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第一篇 基础知识 1

第一章 水力学基础知识 1

第一节 液体的主要物理性质 1

一、液体的密度 1

二、液体的黏滞性 2

三、液体的压缩性与膨胀性 3

四、液体的表面张力特性 3

五、液体的汽化压力特性 4

第二节 水静力学基本方程 4

一、水静力学基本方程 4

二、压力的计量 5

三、压力的计量单位 6

四、水静力学方程的应用——液柱式压力计 7

第三节 伯努利方程 8

一、实际液体的伯努利方程 8

二、实际液流伯努利方程的讨论 9

第四节 水头损失 10

一、水头损失的分类 10

二、流动状态的判定 10

三、水头损失的计算 11

第五节 短管的水力计算及其基本问题 15

一、短管的水力计算 15

二、短管水力计算的基本问题 16

参考文献 16

第二章 泵的基础知识 17

第一节 泵的分类、工作原理及特点 17

一、泵的分类及工作原理 17

二、各类泵的特点 19

第二节 泵的基本参数 20

一、流量 20

二、扬程 20

三、转速 21

四、功率 21

五、效率 21

六、汽蚀余量 22

第三节 泵特性曲线 22

一、基本性能曲线 23

二、相对特性曲线 25

三、通用特性曲线 26

四、综合性能曲线（型谱图） 27

五、全性能曲线 28

第四节 叶片泵的相似理论 31

一、相似条件 31

二、相似定律 33

第五节 泵的汽蚀 34

一、汽蚀现象的发生过程 34

二、汽蚀的危害 34

三、汽蚀性能参数 35

第六节 比转数与型式数 39

一、比转数 39

二、型式数 41

第七节 叶片泵的运行特性与调节 42

一、泵装置系统的管路特性 42

二、泵工况点的确定 43

三、泵的串并联运行 43

四、泵运行工况的调节 45

参考文献 47

第三章 电工技术基础知识 48

第一节 三相交流电路 48

一、概述 48

二、我国配电网的供电方式 48

三、三相负载的连接方式 50

四、三相电路的功率 51

五、影响功率因数的主要因素与提高功率因数的措施 52

第二节 变压器、调压器及互感器 53

一、变压器 53

二、调压器 54

三、互感器 56

第三节 低压电器 60

一、概述 60

二、隔离开关 61

三、断路器 62

四、熔断器 64

五、接触器 66

六、继电器 68

七、主令电器 73

第四节 三相交流电动机的控制与起动 76

一、三相交流电动机的电气控制电路 76

二、三相交流异步电动机的起动方式 79

参考文献 83

第四章 异步电动机的基本知识 85

第一节 异步电动机的用途及分类 85

一、异步电动机的基本特点和用途 85

二、异步电动机的分类 85

三、异步电动机产品的基本系列与派生系列 87

四、异步电动机产品型号编制方法 89

第二节 异步电动机的工作原理与结构 91

一、与电动机工作原理相关的基本电磁定律 91

二、三相异步电动机的结构与工作原理 92

三、泵用单相异步电动机的结构与工作原理 108

第三节 异步电动机的特性及相关参数 112

一、异步电动机术语的基本定义及额定值 112

二、异步电动机的特性及相关参数 114

第四节 异步电动机的运行 121

一、异步电动机的运行条件 121

二、异步电动机的变频调速 125

参考文献 126

第五章 单位制、测量误差及测量不确定度评定 127

第一节 国际单位制、我国的法定计量单位 127

一、国际单位制 127

二、我国的法定计量单位 129

三、泵试验中常用的物理量、符号、量纲和单位 130

第二节 测量、测量误差与测量不确定度评定 132

一、测量与测量误差 132

二、仪表与传感器的主要特性与静态指标 135

三、概率论与数理统计的基本知识 136

四、测量不确定度概述 143

五、测量不确定度的评定及数学模型的建立 147

六、不确定度传播律 149

七、标准不确定度的A类评定 149

八、标准不确定度的B类评定 150

九、合成标准不确定度的评定 153

十、扩展不确定度的评定 155

十一、试验及测量结果的表示 155

第三节 数值修约规则 156

一、术语和定义 156

二、数值修约的一般规则 156

参考文献 157

第二篇 试验设备 158

第六章 部分国内外泵试验台简介 158

第一节 部分国内泵试验台简介 158

一、中国农业机械化科学研究院水泵试验室 158

二、上海凯泉泵业（集团）有限公司测试中心 160

三、大连深蓝集团核Ⅱ级泵试验台 163

四、南水北调工程用泵模型试验台 163

五、中国农业机械化科学研究院部分推广项目 164

第二节 部分国外泵试验台简介 167

一、德国KSB集团公司试验台 167

二、美国Xylem集团 171

三、瑞典Flyght公司大型潜水泵试验台 175

四、美国CWFC公司的工程泵分部（EPD）的试验设备 176

五、日本荏原（EBARA）低温潜没电泵试验设施 177

第七章 水泵试验室的工艺设计 180

第一节 概述 180

一、水泵试验室的作用及任务 180

二、水泵试验室的分类及特点 181

三、水泵试验室的构成 182

四、水泵试验室工艺设计 182

第二节 水泵试验室总体布置的工艺设计 184

一、水泵试验室内区域的划分 184

二、水泵试验室的总体布置方案 184

三、水泵试验室对建筑、起重、运输及给排水等的要求与选择 186

第三节 水泵试验室水力循环系统（试验台）的工艺设计 188

一、试验水池 189

二、试验台类型、参数的选择与确定 192

三、试验台结构的初步设计 194

第四节 水泵试验室配电系统的工艺设计 194

一、概述 194

二、水泵试验室对供配电的基本要求 195

三、配电系统方案设计的主要内容 195

第五节 水泵试验室测试系统的工艺设计 200

一、测试系统初步设计的内容和依据 201

二、确定测试系统的形式 201

三、提出测试系统应具有的功能及主要技术指标 202

四、提出自动测试系统硬件的总体配置 203

五、提出对自动测试系统应用软件的基本要求 203

参考文献 203

第八章 泵试验的水力循环系统（试验台）设计 204

第一节 概述 204

一、试验台的分类 204

二、试验台的特点与比较 205

第二节 开敞式试验台的设计 206

一、试验台的布置形式 206

二、入口管路的设计 206

三、出口管路的设计 209

四、管法兰的选择 211

第三节 封闭式试验台的设计 214

一、封闭式试验台的水力计算 214

二、封闭式试验台试验段及水力元件的设计 217

三、试验管路及其附件的设计与选择 228

四、附属设备的选择 240

第四节 几种典型试验台 242

一、多功能开敞式试验台 242

二、开、闭式试验台 243

三、微型泵试验台 244

四、卧式结构的轴（斜）流泵模型与装置模型试验台 246

五、封闭式汽蚀试验台 247

参考文献 248

第九章 测量系统的设计 249

第一节 概述 249

一、测量与测量系统 249

二、测量的分类 249

第二节 泵试验中测量系统的构成 250

一、参数测量部件（或部位） 250

二、测量仪器仪表 251

三、测量线路（引压管与信号连接线） 252

第三节 泵试验中的参数测量 253

一、泵试验中参数测量的类型 253

二、泵试验中主要参数测量的方法与选择 253

参考文献 259

第十章 泵试验室配电系统的设计 260

第一节 概述 260

第二节 电气技术文件、图形符号及电气图的设计 260

一、电气技术文件的内容 260

二、电气技术文件的特点 261

三、电气文字符号和图形符号 262

四、电气图样设计 272

第三节 泵试验常用的几种典型电路 274

一、直接起动转矩测功方式的试验电路 275

二、使用起动器的单回路试验电路 276

三、多起动回路转矩测功的试验电路 277

四、采用电测功（损耗分析法）的试验电路 279

参考文献 282

第十一章 泵试验台的安装、调试及验收 285

第一节 泵试验台的安装 285

一、概述 285

二、水力循环系统的安装 286

三、配电与控制系统的安装 289

四、测量系统的安装 290

第二节 泵试验台调试及测量不确定度的确定 291

一、水力（管路）循环系统的调试 291

二、测试系统分步调试 292

三、试验系统整体调试 293

第三节 泵试验台验收 294

一、验收的目的和范围 294

二、验收的地点与形式 294

三、验收现场应具备的试验条件 295

四、验收的主要依据 295

五、验收的主要技术指标与要求 295

六、验收的内容、方法和步骤 296

参考文献 297

第三篇 测量技术 298

第十二章 流量的测量 298

第一节 原级法 298

一、概述 298

二、原级法流量测量的分类、原理 300

三、原级法流量测量系统的组成 300

四、流量计原位标定的操作程序及有关规定 304

第二节 节流式差压流量计 305

一、节流式差压流量计的基本原理 306

二、节流式差压流量计的流量计算公式 306

三、节流式差压流量计的分类及特点 309

四、节流式差压流量计的适用范围 311

五、节流式差压流量计的选型、安装及使用注意事项 311

第三节 涡轮流量计 318

一、涡轮流量计的结构与工作原理 318

二、涡轮流量计的分类及特点 320

三、涡轮流量计的性能参数与选型 323

四、涡轮流量计的安装与使用注意事项 324

第四节 电磁流量计 325

一、概述 325

二、电磁流量计的工作原理与结构 325

三、电磁流量计的分类与特点 327

四、电磁流量计的性能参数与选型 329

五、电磁流量计的安装与使用注意事项 332

第五节 薄壁堰 333

一、概述 333

二、薄壁堰的结构和要求 334

三、堰上水头的测量装置及方法 336

四、薄壁堰测量流量的计算公式 338

五、堰的标定 340

六、设计水堰的参考尺寸 341

参考文献 342

第十三章 压力的测量 343

第一节 概述 343

第二节 液柱式压力计 343

一、液柱式压力计的工作原理、分类及特点 343

二、液柱式压力计的压力计算 345

三、液柱式压力计的选型、使用注意事项 345

第三节 弹性式压力计 346

一、概述 346

二、弹性式压力表的分类及特点 346

三、弹簧管压力表的工作原理及结构 348

四、弹簧管压力表的形式与技术参数 349

五、弹簧管压力表的选型 350

六、弹簧管压力表的安装 351

七、弹簧管压力表的校验 352

八、弹簧管压力表的订购及使用注意事项 355

第四节 压力（差压）变送器 356

一、概述 356

二、电容式压力（差压）变送器 359

参考文献 369

第十四章 功率及转速的测量 370

第一节 概述 370

第二节 功率的测量 371

一、转矩测功法 371

二、电测功法 383

第三节 转速的测量 390

一、测频法测速 391

二、感应线圈测速法 393

三、振动测速法 394

参考文献 395

第十五章 振动与噪声的测量 396

第一节 振动测量的基本概念 396

一、概述 396

二、有关振动的基本概念 397

第二节 振动测量系统 399

一、振动测量方法的分类 399

二、振动测量系统的组成 399

三、常用测振仪 406

第三节 泵的振动测量与评价 408

一、泵的振动测量 408

二、泵的振动评价 411

第四节 噪声测量中的声学概念 414

一、声场 414

二、声压级 414

三、声功率级 415

四、频程 415

五、计权声级 416

第五节 噪声测量仪 417

一、声级计 417

二、频率分析仪 420

三、声级校准器 420

第六节 泵的噪声测量及评价 421

一、泵噪声测量的要求 421

二、A计权表面声压级和A计权声功率级的测量与计算 422

三、泵的噪声级别评价方法 425

参考文献 428

第十六章 其他参数的测量 430

第一节 大气压力的测量 430

一、概述 430

二、大气压力的测量仪器及其特点 431

第二节 温度的测量 437

一、概述 437

二、温度测量的分类与比较 438

三、玻璃液体温度计 438

四、热电偶温度计 440

五、热电阻温度计 445

六、温度变送器 447

第三节 液位的测量 448

一、概述 448

二、玻璃管（板）式液位计 450

三、磁翻柱（板）式液位计 451

四、差压式液位计 453

五、堰上水头的测量 456

参考文献 458

第十七章 泵试验中电参量测量及其数字式测量仪表 459

第一节 概述 459

第二节 频率、时间和相位差的测量 460

一、频率的测量 460

二、时间间隔的数字测量 462

三、相位差的数字测量 463

第三节 电压、电流和功率的测量 465

一、电压的测量 465

二、电流的测量 469

三、电功率的测量 471

第四节 阻抗的测量 475

一、概述 475

二、直流电阻测量 476

第五节 电测法测量温度 479

一、热阻式测温 479

二、热电偶测温 480

三、集成温度传感器AD590 481

第六节 ZNX系列数字式测量仪表 482

一、ZNX-2503A三相功率仪 483

二、ZNX-RTA电阻温度仪 484

三、ZNX-AK流量仪 486

四、ZNX-CS转速仪 487

五、ZNX-901A转矩仪（采用相位差方式测量） 488

六、ZNX-810C压力真空仪 490

参考文献 491

第十八章 泵试验的计算机自动测试系统 492

第一节 概述 492

第二节 泵自动测试系统的总体要求 494

一、泵试验对自动测试系统的要求 494

二、泵自动测试系统的总体设计原则 495

第三节 自动测试系统的硬件配置 496

一、计算机系统 496

二、接口与通信模式 499

三、控制对象、控制方式与输出控制器 504

四、测量参数、数据采集方式及常用仪表 512

五、自动测试系统的抗干扰措施 516

第四节 测试系统应用软件 517

一、软件运行环境与支持 517

二、基本功能及组成 517

三、软件的基本模块结构、流程与数据流分析 518

四、曲线拟合数学模型及其对试验结果的影响 520

第五节 PMS泵自动测试系统 523

一、PMS泵自动测试系统的结构型式、适用范围及测量参数 523

二、PMS泵自动测试系统的硬件配置 524

三、PMS泵自动测试系统应用软件“PMSCAT”的功能、特点及典型界面 525

参考文献 529

第四篇 试验方法 530

第十九章 离心泵、混流泵、轴流泵水力性能试验方法 530

第一节 概述 530

一、泵试验的分类 530

二、关于泵的试验标准 532

第二节 离心泵、混流泵、轴流泵的性能试验 533

一、性能试验的原理 533

二、试验条件 534

三、试验的实施 538

四、测量参数的计算 541

五、试验结果的判定与比较 544

六、关于测量不确定度 548

第三节 离心泵、混流泵、轴流泵的汽蚀试验 550

一、汽蚀试验的类型 550

二、汽蚀试验的原理——临界汽蚀余量的获取方法 550

三、试验条件及要求 554

四、试验的实施 555

五、确定临界汽蚀余量（NPSH3）的具体操作方法与步骤 557

六、试验数据的计算与整理 558

第四节 自吸泵自吸性能的测定 558

一、概述 558

二、自吸性能试验的分类 559

三、自吸泵自吸性能的试验方法 559

四、直接法测定自吸性能的试验条件 560

五、直接法试验装置及测量仪表 561

六、试验程序 561

七、试验结果的计算及性能曲线的绘制 563

八、试验结果的判定 563

参考文献 563

第二十章 潜水电泵、长轴深井泵及液下泵试验方法 564

第一节 潜水电泵试验方法 564

一、试验目的、依据和项目 564

二、试验条件 565

三、试验方法与步骤 573

第二节 长轴深井泵及液下泵试验方法 599

一、试验目的、依据和项目 599

二、试验条件 599

三、试验方法与步骤 601

参考文献 603

第二十一章 潜油电泵试验方法 604

第一节 概述 604

第二节 潜油电泵性能试验的类型和项目 604

一、试验类型 604

二、试验项目 605

第三节 潜油电泵的机组成套性能试验 606

一、试验条件、试验装置与设备 606

二、机组成套性能试验 610

第四节 潜油泵的性能试验（卧式安装方式） 614

一、试验条件、试验装置与测量设备 614

二、潜油泵性能试验 615

第五节 潜油泵水力部件性能的测定（模型试验） 616

一、试验条件、试验装置与设备 616

二、模型泵性能试验 616

参考文献 618

第二十二章 其他类型泵的试验 619

第一节 概述 619

第二节 屏蔽电泵的试验 619

一、概述 619

二、试验条件、试验装置、设备与仪器 620

三、试验内容、方法及特点 620

四、试验结果的计算分析 621

第三节 汽车发动机冷却水泵及汽油机直联泵的试验 631

一、概述 631

二、汽车发动机冷却水泵的试验 632

三、汽油机直联泵的试验 633

第四节 核Ⅱ级泵的性能试验 636

一、概述 636

二、试验条件、试验装置、测试系统 638

三、试验方法及特点 640

第五节 螺杆泵的试验 641

一、概述 641

二、试验条件、装置、设备与仪器 642

三、试验方法及特点 643

四、试验结果的计算与分析 644

第六节 机动往复泵的试验 646

一、概述 646

二、试验条件、装置、设备与仪器 647

三、试验项目、方法及特点 649

四、试验结果的计算与分析 650

第七节 水环真空泵的试验 653

一、概述 653

二、试验条件、试验装置与设备 654

三、试验方法及特点 660

四、试验结果的计算分析 660

参考文献 662

第二十三章 水泵模型试验 664

第一节 概述 664

一、水泵模型试验的目的与适用范围 664

二、水泵模型试验的特点 664

三、水泵模型试验的发展动态 665

第二节 泵模型试验装置（台） 668

一、泵模型试验装置（台）的分类 668

二、对泵模型试验装置（台）的要求 668

三、泵模型试验装置（台）的设计要点 672

第三节 模型泵 680

一、模型泵的范围 680

二、模型泵的相似条件 681

第四节 模型试验方法 689

一、能量试验 689

二、空化试验 694

三、飞逸特性试验 698

四、压力脉动的测量 699

第五节 原、模型泵的性能换算 702

一、原、模型泵性能参数的换算 703

二、原、模型效率换算 705

参考文献 708

第二十四章 泵试验的测量不确定度评定 710

第一节 泵试验的测量不确定度评定总则 710

一、概述 710

二、泵试验中导致测量误差以及不确定度的来源 710

三、测量过程及数学模型的建立 711

四、泵试验的测量不确定度的评定规则 712

五、泵试验结果不确定度的评定步骤 713

六、泵测试系统的测量不确定度评定 719

第二节 潜水电泵的测量结果不确定度评定 719

一、概述 719

二、由随机效应导致的标准不确定度（随机标准不确定度） 721

三、由系统效应导致的标准不确定度（系统标准不确定度） 722

四、合成标准不确定度及总不确定度 734

第三节 转矩测功模式试验结果的测量不确定度评定 738

一、概述 738

二、由随机效应导致的标准不确定度（随机标准不确定度） 740

三、由系统效应导致的标准不确定度（系统标准不确定度） 740

四、合成标准不确定度及总不确定度 746

参考文献 749

附录 750

附录A 水的物理性质 750

附录B 局部阻力系数 762

附录C 单位换算 771

附录D 泵试验常用异步电动机的主要技术参数 776

附录E 国内现行泵试验标准目录 806

附录F 国外泵试验标准目录 809

附录G 我国部分城市海拔及大气压力值 812