许超 王辉
陕西省交口抽渭灌溉中心 陕西省渭南市714000
摘要：泵站作为水利、工业、城市供水等系统中的关键设施，其性能的准确评估对于确保系统的高效运行至关重要。然而，在泵站性能测试过程中，由于多种因素的影响，测试结果往往存在一定的误差。本文旨在探讨泵站性能测试中标准不确定度的A类评定、B类评定、合成标准不确定度、扩展不确定度的评定方法，为水泵试测试中测量不确定度的评定提供参考方法和依据。
关键词：泵站；性能测试；不确定度；评定方法
引言
水利行业标准SL 548-2012《泵站现场测试与安全检测规程》中给出了水泵机组最常规的性能参数评定与测量不确定度的方法和简要步骤，具有普遍适用性。具体落实到水泵机组的测量不确定度如何评定则需要测试人员在深入了解测量参数的测量过程与测量设备情况后，对具体问题作具体分析。本文对交口灌区北冯站4#机组水泵机组性能进行测试并对功率的测量不确定度的评定，详细列出了功率的测量不确定度评定的每一步骤，探讨了水泵机组的测量不确定度的评定方法，谨供参考。
一、工程概况
北冯泵站位于西安市阎良区关山镇北冯村，系交口抽渭灌区四级灌溉泵站，1970年建成投运，泵站工程规模属Ⅳ等小（1）型工程，安装4台卧式水泵机组，泵站设计流量1.838m3/s，设计扬程12.80m，泵站总装机功率370kW，并设有10kV变电所一座。泵站现安装2台GSX500-450M型水泵，配套YE4-315L1-6型110kW异步电动机；2台GSX350-300M型水泵，配套YE4-280S-4型75kW异步电动机，水泵机组沿厂房一列式布置泵站采用单机单流道正向进水，压力管道为单机单管，出水设拍门断流。被测4#水泵机组的性能参数如下：流量Q=2175m3/h，扬程H=13.8m，配套功率P=110kW，转速n=980r/min，效率
=83.4%。
二、测试目的
为检验泵站的设计、制造和安装水平，检验厂家对水泵效率和功率所做的保证以及泵站的验收、运行管理和经济运行提供技术依据。
三、测试设备
序号 | 仪器名称 | 测量范围 | 精度/ 不确定度 |
1 | F601超声波流量计 | 0.01m/s～25m/s | 1.0 |
2 | MT200超声波测厚仪 | 10-200mm: (±0.5%H+0.1)mm | 0.01mm |
3 | 钢卷尺 | 5m | 1mm |
4 | 精密压力表 | -0.1～0.06MPa | 0.4 |
5 | 精密压力表 | 0～0.25MPa | 0.25 |
6 | DSZ2水准仪 | 0～50m | 水平0.5mm 准线0.1mm |
7 | D26瓦特表 | 0-2.5-5A 0-150-300-600V | 0.5 |
8 | D26瓦特表 | 0-2.5-5A 0-150-300-600V | 0.5 |
9 | DM6234P光电转速表 | 5～100000转/分 | +（0.05+1） |
10 | VA-80振动测试仪 | 10Hz～1kHz | +（5%+2d） |
11 | SL-4001声级计 | 38～140dB | U=0.4dB |
四、测试方法
4.1 流量测量
在水泵机组出口管道选一段直管，使用F601型超声波流量计进行测量，选用外夹式多声道测流方式，且应实测探头安装处的管道壁厚。
4.2 扬程测量
采用压差法，并考虑位置水头及流速水头，求得水泵扬程；在泵站进水池末端、出水池首端处用DSZ2型水准仪测量测试装置扬程。
4.3 功率
采用双瓦特表法测试电机的输入功率，依据SL 548-2012采用负载率换算法计算水泵轴功率传动效率（弹性联轴器，其传动效率取0.99）。
4.4 转速
应用非接触式，在旋转体上贴一张反射标记采用光电转数表进行测量。
4.5 含沙量
在水泵出口法兰处取水样，采用比例法。
4.6 振动
采用直接接触式分别测量轴向、水平和垂直三个方向的振动速度有效值。
4.7 噪声
距离测试部位1m处，采用SL-4001型精密声级计进行噪声测试。
四、测试结论
经现场检测，交口抽渭灌区北冯泵站所测试的水泵在设计工况下，水泵流量满足设计；水泵基本运行于高效率区，水泵效率较高，且水泵其他各项性能参数基本均满足设计；水泵机组装置效率、能源单耗均符合规范及满足泵站运行管理要求。在整个测试过程中，水泵机组均运行平稳，振动、噪声均符合规范要求。
五、测试结果
表1 水泵机组现场测试结果
编号 | 工况 | 转速 r/min | 流量 m3/s | 水泵 扬程 (m) | 装置 扬程 (m) | 输入 功率 (kW) | 轴功率 (kW) | 水泵 效率 (%) | 装置 效率 (%) | 能源单耗 kWh/kt·m |
4# | 设计水位 | 986.6 | 0.597 | 13.32 | 11.58 | 100.60 | 95.37 | 82.27 | 67.84 | 4.02 |
六、电机输入功率
测量不确定度评定
绕组功率测量采用双瓦特表测量。
表2 电机绕组功率测量成果
机组 编号 | 参数 | 测量值 | ||
1 | 2 | 3 | ||
4# | 绕组功率P绕（kW） | 100.200 | 100.800 | 100.800 |
1）A类标准不确定度分量的评定
绕组功率的测量不确定度分量
：
绕组功率测量的平均值： 
（1-1）
式中:
、
——测量读数序号、测量次数；
——第
次测量的绕组功率值。
将表2中数据代入公式（1-1），计算得：
100.60kW。
标准偏差： 
（1-2）
将表2中及
数据代入公式（1-2），计算得：
0.3464kW。
算术平均值的标准偏差： 
（1-3）
经计算得：
0.2kW，则
0.2kW。
2）B类标准不确定度分量的评定
①由瓦特表引入的不确定度分量
、
根据两瓦特表的检定证书，A相所使用的瓦特表最大基本误差为0.6%，A相最大功率为31.80kW，均匀分部，既
，故
31.80
0.1102kW。
根据两瓦特表的检定证书，C相所使用的瓦特表最大基本误差为0.4%，C相最大功率为69.00kW，均匀分部，既，故
69.00
0.1594kW。
②由电流互感器引入的不确定度分量
根据电流互感器的检定证书，所使用的电压互感器计符合0.5级，即其最大误差为0.5%，故其最终对绕组功率测量结果的影响不超过0.5%，取其变化半径
，均匀分布，即，故
0.2910kW。
3）合成标准不确定度的评定（绕组功率）
经计算得：
0.4027kW。
4）扩展不确定度的评定
取
，则扩展不确定度
，即
0.8055kW。
所以：
100.600kW，
0.8055kW（）
结语
泵站性能测试的准确性对于确保泵站的高效运行和维护至关重要，本文对水泵机组功率A、B两类测量不确定度评定进行了简单计算，其中B类评定中测量示值精度的引入，对于水泵生产企业实验室对产品试验结果的不确定度评定具有较强的应用价值和推广性。测量不确定度评定在实际工作中具有重要的意义。
参考文献
[1] SL 548-2012 泵站现场测试与安全检测规程
[2] GB/T 30948-2021 泵站技术管理规程
[3] GB/T 29531-2013 泵的振动测量与评价方法
[4] GB/T 29529-2013 泵的噪声测量与评价方法
[5] GBT 10069.3-2008 旋转电机噪声测定方法及限值 第3部分 噪声限值
客服QQ：30444492琼网文【2021】1550-113号
增值电信业务经营许可证：琼B2-20210322
出版物经营许可证：新出发龙华出字第(2021)009号
广播电视节目制作经营许可证：(琼)字第00779号
版权所有 ©2002-2024 期刊网(www.qikanchina.com) 琼ICP备2021005105号
