往复式活塞泵供水压力波动试验研究

　　介绍一种可实现连续供水的往复式活塞泵系统与试验测试系统。通过试验与测试，分析出水压力波动的原因，并利用蓄能器对出水压力波动抑制进行了试验研究，取得了较好的效果。

　　动力端由液压直接驱动的往复式泵作为供水装置应用时，出水具有高压大流量的特点，供水压力可达4～6MPa，此时流量仍可达到15～30L/s;另一方面，可通过液压系统快速调节输水压力和流量。目前随着超高层建筑越来越多，往复式泵作为供水装置，用作消防泵或作为超高层建筑供水装置，有较好的应用前景。但是，往复式泵存在一定的流量、压力波动，是它投入实际应用的一个巨大阻碍。作者在分析往复式活塞泵供水压力波动原因的基础上，针对其供水特性，运用蓄能器对波动进行抑制试验研究，结果表明可大大降低其出水压力波动性，提高了系统的可靠性。试验结果为液压驱动的往复式活塞泵供水研究提供了一定的参考价值，也为往复式活塞泵作为消防供水装置的实际应用提供了试验依据。

试验平台

　　试验平台组成及工作原理如图1所示，由水泵系统、液压控制系统与测试系统组成。水泵系统为往复式双缸双作用活塞泵。水泵系统的运行原理：控制器程序控制三位四通电磁换向阀6、7的电磁铁DT1、DT2、DT3、DT4得失电顺序，控制油缸各腔A1、B1、A2、B2进油顺序，实现2个双作用活塞泵8、9的交替往复动作。系统运行过程中，一缸活塞即将到位的压力信号控制另一缸的启动，保持两缸出水的叠加，结合单向阀组实现出水口的连续供水。电磁铁得电时序如图2。

图1 往复式活塞泵试验平台组成及工作原理图

图2 电磁铁得电时序图

　　测试系统由检测装置———压力传感器、信号采集系统及用于处理和存储的计算机组成。压力传感器布置如图1所示，用于检测4个油缸各腔压力p1、p2、p3、p4，主系统压力p以及水路出口压力p0。试验通过采集各压力传感器数据并存储在计算机中，由计算机处理后得到压力-时间曲线。

结论与展望

　　(1)往复式柱塞泵作为供水装置时存在压力波动的难题，通过试验分析了出水压力波动的原因。

　　(2)双缸往复泵在打水过程中，利用一缸与另一缸出水的叠加可以解决出水连续性，衔接的控制方法与结构对波动有较大影响。文中利用缓冲腔结构和到位压力信号控制两缸打水衔接，控制简单，易于实现。

　　(3)利用蓄能器对出水压力波动的抑制进行了实验研究，取得了较好的衰减效果。

　　(4)直接在出水总管路上连接蓄能器时，出水压力波动可由无蓄能器稳压时的35%降低到10%左右。

　　(5)蓄能器对出水压力波动有较大改善，不足之处是蓄能器固定的充气压力和容积参数对于不同的出水压力和流量不能进行匹配调节，即无法保证不同工况下的最优匹配，因此需要进一步研究往复式活塞泵出水波动的抑制方法。