畢業(yè)設(shè)計說明書---水泵性能測試系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計說明書</b></p><p>　　IS50-32-200水泵性能自動化測試系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　DESIGN OF IS50-32-200 PUMP PERFORMANCE AUTOMATION TEST SYSTEM</p><p>　　學(xué)院（部）： 機械工程學(xué)院 </p&

2、gt;<p>　　專業(yè)班級： 機 設(shè) 07-12 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2011年 6月 7日</p><p>　　IS50-32-200水泵性能自動化測

3、試系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文對水泵性能參數(shù)測試方法進(jìn)行了分析和研究，提出了基于plc技術(shù)的水泵性能參數(shù)測試系統(tǒng)的解決方案。在研究過程中，分析討論了傳感器與plc軟件的接口方法；分析了流量傳感器、壓力傳感器、霍爾傳感器在測量流量、揚程、轉(zhuǎn)速的應(yīng)用方法。提出了在plc技術(shù)上對水泵性能的自動化測試。為了確保水泵正常工作,對其

4、進(jìn)行性能檢測十分重要。目前國內(nèi)在礦用水泵關(guān)鍵參數(shù)的檢測方面手段單一,方法陳舊,自動化水平不高,無法滿足實際需要。</p><p>　　實驗結(jié)果表明基于plc技術(shù)的水泵測試系統(tǒng)，可以適用于科研院校和水泵廠的使用要求，具有一定的推廣應(yīng)用價值。</p><p>　　關(guān)鍵詞：水泵性能、傳感器、plc技術(shù)、數(shù)據(jù)處理</p><p>　　DESIGN OF IS50-32-20

5、0 PUMP PERFORMANCE AUTOMATION TEST SYSTEM</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　This article on the pump performance parameters testing method is analyzed and studied, The presented base

6、d on PLC technology pump performance parameters testing system solutions. During the study, analyzes and discusses the sensor and PLC software interface methods; Analyzed the flow sensor, pressure sensor, hall sensors in

7、 measure flow, head, rotational speed application method. The proposed in PLC technology of pump performance of test automation. In order to ensure the normal work of the pum</p><p>　　Experimental results sh

8、ow that based on PLC technology pump test system, which can be applied to scientific research colleges and pump manufactory requests, has certain application value. </p><p>　　KEYWARDS： water pump performance

9、, sensors, plc technology, data processing </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要(中文)………………………………………………………………………………Ⅰ</p><p>　　摘要(外文)…………………………………………………………………………………Ⅱ</p>

10、<p><b>　　1 緒論3</b></p><p>　　2 測試系統(tǒng)總體方案的確定9</p><p>　　2.1 方案比較9</p><p>　　2.2 開發(fā)平臺的選擇10</p><p>　　2.3 水泵性能參數(shù)測試臺管路裝置10</p><p>　　2.3.1 試驗裝置

11、10</p><p>　　2.3.2 試驗管路的安裝11</p><p>　　2.4 總體方案13</p><p>　　2.5 本章小結(jié)13</p><p>　　3 管路參數(shù)的選擇14</p><p>　　3.1 無縫鋼管的選擇14</p><p>　　3.2 法蘭的選擇16<

12、;/p><p>　　3.3 墊片的選擇16</p><p>　　3.4 閥門的選擇18</p><p>　　3.5 水箱設(shè)計19</p><p>　　4 水泵性能參數(shù)測量的基本原理20</p><p>　　4.1 水泵試驗概述20</p><p>　　4.2 水泵性能參數(shù)測試?yán)碚撆c測

13、試儀表選擇20</p><p>　　4.2.1 水泵流量測量與流量變送器選擇20</p><p>　　(1)流量測量原理20</p><p>　　(2)流量測量結(jié)果按規(guī)定轉(zhuǎn)速的換算22</p><p>　　(3)流量測量的渦輪流量計選擇22</p><p>　　4.2.2 水泵揚程測量與壓力傳感器的選擇2

14、2</p><p>　　(1)揚程測量原理22</p><p>　　(2)截面選擇與取壓孔設(shè)置：23</p><p>　　4.2.3 水泵軸功率測量與功率變送器選擇27</p><p>　　4.2.4 電機轉(zhuǎn)速的測量29</p><p>　　4.2.5 溫度傳感器34</p><p

15、>　　4.2.6 水泵效率的計算35</p><p>　　5 基于PLC的水泵測試系統(tǒng)軟件設(shè)計36</p><p>　　5.1 PLC的選取36</p><p>　　5.2 附件的選取36</p><p>　　5.3模塊設(shè)備37</p><p>　　5.3.1通訊模塊37</p><

16、;p>　　5.3.2數(shù)據(jù)處理及過程控制模塊37</p><p>　　5.3.3數(shù)據(jù)采集模塊38</p><p>　　5.3.4 監(jiān)控模塊38</p><p>　　5.4 AD模塊的接線38</p><p>　　5.5 PLC編程簡介39</p><p>　　5.5.1 PLC的基本概念39<

17、/p><p>　　5.5.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)39</p><p>　　5.5.3 PLC的工作原理40</p><p>　　5.5.4 PLC內(nèi)部運作方式40</p><p>　　5.6 程序的設(shè)計及顯示41</p><p>　　5.6.1 plc程序的編寫與調(diào)試42</p><p&g

18、t;　　5.6.2 F940G0T-SWD的編寫42</p><p>　　5.6.3 PLC接線圖：42</p><p>　　5.6.4 設(shè)計的程序操作及顯示界面：43</p><p>　　6 結(jié) 論44</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)45</b></p><p><

19、b>　　附錄46</b></p><p><b>　　致謝50</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　水泵綜合參數(shù)自動測試系統(tǒng)是指采用檢測技術(shù)、控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)自動采集和處理水泵性能參數(shù)的系統(tǒng)。水泵綜合參數(shù)自動測試系統(tǒng)不僅是提高管理水平的需要，也是微電

20、子和計算機技術(shù)迅速發(fā)展的必然。它不僅能節(jié)約人力資源，更重要的是可提高水泵測試的精確性，提高泵產(chǎn)品的研發(fā)效率，提升產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟性能，提高泵企的國際競爭力。</p><p>　　1.1 水泵性能測試系統(tǒng)的現(xiàn)狀概述</p><p>　　水泵使用面廣，種類繁多，屬于通用性的機械類而廣泛應(yīng)用于過敏經(jīng)濟的各個部門。隨著現(xiàn)代工業(yè)的蓬勃發(fā)展，采礦、冶金、電力、石油、化工、市政以及農(nóng)林等部門中，各種形式的

21、泵應(yīng)用很多，其規(guī)模和投資越來越大，功能分類越分越細(xì)。水泵的工作是以輸送流量、產(chǎn)出全壓、所需功率及使用效率來體現(xiàn)的，這些工作參數(shù)之間存在著相應(yīng)的關(guān)系，當(dāng)流量與轉(zhuǎn)速變化時，會引起其他參數(shù)的變化。為了正確選擇、使用水泵，必須了解這些參數(shù)之間的相互關(guān)系。由于水泵理論至今仍不十分完善，所以水泵性能參數(shù)的獲取主要依賴于性能試驗。水泵性能試驗包括基本性能試驗和變速下的通用性能試驗。基本性能試驗是在水泵轉(zhuǎn)速不變的情況下，改變水泵流量，測試水泵的各個性能

22、參數(shù)變化，并繪制性能曲線。但隨著水泵調(diào)速節(jié)能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的越來越普及，變速調(diào)節(jié)下的水泵性能參數(shù)的變化也越來越值得研究。</p><p>　　長期以來，我國的水泵測試手段比較落后。水泵性能參數(shù)測試設(shè)備仍主要以手動操作試驗過程、手工測量試驗數(shù)據(jù)、手工繪制曲線為主，存在測量手段落后，測量精度不高和勞動強度高等功能缺點，這種狀況在我國還相當(dāng)普遍。</p><p>　　從20世紀(jì)八十年代末到九十

23、年代初，在伴隨著電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)的飛躍發(fā)展，在水泵性能參數(shù)的自動采集和測試方面，我國取得了一定的進(jìn)步。浙江機械研究所、江蘇理工大學(xué)、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)、華北水利電力學(xué)院等單位相繼對水泵實驗裝置進(jìn)行了研究與開發(fā)，建立了各具特色的實驗裝置，他們?yōu)樗米詣訙y試系統(tǒng)的不斷完善發(fā)揮了先導(dǎo)作用。如中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究等開發(fā)的PMS水泵綜合測試系統(tǒng)，它是以工控機為下位機、PC機為上位機構(gòu)成的分布式大型水泵參數(shù)測試系統(tǒng)，功能完

24、備，但操作也比較復(fù)雜；另外，江蘇理工大學(xué)TP自動化研究開發(fā)的泵參數(shù)綜合測量儀則結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便。他們都是各具特色的水泵性能參數(shù)測試設(shè)備。</p><p>　　在我國，許多廠家或者是國有企業(yè)改制后的中、小型企業(yè)，或者是鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、民營企業(yè)，生產(chǎn)規(guī)模一般不大、并且產(chǎn)品多樣，許多廠家的水泵甚至按照用戶的需求進(jìn)行生產(chǎn)，很難形成統(tǒng)一的系列。在這種情況下，對水泵的系能測試系統(tǒng)就要求具有：（1）投資少，適合小企業(yè)的推廣使用；（

25、2）測試系統(tǒng)調(diào)整或升級比較容易，適用于不同類型泵類產(chǎn)品測試要求；（3）盡量滿足不同工況測試需求，能為水泵改型提供參考；（4）操作簡單、易行。因此，對于這種需求現(xiàn)狀，目前的測試系統(tǒng)中仍然存在一些缺憾；或者參數(shù)測量不完整或者系統(tǒng)過于龐大且復(fù)雜，造價太高而不能為眾多小型水泵生產(chǎn)廠家所采用，或者功能單一不易推廣。</p><p>　　因此，在大多數(shù)小型泵廠，其型式試驗和出廠試驗仍然靠手工操作為主。如何在國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，

26、利用新技術(shù)、新設(shè)備等手段實現(xiàn)水泵性能的自動測試與分析已成為國內(nèi)眾多水泵生產(chǎn)廠家及研究單位的迫切需求。</p><p>　　1.2 水泵測試在生產(chǎn)與研究中的作用</p><p>　　目前，泵應(yīng)用很多，其規(guī)模和投資越來越大，功能分類越分越細(xì)，這一切與泵試驗及測試技術(shù)的發(fā)展是分不開的。因為泵從研究、開發(fā)、生產(chǎn)到應(yīng)用，必須經(jīng)過一系列試驗。因此，測試在泵的發(fā)展中具有極其重要的地位。</p>

27、;<p>　　由于水泵理論至今仍不十分完善，流體在水泵中的運動過程中十分復(fù)雜，無法用完整的數(shù)學(xué)解析式來描述水泵在不同工作狀態(tài)下的運動特征，所以水泵的各項技術(shù)指標(biāo)仍然必須用水泵實驗的方法來測量，即水泵性能參數(shù)的獲取主要依賴于性能試驗，并以測量的結(jié)果來評判泵的性能是否達(dá)到規(guī)定的要求。</p><p>　　泵是～種通用機械，種類繁多，廣泛應(yīng)用于農(nóng)田排灌、城市給排水、石油化工、動力工業(yè)、冶金工業(yè)、造船工業(yè)、

28、機械制造、火箭燃料供給等”。根據(jù)近期市場預(yù)測，到2010年，工業(yè)泵總產(chǎn)值將達(dá)到180億元，可實現(xiàn)銷售收入190億元； </p><p>　　當(dāng)前還是泵行業(yè)出口創(chuàng)匯增加幅度最大的時期，預(yù)測2006年、2010年的出口創(chuàng)匯額可分別達(dá)到4．5億美元和7億美元左右，比1998年增加2．5倍和4．4倍，比 2000年的預(yù)測值也將增加1．2倍和2．9倍，將占到工業(yè)總產(chǎn)值的25％和32％左右 。</p><

29、p>　　“由此可見，當(dāng)前正是泵業(yè)發(fā)展的朝陽時期，泵業(yè)市場的利潤空間巨大。但據(jù)近期市場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)雖然泵業(yè)生產(chǎn)企業(yè)眾多，原材料和勞動力廉價，但高水平、高質(zhì)量的泵產(chǎn)品卻供不應(yīng)求，仍需從國外大量進(jìn)口。這對于國內(nèi)泵企來說，不僅丟失了市場，降低了利潤空間，而且不利于國內(nèi)高檔泵類產(chǎn)品的研發(fā)，無疑是個遺憾。究其原因，主要是國內(nèi)泵業(yè)缺乏具有新的思路、現(xiàn)代的試驗手段、先進(jìn)控制的水泵測試系統(tǒng)，難以總結(jié)出新的理淪來指導(dǎo)產(chǎn)品研發(fā)，改良生產(chǎn)質(zhì)量，提高產(chǎn)品

30、性能，以至于市場急需的產(chǎn)品試制太慢或短缺，多數(shù)泵類產(chǎn)品的性能水平與用戶的要求差距較大，很難沖出傳統(tǒng)產(chǎn)品的格局。這就需要從根本出發(fā)，找到解決問題的辦法，循序漸進(jìn)，才能有新的突破。因此，現(xiàn)階段我們開展水泵綜合參數(shù)自動測試系統(tǒng)的研究，能夠促進(jìn)水泵測試系統(tǒng)的自動化水平，有助于提高泵產(chǎn)品的研發(fā)效率、改善產(chǎn)品的性能水平，具有較高的實用價值，對于提高國內(nèi)泵企的國際競爭力也具有現(xiàn)實意義。</p><p>　　1.3 水泵的性能指

31、標(biāo)</p><p>　　水泵的應(yīng)用如此廣泛，為了正確使用，我們必須了解其性能的特點，水泵的性能主要從以下幾個方面來考慮：</p><p>　　流量:指水泵在單位時間內(nèi)通過泵出水口的體積量；</p><p>　　揚程:就是單位重量的液體通過水泵后所獲得的能量，或者是水泵的出口總水頭與入口總水頭的代數(shù)差；</p><p>　　功率:水泵的有效功率

32、；</p><p>　　效率:水泵的效率η；</p><p>　　轉(zhuǎn)速:電動機的轉(zhuǎn)速。</p><p>　　1.4國內(nèi)外泵測試技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢</p><p>　　1.4.1 國外泵測技術(shù)現(xiàn)狀</p><p>　　國外在水泵測試領(lǐng)域研究起步較早，測試系統(tǒng)的產(chǎn)品已經(jīng)比較成熟。由于泵測試技術(shù)的重要性，國內(nèi)外在致力于泵研

33、究、設(shè)計、加工的同時，也相繼建立了一些配套的泵試驗臺。</p><p>　　例如，英國國立工程實驗室（NEL）的水力試驗臺，自1961年1月運行至今，該試驗臺適用于水泵和模型水輪機（最大直徑0.5m）的性能試驗，可以以開式和閉式兩種循環(huán)方式進(jìn)行效率和汽蝕試驗，部分參數(shù)可自動控制，試驗數(shù)據(jù)由計算機進(jìn)行自動采集、處理，并自動繪制和打印試驗結(jié)果。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在試驗臺設(shè)備的不斷更新及數(shù)據(jù)采集處理手段的改進(jìn)，測試

34、的精度和自動化程度也就相應(yīng)地提高了。目前，國外測試系統(tǒng)呈現(xiàn)出高集成、小體積、可移動、多功能、設(shè)備全、易操作等特點。西德KSB公司和瑞士蘇爾康公司水泵試驗臺均采用了計算機自動化測試系統(tǒng)。又例如美國TecQuipment Inc生產(chǎn)的Centrifugal Pump Test Sst（GI-15），是一臺用于離心泵測試的裝置。GI-5提供了一種測試研究離心泵在不同揚程、流量、轉(zhuǎn)速下的特性的方法。同類產(chǎn)品的還有英國Cussons Techno

35、logy公司生產(chǎn)的P6250齒輪泵、軸流泵、離心泵和活塞泵測試平臺等。這類水泵測試裝置盡管具有高集成、小體積、可移動、多功能、設(shè)備全、易操作等優(yōu)點，但在數(shù)據(jù)處理方面尚顯的功能薄弱，缺少嵌入式的數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)，效率不高。</p><p>　　1.4.2 國內(nèi)泵測試技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　從20世紀(jì)八十年代末到九十年代初，在伴隨著電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)的飛

36、躍發(fā)展，在水泵性能參數(shù)的自動采集和測試方面，我國取得了一定的進(jìn)步。浙江機械研究所、江蘇理工大學(xué)、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)、華北水利電力學(xué)院等單位相繼對水泵實驗裝置進(jìn)行了研究與開發(fā)，建立了各具特色的實驗裝置，他們?yōu)樗米詣訙y試系統(tǒng)的不斷完善發(fā)揮了先導(dǎo)作用。如中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究等開發(fā)的PMS水泵綜合測試系統(tǒng)，它是以工控機為下位機、PC機為上位機構(gòu)成的分布式大型水泵參數(shù)測試系統(tǒng)，功能完備，但操作也比較復(fù)雜.九十年代初，天津正大電子研究所研制開發(fā)出采用

37、標(biāo)準(zhǔn)儀器和IBM-286計算機組成的GC-4水泵自動測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)儀器以積木的方式組成，這種開放式的組成方式使得各儀器脫離計算機都可以獨立工作，系統(tǒng)的組成與分解，維修和計量都十分方便。另外江蘇理工大學(xué)TP自動化（TPA）研發(fā)中心開發(fā)的泵類產(chǎn)品測試（實驗）系統(tǒng)為功能比較完善的測試系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊，且安裝方便。以上都是各具特色的水泵性能參數(shù)測試設(shè)備。</p><p>　　在我國，許多廠家或者是國有企業(yè)改制后的

38、中、小型企業(yè)，或者是鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、民營企業(yè)，生產(chǎn)規(guī)模一般不大、并且產(chǎn)品多樣，許多廠家的水泵甚至按照用戶的需求進(jìn)行生產(chǎn)，很難形成統(tǒng)一的系列。在這種情況下，對水泵的系能測試系統(tǒng)就要求具有：（1）投資少，適合小企業(yè)的推廣使用；（2）測試系統(tǒng)調(diào)整或升級比較容易，適用于不同類型泵類產(chǎn)品測試要求；（3）盡量滿足不同工況測試需求，能為水泵改型提供參考；（4）操作簡單、易行。因此，對于這種需求現(xiàn)狀，目前的測試系統(tǒng)中仍然存在一些缺憾；或者參數(shù)測量不完整或者系

39、統(tǒng)過于龐大且復(fù)雜，造價太高而不能為眾多小型水泵生產(chǎn)廠家所采用，或者功能單一不易推廣。因此，在大多數(shù)小型泵廠，其型式試驗和出廠試驗仍然靠手工操作為主。如何在國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，利用新技術(shù)、新設(shè)備等手段實現(xiàn)水泵性能的自動測試與分析已成為國內(nèi)眾多水泵生產(chǎn)廠家及研究單位的迫切需求。</p><p>　　1.4.3 泵測試技術(shù)的發(fā)展趨勢</p><p>　　隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，我國水泵企業(yè)對測試設(shè)備

40、的自動化、智能化要求與日俱增。一方面，要求測試系統(tǒng)具有更高的速度、精度、可靠性和自動化水平，以便減少人力和提高工作效率；另一方面，要求測試系統(tǒng)具有更大的靈活性和適應(yīng)性?？傮w來說，水泵測試系統(tǒng)正朝著如下幾個方向發(fā)展： </p><p>　　1．采用高精度、自動化的智能測試技術(shù) </p><p>　　傳統(tǒng)的方式中，由于缺乏先進(jìn)的控制方法，使得測量精度的提高進(jìn)一步受到 限制，不能鑒別設(shè)計上的微小

41、改善，尤其是對于流量這個具有非線性、時變、難以建立精確數(shù)學(xué)模型的控制對象，通常的方法是：由人工進(jìn)行工況調(diào)節(jié)，完全依靠操作人員的經(jīng)驗，調(diào)節(jié)費時、費力、穩(wěn)定性差并且精度不高。 </p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是自適應(yīng)控制、魯棒控制、非線性控制、大系統(tǒng)理論和預(yù)測控制等現(xiàn)代控制理淪的出現(xiàn)”，以及儀器儀表的高度自動化和信息管理的現(xiàn)代化，使得對流量的自動調(diào)節(jié)成為可能，一些先進(jìn)的控制方法如模糊控制不依賴于被控對象

42、的數(shù)學(xué)模型，對無法建?；蚝茈y建模的復(fù)雜對象，也能利用人的經(jīng)驗知識來設(shè)計模糊控制器完成控制任務(wù)。與傳統(tǒng)的PJD控制相互結(jié)合， 可以揚長避短，提高控制精度。 </p><p>　　因此水泵測試系統(tǒng)應(yīng)打破傳統(tǒng)的測試方法，綜合采用現(xiàn)代的檢測技術(shù)、智能控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電子計算機及其外部設(shè)備自動進(jìn)行參數(shù)測試、傳輸和處理。 采用實時調(diào)節(jié)，實時測試，能快速采樣和測試參數(shù)，從而提高水泵測試系統(tǒng)的精度和自動化程度。 </p

43、><p>　　2．深入進(jìn)行內(nèi)特性方面的測試 </p><p>　　深入進(jìn)行水泵流道內(nèi)不同工況下流速分布、壓力分布、壓力脈動、汽蝕形態(tài)、汽蝕強度、汽蝕侵蝕部位等內(nèi)特性的研究，對全面測試水泵的性能、發(fā)展水泵理論和提高設(shè)計水平有重要意義，因此國外一些廠家和有關(guān)高等院校對內(nèi)特性的測試十分重視。目前高速攝影技術(shù)、流場顯示技術(shù)、熱膜探針、電子探針以及激光測速儀等新技術(shù)和儀表均己得到應(yīng)用。電子計算機在流態(tài)分

44、析中也得到了應(yīng)用。 </p><p><b>　　3．多功能化 </b></p><p>　　一個功能完善的微機水泵綜合測試系統(tǒng)一般應(yīng)能對多型式、多種規(guī)格的水泵進(jìn)行測試，以此增加試驗裝置的適應(yīng)性、多功能性。此外，還要求盡量縮短研制周期和降低成本。</p><p>　　1.5本研究課題的提出、內(nèi)容及意義</p><p>　

45、　1.5.1本研究課題的提出</p><p>　　根據(jù)試驗的要求，并結(jié)合國內(nèi)外應(yīng)用虛擬儀器開發(fā)的測試與分析系統(tǒng)的實例，本課題采用虛擬儀器技術(shù)對水泵試驗的數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、試驗數(shù)據(jù)的分析處理與曲線擬合、數(shù)據(jù)存儲、報表打印等進(jìn)行研究，研制了一套書泵性能測試系統(tǒng)，滿足了試驗的需求，并適合進(jìn)一步技術(shù)推廣。</p><p>　　1.5.2 本課題研究的內(nèi)容</p><p>

46、　　本課題設(shè)計了利用計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)等技術(shù)相結(jié)合的水泵性能測試試驗臺。本套計算機輔助水泵性能參數(shù)要完成如下內(nèi)容：</p><p>　　實現(xiàn)對水泵進(jìn)、出口壓力、流量、轉(zhuǎn)速、電流、電壓、功率的實時監(jiān)測功能。</p><p>　　因此，本課題的主要任務(wù)是選用合適的測試手段與測試方法，進(jìn)行水泵性能參數(shù)試驗臺的管路及軟硬件設(shè)計，實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)自動采集與數(shù)據(jù)處理，完成水泵性能參數(shù)測試

47、及數(shù)據(jù)處理功能。</p><p>　　1.5.3 本課題研究的意義</p><p>　　本課題采用傳感器、plc技術(shù)充分發(fā)揮plc在PC機環(huán)境中對數(shù)據(jù)的處理、轉(zhuǎn)換、曲線繪制、數(shù)據(jù)存儲、界面顯示、報表打印等功能。這樣，測試系統(tǒng)一方面減少硬件需求，只是數(shù)據(jù)采集卡，基本管路和傳感器，甚至PC機只是在實驗室使用，平時還可以用于日常辦公，因此降低了開發(fā)成本；同時模塊化設(shè)計使得在對不同類型、不同型式水

48、泵進(jìn)行測量時，程序調(diào)整或升級變的簡單，并且操作界面好，使用方便；另外使用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)可以完成通用性能曲線的繪制時對轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的要求，使得測試系統(tǒng)能夠滿足實際需要。</p><p>　　水泵作為僅次于電機的第二大通用機械，在國民生產(chǎn)中占有極其重要的地位，因此，開發(fā)出一套適合我國國情、能夠在眾多小型廠家推廣的水泵性能測試系統(tǒng)，對于提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少返修率以及節(jié)約能源都有重要意義。本文即在這方面作了深入探討和嘗試。同時，

49、本文在水泵測試系統(tǒng)功能多樣化等方面所做的一些嘗試，對今后水泵試驗臺的建設(shè)具有借鑒意義。</p><p>　　2 測試系統(tǒng)總體方案的確定</p><p><b>　　2.1 方案比較</b></p><p>　　目前在對水泵性能參數(shù)自動測量系統(tǒng)設(shè)計中，可以有三種方案選擇：組合儀表方案，單片機與上位機構(gòu)成的分布式系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集卡與PC機或工控機構(gòu)成

50、的采集處理系統(tǒng)。</p><p><b>　　（1）組合儀表方案</b></p><p>　　這種方案是指整個測試系統(tǒng)是由儀器、儀表組合而成。數(shù)據(jù)的測量可以采用相對應(yīng)的傳感器，數(shù)據(jù)的調(diào)理可以通過各種調(diào)理模塊，數(shù)據(jù)的采集可以使用相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)分析有頻率分析儀、振動測試儀、各種數(shù)字量處理模塊等，打印選用繪圖儀，顯示可以采用使用組態(tài)軟件的專用顯示設(shè)備。</p

51、><p>　　這種方法搭建系統(tǒng)方便，根據(jù)使用的精度可以選擇滿足要求的儀器，測量可以保證可靠性，不過也可以看出，這種方案需要的硬件多，相對資金投入也要大。</p><p>　?。?）單片機與上位機構(gòu)成的分布式測試系統(tǒng)</p><p>　　目前有些水泵的檢測系統(tǒng)也采用這種方案。單片機作為下位機，PC機或工控機作為上位機。單片機可以根據(jù)實際情況選擇使用一個或幾個，負(fù)責(zé)對傳感器

52、測量到得實驗性能參數(shù)進(jìn)行采集、轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行簡單的處理，然后將數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C，上位機負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、顯示、數(shù)據(jù)擬合、打印報表等。</p><p>　　這種測試方案較為簡單，投資也不會很大，對于水泵出廠試驗或者對于書泵運行系統(tǒng)的監(jiān)測十分適用，但它也有不足之處，那就是數(shù)據(jù)傳輸速度較為緩慢，傳送量不大。這樣在水泵進(jìn)行型式試驗或者在為水泵性能研究提供參考數(shù)據(jù)的情況下，不能快速，大

53、批量的采集數(shù)據(jù)，來捕捉到可能的性能信息，比如說，汽蝕的臨界點。因此在這一系統(tǒng)測量方案，不能滿足廠家對測試系統(tǒng)的要求。</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)采集卡與PC機工控機構(gòu)成的采集處理系統(tǒng)</p><p>　　這種方案是采樣用傳感器作為測量設(shè)備，數(shù)據(jù)采集卡作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換設(shè)備，PC機作為數(shù)據(jù)處理和管理的主要設(shè)備來構(gòu)成的測試系統(tǒng)。這種方案資金投入不是很大，并且能夠完成數(shù)據(jù)的大批量、快速傳送到PC機

54、和上位機進(jìn)行分析。這樣，便能夠完成對型式試驗、出廠試驗以及為泵的研發(fā)提供參考數(shù)據(jù)的要求。</p><p>　　對這三種方案進(jìn)行比較可以看出第三種方案最為適合機械廠對水泵測試系統(tǒng)的要求。因此我們選定這一方案作為測試系統(tǒng)的構(gòu)架。</p><p>　　2.2 開發(fā)平臺的選擇</p><p>　　在對測試系統(tǒng)應(yīng)用軟件選擇開發(fā)平臺時，一般有三種選擇，一是采用傳統(tǒng)的方法，采用高

55、級語言，如VisuabBasic，VisualC++等編寫的儀器軟件；一種是采用現(xiàn)在流行的圖形語言編程方法；再就是介于兩者之間，采用傳統(tǒng)的編程語言方式，通過大量定制的功能模板調(diào)用來簡化實際編程的工作。PLC的編程語言與一般計算機語言相比，具有明顯的特點，它既不同于高級語言，也不同于一般的匯編語言，它既要滿足易于編寫，又要滿足易于調(diào)試的要求。</p><p>　　本測試系統(tǒng)采用PLC--可編程控制器進(jìn)行水泵測試試驗

56、。</p><p>　　可編程控制器（PLC）是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC具有：（1）可靠性高，抗干擾能力強，（2）配套齊全，功能完善，實用性強，（3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎，（4）系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護

57、方便，容易改造，（5）體積小，重量輕，能耗低。目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)。</p><p>　　2.3 水泵性能參數(shù)測試臺管路裝置</p><p>　　2.3.1 試驗裝置</p><p>　　按照國家標(biāo)準(zhǔn)，水泵的試驗裝置只要分為：開式池式試驗裝置和閉式回路試驗裝置。<

58、/p><p>　?。?）開式池式試驗裝置如圖2-1所示，進(jìn)口吸水和出口排水不在同一水源或者兩者相距較遠(yuǎn)，對水源的相互影響幾乎可以忽略。這種試驗裝置可以保證吸入水流平穩(wěn)，有效的去處漩渦的影響，并且設(shè)備簡單，適合不同型號水泵試驗。但由于吸水和排水分開，占地面積較大，并且受環(huán)境條件的限制。</p><p>　　圖2-1 水泵開式池式試驗裝置示意圖</p><p>　?。?）閉

59、式回路式試驗裝置如圖2-2所示，進(jìn)口吸水和出口排水在同一個水源，水循環(huán)使用，這種裝置由于容器有限，使得進(jìn)口進(jìn)水受到出口水流的影響，水流不平穩(wěn)，容易產(chǎn)生漩渦，但另一方面，該裝置占地面積小，可以在廠房內(nèi)設(shè)置。在采取一定措施后也能保證試驗精度。</p><p>　　由于試驗場地的限制，以及進(jìn)水口在排水口在同一個水源，水可以循環(huán)使用且符合實驗室測試要求，故選擇水泵閉式回路試驗裝置作為測試試驗的管路裝置。</p>

60、;<p>　　圖2-2 水泵閉式回路試驗裝置示意圖</p><p>　　2.3.2 試驗管路的安裝</p><p>　　根據(jù)GB3216-89規(guī)定，對于標(biāo)準(zhǔn)的試驗裝置必須采取一切的有效措施來保證通過檢測量截面的液流具有如下特性：</p><p><b>　　軸對稱的速度分布；</b></p><p><

61、;b>　　等靜壓分布；</b></p><p><b>　　無裝置引起的漩渦。</b></p><p>　　為了保證以上條件，對于型式數(shù)小于或等于1.5的泵使用在標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行試驗。對于型式數(shù)大于1.5的泵，這樣的試驗結(jié)果將只適用于規(guī)定的條件，而且這種試驗的母的在于提供一種保證，既如果安裝合適，泵將達(dá)到規(guī)定的性能。</p><p&

62、gt;　　對于標(biāo)準(zhǔn)的試驗回路，國標(biāo)規(guī)定：若入口節(jié)流閥一直保持全開狀態(tài)，入口等徑直管的長度取用不小于7D（D為直管徑）；若入口節(jié)流閥任意開度狀態(tài)，入口等徑直管的長度應(yīng)不小于12D（D為管徑）。我們從具有自由液面的水池中引水，并要進(jìn)行試驗，考慮任意開度狀態(tài)。因此，入口等徑直管的長度取20D=20x50=1000mm。我們采用下列措施避免出現(xiàn)大的漩渦；</p><p>　　進(jìn)口處使用整流柵，以平穩(wěn)水流；</p&g

63、t;<p>　　恰當(dāng)?shù)牟贾萌嚎?，使它對測量的影響減至最小；</p><p>　　置泵出口等徑管段長度取用5D=5x32=160mm。</p><p>　　如果泵在模擬現(xiàn)場條件下進(jìn)行試驗，則不在緊接泵的前面設(shè)置整流柵。因為重要的是模擬回路的液流性能應(yīng)是可控制的；液流應(yīng)當(dāng)盡可能沒有裝置引起大的漩渦，并且有對稱速度分布。必要時應(yīng)當(dāng)用精皮托管排測定進(jìn)入模擬回路的液流速度分布，以證實

64、液流特性符合要求。</p><p><b>　　2.4 總體方案</b></p><p>　　根據(jù)以上的分析，本測試系統(tǒng)采用了傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、PC機、PLC軟件平臺相結(jié)合的設(shè)計方案。</p><p>　　系統(tǒng)的總體方案流程如下圖所示：</p><p>　　圖2-3 傳感器信號流程圖</p><p&

65、gt;　　系統(tǒng)的整體運行分為實時顯示、基本特性測試和調(diào)速性能測試?；拘阅軠y試時通過水泵流量的調(diào)節(jié)，來分析水泵的揚程、功率、效率變化，進(jìn)而分析水泵的調(diào)速性能。</p><p><b>　　2.5 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章通過對水泵性能參數(shù)測試方案、軟件開發(fā)平臺和實驗管路的比較、選擇，根據(jù)實際情況及所掌握的知識，確定了以PLC可編程控制器為開發(fā)平臺，由

66、傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、PC機構(gòu)成的水泵性能參數(shù)測試系統(tǒng)。</p><p><b>　　3 管路參數(shù)的選擇</b></p><p>　　根據(jù)水泵型號IS50-32-200及查閱相關(guān)資料手冊得一下參數(shù)；</p><p><b>　　型號意義說明：</b></p><p>　　|  &#

67、160; |      | |                       葉輪名義直徑（mm)</p><p>　　| &#

68、160;  | |                              排出口直徑（mm）</p>

69、<p>　　| |        吸入口直徑（mm）</p><p>　　|               

70、60;                   單級單吸清水離心泵</p><p>　　查《工業(yè)泵推薦產(chǎn)品樣本》可知IS50-32-200型單級單吸離心泵的各參數(shù)的范圍：</p><p>　　

71、轉(zhuǎn) 速 n= 1450 r/min; </p><p>　　流 量 Q= 7.5 m3/h;</p><p>　　揚 程 H=12 m ; </p><p>　　軸功率 0.56kw;</p><p>　　必需汽蝕余量 2.5r/m；</p><p&

72、gt;　　吐出錐管口徑 50mm；</p><p><b>　　泵效率 44%; </b></p><p>　　泵質(zhì)量 41kg； </p><p>　　電機功率0.75kw。</p><p>　　3.1 無縫鋼管的選擇</p><p>　　流體輸送用的不銹鋼無縫鋼管，適用于石油、化工、

73、輕工等行業(yè)的氣體、液體、干粉等介質(zhì)輸送，抗腐蝕性能好，環(huán)保、節(jié)能。</p><p>　　根據(jù)水泵進(jìn)出口徑的大小及實驗要求，選10號無縫鋼管，表號G30。</p><p>　　查《機械設(shè)計手冊4》得；</p><p>　　（1）直管選擇； 吸入管內(nèi)徑50mm, 外徑56mm, 壁厚3mm;</p><p>　　排出管內(nèi)徑32mm, 外徑38mm

74、, 壁厚3mm.</p><p><b>　　實物圖如下：</b></p><p>　?。╝） （b）</p><p><b>　　彎管選擇：</b></p><p><b>　　表3-1 彎管參數(shù)</b&

75、gt;</p><p><b>　　實物如圖3-1所示</b></p><p>　?。╟） (d)</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p><b>　　3.2 法蘭的選擇</b></p&

76、gt;<p>　　法蘭是使管子與管子相連接的零件，連接于管端。</p><p>　　根據(jù)水泵進(jìn)出口徑的大小查詢《機械設(shè)計手冊4》</p><p>　　選用平面對焊鋼制管法蘭（摘自GB9113.3-88），得</p><p>　?。?）入口法蘭：公稱通徑50mm，</p><p><b>　　法蘭外徑165mm</

77、b></p><p>　　法蘭厚度（c）20mm，</p><p>　　螺栓孔徑（L）18mm</p><p>　　螺栓孔中心圓直徑（k）125mm，</p><p><b>　　螺栓數(shù)量（n）4，</b></p><p>　　螺栓螺紋（Th）M16</p><p>

78、　?。?）出口法蘭：公稱通徑32mm，</p><p>　　法蘭外徑140mm，</p><p>　　法蘭厚度（c）18mm，</p><p>　　螺栓孔徑（L）18mm，</p><p>　　螺栓孔中心圓直徑（k）100mm，</p><p><b>　　螺栓數(shù)量（n）4，</b></p&

79、gt;<p>　　螺栓螺紋（Th）M16mm</p><p><b>　　實物如圖3-2所示</b></p><p>　　（a） （b）</p><p><b>　　圖3-2 法蘭</b></p><p><b>

80、　　3.3 墊片的選擇</b></p><p>　　石棉橡膠墊片適用于對水蒸氣溫度低于450℃，對油類溫度低于350℃，壓力低于5MPa的場合。</p><p>　　選用平面型鋼制管法蘭用石棉橡膠墊片。</p><p>　　根據(jù)公稱同徑的大小，查《機械設(shè)計手冊4》得；</p><p>　?。?）入口墊片；墊片內(nèi)徑89mm，<

81、/p><p><b>　　外徑200mm，</b></p><p>　　螺栓孔中心圓直徑（k）160mm，</p><p>　　螺栓孔徑（L）18mm，</p><p><b>　　螺栓孔數(shù)8</b></p><p>　?。?）出口墊片；墊片內(nèi)徑77mm，</p>

82、<p><b>　　外徑185mm，</b></p><p>　　螺栓孔中心圓直徑（k）145mm，</p><p>　　螺栓孔徑（L）18mm，</p><p><b>　　螺栓孔數(shù)4</b></p><p><b>　　實物如圖3-3所示</b></p>

83、;<p><b>　?。╝）</b></p><p>　?。╞） （c）</p><p><b>　　圖3-3 墊片</b></p><p><b>　　3.4 閥門的選擇</b></p><p>

84、;　　閥門是流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，具有截止、調(diào)節(jié)、導(dǎo)流、防止逆流、穩(wěn)壓、分流或溢流泄壓等功能，用于流體控制系統(tǒng)的閥門。</p><p>　　根據(jù)直管公稱通徑的大小，查詢《機械設(shè)計手冊4》，選用Z15T-16型內(nèi)螺紋暗桿楔式閘閥：</p><p>　　Z15T-16型內(nèi)螺紋暗桿楔式閘閥,廣泛適用于石油、化工、制藥、電力等行業(yè)．在公稱壓力≤l.0MPa的蒸汽、水、油類等介質(zhì)的管路上，作啟閉

85、用。</p><p>　　下表Z15T-16型內(nèi)螺紋暗桿楔式閘閥參數(shù):</p><p>　　產(chǎn)品參數(shù)：品牌:英絡(luò)克，連接形式:螺紋，主體材料:鑄鐵，公稱通徑:15-50（mm），適用介質(zhì):水，材質(zhì):鑄鐵，密封形式:硬密封型，標(biāo)準(zhǔn):國標(biāo)，外形:中型，流動方向:雙向，驅(qū)動方式:手動，零部件及配件:手輪，用途:放水，壓力環(huán)境:常壓，工作溫度:常溫，類型(通道位置):二通式，型號:Z15T-16

86、</p><p>　　表3-2 Z15T-16型內(nèi)螺紋暗桿楔式閘閥</p><p>　　實物如圖3.4（a） 結(jié)構(gòu)圖如圖3.4（b）</p><p>　?。╝） （b）</p><p><b>　　圖 3-4 閥門<

87、/b></p><p><b>　　3.5 水箱設(shè)計</b></p><p>　　為了保證水泵測試裝置持續(xù)的水流，要求0.5h的時間，（所選IS50-32-200的流量為7.5 ）計算水箱體積為</p><p>　　V=0.5x7.5=3.75 ≈4 </p><p>　　設(shè)計水箱為方形，

88、其參數(shù)為1800x1800x1500，體積為4.86 ，去除壁厚及管道體積，可知滿足要求。</p><p>　　實物圖如圖3-5，詳見CAD圖。</p><p><b>　　3-5 方形水箱</b></p><p>　　4 水泵性能參數(shù)測量的基本原理</p><p>　　4.1 水泵試驗概述</p>

89、<p>　　根據(jù)緒論所述,流體在水泵中的運動過程十分復(fù)雜,以致不能完全用完整的數(shù)學(xué)解析式來描述水泵在不同工作狀態(tài)下的運動特征,所以,目前還必須利用試驗的方法來測量水泵的重要技術(shù)指標(biāo),尤其是測量水泵的流量,揚程,軸功率,效率,轉(zhuǎn)速等參數(shù),并以測量結(jié)果作為評判該水泵在性能上是否達(dá)到規(guī)定的設(shè)計要求.</p><p>　　根據(jù)水泵的試驗?zāi)康?進(jìn)行水泵試驗的類型主要有水泵的型式試驗和水泵的出場試驗.其中型式試驗又

90、稱典型試驗,它包括水泵的運轉(zhuǎn)試驗,性能試驗.作水泵的運轉(zhuǎn)試驗應(yīng)在規(guī)定轉(zhuǎn)速及輸送液體允許最高溫度等條件下進(jìn)行,所選擇的試驗點應(yīng)落在水泵規(guī)定的使用范圍內(nèi),運轉(zhuǎn)試驗時間一般至少持續(xù)30分鐘.</p><p>　　進(jìn)行運轉(zhuǎn)試驗的目的主要是檢查水泵工作的可靠性,例如檢查水泵軸承和填料的溫升,密封部分的泄漏,密封環(huán)和軸承的磨損,水泵各部位的振動機器運轉(zhuǎn)噪聲等情況;做水泵的性能測試試驗是為了測量水泵的主要性能參數(shù)值,并確定各個

91、性能參數(shù)之間的相互關(guān)系,試驗范圍應(yīng)從水泵關(guān)閉點(或稱最小流量點)開始到紫少高于泵最大流量的15%之間.檢查泵的揚程,功率,泵效率及轉(zhuǎn)速等性能參數(shù)值,并與該產(chǎn)品的規(guī)定值進(jìn)行比較,判斷是否達(dá)到規(guī)定要求,確定產(chǎn)品的精度級別。</p><p>　　4.2 水泵性能參數(shù)測試?yán)碚撆c測試儀表選擇</p><p>　　4.2.1 水泵流量測量與流量變送器選擇</p><p>　　

92、流量:指水泵在單位時間內(nèi)通過泵出水口的體積量,通常用Q,常用的體積流量單位時m3/s或L/s.</p><p><b>　　(1)流量測量原理</b></p><p>　　在水泵性能參數(shù)試驗中,流量是一個重要的物理量.目前流量測試儀器儀表和測試方法有很多,如截流流量計,量水堰,稱聲波流量計,渦輪流量計等,測量方法和測量原理都各不相同.</p><p

93、>　　我們在參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/ T3214-91《水泵流量的測量方法》,考慮到渦輪傳感器測量流量是比較簡單和普遍,自動化程度與測量精度容易得到保證,利用微型計算機進(jìn)行流量數(shù)據(jù)的采集業(yè)特別簡單,所以在設(shè)計時,我們首選了渦輪流量計作為測試水泵流量的傳感器。</p><p>　　結(jié)構(gòu)上,渦輪流量計主要由渦輪,支承,永久磁鐵,感應(yīng)線圈,殼體,導(dǎo)流器組成,如圖4-1所示</p><p>　　圖

94、4-1 渦輪流量計結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　1-渦輪 2-支撐 3-永久磁鋼 4-感應(yīng)線圈 5-殼體 6導(dǎo)流器</p><p>　　圖4-2 渦輪流量計流量測試方框圖</p><p>　　如圖4-2渦輪流量計測量原理所示.</p><p>　　渦輪流量計是遵循動量守恒的一種速度式流量儀表.</p><p>　　當(dāng)流體

95、沿管道的軸線方向流動并沖擊具有導(dǎo)磁性的渦輪葉片時,渦輪便周期性的旋轉(zhuǎn),其旋轉(zhuǎn)速度w一般隨流量大小的變化而變化;由于變送器內(nèi)裝磁電轉(zhuǎn)換裝置(由永久磁鋼和感應(yīng)線圈組成),當(dāng)導(dǎo)磁性葉片旋轉(zhuǎn)時,葉片便周期性的改變磁電系統(tǒng)的磁阻值,使通過線圈的磁通量發(fā)生周期性的變化,因此感應(yīng)線圈便感應(yīng)出連續(xù)的脈沖信號;當(dāng)液體流速相當(dāng)大,且在變送器許可的測量范圍內(nèi)時,變送器電磁阻力矩,機械摩擦阻力矩,粘滯阻尼矩均可忽略不計,這時渦輪流量計輸出的脈沖信號與流量可近似

96、為線性關(guān)系,既有w=ξQ.假如通過微計算機對脈沖信號進(jìn)行計數(shù),由單位時間的脈沖信號和雷擊脈沖信號不難折算出流量變送器的瞬時流量和累積流量.</p><p>　　流量系數(shù)ξ(次/米3)是渦輪流量計的重要特征參數(shù),須由制造廠家提供.由于變送器是通過磁電裝置將角速度w轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù),即脈沖數(shù)N/L,所以ξ也稱流量系數(shù).取測量范圍內(nèi)流量系數(shù)的平均值作為儀表常數(shù).則流量總量Q與脈沖總數(shù)N的計算關(guān)系式為:</p>

97、<p>　　(2)流量測量結(jié)果按規(guī)定轉(zhuǎn)速的換算</p><p>　　在流量測量中,若電機的轉(zhuǎn)速與規(guī)定轉(zhuǎn)速不符,此時所得到的水泵流量值Q也應(yīng)換算為一規(guī)定轉(zhuǎn)速基準(zhǔn)的流量值Q0假如實測電機轉(zhuǎn)速與規(guī)定轉(zhuǎn)速間的差異在120%范圍內(nèi),則流量值Q0可用下式換算而得:</p><p>　　(3)流量測量的渦輪流量計選擇</p><p>　　為了達(dá)到對測試試驗裝置的B級試

98、驗精度這一要求,我們參照GB/T3214-91中渦輪流量計的不確定度實用估算和取壓方法,參照國標(biāo)GB/T3216-89規(guī)定流量測量儀表的允許系統(tǒng)誤差范圍:B級為±1.5%,C級為±2.5%;最大總誤差限中,流量測量誤差語序范圍:B級為±2.5%,C級為±3.5%,所以選用了目前使用范圍比較廣,計量精度比較高(0.5級)、反應(yīng)也很快,而且刻度線性化程度好,耐高壓能力強的LWGY-100型渦輪流量計,

99、由河南開封儀表廠生產(chǎn),傳感器輸出為4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)傳感信號</p><p>　　4.2.2 水泵揚程測量與壓力傳感器的選擇</p><p>　　揚程:指單位重量的液體通過水泵后所獲得的能量,或者就是水泵的出口總水頭(動能)與入口水頭的代數(shù)差,通常用H(水柱高).單位用m(米)來表示.</p><p><b>　　(1)揚程測量原理</b>&

100、lt;/p><p>　　水泵揚程是評判水泵質(zhì)量優(yōu)劣的重要技術(shù)指標(biāo).對揚程的測量實際上就是對壓力的測量,也就是對水泵進(jìn)口壓力、出口壓力的測量.壓力單位為Pa或者水柱高.常用壓力測量儀表有很多,下面以液柱式壓力計為例來說明水泵揚程測量的基本原理.</p><p>　　揚程是表征液體經(jīng)過水泵后比能增值的一個參數(shù),如果水泵抽送的是水,水流進(jìn)水泵時所具有的比能為E1,流出水泵時所具有的比能使E2,則水泵

101、的揚程是H=E2-E1.那么,水泵的揚程也就是水比能的增值.</p><p>　　泵進(jìn)口總水頭H1的表達(dá)式:</p><p>　　泵出口總水頭H2的表達(dá)式:</p><p>　　由以上兩式可以推導(dǎo)出揚程H的表達(dá)式</p><p>　　其中,P2、P1-----水泵出口和進(jìn)口的液體壓力</p><p>　　Z2、Z1--

102、---水泵出口和進(jìn)口的高度差</p><p>　　C2、C1-----水泵出口和進(jìn)口的液體流速,可以由流量除以進(jìn)出口截面積分別得到.</p><p>　　由此我們可知,水泵的揚程可以通過測量水泵進(jìn)出口的靜壓力、勢能水頭、平均流速,然后通過以上公式計算可得.對于水泵進(jìn)出口的勢能水頭Z2、Z1可以通過測量水泵進(jìn)出口壓力傳感器的安裝高度即可;對于平均流速C2、C1是通過測量水泵的流量和水泵進(jìn)出口

103、處的管道幾何尺寸通過如下公式進(jìn)行計算:</p><p>　　式中 S1、S2----水泵進(jìn)出口的截面面積(米2)</p><p>　　(2)截面選擇與取壓孔設(shè)置：</p><p>　　(a)測量截面的選擇：</p><p>　　測量的位置應(yīng)盡可能靠近泵的入口法蘭和出口法蘭處。入口和出口測量截面設(shè)在管路系統(tǒng)與法蘭相距最好至少等于兩倍管路直徑（

104、即l≥2d）的直平行管路中，入口距離選l=200mm,出口距離選l=150mm。</p><p>　　這樣可以減少因非對稱流或旋渦流所引起的誤差。</p><p>　　(b)取壓孔的設(shè)置：</p><p>　　通常應(yīng)在每一測量截面處管壁上設(shè)置4個取壓孔，這4個孔應(yīng)位于互成直角的兩條直徑上并且既不在橫截面的最高點或其近旁，也不在橫截面的最低點或其近旁，以避免在壓力連接

105、管中形成氣囊或積聚污垢。</p><p>　　開在水管邊緣上的取壓孔用圓柱形孔直徑應(yīng)為3-6mm或等于0.08D，取兩者之小值，并且孔深至少應(yīng)是孔直徑的2.5倍，孔應(yīng)無毛刺和凹凸不平處，并垂直于管的內(nèi)壁；孔緣應(yīng)以半徑r≤d/4進(jìn)行倒圓或至少有小的倒角。</p><p>　　(3)揚程測量的壓力傳感器的選擇</p><p>　　對壓力測試儀表的正常選擇是保證水本港城準(zhǔn)

106、確測量的重要環(huán)節(jié).根據(jù)水泵裝置的B級試驗精度要求,對測試試驗裝置的自動化程度,綜合水泵生產(chǎn)的實際情況,在參照國標(biāo)GB/T3216-89<<離心泵、混流泵、軸流泵和漩渦泵試驗方法>>有關(guān)揚程試驗測量儀表系統(tǒng)誤差要求:對B級試驗,壓力變送器允許的系統(tǒng)誤差范圍為±1.0%,而C級試驗,允許的系統(tǒng)誤差范圍為±2.5%;在測量結(jié)果的最大總誤差限中,泵揚程測量值允許范圍:B級為±1.5%,而C級

107、為±3.5%,所以我們首選了上海龍瑞斯電子廠生產(chǎn)的型號參數(shù)為7011GPT9NM10A80B1F的壓力變送器。</p><p>　　型號7011GPT9NM10A80B1F表示的意義如下：</p><p>　　一、其主要技術(shù)指標(biāo) ： </p><p>　　供電電壓： 24V DC</p><p>　　輸出信號：4～20mA 兩線制

108、</p><p>　　工作壓力：0～10MPa</p><p>　　負(fù)載電阻： 250Ω </p><p>　　精 度：±0.5%FS</p><p>　　工作溫度：-25～80℃

109、 </p><p>　　環(huán)境溫度影響：0.35%FS/10K </p><p>　　過壓極限：標(biāo)定壓力值的2倍 </p><p>　　二、外形結(jié)構(gòu)及安裝方式 </p><p>　　下圖是壓力變送器的外形尺寸示意圖 。</p><p>　　材

110、質(zhì)：316L不銹鋼 </p><p>　　壓力接口： M20×1.5 M12×1外螺紋規(guī)格。</p><p>　　壓力變送器應(yīng)盡量安裝在溫度梯度和溫度波動小的地方，同時還要避免振動和沖擊。為確保變送器接頭密封，應(yīng)先在接頭處卷上密封膠帶，然后擰緊變送器。變送 器應(yīng)直接安裝在測量點，但強腐蝕性的或過熱的介質(zhì)不應(yīng)與變送器接觸，需另定購防腐型及高溫型變送器。 </p>

111、;<p>　　圖4-3壓力變送器結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　三、接線及調(diào)試線路圖</p><p>　　這種變送器采用半導(dǎo)體硅材料的壓阻效應(yīng), 被測介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，和用電子線路檢測這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個對應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測量信號。</p><p>　　利

112、用惠斯通電橋法是先壓力信號向電信號的線性變換,傳感器輸出為4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)傳感信號,而且穩(wěn)定性較好,零點與滿量程均可精度校核,測量范圍為0-10MPa,過載能力可達(dá)2倍滿量程壓力。</p><p>　　4.2.3 水泵軸功率測量與功率變送器選擇</p><p>　　水泵軸功率P:指水泵軸從原動機(異步電動機)中得到的功率,單位用KW來表示.</p><p>&l

113、t;b>　　水泵軸功率測量原理</b></p><p>　　軸功率是水泵的基本參數(shù)之一.根據(jù)水泵和配套動力機的類型和結(jié)構(gòu)形式的不同,軸功率常用以下幾種測試方法測試.</p><p><b>　　測量電動機方法</b></p><p><b>　　扭矩傳感器法</b></p><p>

114、;<b>　　電流電壓測定法</b></p><p>　　測功電動機法以往是采用測功電動機,測功電動機是試驗室用于測量功率小于100KW的專用電動機.扭矩傳感器測量電動機扭矩時,由于水泵和電動機出廠時裝配在一起,并且這種方法空間占用大,投資較高.因此,本系統(tǒng)選用第三種方法.用電量傳感器測量輸入三相電流和電壓,根據(jù)下式: </p><p>　　其中, I----

115、線電流A</p><p><b>　　U----相電壓U</b></p><p>　　cosΦ---電動機運行時的功率因素,由功率表確定.</p><p><b>　　計算輸入功率：</b></p><p><b>　　泵的軸功率P為:</b></p><p

116、>　　P= (4-9)</p><p>　　式中，---電動機效率；</p><p><b>　　---傳動效率。</b></p><p>　　電動機效率應(yīng)從電動機特性(Pel~ηg)曲線上查得.由于ηg隨負(fù)荷變化不大通?？梢杂深~定功率的效率代替.</p><p>　　軸功率測

117、量的電流電壓變送器的選擇</p><p>　　為例達(dá)到對水泵性能參數(shù)的B級試驗精度要求,我們在參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB3216-89有關(guān)水泵軸功率測試儀表所允許系統(tǒng)誤差范圍:B級試驗為±1.0%,C級試驗為±2.0%,在最大測量總誤差中,軸功率的測試誤差允許范圍為:B級試驗為±1.5%,C級試驗為±3.5%,因此,我們采用WB交流電量隔離傳感器測量.這種傳感器采用特制的隔離模塊,對