【航天工业行业标准(QJ)】 液体火箭发动机泵水力试验方法

中华人民共和国航天行业标准
FL2845
QJ3202—2005
液体火箭发动机泵水力试验方法Test method for hydraulics of liquid rocket engine pump2005—04—11发布
国防科学技术工业委员会发布
2005一07一01实施
060508000052
本标准由中国航天科技集团公司提出本标准由中国航天标准化研究所归口。前言
本标准起草单位：中国航天科技集团公司六院第十一研究所。本标准主要起草人：白东安、塞海。QJ3202—2005
1范围
液体火箭发动机泵水力试验方法QJ3202-2005
本标准规定了液体火箭发动机泵水力试验（以下简称水力试验）的目的、试验要求、试验程序、试验数据处理与评定。
本标准适用于液体火箭发动机用离心泵、混流泵和轴流泵以水作介质的性能试验与气蚀试验。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包含勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用的文件，其最新版本适用于本标准。GJB3387—1998火箭发动机术语
3术语与定义
GJB3387一1998确立的以及下列术语和定义适用于本标准。3.1
考台泵pumpforexaminingtestsystem用来验证泵试验系统、测量系统是否满足试验要求的专用泵。4试验目的
水力试验的目的如下：
a）通过性能试验确定泵的扬程、功率和效率与流量之间的关系，即测定泵的扬程与流量曲线、功率与流量曲线和效率与流量曲线：b）在规定的转速和流量下，通过气蚀试验，测定泵的气蚀特性，获得净正抽吸压头与扬程曲线，并得到临界气蚀点。
5试验要求
5.1试验系统组成及要求
5.1.1试验系统组成
试验系统采用闭式循环系统，一般由动力传动系统、液路系统、润滑系统、气路系统、测量系统（测功系统和测速系统）等组成。水力试验系统原理图见图1。5.1.2试验系统要求
水力试验系统一般应满足以下要求：a）试验系统应满足水力试验的功率、流量、压力及转速的要求：b）测量设备的精度应满足试验任务书的要求：c）新建或改建的试验系统须进行稳定性评定，并通过有关部门组织的评审后方可投人使用，状态没有变化的试验系统应定期进行稳定性评定：d）液路系统应密封可靠：
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测功系统
流量调节阔
出口压力
传感器
动力传动系统
人口压力
传感器
试验泵
图1水力试验系统原理图
流量计
稳流装量
真空泵
接气源
e）试验系统中管路人口、出口测压环形室的位置应取在离泵的人口、出口截面距离等于2倍的管径处；
f）泵人口直管段的长度应大于15倍管径，出口直管段长度应大于5倍管径：g）流量计人口直管段的长度应大于15倍的管径，出口直管段长度应大于6倍管径：h）水箱入口应安装过滤器，其中泵人口前应安装滤网过滤，滤网的流通面积应大于人口管截面积；i）试验系统应设置供油或冷却水装置，以便润滑和冷却轴承（供油装置应安装过滤器）；j）电机润滑油路应加设自动报警系统。5.2试验技术要求
试验技术要求如下：
a）水力试验时允许采用额定转速，也可降低转速进行试验，一般试验转速不低于额定转速的60%；b）泵人口压力应满足试验任务书的要求；c）性能试验一般应重复进行一次，以减少系统误差带来的影响；d）试验条件允许的情况下，应实行双系统测量。5.3试验环境及介质要求
泵试验对环境及介质的要求如下：a）环境温度为5℃35℃；
b）试验现场应保持整洁，标识清晰：c）水力试验采用不含杂质的常温清水作为介质，试验前水的温度应不超过35℃，试验前后温差应小于5℃。
5.4试验大纲
试验承担单位应编写试验大纲，试验大纲的内容如下：a）试验目的；
b）泵的型号、图号和序号；
c）试验内容和日期；
d）节流圈直径；
e）满足试验要求的流量计、扭矩仪、压力和振动传感器。5.5考台泵要求
5.5.1考台泵的壳体、离心轮和诱导轮应配套使用，不得更换其中任何个零件。QJ3202-200S
5.5.2装配考台泵的技术状态，如密封间隙、诱导轮与离心轮的相对位置等应保持一致。5.5.3考台泵应妥善保管，定期检查，如发现离心轮、诱导轮叶片损伤而影响泵的性能，应成套更换。6试验程序
6.1试验前准备
6.1.1试验设备准备
试验前检查试验系统所用设备，应在校验合格有效期内。6.1.2试验系统检查
试验系统检查的内容如下：
a）将与泵连接的工艺管路的人口、出口用法兰堵死；b）系统注水：打开系统所有放气阀门，待管路充满水后，给水箱注水；c）密封检查：给水箱增压，压力值不小于0.35MPa表压），保持压力10min，连接处不允许泄漏d）真空度检查：系统注水密封检查完毕，起动真空泵抽真空至-0.05MPa(表压)，保持压力10min其压升不大于0.01MPa。
6.1.3泵的验收
泵的验收要求如下：
a）泵的履历书应与实物一致；
b）泵的外观应无异常，铅封、堵盖、紧固件应完好无损、密封面无划伤：c）泵轴的转动应灵活。
6.1.4泵的安装
泵的安装要求如下：
a）泵轴与电机轴的同轴度不大于0.05mm，平行度不大于0.06mm，应能轻松插入联轴套中，轴套能灵活自由地沿轴向移动；
b）连接液路、气路和供油装置并卡紧支架上的卡箍；c）泵入口、出口法兰与试验系统的人口、出口连接法兰相对同轴度应不大于0.5mm。6.1.5传感器的安装
安装试验用流量、压力和振动传感器。6.1.6试验前状态检查
试验前的状态检查内容如下：
a）试验系统的连接状态；
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b）各阀门的动作情况；
c）真空泵的工作情况；
d）传感器的名称、编号及标定参数表与实物是否一致；e）测功系统的状态；
测速系统的状态；
g）试验系统的供油或供冷却水装置的工作状态；h）电机的工作状态；
试验系统密封情况；
j）计算机和数据采集系统处于待测状态。6.2试验项目
6.2.1考台试验
用考台泵验证泵试验系统、测量系统是否满足试验要求的试验过程。用考台泵对试验系统进行考台试验，考台合格后方可进行泵的水力试验。如出现考台数据超出考台泵统计数据范围的情况，应查找原因，采取措施。
6.2.2性能试验
在规定的转速下，依次从小流量到大流量，选取的点数一般不少于5个点，5个点选择为额定流量的80%、90%、100%、110%和120%。对每个试验点应测量并记录实际转速、泵人口压力、泵出口压力大气压力、功率、流量、环境温度、水的温度和密度。6.2.3气蚀试验
在规定的转速和流量下，采取逐渐降低泵人口压力的方法使泵气蚀，同时测量并记录实际转速、泵人口压力、泵出口压力、大气压力、流量、环境温度、水的温度和密度。在未气蚀区域可以采集几点，在气蚀区域应密集采集，总的采集点数应不少于13点，气蚀试验应使扬程下降大于4%以上。6.3试验程序
6.3.1性能试验程序
6.3.1.1试验准备检查完毕，首先起动供油或冷却水装置，供油压力、流量应满足要求。6.3.1.2打开数据采集系统，进人试验状态，计算机屏幕一般应显示必要的测量数据及转速、流量、泵人口压力的调节值和范围。
6.3.1.3供油或冷却水装置起动后，数据采集系统进入试验状态，方可起动电机。在低速运转时应监听泵内轴承及叶轮的运转情况，若有异常，应立即停止运行。6.3.1.4电机转速升至规定的转速，同时将流量和人口压力调节到规定的范围，并在该范围内稳定5s后，开始采集第一个试验点。
6.3.1.5采集第一个试验点结束后，按性能试验的流量点依次采集至一个循环完成，然后再重复一次至试验结束。
6.3.2气蚀试验程序
电机升速前的操作和性能试验相同。当电机转速升到规定的转速范围时，将人口压力、流量调节到规定的范围，采集第一个试验点，后缓慢降低人口压力，当人口压力接近负压时，起动真空泵，逐点采集到气蚀试验结束。
6.3.3异常情况处理
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6.3.3.1试验过程中，若出现冒烟、漏液、振动加剧、异常响声等情况，应立即停止试验，对故障进行分析、排除。
6.3.3.2电机润滑油路报警系统一旦发出警报，应立即停止试验。7试验数据处理与评定
7.1参数计算与换算
7.1.1参数计算
水力试验的扬程、功率、效率和净正抽吸压头按公式（1）～（4）进行计算：+(2。 -2,)+*-~2
Hw = (P。- p,)×106
Hw×qywPwg
103×Pw
NPSH = (P, + Pb -P,)×106
式(1)～(4)中：
H水力试验扬程，单位为米(m);
P——泵出口压力(表压)，单位为兆帕(MPa)；P,泵人口压力(表压)，单位为兆帕(MPa);P水的密度，单位为千克每立方米（kg/m2)；加速度，单位为米每二次方秒（m/s2）；z。
一泵出口测点与基准面的距离，单位为米(m）；-泵人口测点与基准面的距离，单位为米（m）；泵出口液流速度，单位为米每秒（m/s）；泵人口液流速度，单位为米每秒（m/s）；一功率，单位为千瓦(kW)；
M轴扭矩，单位为牛顿米(N·m);nw
水力试验转速，单位为转每分（r/min）；9550———系数，单位为转（r）；n水力试验效率；bzxZ.net
9——水力试验体积流量，单位为立方米每秒（m/s)；NPSH—净正抽吸压头，单位为米（m）：Ps—大气压力(绝压)，单位为兆帕(MPa);P,—饱和蒸气压力(绝压），单位为兆帕(MPa)。7.1.2参数换算
（4）
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将水力试验转速下的流量、扬程和功率按公式（5）～（8）换算为额定转速和实际介质：q。=q
H。=H
n。=nw
式(5)～(8)中：
-额定体积流量，单位为立方米每秒(m2/s)；额定转速，单位为转每分(r/min）：H。额定扬程，单位为米(m);
Pm—实际介质密度，单位为千克每立方米(kg/m2);P。额定功率，单位为千瓦(kW);P。—实际介质密度，单位为千克每立方米(kg/m);n。额定效率。
7.1.3性能试验数据处理
将试验转速换算到额定转速，按实际介质密度换算，同时考虑温度的影响后，采用最小二乘法对性能试验点进行拟合，得到泵的性能拟合曲线。7.2结果评定
性能试验中两次测量的流量、扬程、功率和计算得出的效率的重复性偏差在1%以内，可以判定试验合格或有效。
7.3试验报告
试验报告的内容如下：
a）额定转速下的每个试验流量点的实际流量、扬程、功率和效率：b）试验转速下的净正抽吸压头；c）流量与扬程、流量与功率、流量与效率和净正抽吸压头与扬程曲线：d）泵的性能拟合公式。
气蚀试验的数据可不进行转速换算，按实际数据绘制气蚀曲线，将泵的性能试验和气蚀试验的数据处理结果编写成试验报告，签署完整后归档。6
中华人民共和国航天行业标准
液体火箭发动机泵水力
试验方法
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中国航天标准化研究所出版
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中国航天标准化研究所发行
版权专有不得翻印
2005年7月出版
定价：11.00元