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

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

2、gt;<p>　　專業(yè)班級(jí)： 機(jī) 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(dòng)化測(cè)

3、試系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文對(duì)水泵性能參數(shù)測(cè)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(cè)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(cè)量流量、揚(yáng)程、轉(zhuǎn)速的應(yīng)用方法。提出了在plc技術(shù)上對(duì)水泵性能的自動(dòng)化測(cè)試。為了確保水泵正常工作,對(duì)其

4、進(jìn)行性能檢測(cè)十分重要。目前國(guó)內(nèi)在礦用水泵關(guān)鍵參數(shù)的檢測(cè)方面手段單一,方法陳舊,自動(dòng)化水平不高,無法滿足實(shí)際需要。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于plc技術(shù)的水泵測(cè)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(jià)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(cè)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(tái)的選擇10</p><p>　　2.3 水泵性能參數(shù)測(cè)試臺(tái)管路裝置10</p><p>　　2.3.1 試驗(yàn)裝置

11、10</p><p>　　2.3.2 試驗(yàn)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(jì)19</p><p>　　4 水泵性能參數(shù)測(cè)量的基本原理20</p><p>　　4.1 水泵試驗(yàn)概述20</p><p>　　4.2 水泵性能參數(shù)測(cè)試?yán)碚撆c測(cè)

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

14、2</p><p>　　(1)揚(yáng)程測(cè)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(cè)量與功率變送器選擇27</p><p>　　4.2.4 電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)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(jì)算35</p><p>　　5 基于PLC的水泵測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)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(jiǎn)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(yùn)作方式40</p><p>　　5.6 程序的設(shè)計(jì)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(jì)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(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是指采用檢測(cè)技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)自動(dòng)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(dòng)測(cè)試系統(tǒng)不僅是提高管理水平的需要，也是微電

20、子和計(jì)算機(jī)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(cè)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(jì)性能，提高泵企的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。</p><p>　　1.1 水泵性能測(cè)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(jī)械類而廣泛應(yīng)用于過敏經(jīng)濟(jì)的各個(gè)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(shí)，會(huì)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(yàn)。水泵性能試驗(yàn)包括基本性能試驗(yàn)和變速下的通用性能試驗(yàn)?；拘阅茉囼?yàn)是在水泵轉(zhuǎn)速不變的情況下，改變水泵流量，測(cè)試水泵的各個(gè)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(zhǎng)期以來，我國(guó)的水泵測(cè)試手段比較落后。水泵性能參數(shù)測(cè)試設(shè)備仍主要以手動(dòng)操作試驗(yàn)過程、手工測(cè)量試驗(yàn)數(shù)據(jù)、手工繪制曲線為主，存在測(cè)量手段落后，測(cè)量精度不高和勞動(dòng)強(qiáng)度高等功能缺點(diǎn)，這種狀況在我國(guó)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(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的飛躍發(fā)展，在水泵性能參數(shù)的自動(dòng)采集和測(cè)試方面，我國(guó)取得了一定的進(jìn)步。浙江機(jī)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(duì)水泵實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了研究與開發(fā)，建立了各具特色的實(shí)驗(yàn)裝置，他們?yōu)樗米詣?dòng)測(cè)試系統(tǒng)的不斷完善發(fā)揮了先導(dǎo)作用。如中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究等開發(fā)的PMS水泵綜合測(cè)試系統(tǒng)，它是以工控機(jī)為下位機(jī)、PC機(jī)為上位機(jī)構(gòu)成的分布式大型水泵參數(shù)測(cè)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(dòng)化研究開發(fā)的泵參數(shù)綜合測(cè)量?jī)x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(cè)試設(shè)備。</p><p>　　在我國(guó)，許多廠家或者是國(guó)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(yíng)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(duì)水泵的系能測(cè)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(cè)試系統(tǒng)調(diào)整或升級(jí)比較容易，適用于不同類型泵類產(chǎn)品測(cè)試要求；（3）盡量滿足不同工況測(cè)試需求，能為水泵改型提供參考；（4）操作簡(jiǎn)單、易行。因此，對(duì)于這種需求現(xiàn)狀，目前的測(cè)試系統(tǒng)中仍然存在一些缺憾；或者參數(shù)測(cè)量不完整或者系統(tǒng)過于龐大且復(fù)雜，造價(jià)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(yàn)和出廠試驗(yàn)仍然靠手工操作為主。如何在國(guó)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(shí)現(xiàn)水泵性能的自動(dòng)測(cè)試與分析已成為國(guó)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(cè)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(yàn)及測(cè)試技術(shù)的發(fā)展是分不開的。因?yàn)楸脧难芯俊㈤_發(fā)、生產(chǎn)到應(yīng)用，必須經(jīng)過一系列試驗(yàn)。因此，測(cè)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)特征，所以水泵的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)仍然必須用水泵實(shí)驗(yàn)的方法來測(cè)量，即水泵性能參數(shù)的獲取主要依賴于性能試驗(yàn)，并以測(cè)量的結(jié)果來評(píng)判泵的性能是否達(dá)到規(guī)定的要求。</p><p>　　泵是～種通用機(jī)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(dòng)力工業(yè)、冶金工業(yè)、造船工業(yè)、

28、機(jī)械制造、火箭燃料供給等”。根據(jù)近期市場(chǎng)預(yù)測(cè)，到2010年，工業(yè)泵總產(chǎn)值將達(dá)到180億元，可實(shí)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(shí)期，預(yù)測(cè)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(cè)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(shí)期，泵業(yè)市場(chǎng)的利潤(rùn)空間巨大。但據(jù)近期市場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)雖然泵業(yè)生產(chǎn)企業(yè)眾多，原材料和勞動(dòng)力廉價(jià)，但高水平、高質(zhì)量的泵產(chǎn)品卻供不應(yīng)求，仍需從國(guó)外大量進(jìn)口。這對(duì)于國(guó)內(nèi)泵企來說，不僅丟失了市場(chǎng)，降低了利潤(rùn)空間，而且不利于國(guó)內(nèi)高檔泵類產(chǎn)品的研發(fā)，無疑是個(gè)遺憾。究其原因，主要是國(guó)內(nèi)泵業(yè)缺乏具有新的思路、現(xiàn)代的試驗(yàn)手段、先進(jìn)控制的水泵測(cè)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(chǎng)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(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的研究，能夠促進(jìn)水泵測(cè)試系統(tǒng)的自動(dòng)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(shí)用價(jià)值，對(duì)于提高國(guó)內(nèi)泵企的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力也具有現(xiàn)實(shí)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(diǎn)，水泵的性能主要從以下幾個(gè)方面來考慮：</p><p>　　流量:指水泵在單位時(shí)間內(nèi)通過泵出水口的體積量；</p><p>　　揚(yáng)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。</p><p>　　1.4國(guó)內(nèi)外泵測(cè)試技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　1.4.1 國(guó)外泵測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀</p><p>　　國(guó)外在水泵測(cè)試領(lǐng)域研究起步較早，測(cè)試系統(tǒng)的產(chǎn)品已經(jīng)比較成熟。由于泵測(cè)試技術(shù)的重要性，國(guó)內(nèi)外在致力于泵研

33、究、設(shè)計(jì)、加工的同時(shí)，也相繼建立了一些配套的泵試驗(yàn)臺(tái)。</p><p>　　例如，英國(guó)國(guó)立工程實(shí)驗(yàn)室（NEL）的水力試驗(yàn)臺(tái)，自1961年1月運(yùn)行至今，該試驗(yàn)臺(tái)適用于水泵和模型水輪機(jī)（最大直徑0.5m）的性能試驗(yàn)，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(yàn)，部分參數(shù)可自動(dòng)控制，試驗(yàn)數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)采集、處理，并自動(dòng)繪制和打印試驗(yàn)結(jié)果。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在試驗(yàn)臺(tái)設(shè)備的不斷更新及數(shù)據(jù)采集處理手段的改進(jìn)，測(cè)試

34、的精度和自動(dòng)化程度也就相應(yīng)地提高了。目前，國(guó)外測(cè)試系統(tǒng)呈現(xiàn)出高集成、小體積、可移動(dòng)、多功能、設(shè)備全、易操作等特點(diǎn)。西德KSB公司和瑞士蘇爾康公司水泵試驗(yàn)臺(tái)均采用了計(jì)算機(jī)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)。又例如美國(guó)TecQuipment Inc生產(chǎn)的Centrifugal Pump Test Sst（GI-15），是一臺(tái)用于離心泵測(cè)試的裝置。GI-5提供了一種測(cè)試研究離心泵在不同揚(yáng)程、流量、轉(zhuǎn)速下的特性的方法。同類產(chǎn)品的還有英國(guó)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(cè)試平臺(tái)等。這類水泵測(cè)試裝置盡管具有高集成、小體積、可移動(dòng)、多功能、設(shè)備全、易操作等優(yōu)點(diǎn)，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(guó)內(nèi)泵測(cè)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(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的飛

36、躍發(fā)展，在水泵性能參數(shù)的自動(dòng)采集和測(cè)試方面，我國(guó)取得了一定的進(jìn)步。浙江機(jī)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(duì)水泵實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了研究與開發(fā)，建立了各具特色的實(shí)驗(yàn)裝置，他們?yōu)樗米詣?dòng)測(cè)試系統(tǒng)的不斷完善發(fā)揮了先導(dǎo)作用。如中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究等開發(fā)的PMS水泵綜合測(cè)試系統(tǒng)，它是以工控機(jī)為下位機(jī)、PC機(jī)為上位機(jī)構(gòu)成的分布式大型水泵參數(shù)測(cè)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(jì)算機(jī)組成的GC-4水泵自動(dòng)測(cè)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(jì)算機(jī)都可以獨(dú)立工作，系統(tǒng)的組成與分解，維修和計(jì)量都十分方便。另外江蘇理工大學(xué)TP自動(dòng)化（TPA）研發(fā)中心開發(fā)的泵類產(chǎn)品測(cè)試（實(shí)驗(yàn)）系統(tǒng)為功能比較完善的測(cè)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(cè)試設(shè)備。</p><p>　　在我國(guó)，許多廠家或者是國(guó)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(yíng)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(duì)水泵的系能測(cè)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(cè)試系統(tǒng)調(diào)整或升級(jí)比較容易，適用于不同類型泵類產(chǎn)品測(cè)試要求；（3）盡量滿足不同工況測(cè)試需求，能為水泵改型提供參考；（4）操作簡(jiǎn)單、易行。因此，對(duì)于這種需求現(xiàn)狀，目前的測(cè)試系統(tǒng)中仍然存在一些缺憾；或者參數(shù)測(cè)量不完整或者系

39、統(tǒng)過于龐大且復(fù)雜，造價(jià)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(yàn)和出廠試驗(yàn)仍然靠手工操作為主。如何在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，利用新技術(shù)、新設(shè)備等手段實(shí)現(xiàn)水泵性能的自動(dòng)測(cè)試與分析已成為國(guó)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(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，我國(guó)水泵企業(yè)對(duì)測(cè)試設(shè)備

40、的自動(dòng)化、智能化要求與日俱增。一方面，要求測(cè)試系統(tǒng)具有更高的速度、精度、可靠性和自動(dòng)化水平，以便減少人力和提高工作效率；另一方面，要求測(cè)試系統(tǒng)具有更大的靈活性和適應(yīng)性?？傮w來說，水泵測(cè)試系統(tǒng)正朝著如下幾個(gè)方向發(fā)展： </p><p>　　1．采用高精度、自動(dòng)化的智能測(cè)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(cè)量精度的提高進(jìn)一步受到 限制，不能鑒別設(shè)計(jì)上的微小

41、改善，尤其是對(duì)于流量這個(gè)具有非線性、時(shí)變、難以建立精確數(shù)學(xué)模型的控制對(duì)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(yàn)，調(diào)節(jié)費(fèi)時(shí)、費(fèi)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(cè)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(dòng)化和信息管理的現(xiàn)代化，使得對(duì)流量的自動(dòng)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(duì)象

42、的數(shù)學(xué)模型，對(duì)無法建?；蚝茈y建模的復(fù)雜對(duì)象，也能利用人的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)來設(shè)計(jì)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(yáng)長(zhǎng)避短，提高控制精度。 </p><p>　　因此水泵測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)打破傳統(tǒng)的測(cè)試方法，綜合采用現(xiàn)代的檢測(cè)技術(shù)、智能控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行參數(shù)測(cè)試、傳輸和處理。 采用實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，實(shí)時(shí)測(cè)試，能快速采樣和測(cè)試參數(shù)，從而提高水泵測(cè)試系統(tǒng)的精度和自動(dòng)化程度。 </p

43、><p>　　2．深入進(jìn)行內(nèi)特性方面的測(cè)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(dòng)、汽蝕形態(tài)、汽蝕強(qiáng)度、汽蝕侵蝕部位等內(nèi)特性的研究，對(duì)全面測(cè)試水泵的性能、發(fā)展水泵理論和提高設(shè)計(jì)水平有重要意義，因此國(guó)外一些廠家和有關(guān)高等院校對(duì)內(nèi)特性的測(cè)試十分重視。目前高速攝影技術(shù)、流場(chǎng)顯示技術(shù)、熱膜探針、電子探針以及激光測(cè)速儀等新技術(shù)和儀表均己得到應(yīng)用。電子計(jì)算機(jī)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(gè)功能完善的微機(jī)水泵綜合測(cè)試系統(tǒng)一般應(yīng)能對(duì)多型式、多種規(guī)格的水泵進(jìn)行測(cè)試，以此增加試驗(yàn)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(yàn)的要求，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外應(yīng)用虛擬儀器開發(fā)的測(cè)試與分析系統(tǒng)的實(shí)例，本課題采用虛擬儀器技術(shù)對(duì)水泵試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理與曲線擬合、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)表打印等進(jìn)行研究，研制了一套書泵性能測(cè)試系統(tǒng)，滿足了試驗(yàn)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(jì)了利用計(jì)算機(jī)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(cè)試試驗(yàn)臺(tái)。本套計(jì)算機(jī)輔助水泵性能參數(shù)要完成如下內(nèi)容：</p><p>　　實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵進(jìn)、出口壓力、流量、轉(zhuǎn)速、電流、電壓、功率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。</p><p>　　因此，本課題的主要任務(wù)是選用合適的測(cè)試手段與測(cè)試方法，進(jìn)行水泵性能參數(shù)試驗(yàn)臺(tái)的管路及軟硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與數(shù)據(jù)處理，完成水泵性能參數(shù)測(cè)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(jī)環(huán)境中對(duì)數(shù)據(jù)的處理、轉(zhuǎn)換、曲線繪制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、界面顯示、報(bào)表打印等功能。這樣，測(cè)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(jī)只是在實(shí)驗(yàn)室使用，平時(shí)還可以用于日常辦公，因此降低了開發(fā)成本；同時(shí)模塊化設(shè)計(jì)使得在對(duì)不同類型、不同型式水

48、泵進(jìn)行測(cè)量時(shí)，程序調(diào)整或升級(jí)變的簡(jiǎn)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(shí)對(duì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的要求，使得測(cè)試系統(tǒng)能夠滿足實(shí)際需要。</p><p>　　水泵作為僅次于電機(jī)的第二大通用機(jī)械，在國(guó)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(guó)國(guó)情、能夠在眾多小型廠家推廣的水泵性能測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)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(shí)，

49、本文在水泵測(cè)試系統(tǒng)功能多樣化等方面所做的一些嘗試，對(duì)今后水泵試驗(yàn)臺(tái)的建設(shè)具有借鑒意義。</p><p>　　2 測(cè)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(duì)水泵性能參數(shù)自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可以有三種方案選擇：組合儀表方案，單片機(jī)與上位機(jī)構(gòu)成的分布式系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集卡與PC機(jī)或工控機(jī)構(gòu)成

50、的采集處理系統(tǒng)。</p><p><b>　?。?）組合儀表方案</b></p><p>　　這種方案是指整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)是由儀器、儀表組合而成。數(shù)據(jù)的測(cè)量可以采用相對(duì)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(dòng)測(cè)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(cè)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(duì)資金投入也要大。</p><p>　?。?）單片機(jī)與上位機(jī)構(gòu)成的分布式測(cè)試系統(tǒng)</p><p>　　目前有些水泵的檢測(cè)系統(tǒng)也采用這種方案。單片機(jī)作為下位機(jī)，PC機(jī)或工控機(jī)作為上位機(jī)。單片機(jī)可以根據(jù)實(shí)際情況選擇使用一個(gè)或幾個(gè)，負(fù)責(zé)對(duì)傳感器

52、測(cè)量到得實(shí)驗(yàn)性能參數(shù)進(jìn)行采集、轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行簡(jiǎn)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(jī)，上位機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、顯示、數(shù)據(jù)擬合、打印報(bào)表等。</p><p>　　這種測(cè)試方案較為簡(jiǎn)單，投資也不會(huì)很大，對(duì)于水泵出廠試驗(yàn)或者對(duì)于書泵運(yùn)行系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)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(yàn)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(diǎn)。因此在這一系統(tǒng)測(cè)量方案，不能滿足廠家對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的要求。</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)采集卡與PC機(jī)工控機(jī)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(cè)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(jī)作為數(shù)據(jù)處理和管理的主要設(shè)備來構(gòu)成的測(cè)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(jī)

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

55、級(jí)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(jiǎn)化實(shí)際編程的工作。PLC的編程語言與一般計(jì)算機(jī)語言相比，具有明顯的特點(diǎn)，它既不同于高級(jí)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(cè)試系統(tǒng)采用PLC--可編程控制器進(jìn)行水泵測(cè)試試驗(yàn)

56、。</p><p>　　可編程控制器（PLC）是一種數(shù)字運(yùn)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(jì)。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(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)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(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC具有：（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，（2）配套齊全，功能完善，實(shí)用性強(qiáng)，（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(jì)、建造工作量小，維護(hù)

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

58、/p><p>　?。?）開式池式試驗(yàn)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(duì)水源的相互影響幾乎可以忽略。這種試驗(yàn)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(jiǎn)單，適合不同型號(hào)水泵試驗(yàn)。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(yàn)裝置示意圖</p><p>　?。?）閉

59、式回路式試驗(yàn)裝置如圖2-2所示，進(jìn)口吸水和出口排水在同一個(gè)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?jī)?nèi)設(shè)置。在采取一定措施后也能保證試驗(yàn)精度。</p><p>　　由于試驗(yàn)場(chǎng)地的限制，以及進(jìn)水口在排水口在同一個(gè)水源，水可以循環(huán)使用且符合實(shí)驗(yàn)室測(cè)試要求，故選擇水泵閉式回路試驗(yàn)裝置作為測(cè)試試驗(yàn)的管路裝置。</p>

60、;<p>　　圖2-2 水泵閉式回路試驗(yàn)裝置示意圖</p><p>　　2.3.2 試驗(yàn)管路的安裝</p><p>　　根據(jù)GB3216-89規(guī)定，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)裝置必須采取一切的有效措施來保證通過檢測(cè)量截面的液流具有如下特性：</p><p><b>　　軸對(duì)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(duì)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(yàn)。對(duì)于型式數(shù)大于1.5的泵，這樣的試驗(yàn)結(jié)果將只適用于規(guī)定的條件，而且這種試驗(yàn)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(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)回路，國(guó)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(zhǎng)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(zhǎng)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(yàn)，考慮任意開度狀態(tài)。因此，入口等徑直管的長(zhǎng)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?duì)測(cè)量的影響減至最小；</p><p>　　置泵出口等徑管段長(zhǎng)度取用5D=5x32=160mm。</p><p>　　如果泵在模擬現(xiàn)場(chǎng)條件下進(jìn)行試驗(yàn)，則不在緊接泵的前面設(shè)置整流柵。因?yàn)橹匾氖悄M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(duì)稱速度分布。必要時(shí)應(yīng)當(dāng)用精皮托管排測(cè)定進(jìn)入模擬回路的液流速度分布，以證實(shí)

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(cè)試系統(tǒng)采用了傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、PC機(jī)、PLC軟件平臺(tái)相結(jié)合的設(shè)計(jì)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(hào)流程圖</p><p&

65、gt;　　系統(tǒng)的整體運(yùn)行分為實(shí)時(shí)顯示、基本特性測(cè)試和調(diào)速性能測(cè)試?；拘阅軠y(cè)試時(shí)通過水泵流量的調(diào)節(jié)，來分析水泵的揚(yáng)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(duì)水泵性能參數(shù)測(cè)試方案、軟件開發(fā)平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)管路的比較、選擇，根據(jù)實(shí)際情況及所掌握的知識(shí)，確定了以PLC可編程控制器為開發(fā)平臺(tái)，由

66、傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、PC機(jī)構(gòu)成的水泵性能參數(shù)測(cè)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(hào)IS50-32-200及查閱相關(guān)資料手冊(cè)得一下參數(shù)；</p><p><b>　　型號(hào)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(jí)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(jí)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(yáng) 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(jī)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(shí)驗(yàn)要求，選10號(hào)無縫鋼管，表號(hào)G30。</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4》得；</p><p>　?。?）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(shí)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(shí)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4》</p><p>　　選用平面對(duì)焊鋼制管法蘭（摘自GB9113.3-88），得</p><p>　　（1）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(shí)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(duì)水蒸氣溫度低于450℃，對(duì)油類溫度低于350℃，壓力低于5MPa的場(chǎng)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)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>　　（2）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(shí)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)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(guó)標(biāo)，外形:中型，流動(dòng)方向:雙向，驅(qū)動(dòng)方式:手動(dòng)，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(hào):Z15T-16

86、</p><p>　　表3-2 Z15T-16型內(nèi)螺紋暗桿楔式閘閥</p><p>　　實(shí)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(jì)</b></p><p>　　為了保證水泵測(cè)試裝置持續(xù)的水流，要求0.5h的時(shí)間，（所選IS50-32-200的流量為7.5 ）計(jì)算水箱體積為</p><p>　　V=0.5x7.5=3.75 ≈4 </p><p>　　設(shè)計(jì)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(shí)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(cè)量的基本原理</p><p>　　4.1 水泵試驗(yàn)概述</p>

89、<p>　　根據(jù)緒論所述,流體在水泵中的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)特征,所以,目前還必須利用試驗(yàn)的方法來測(cè)量水泵的重要技術(shù)指標(biāo),尤其是測(cè)量水泵的流量,揚(yáng)程,軸功率,效率,轉(zhuǎn)速等參數(shù),并以測(cè)量結(jié)果作為評(píng)判該水泵在性能上是否達(dá)到規(guī)定的設(shè)計(jì)要求.</p><p>　　根據(jù)水泵的試驗(yàn)?zāi)康?進(jìn)行水泵試驗(yàn)的類型主要有水泵的型式試驗(yàn)和水泵的出場(chǎng)試驗(yàn).其中型式試驗(yàn)又

90、稱典型試驗(yàn),它包括水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn),性能試驗(yàn).作水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)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(yàn)點(diǎn)應(yīng)落在水泵規(guī)定的使用范圍內(nèi),運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)間一般至少持續(xù)30分鐘.</p><p>　　進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)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(dòng)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲等情況;做水泵的性能測(cè)試試驗(yàn)是為了測(cè)量水泵的主要性能參數(shù)值,并確定各個(gè)

91、性能參數(shù)之間的相互關(guān)系,試驗(yàn)范圍應(yīng)從水泵關(guān)閉點(diǎn)(或稱最小流量點(diǎn))開始到紫少高于泵最大流量的15%之間.檢查泵的揚(yáng)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(jí)別。</p><p>　　4.2 水泵性能參數(shù)測(cè)試?yán)碚撆c測(cè)試儀表選擇</p><p>　　4.2.1 水泵流量測(cè)量與流量變送器選擇</p><p>　　

92、流量:指水泵在單位時(shí)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(shí)m3/s或L/s.</p><p><b>　　(1)流量測(cè)量原理</b></p><p>　　在水泵性能參數(shù)試驗(yàn)中,流量是一個(gè)重要的物理量.目前流量測(cè)試儀器儀表和測(cè)試方法有很多,如截流流量計(jì),量水堰,稱聲波流量計(jì),渦輪流量計(jì)等,測(cè)量方法和測(cè)量原理都各不相同.</p><p

93、>　　我們?cè)趨⒄諊?guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/ T3214-91《水泵流量的測(cè)量方法》,考慮到渦輪傳感器測(cè)量流量是比較簡(jiǎn)單和普遍,自動(dòng)化程度與測(cè)量精度容易得到保證,利用微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行流量數(shù)據(jù)的采集業(yè)特別簡(jiǎn)單,所以在設(shè)計(jì)時(shí),我們首選了渦輪流量計(jì)作為測(cè)試水泵流量的傳感器。</p><p>　　結(jié)構(gòu)上,渦輪流量計(jì)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(jì)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(jì)流量測(cè)試方框圖</p><p>　　如圖4-2渦輪流量計(jì)測(cè)量原理所示.</p><p>　　渦輪流量計(jì)是遵循動(dòng)量守恒的一種速度式流量?jī)x表.</p><p>　　當(dāng)流體

95、沿管道的軸線方向流動(dòng)并沖擊具有導(dǎo)磁性的渦輪葉片時(shí),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(shí),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(hào);當(dāng)液體流速相當(dāng)大,且在變送器許可的測(cè)量范圍內(nèi)時(shí),變送器電磁阻力矩,機(jī)械摩擦阻力矩,粘滯阻尼矩均可忽略不計(jì),這時(shí)渦輪流量計(jì)輸出的脈沖信號(hào)與流量可近似

96、為線性關(guān)系,既有w=ξQ.假如通過微計(jì)算機(jī)對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),由單位時(shí)間的脈沖信號(hào)和雷擊脈沖信號(hào)不難折算出流量變送器的瞬時(shí)流量和累積流量.</p><p>　　流量系數(shù)ξ(次/米3)是渦輪流量計(jì)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(cè)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(jì)算關(guān)系式為:</p>

97、<p>　　(2)流量測(cè)量結(jié)果按規(guī)定轉(zhuǎn)速的換算</p><p>　　在流量測(cè)量中,若電機(jī)的轉(zhuǎn)速與規(guī)定轉(zhuǎn)速不符,此時(shí)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(shí)測(cè)電機(jī)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(cè)量的渦輪流量計(jì)選擇</p><p>　　為了達(dá)到對(duì)測(cè)試試驗(yàn)裝置的B級(jí)試

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

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(hào)</p><p>　　4.2.2 水泵揚(yáng)程測(cè)量與壓力傳感器的選擇</p><p>　　揚(yáng)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(dòng)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(yáng)程測(cè)量原理</b>&

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

101、的揚(yáng)程是H=E2-E1.那么,水泵的揚(yáng)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(yáng)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(yáng)程可以通過測(cè)量水泵進(jìn)出口的靜壓力、勢(shì)能水頭、平均流速,然后通過以上公式計(jì)算可得.對(duì)于水泵進(jìn)出口的勢(shì)能水頭Z2、Z1可以通過測(cè)量水泵進(jìn)出口壓力傳感器的安裝高度即可;對(duì)于平均流速C2、C1是通過測(cè)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(jì)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(cè)量截面的選擇：</p><p>　　測(cè)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(cè)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(duì)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(cè)量截面處管壁上設(shè)置4個(gè)取壓孔，這4個(gè)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(diǎn)或其近旁，也不在橫截面的最低點(diǎn)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(yáng)程測(cè)量的壓力傳感器的選擇</p><p>　　對(duì)壓力測(cè)試儀表的正常選擇是保證水本港城準(zhǔn)

106、確測(cè)量的重要環(huán)節(jié).根據(jù)水泵裝置的B級(jí)試驗(yàn)精度要求,對(duì)測(cè)試試驗(yàn)裝置的自動(dòng)化程度,綜合水泵生產(chǎn)的實(shí)際情況,在參照國(guó)標(biāo)GB/T3216-89<<離心泵、混流泵、軸流泵和漩渦泵試驗(yàn)方法>>有關(guān)揚(yáng)程試驗(yàn)測(cè)量?jī)x表系統(tǒng)誤差要求:對(duì)B級(jí)試驗(yàn),壓力變送器允許的系統(tǒng)誤差范圍為±1.0%,而C級(jí)試驗(yàn),允許的系統(tǒng)誤差范圍為±2.5%;在測(cè)量結(jié)果的最大總誤差限中,泵揚(yáng)程測(cè)量值允許范圍:B級(jí)為±1.5%,而C級(jí)

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(hào)參數(shù)為7011GPT9NM10A80B1F的壓力變送器。</p><p>　　型號(hào)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(hào)：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(dòng)小的地方，同時(shí)還要避免振動(dòng)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(cè)量點(diǎn)，但強(qiáng)腐蝕性的或過熱的介質(zhì)不應(yīng)與變送器接觸，需另定購(gòu)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(cè)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(cè)這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量信號(hào)。</p><p>　　利

112、用惠斯通電橋法是先壓力信號(hào)向電信號(hào)的線性變換,傳感器輸出為4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)傳感信號(hào),而且穩(wěn)定性較好,零點(diǎn)與滿量程均可精度校核,測(cè)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(cè)量與功率變送器選擇</p><p>　　水泵軸功率P:指水泵軸從原動(dòng)機(jī)(異步電動(dòng)機(jī))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(cè)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(dòng)力機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式的不同,軸功率常用以下幾種測(cè)試方法測(cè)試.</p><p><b>　　測(cè)量電動(dòng)機(jī)方法</b></p><p><b>　　扭矩傳感器法</b></p><p>

114、;<b>　　電流電壓測(cè)定法</b></p><p>　　測(cè)功電動(dòng)機(jī)法以往是采用測(cè)功電動(dòng)機(jī),測(cè)功電動(dòng)機(jī)是試驗(yàn)室用于測(cè)量功率小于100KW的專用電動(dòng)機(jī).扭矩傳感器測(cè)量電動(dòng)機(jī)扭矩時(shí),由于水泵和電動(dòng)機(jī)出廠時(shí)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(cè)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(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的功率因素,由功率表確定.</p><p><b>　　計(jì)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(dòng)機(jī)效率；</p><p><b>　　---傳動(dòng)效率。</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)效率應(yīng)從電動(dòng)機(jī)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(cè)

117、量的電流電壓變送器的選擇</p><p>　　為例達(dá)到對(duì)水泵性能參數(shù)的B級(jí)試驗(yàn)精度要求,我們?cè)趨⒄諊?guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3216-89有關(guān)水泵軸功率測(cè)試儀表所允許系統(tǒng)誤差范圍:B級(jí)試驗(yàn)為±1.0%,C級(jí)試驗(yàn)為±2.0%,在最大測(cè)量總誤差中,軸功率的測(cè)試誤差允許范圍為:B級(jí)試驗(yàn)為±1.5%,C級(jí)試驗(yàn)為±3.5%,因此,我們采用WB交流電量隔離傳感器測(cè)量.這種傳感器采用特制的隔離模塊,對(duì)