實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介：

水泵全面性能是指水泵在正轉(zhuǎn)速、0轉(zhuǎn)速、負(fù)轉(zhuǎn)速下所呈現(xiàn)出的性能，通常用若干正負(fù)轉(zhuǎn)速下，水泵揚(yáng)程、扭矩隨流量而變化的關(guān)系曲線來(lái)表示。本實(shí)驗(yàn)以真實(shí)場(chǎng)景下的泵站為載體，通過設(shè)定不同變頻器輸出頻率，控制水泵在正轉(zhuǎn)速、0轉(zhuǎn)速、負(fù)轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。在每一個(gè)轉(zhuǎn)速下，調(diào)節(jié)若干組不同的泵站進(jìn)出水池水位，分別得到對(duì)應(yīng)的水泵流量和輸入軸扭矩。這樣，對(duì)于水泵的一個(gè)運(yùn)行轉(zhuǎn)速，就可得到一條水泵揚(yáng)程、流量、扭矩之間的性能曲線。實(shí)驗(yàn)時(shí)，控制水泵在不同轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，就可測(cè)試得到若干條不同轉(zhuǎn)速下水泵揚(yáng)程、流量、扭矩之間的性能曲線。

實(shí)驗(yàn)背景：

在我國(guó)以南水北調(diào)為代表的調(diào)水工程、農(nóng)業(yè)灌溉和排澇泵站、城市及農(nóng)村飲用水工程、抽水蓄能電站工程中，水泵作為核心設(shè)備起到了關(guān)鍵作用。據(jù)最新的全國(guó)水利發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)（2015年）統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)已建成固定機(jī)電灌溉泵站約43.5萬(wàn)處，使用中的大、中、小型水泵達(dá)百萬(wàn)臺(tái)套以上。

水泵的性能曲線是水泵設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、選型、應(yīng)用、改進(jìn)等最為重要的依據(jù)，也是分析解決水泵運(yùn)行問題的基礎(chǔ)。水泵全面性能曲線是水泵全工況下的性能曲線，對(duì)全面深入掌握水泵特性，選好用好水泵有著不可替代的作用。

水泵全面性能曲線測(cè)試實(shí)驗(yàn)，需要對(duì)水泵在正轉(zhuǎn)速、零轉(zhuǎn)速、負(fù)轉(zhuǎn)速運(yùn)行條件下，分別測(cè)出不同流量/揚(yáng)程所對(duì)應(yīng)的揚(yáng)程/流量、輸入扭矩原始數(shù)據(jù)，再對(duì)這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，繪出水泵全面性能曲線。

由于水泵全面性能曲線包含水泵正常工況和非正常工況下的性能，要測(cè)試出水泵全面性能曲線，需要給被測(cè)水泵提供各種非正常工況的運(yùn)行條件，這對(duì)實(shí)體實(shí)驗(yàn)裝置的建設(shè)要求非常高，建設(shè)投資和后續(xù)運(yùn)行費(fèi)用也比較高，學(xué)生做一個(gè)完整的水泵全面性能曲線測(cè)試實(shí)驗(yàn)時(shí)間也非常長(zhǎng)。這種情況下，在相關(guān)專業(yè)課程的教學(xué)過程中，一直沒有開展線下實(shí)體實(shí)驗(yàn)。

利用虛擬仿真技術(shù)，可以任意仿真水泵的運(yùn)行工況，可以大大縮減重復(fù)測(cè)試數(shù)據(jù)的時(shí)間，可以自動(dòng)對(duì)處理過的數(shù)據(jù)繪制曲線，這樣就完全解決了實(shí)體實(shí)驗(yàn)裝置建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用高、做完一次完整實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長(zhǎng)的問題。使得開設(shè)水泵全面性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)課程成為可能。

設(shè)計(jì)原則：

在設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)課程時(shí)，教師團(tuán)隊(duì)注意考慮該課程既要適用于學(xué)習(xí)《水泵及水泵站》課程的大學(xué)學(xué)生，也要適用于想了解本實(shí)驗(yàn)的非專業(yè)人士。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和過程盡量做到深入淺出，目標(biāo)明確，形象生動(dòng)，操作方便，循循善誘，鼓勵(lì)探索，學(xué)以致用，使得實(shí)驗(yàn)者通過本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，能建立關(guān)于水泵全面性能測(cè)試的清晰概念，同時(shí)掌握通過水泵全面性能曲線解決重要工程問題的原理和方法。

實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：

水泵全面性能測(cè)試虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，目標(biāo)是幫助學(xué)生掌握水泵全面性能的基本概念，包括相對(duì)流量、相對(duì)揚(yáng)程、相對(duì)轉(zhuǎn)矩、相對(duì)轉(zhuǎn)速、相對(duì)功率、相對(duì)效率、相對(duì)性能曲線、水泵正常工況、水泵反常工況等，了解諸如水泵、電機(jī)、變頻器、流量計(jì)、壓力表、扭矩儀等實(shí)驗(yàn)設(shè)備及測(cè)試儀器的工作原理，學(xué)會(huì)水泵全面性能曲線實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法，理解和掌握水泵全面性能曲線變化規(guī)律；學(xué)會(huì)運(yùn)用水泵全面性能規(guī)律解決生產(chǎn)實(shí)際問題。

實(shí)驗(yàn)要求：

水泵性能曲線是反映水泵各性能參數(shù)之間關(guān)系的曲線，包括水泵基本性能曲線和水泵全面性能曲線。通過本實(shí)驗(yàn)，要求實(shí)驗(yàn)者掌握與水泵全面性能相關(guān)的基本概念；熟悉水泵性能參數(shù)測(cè)試設(shè)備的原理和使用方法；掌握水泵全面性能測(cè)試過程；掌握全面性能曲線應(yīng)用于解決實(shí)際問題的方法。