测量量的真值的最佳估计。 更精确的估计只有通过采集新的数据才能获得。

　　有关各方应在试验之前确定可容许的不确定度范围。 仅当测量结果完全得出时才能计算测量不确定度。

　　5 . 4 . 2 置信度

　　单一测量量的一组测量结果的不确定度取决于与该不确定度相连的置信度。 置信度越高，不确定度的绝对值就越高，任一测量值落在不确定度带宽范围内的概率也越大。 因此应将容许不确定度连同用来估计该不确定度的置信度一起加以规定。 在本标准中，不确定度具有 95%置信度，读数落在测量

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　　不确定度带宽外的可能性有 1/20(见 GB/T 3358) 。

　　5 . 4 . 3 独立量的不确定度

　　在任何一个试验中，很少有足够的数据用来对各种可能的误差源作详细的分析，并且按统计学教科书所述方法推导出百分置信度。 当然如有这样的数据，则应加以利用。 但是在缺少这些数据的情况下，要根据现有可用的数据结合以往测量方法上的经验进行不确定度估算。

　　每个独立量(Q、H、P、η等)的不确定度仅当测量结果完成后才能进行计算。

　　使用不确定度不会降低合同中明确的规定值。 这里采用可按无偏方法处理的数值量。

　　第 6 章 ～第 10 章中给出了在满意的测量条件下可期望的，每一量的测量方法的不确定度的值。 表7 给出精密级试验总测量不确定度的最大容许值。

　　表 7 总测量不确定度的最大容许值a

　　5 . 4 . 4 系统不确定度和随机不确定度

　　当通过零点调整、校准、仔细的测量尺寸和正确的安装等将已知的所有误差均消除之后，仍然会留有不确定度，其永远不会消失。 即使仍使用同一仪表和同样测量方法，也不能通过重复测量使其降低，由系统误差引起的不确定度是系统不确定度。

　　另一种不确定度是由于测量的不可重复性而产生的，只要读出设备有足够的分辨力，这种不可重复性就必定会一直存在。 这类不确定度可以由测量系统的特性所引起，或由被测量的量的变化而引起，或由两者共同引起，与系统不确定度不同，它们以读数分散的形式出现，可以直接观察到，由随机误差引起的不确定度是随机不确定度。

　　使用同一设备重复一组测量可以降低随机不确定度，但对系统不确定度没有作用。 系统不确定度仅当使用更高精度标准(等级)的测量设备或同一设备通过校准达到更高标准时，才可能减少。 系统不确定度不会影响重复观测值的分散。

　　5 . 4 . 5 平均值

　　只要不存在测量系统或测量的量随时间的有规则变化(它们不可能加以修正)，则多次数重复测量的平均值比起少次数重复测量的平均值来是真值的一个更好估计。 在分析试验结果时，试验负责人应查明不存在这种可能性。

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　　5 . 4 . 6 不确定度的处理

　　如附录 C 中所述的那样，将系统不确定度和随机不确定度分开处理是可取的。

　　5 . 5 试验结果的分析

　　5 . 5 . 1 分析需要的试验数据

　　由制造商保证的特性参数在第 4 章中给出。

　　计算这些特性所需的量的测量方法在第 6 章 ～第 11 章中给出。

　　5 . 5 . 2 试验结果按规定条件的换算

　　5 . 5 . 2 . 1 总则

　　这种换算用来确定，试验在水力性能规范所要求的条件下进行时，该水力性能规范是否能得到满足。

　　5 . 5 . 2 . 2 试验结果换算成以规定转速或规定频率为基准的数据

　　在与规定转速不同的转速下得到的所有试验数据均应换算成以规定转速nsp为基准的数据。

　　如果试验转速与规定转速nsp的差异不超过 5 . 3 . 3 中规定的容许变动范围，并且试验液体与规定液

　　体的差异在 5 . 3 . 5 所述的范围内，则有关流量 Q、扬程 H、输入功率 P 和效率 η 的测量数据可以按式 (7) ~式(10) 进行换算 ：

　　QT =Q …………………………( 7 )

　　HT = H …………………………( 8 )

　　PT = P …………………………( 9 )

　　r …………………………

　　如果满足 5 . 3 . 3 中给出的对转速和流量规定的条件，并且叶轮入口处液体的物理状态又没有影响泵正确工作的难以处理的气体析出，则作为 NPSH 的一级近似可以使用 r= 2 。如果泵在接近汽蚀极限的情况下运转或试验转速与规定转速相差超出 5 . 3 . 3 中给出的规定范围，则汽蚀现象可能会受到许多因素影响，诸如热力学效应、表面张力的变化、未溶解的或包藏的空气含量不同等。 业已观测到指数r 值在 1 . 3~2 之间，因而有关各方应就确定要使用的换算公式达成协议。

　　在整体电动机-泵机组的情况下，或当保证是对规定频率和电压而非规定转速而言时，流量、扬程、输入功率和效率数据仍符合上述的换算规律，只需将规定转速nsp换成规定频率 fsp , 转速 n 换成频率f即可。 然而，这样的换算只限于试验时选定的频率的改变不超过 1%这种情况。 如果试验使用的电压与作为保证特性基准的电压的上差或下差不超过 5%,则其他工作数据无需改变。

　　如果超出了上述偏差即频率偏差 ±1%、电压偏差 ±5%,买方和制造商即需要就此达成协议。

　　5.5.2.3 在与规定 NPSHA不相同的 NPSHA下进行的试验

　　在对转速(是在 5 . 3 . 3 给定的容许范围内)作了修正之后，高 NPSHA 下测得的泵水力性能不能代

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　　表低 NPSHA下的水力性能予以验收。

　　已经查明没有发生汽蚀，则在对转速(在 5 . 3 . 3 给定的容许范围内)做了修正之后，低 NPSHA 下测得的泵水力性能可以代表高 NPSHA下的水力性能予以验收。

　　5 . 5 . 3 试验结果的提出

　　提出试验结果时应使用由试验估算出的总的不确定度或者用合同上预先规定的考虑了试验方法和条件而选取的不确定度值。

　　考虑各坐标的总的不确定度，测得的每一工况点均可以用一个椭圆来表示。 椭圆的两条轴代表具有 95%置信度的总的不确定度。 其评定给出在附录 C 中 。

　　不确定度的绝对值为：

　　— 泵排出流量 ±eQQ

　　— 泵扬程 ±eH H

　　— 泵输入功率 ±eP P

　　— 泵效率 ±eηη

　　其中 e 代表所研究量的相对总不确定度。

　　在确定了各个测量点的总的不确定度和画出椭圆后，还应做出这些椭圆的上、下包络线(见图 2) 。

　　试验结果即是一条由两条包络线加以限定的测量带。 在该测量带范围内的所有点均是等效的。 试验结果与保证工作水力性能的比较见附录 A。

　　a)H(Q)曲线 b)η(Q)曲线

　　c)P(Q)曲线

　　图 2 各测量点总的不确定度椭圆包络线

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　　6 流量的测量

　　6 . 1 总则

　　体积流量 Q(见表 1)测量方法的选择取决于许多因素，可以列举如下：

　　a) 要测量的流量值;

　　b ) 试验类型(模型泵试验或者实型泵试验;试验台试验或者现场试验);

　　c) 实际的装置条件和回路布置;

　　d) 要求(期望)的精度;

　　e) 测量方法实施费用以及可能的使用期限。

　　表 8 流量测量方法

　　表 8 列出了每种试验情况下可设想的各种测量方法以及当测量条件良好且由有经验的人员按照现有国家标准和国际标准使用这些方法时，可期望的精度或系统不确定度。 此表中给出的这些不确定度值意味着液流稳定，且没有泵引起扰动这些条件。 总的不确定度值只能在试验之后才能加以确定。 表中述及的这些方法虽然在精度上有显著差别，但它们均具有小于 2%的估计不确定度(在 95%置信度下)。据此试验条件，以上方法中的任何一种均可用于精密级试验。

　　表 8 中未列的其他方法也可以使用，应具备下列两个条件：

　　— 系统测量不确定度应是用一种原始方法(基本方法)确定并通过定期校准来核查的;

　　— 总测量不确定度符合表 7 。

　　6 . 2 称重法测量

　　GB/T 17612 规定了两种可选择的方法：

　　a) “静态称重法”，它主要是交替地转换液流方向：流入称重容器中或流向容器外;

　　b ) “动态称重法”，这种方法在“飞行中”进行称重，液流始终朝称重容器中流入。

　　称重法得出的只是在充注称重容器这段时间内的流量平均值，此法可以被认为是最精确的流量测量方法。

　　这种方法受到如下一些误差的影响：称重、液体充注时间测量、考虑温度的流体密度、液流转向(静态法)、称重时的动态现象(动态法)。此外，还应对称重机的读数进行浮力修正，即考虑大气作用在称重的液体上与作用在校准称重机时使用的基准质量上的向上推力有所不同而做的修正。

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　　使用高质量称重装置时，其流量测量系统不确定度(95%的置信度下)可以在 0 . 1%~0 . 2%的范围内。

　　应注意，称重法需要很大的固定式装置，这些装置只在实验窒里并且测量比较小的流量(例如：小于

　　1 . 5 m3 /h) 时才可行。

　　6 . 3 容积法

　　关于这一方法的详细说明，见 ISO 8316 。

　　容积法具有与称重法相近的精度，给出在注满标准容积这一段时间内的流量平均值。

　　容积法受到如下一些误差的影响：贮液容器校准、液位测量、液体充注时间测量，液流转向(静态法)、动态现象(动态法)。此外，还应检验容器的不漏水性，如有必要应进行泄漏修正。

　　贮液容器的校准可采用逐次向容器注入一定体积的水后测量水位的方法，倒入的水的体积可用称重或用标准量管确定。

　　使用高质量装置时，容积法的估计不确定度(95%的置信度下)可在 0 . 1%~0 . 3%的范围内。 但是，上述的这种标准形式容积法也具有与称重法相同的应用局限性。

　　另一方面，还有一种可用于现场或比较大流量测量的另一种形式容积法，即是利用其容积是用几何方法或测地法确定的天然贮水池作为标准容积池(见 GB/T 20043) 。但这种方法的测量精度要比实验窒中使用的容积法低得多，主要是由于测量贮水池的不精确性、对可能的泄漏或渗入流量估计的不确定性以及确定水位和大气扰动的困难所致。 应视具体情况而定(贮水池是天然的还是人工的，与要测量的流量相比的贮水池容量以及在一个相当长的时期内测量条件的稳定性等)，用这种方法测得的流量的系统不确定度可以估计为 1%~2%。

　　6 . 4 差压装置

　　孔板、喷嘴和文丘里管的制造、安装和使用见 GB/T 2624;关于压力计连接管路的技术规范见GB/T 26801 。各种型式的标准差压装置如图 3 所示。

　　a)孔板(用角接取压，D和 D/2 取压或法兰取压)

　　b)喷嘴(大半径或“ISA32”)图 3 各种标准差压装置

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　　c)古典文丘里管

　　d)文丘里喷嘴

　　图 3(续)

　　应注意连接差压装置上游的最小直管段长度，GB/T 2624 规定了各种管路配置情形下的最小直管段长度。 如果必须将差压装置设在泵的下游(GB/T 2624 中没有述及这种情况)，则可认为泵引起的液流扰动相当于不在一个平面上的两个弯头所引起的扰动。 但当泵在偏离最高效率点的运转条件下工作时，泵所产生的液流旋涡则会使上游条件恶化。 为克服这些困难，有必要在泵的下游设置一种旋涡消除器或如 GB/T 2624 中给出的任何一种整流装置，整流栅上游和下游的直管段长度应遵守该标准的规定 。每种差压装置的管路直径和雷诺数应是在标准规定的适用范围内。

　　在满足标准条件时，如果没有经过专门的校准，则使用有关国家标准和国际标准中指示的流出系数确定流量时，其系统不确定度(95%的置信度下)可以认为，对孔板或 ISA 32 喷嘴为 1%~1 . 5%范围内，对大半径的喷嘴或文丘里管为 1%~2%范围内。

　　如果偏离标准条件或要求更高的精度，应用 6 . 2~6 . 3 所述的一种原始方法在特定的使用条件下对差压测量装置进行校准。 这样，可以获得大致为 0 . 3%~0 . 5%的系统不确定度(95%的置信度下)。

　　选择各种差压装置时应考虑如下一些因素：

　　a) 符合相应的国家标准和国际标准、未经校准的差压装置所达到的精度以孔板最高，文丘里管最低;

　　b ) 文丘里管的水头损失比孔板和喷嘴小得多(在给出相同差压的情况下，前者损失约是后者的1/5) ;

　　c) 古典文丘里管的必需直管段长度比孔板，喷嘴和文丘里喷嘴小得多;

　　d) 在制造和定位上，孔板比喷嘴或文丘里管简单容易得多 —后者需要一段很长的法兰间距;

　　e) 采用孔板时，如果由于孔板两侧的差压过大而使孔板发生翘曲的话，则会产生显著的误差。

　　6 . 5 涡轮流量计和电磁流量计

　　在原理上这两种流量计十分不同，但在实际使用条件方面却有着许多共同之处。

　　只有用 6 . 2~6 . 3 中所述的一种原始方法预先对它们作了校准，才可以使用这两种流量计。 尽管这些装置不需要很长的上游直管段，但一般最好应是在模拟流量计使用的实际回路布置条件下进行校准。

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　　如果它们是永久性安装在试验台上，则应考虑可对其校准情况定期进行核查。 在这样条件下，涡轮流量计的流 量 测 量 系 统 不 确 定 度 ( 95% 的 置 信 度 下)可 以 达 到 大 约 0 . 3% ~ 0 . 5% , 对 电 磁 流 量 计 约

　　为0.5%~1%。

　　7 扬程的测量

　　7 . 1 总则

　　7 . 1 . 1 测量原理

　　7 . 1 . 1 . 1 总水头和水力比能

　　扬程虽然以泵输送液体的液柱高度来表示，但根据表 1 的定义计算得出的泵扬程 H，实际上还是表示泵传递给每单位重量液体的能量。

　　比能这一概念可代替水头，并且应予推荐，因为代表扬程的液柱由于液体的可压缩性以及大气压力随海拔而变的缘故，可与对着液柱读出的高度差(假定入口和出口之间无位差或可利用的动能差)产生不一致性。

　　7 . 1 . 1 . 2 液体的可压缩性对总水头计算的影响

　　总水头是液体从它的实际条件转到基准条件时可以释放的每单位重量液体的最大机械能总量。 基准条件通常是海平面和标准大气压，但是在一个试验范围内，有意义的仅是能级差，因而可选择其他基准条件，例如地面高度和试验时的大气压力。

　　对处于高度 ≈i、压力 pei、具有速度 ui和 g 为常数的液体，其总水头的修正计算式由式(12)给出：

　　Hi = ≈i

　　此积分应按等熵过程计算。 液体是水时该积分值可从表和公式中查得。

　　一般说来，ρ随压力和温度而变，不可直接计算。 不过，与压力的关系不大，近于线性，于是修正计算式按式(13)近似计算。

　　Hi = ≈i

　　式(13)适用于温度最高至 40 ℃、压力最高至 15 MPa 的水。 表 1 所给的总水头定义是基于 ρi =ρ0这一假定得出的简化式。

　　试验负责人应根据每一试验容许的不确定度，确定是否可以完全忽略液体的可压缩性，如果可压缩性不能忽略，由式(14)成立，建议直接代入扬程：

　　计算该式需要状态函数v=f(p)的解析式。 但是如果可以按线性处理，可按式(15)计算：

　　…………………………( 15 )

　　式中：

　　ρ1 —流体在 pe1和 θ1状态下的单位质量，单位为千克每立方米(kg/m3 ) ;

　　ρ2 —流体在 pe2和 θ2状态下的单位质量，单位为千克每立方米(kg/m3 ) 。

　　注：可逆过程终了的温度与θ1相差很小。 当压力小于 15 MPa 和温度低于 250 ℃时，忽略这一差异而导致的效率误差不超过 1%(参见 B. 3) 。

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　　7 . 1 . 1 . 3 可利用速度水头

　　测量截面处的速度水头不能完全转换成总水头。 特别在泵出 口处情况更是如此[见图 4 的截面(2)] 。

　　在图 4 截面(3) 较远的下游处，一部分速度水头保持原状，一部分转换成压力增量 Δp，其余部分消耗于液流内部摩擦上。

　　这种摩擦是由于速度的重新排列而引起，不能为用户所利用。 因此可利用速度水头见式(16) :

　　αa2 = + α3 + HJ2 = α2 - HF …………………………( 16 )

　　式中：

　　HF — 由于速度重新排列而引起的摩擦损失。

　　如果可行，αa2应当根据由逐个截面上测得的值绘出的静水头线来进行计算，如图 4 所示。 无法实现时，则可以假定 αa2 = α2 ,后者可以根据在截面(2)处测得的速度分布计算得出(见 7 . 2 . 4 . 2) 。

　　图 4 可利用速度水头的确定

　　7 . 1 . 1 . 4 入口或出口截面与测量截面之间的水头损失

　　水头定义中规定的各个量应在泵(或泵组和属于试验对象的连接附件)的入口截面 S1 和出 口截面S2 处确定;实际上为了方便和测量精度的缘故，一般是在 S1 的上游和 S2 的下游的某一小段距离的截面S和截面 S处进行测量(见图 5) 。 因此应考虑管路的摩擦损失，即 S与 S1 之间的 HJ1、S2 与 S之间HJ2(以及可能还有局部水头损失)，于是，泵的扬程由式( 17) 得出：

　　H=H,2- H,1+ HJ1 + HJ2 …………………………( 17 )

　　式中 H和 H是 S和 S处的总水头。

　　确定各类装置测量截面的某些要求和一种估算水头损失的方法在 7 . 2 中给出。

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　　图 5 泵扬程的确定

　　7 . 1 . 2 测量方法

　　视泵的安装条件和回路的布置方式而定，扬程可采用多种方法加以确定：诸如可分别测量入口和出口的总水头;或是测量出口与入口之间的差压再加上(如果有的话)速度水头差。

　　总水头可根据输送管路中的压力测量值或开式池的水位测量值推算得出。

　　7 . 1 . 3 测量的不确定度

　　7 . 1 . 3 . 1 总则

　　泵扬程测量的不确定度应通过对组成扬程的各个分量的不确定度的总合来获得;计算的方法要视所使用的测量方法，是分别测量入口和出口总水头还是测量泵两端的差压、是测量压力还是测量水位，以及使用的测量仪表装置而定。 这里只给出有关的各种不确定度的一般情况。

　　7 . 1 . 3 . 2 位能值的不确定度

　　各个测量截面的中心点以及各种测量仪表装置的零点，或基准点相对某一任选基准面的高度都是用测量法获得的，通常很精确。 与其他的不确定度源相比，这些分量的不确定度可以忽略不计。

　　7 . 1 . 3 . 3 动能值的不确定度

　　动能值的不确定度一方面与测量截面处的平均速度不确定度有关，涉及横截面积的不确定度及使用的流量测量方法;另一方面还与速度水头系数 αa计算的不确定度有关( 它是流动条件的函数，见7 . 2 . 4) , 对于低扬程泵这些不确定度可能更重要。

　　7 . 1 . 3 . 4 水位测量不确定度

　　主要涉及水位波动和倾斜而引起的不确定度及测量器具(装置)的不确定度。 作为参考指导，对测量器具(装置)(见 7 . 3 . 2)所致的不确定度可粗略估计如下：

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　　— 水位尺、板规：± 10 mm~ ±20 mm;

　　— 浮规、起泡器：± 5 mm~ ± 10 mm;

　　— 液柱压力计、针形或钩形水位计：± 1 mm~ ±3 mm。

　　7 . 1 . 3 . 5 压力测量不确定度

　　如果预先已对取压孔及其连接管采取了充分的预防保证措施，测量结果未受到压力波动的影响而失真，则由于测量仪表(装置)(见 7 . 4 . 2)所致的系统不确定度可采用以下的估计值：

　　— 液柱压力计：±0.2%~±1% ;

　　— 静重压力计、压力秤：±0.05%~±0.5% ;

　　— 弹簧压力计：±0.5%~±1% ;

　　— 压力传感器：±0.2%~±1%。

　　7 . 2 测量截面的确定

　　7 . 2 . 1 单独试验的泵

　　7 . 2 . 1 . 1 总则

　　试验目的是检查不带任何上游或下游连接附件的泵的水力性能，因此可能的话(见 7 . 2 . 3),最好是按 7 . 2 . 1 . 2 和 7 . 2 . 1 . 3 所述，在尽可能靠近泵的入口法兰和出口法兰处测量泵的扬程。

　　7 . 2 . 1 . 2 入口测量截面

　　在实际条件允许情况下，应将入口测量截面设在与泵入口法兰相距至少等于两倍管路直径的直平行管段中，且该截面处的液流条件应尽可能满足 5 . 2 . 2 所规定的条件。 若不能满足条件，例如在部分流量工况下产生预旋或者回路的布置引起非对称流型或旋涡流型时，就可能产生误差，在这样的情况下，有必要按 7 . 2 . 4 . 2 对液流条件进行探查。

　　然而，在特殊情况下，在吸入管路距入口法兰某一距离处或者在具有自由液面的泵的吸水池中测量入口总水头也可行。 在这两种情况下测量，应考虑测量截面至入口法兰的水头损失 HJ1 ,并按 7 . 2 . 5计算。

　　当水头是通过测量水位得到时，如 自 由液面不稳定(例如存在涌动或波浪)，或者存在局部的高速度，或在泵入口附近出现旋涡，均有可能产生误差。 此时应选择适当的测量位置并使用适当的稳定装置(见 7 . 3 . 1)以便使这些影响降至最小。 此外对测量位置处的速度水头(如果与泵扬程相比不能忽略)和作用在液面上的压力(通常为大气压)均应予以考虑。

　　7 . 2 . 1 . 3 出 口测量截面

　　在实际条件允许情况下，应将出口测量截面设在与泵出口法兰相距至少为两倍管路直径的直平行管段中。 如测量截面处液流条件为非对称流或旋涡流，则将产生测量误差;液流的这种分布不均匀性，表明泵对从叶轮流出进入泵壳后的液体整流不充分。 当流量偏离泵的设计流量时，对型式数大的泵，这种现象常常不可避免。 通过将测量截面设在较远的下游处并计算出口法兰至测量截面这段距离的水头损失 HJ2 ,并按 7 . 2 . 5 计算。 也许可扩大水头测量精度符合精密级试验要求的流量范围。 为了保证速度分布是满意的或为了确定适用的动能系数，可能需要按 7 . 2 . 4 对各个流量下的液流条件进行探查。

　　对于经可视为泵一部分的管路系统直接向一个有 自 由液面的水池的水下排水的泵，其出 口总水头由测量水池的水位得出，7 . 2 . 1 . 2 所述的各点同样适用于此。

　　7 . 2 . 2 带连接管路附件一起试验的泵

　　如果对泵及被视为泵组成部分的全部或部分上游和下游连接管路附件的组合体进行试验，则7 . 2 . 1

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　　的规定适用于连接管路附件的入口和出口法兰，而不是泵的入口和出口法兰，这样的处理使测量能包含由管路附件所引起的所有水头损失。

　　7 . 2 . 3 两端不能接近的泵

　　如果泵的入口侧或出口侧不能接近，或两侧都不能接近(这种情况特别发生在现场试验场合)。则应将测量截面设在局部条件最佳的位置上，并且双方应协议商定如下：

　　— 试验是适用于泵与包含在两个测量截面之间的这部分回路的组合体(在这种情况下 7 . 2 . 2 的要求适用);

　　— 还是试验由测量截面处测定的总水头加上泵两侧的水头损失 HJ1 和 HJ2(按 7 . 2 . 5 计算)推算出泵的扬程。

　　7 . 2 . 4 测量截面的选择及液流条件的影响

　　7 . 2 . 4 . 1 测量截面的选择

　　应注意水位或压力测量截面的位置。 如果泵的入口和出口的测量截面处测得的平均值计算的压力水头和速度水头使泵扬程存在明显误差时，则应在更远的上游和下游处选择合适的测量截面(见 7 . 1 . 1)。

　　对于管路中的压力测量，测量截面应设在具有恒定横截面的直管段中，直管段的长度范围包括入口测量截面上游 5 倍和下游 2 倍管子直径长度，出口测量截面的上游 2 倍和下游 1 倍管子直径长度。 如果直管长度不够(例如在入口短喇叭管的情况下)，测量截面的上游和下游直管段长度上的划分，应最好地利用测量截面的上游和下游局部条件(例如按上游和下游之比 2 ∶ 1) 。应避免速度分布图形发生严重畸变(由于弯头、阀、任何其他的液流扰动或紧挨泵本身所致)的截面。

　　对于水位测量，应按如下选择测量位置，即使得：

　　— 水池测量区内的速度非常小，速度水头可忽略不计[见图 6a)] ;

　　— 计算速度水头用的横截面面积很好确定，并且是易于测量的[见图 6b)]。

　　a)速度接近 0 b)横截面稳定

　　图 6 通过测量水位确定总水头的示例

　　GB/T 18149—20 17

　　7 . 2 . 4 . 2 速度分布的探查

　　当入口或出口的总水头是通过测量导水管中的压力获得时，通常不必确定沿测量截面的速度分布。这主要用在认为已有满意的液流条件证据的情况下。 该证据可以是利用在同一试验台上以前进行的试验，或是使用其直管长度足以保证有充分演变的速度分布的水管，并且吸入管中无泵本身引起的预旋。

　　如果不存在这样的证据，并且速度水头与泵扬程之比大于 0 . 02 时，为了保证所选择的测量截面是适合提供测量结果的，同时也为了计算可利用速度水头系数 αa , 应对速度分布进行探查。 如有怀疑，出口测量截面离泵出口法兰不是很远，利用 4 个取压孔(见 7 . 4 . 1 . 1 和 7 . 4 . 1 . 4)检查沿整个测量截面的压力分布，有助于决定是否进行速度分布的探查。

　　速度分布的探查应包括在测量横截面的平面内对沿至少为两条互相垂直的直径方向分布的一系列测点进行局部速度的大小和方向的测定。 这可以通过使用探测管的方法来实现。 图 7 示有这种探测管的例子。 更详细的内容，见 ISO 7194 。

　　如果用探测管沿管子直径方向从一端至另一端测得的各个偏转角示值大而且不等，表明存在着三维流动以及压力与速度分布不均匀的可能性，该测量截面不适合进行精确的水头测量。

　　一个测量截面，用探测管作了探查，具备以下条件，可认为该截面是满意的：

　　— 没有一个测量点的速度方向偏离管子轴线方向大于 10°;

　　— 没有一个测量点的速度值大于 2 倍平均速度;

　　— 测量截面上各个取压孔测得的压力均等程度良好(见 7 . 4 . 1 . 4) 。

　　a)楔形探测量管 b)圆柱形探测量管

　　图 7 偏转探测管示例

　　7 . 2 . 4 . 3 泵引起的预旋的影响

　　在部分流量工况下由于预旋会使泵入口总水头的测量产生误差(见图 8) 。这些误差可按如下所述的方法进行检测并加以修正：

　　a) 如果泵是从一个具有自由液面的开式池中吸水，池中水位和作用在水面上的压力都是恒定的，

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　　则开式池至入口测量截面处的沿程水头损失在没有预旋的情况下按流量的二次方规律变化。入口总水头的值也应遵循同一规律。 在大流量工况下，可得到沿直线 H1=A-BQ2 分布的测量点;但