水泵性能測試系統(tǒng)設(shè)計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 本文對水泵性能參數(shù)測試方法進(jìn)行了分析和研究，提出了基于虛擬儀器技術(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，分析討論了數(shù)據(jù)采集卡與虛擬儀器軟件的接口方法 ;分析了光電傳感器法、感應(yīng)線圈法和霍爾傳感器法三種轉(zhuǎn)速測量方法在水泵轉(zhuǎn)速測量中的優(yōu)缺點 ;提出了在 擬儀器軟件平臺上，采用模塊化設(shè)計方法開發(fā)應(yīng)用程序的方法 ;分析討論了對采集數(shù)據(jù)的軟件濾波處理及應(yīng)用最小二乘法對水泵參數(shù)數(shù)據(jù)的擬合 。 試驗結(jié)果表明這種基于虛擬儀器技術(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。 關(guān)鍵詞 :水泵性能、虛擬儀器技術(shù)、轉(zhuǎn)速測量、數(shù)據(jù)處理 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 he on of of of of in of of in on be in 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 錄 摘要 第一章 緒論 1 泵性能測試系統(tǒng)的現(xiàn)狀概述 1 泵測試在生產(chǎn)與研究中的應(yīng)用 2 泵的主要性能指標(biāo) 2 內(nèi)外泵測試技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 2 外泵測試技術(shù)現(xiàn)狀 2 內(nèi)泵測試技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 3 測試技術(shù)的發(fā)展趨勢 3 研究課題的提出、內(nèi)容及意義 4 研究課題的提出 4 研究課題的內(nèi)容 4 研究課題的意義 4 第二章 測試系統(tǒng)總體方案 的確定 6 案比較 6 發(fā)平臺的選擇 7 泵性能參數(shù)測試臺管路裝置 7 驗裝置 7 驗管路的安裝 9 體方案 9 章小結(jié) 10 第三章 管路參數(shù)的選擇 11 縫鋼管的選擇 11 蘭的選擇 12 片的選擇 13 門的選擇 14 第四章 水泵性能參數(shù)測量的基本原理 16 泵試驗概述 16 泵性能參數(shù)試驗理論與測試儀表選擇 16 泵流量測量與流量變送器選擇 16 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 水泵揚(yáng)程測量與壓力變送器選 擇 18 泵軸功率測量與功率變送器選擇 20 機(jī)轉(zhuǎn)速的測量 22 泵效率的計算 25 第五章 信號調(diào)理電路 26 號調(diào)理電路設(shè)計 26 章小結(jié) 27 第六章 數(shù)據(jù)采集卡的選擇及軟件設(shè)計 28 據(jù)采集卡 28 據(jù)采集卡的選擇 28 據(jù)采集卡的接線 30 件設(shè)計 32 件開發(fā)語言 32 據(jù)采集卡和 33 據(jù)采集系統(tǒng)軟件的總體框架 34 據(jù)采集方式 36 章小結(jié) 38 第七章 數(shù)據(jù)處理與性能曲線的繪制 39 驗數(shù)據(jù)的處理 39 體曲線擬合法 40 章小結(jié) 42 第八章 結(jié)論 43 參考文獻(xiàn) 45 附錄一 46 附錄二 47 致謝 48 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 第一章 緒論 泵性能測試系統(tǒng)的現(xiàn)狀概述 水泵使用面廣，種類繁多，屬于通用性的機(jī)械類而廣泛的應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)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，各種形式的泵應(yīng)用很多，其規(guī)模和投資越來越大，功能分類愈分愈細(xì) 。水泵的工作是以輸送流量、產(chǎn)生全壓、 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)相應(yīng)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?；拘阅茉囼炇窃谒棉D(zhuǎn)速不變的情況下，改變水泵流量，測試水泵各個性能參數(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 。 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(qiáng)度高等功能缺點。其實，這種狀況在我國還相當(dāng)普遍 。 從 20世紀(jì)八十年代末九十年代初，在伴隨著電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自控技術(shù)的飛躍發(fā)展，在水泵參數(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(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)院等單位相繼對水泵試驗裝置進(jìn)行了研究與開發(fā)，建立了各具特色的試驗裝置，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(jī) 械化科學(xué)研究等開發(fā)的 是以工控機(jī)為下位機(jī)、 能完備，但操作也較復(fù)雜 :另外，江蘇理工大學(xué) 裝方便。它們都是各具特色的水泵性能參數(shù)測試設(shè)備。 在我國 ， 許多廠家或者是由國有企業(yè)改制后的中、小型企業(yè)，或是鄉(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，甚至許多廠家的水泵都按用戶需求生產(chǎn)，很難形成統(tǒng)一的系列。這種狀況就要求水泵性能測試系統(tǒng)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)整或升級容易，適用不同類型泵類產(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。 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，利用高新技術(shù)，低成本的手段實現(xiàn)水泵性能的自動測試與分析已成為買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 國內(nèi)眾多水泵生生產(chǎn)廠家及研究單位的迫切需求。 泵測試在生產(chǎn)與研 發(fā)中的作用 目前，泵應(yīng)用很多，其規(guī)模和投資越來越大，功能分類愈分愈細(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。 由于水泵理論至今仍不十分完善，流體在水泵中的運(yùn)動過程十分復(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)動特征，所以水泵的各項技術(shù)指標(biāo)仍然必須用水泵試驗的方法來測量，即水泵性能參數(shù)的獲取主要依賴于性能試驗，并以測量結(jié)果來評判該泵的性能是否達(dá)到規(guī)定的要求。 泵的 主要性能指標(biāo) 水泵的應(yīng) 用如此廣泛，為了正確使用它，我們必須了解其性能特點。水泵的性能主要從以下幾個方面來考慮 :流量、揚(yáng)程、功率、效率 、轉(zhuǎn)速。 內(nèi)外泵測試技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 外泵測試技術(shù)現(xiàn)狀 國外在水泵測試領(lǐng)域研究起步較早，測試系統(tǒng)的產(chǎn)品己經(jīng)比較成熟。由于泵測試技術(shù)的重要性，國內(nèi)外在致力于泵研究、設(shè)計、加工的同時，也相繼建立了一些相配套的泵試驗臺。 例如 ，英國國立工程實驗室 (水力試驗臺，自 1961年 1月以來投入運(yùn)行至今，該試驗臺適合于水泵和模型水輪機(jī) (最大轉(zhuǎn)輪直徑 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(jī)進(jìn)行自動采集、處理，并自動繪圖和打印試驗結(jié)果。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)今試驗臺設(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。西德例如美國是一臺用于離心泵測 試的裝置。 量、轉(zhuǎn)速下的特性的方法。同類產(chǎn)品還有英國的 6250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。針 對 以 上的不足，另外一種基于計算機(jī)的測試系統(tǒng)孕育而生。例如美國的 系統(tǒng)在 工作，操作者將觀測到的數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)， 法及 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 標(biāo)準(zhǔn)，計 算出相關(guān)參數(shù)，擬合曲線、保存數(shù)據(jù)并生成打印報表。此外，還有美國 內(nèi)泵測試技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 從 20世紀(jì)八十年代末九十年代初，伴隨著電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自控技術(shù)的飛躍發(fā)展，在水泵參數(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(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)院等單位相繼對水 泵試驗裝置進(jìn)行了研究與開發(fā)，建立了各具特色的試驗裝置，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(jī)械化科學(xué)研究等開發(fā)的 是以工控機(jī)為下位機(jī)、 能完備，但操作也較復(fù)雜。九十年代初，天津正大電子研究所研制開發(fā)出采用標(biāo)準(zhǔn)儀器和 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(jī)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) 發(fā)中心開發(fā)的泵類產(chǎn)品測試 (試驗 )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。 在我國 ,許多廠家是由國有企業(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)。其生產(chǎn)規(guī)模一般不大，而且產(chǎn)品多樣，甚至許多水泵廠家是按照用戶的需求生產(chǎn)，所以很難形成統(tǒng)一的系列。這種狀況就要求水泵性能測試系統(tǒng)應(yīng)具有以下要求 :(1)投資少，適合小企業(yè)的推廣使用 ;(2)測試系統(tǒng)調(diào)整或升級容易，適用不同類型泵類產(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。對于這種 需求現(xiàn)狀 ,目前的測試系統(tǒng)中存在著一些不足，例如 :參數(shù)測量不完整 ;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 ;功能單一不易推廣等等。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。那么，如何按照國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，利用高新技術(shù)，低成本的手段實現(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。 測試技術(shù)發(fā)展的趨勢 (1) 高精度、高自動化程度是水泵測試的普遍發(fā)展趨勢 傳統(tǒng)的人工測量系統(tǒng)進(jìn)行水泵測試時，測量一個 單項參數(shù)一般需要多個測量人員參與，測試周期較長，測量效率很低，而且人工讀數(shù) (采集數(shù)據(jù) )及原始測量數(shù)據(jù)處理也容易帶來隨機(jī)誤差、粗大誤差和計算誤差，從而使水泵測試精度大大降低，與此相反，以微機(jī)控制系統(tǒng)為核心的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)的實時處理裝置往往能實現(xiàn)以較少的測試人員、較短的測試周期并能避免測試過程中人為因素造成的誤差 代水泵測試系統(tǒng)有買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 必要實現(xiàn)測試過程的微機(jī)化、自動化。并且，精度低的測試系統(tǒng)還不能鑒別水泵設(shè)計上的微小差異，這很容易埋沒水泵開發(fā)人員在水力模型上花費的大量研究工作。所以，對水泵性能參數(shù)測量試驗還必 須力求高精度化。 (2) 多功能化是水泵測試的發(fā)展方向 以計算機(jī)輔助測試的水泵試驗裝置可進(jìn)行型式試驗、出廠試驗，同時也自動完成性能曲線和測試報告。除此而外，還可以進(jìn)行軸向力測定、振動試驗以及流速分布、壓力脈動、汽蝕等內(nèi)特性的測試研究。因此作為一個功能完善的微機(jī)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。 研究課題的提出、內(nèi)容及意義 研究課題的提出 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，研制了一套水泵性能測試系統(tǒng)，滿足了 試驗 的需求，并適合進(jìn)一步技術(shù)推廣。 研究課題內(nèi)容 本課題設(shè)計了利用計算機(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)合的水泵測試系統(tǒng)試驗臺。本套計算機(jī)輔助水泵 性能參數(shù) 系統(tǒng)要完成如下內(nèi)容 : 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。 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)實驗數(shù)據(jù)自動 采集與數(shù)據(jù)處理，完成水泵性能參數(shù)測試及數(shù)據(jù)處理功能。 研究課題意義 本課題采用虛擬儀器技術(shù)，充分發(fā)揮虛擬儀器軟件在 換、曲線繪制、數(shù)據(jù)存儲、界面顯示、報表打印功能。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 時還可以用在日常辦公，因此，降低了開發(fā)成本 ;同時，虛擬儀器模塊化設(shè)計使得在對不同類型、不同型式水泵進(jìn)行測 量時，程序調(diào)整或升級變的簡單，并且操作界面友好，使用方便 ;另外，使用變頻調(diào)速技術(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)功能能夠滿足實際需要。 水泵作為僅次于電機(jī)的第二大通用機(jī)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、能夠在眾多中小型廠家推廣的水泵性能測試系統(tǒng)，對于提高買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 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，本文在水泵測試系統(tǒng)功能多樣化等方面所作的一些嘗試和創(chuàng)新，對今后水泵試驗臺的建設(shè)具有借鑒意義。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 第 二 章 測試系統(tǒng)總體方案的確定 案比較 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(jī)與上位機(jī)構(gòu)成的分布式系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集卡與 (1)組合儀表方案 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)分析可以有頻率分析儀、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。 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。 (2) 單片機(jī)與上位機(jī)構(gòu)成的分布式測試系統(tǒng) 目前有些水泵的檢測系統(tǒng)也采用這種方案。單片機(jī)作為下位機(jī)， 片機(jī)可以根據(jù)實際情況選擇使用一個或幾個，負(fù)責(zé)對傳感器測量到的試驗性能參數(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 (并行總線或串行總線 )將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，上位機(jī)負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)的進(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 。 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水泵運(yùn) 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，大批量的采集數(shù)據(jù)，來捕捉到可能的性能信息，比方說，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。 (3) 數(shù)據(jù)采集卡和 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， 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 機(jī)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 。 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(jī)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。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 發(fā)平臺的選擇 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，采樣高級語言，如 : 十 ， 一種是采用現(xiàn)在流行的圖形語言編程方法，如 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，如 于虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用軟件框架主要是后兩種。圖形化編程語言方式代表了測試軟件的發(fā)展方向，具有編程效率高、修改靈活、功能完善、操作與顯示界面快速設(shè)計、測試任務(wù)方便等特點，并且具有與多種編程語言的接口，便于用戶擴(kuò)展。因此選擇具有圖形化編程方式的系統(tǒng)軟件開發(fā)集成環(huán)境。 且具有與編程語言的接口。在使用操作、界面設(shè)計上也各有特色。但 方面體現(xiàn)在它可以提供編譯環(huán)境，便于生成實際應(yīng)用的可執(zhí)行文件，簡化了對實際系統(tǒng)的配置要求 ;另一方面還提供了對 986年問世以來，已成為測試與測量領(lǐng)域的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它可以通過行設(shè)備和插卡式數(shù)據(jù)采集設(shè)備構(gòu)成實際的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。它提供工業(yè)界最大的儀器驅(qū)動程序庫，它還支持通過 所提供的眾多開發(fā)工具 使得復(fù)雜的測試與測量任務(wù)變得簡單易行 。 本測試系統(tǒng)采用 以往版本比較，更為開放，并進(jìn)一步增強(qiáng)和簡化了 行用戶可以通過 擴(kuò)充和更新了測量分析功能，引進(jìn)了全新的逐點分析庫，提供了測量分析的工作的精度、效率和速度 ;改進(jìn)了人機(jī)交互界面編程技術(shù) :集成了最新的無線通信、運(yùn)動控制和圖像處理模塊，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。 泵性能參數(shù)測試臺管路裝置 驗裝置 按照國家標(biāo)準(zhǔn)，水泵的試驗裝置主要分為 :開式池式試驗裝置和閉式回 路試驗裝置 (1)開式池式試驗裝置如圖 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)，對水源相互的影響幾乎可以忽略。這種試驗裝置可以保證吸入水流平穩(wěn)，有效的去除旋渦的影響，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，占地面積大，并且受到環(huán)境條件的限制。 (2)閉式回路式試驗裝置如圖 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)生旋買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 渦，但另一方面，該裝置占地面積小，可在廠房內(nèi)設(shè)置。在采取一定措施后也能保 證試驗精度。 圖 1 2 3 4 5 6 78 9 10圖 水泵閉式回路試驗裝置示意圖 1 2 3 4 5 678 9 10 11由于實驗場地的限制，以 及進(jìn)口吸水和出口排水在同一個水源，水可以循環(huán)使用 且符合實驗室測試要求 ,故選擇方案 2閉式回路實驗裝置。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 驗管路的安裝 根據(jù) 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測量截面的液流具有如下特性 : (1)軸對稱的速度分布 ; (2)等靜壓分布 : (3)無裝置引起的旋渦。 為了保證以上條件，對于型式數(shù)小于或等于 于型式數(shù)大于 樣的試驗結(jié)果將只適合于規(guī)定的條件，而且這種試驗 的目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。 對于標(biāo)準(zhǔn)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 (;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)不少于 12D(。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 (1)進(jìn)口處使用整流柵，以平穩(wěn)水流 (2)恰當(dāng)?shù)牟贾萌嚎?，使它對測量的影響減至最小 (3)置泵出口等徑管段長度取用 4D 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的大的旋渦，并且有對稱速度分布。必要時應(yīng)當(dāng)用精皮托管排 (梳狀管 )測定進(jìn)入模擬回路的液流速度分布， 以 證實液流特性符合要求。 體方案 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、 擬儀器軟件平臺相結(jié)合的設(shè)計方案。 系統(tǒng)的總體方案如圖 統(tǒng)配置如圖 系統(tǒng)的整體運(yùn)行分為實時顯示、基本性能測試和 調(diào)速性 能測試。 基本性能測試是通過水泵流量的調(diào)節(jié)，來 分析水泵的揚(yáng)程、功率、效率。調(diào)速性能測試是在電動機(jī)不同轉(zhuǎn)速的情況下，紀(jì)錄流量變化帶來的揚(yáng)程、功率、效率變化，分析水泵 的 調(diào)速 性能。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 圖 統(tǒng)配置圖 章小結(jié) 本章通過對水泵性能參數(shù)測試方案、軟件開發(fā)平臺和試驗管路的比較 、 選擇，根據(jù)實際情況及所掌握的知識，確定了以 擬儀器軟件為開發(fā)平臺，由傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 第三章 管路參數(shù)的選擇 根據(jù)水泵型號 07及查閱相關(guān)資料手冊得以下參數(shù) ： 縫鋼管 的選擇： 流體輸送用 的 不銹鋼無縫管，適用于石油、化工、輕工等行業(yè)的氣體、液體、干粉等介質(zhì)輸送，產(chǎn)品性質(zhì)優(yōu)良抗腐蝕 。 根據(jù)水泵進(jìn)出口口徑大小，查機(jī)械設(shè)計手冊 4得： (1)直管的選擇 ： 吸入管外徑 60徑 50厚 5 排出管外徑 60 厚 5 實物如圖 (a) (b) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 (c) (d) 圖 管 (2)彎管的選擇 ： 管徑（內(nèi)徑） 50厚 5 實物如圖 (a) (b) (c) 圖 管 蘭的選擇： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 根據(jù)直管公稱通徑的大小，查機(jī)械設(shè)計手冊 4得： 選用平面整體鋼制管法蘭 (1) 入口法蘭： 公稱通徑 50 法蘭外徑 165蘭厚度（ C） 20栓孔中心圓直徑（ K） 125栓孔徑 （ L） 18栓數(shù)量（ n） 4 螺栓螺紋（ 2) 出口法蘭參數(shù)同入口法蘭 。 實物如圖 (a) (b) (c) 圖 蘭 片的選擇： 根據(jù)法蘭公稱通徑的大小，查機(jī)械設(shè)計手冊 4得： 選用 平 面型鋼制管法 蘭用石棉橡膠墊片 (1) 入口 墊片 ：公稱通徑 50片內(nèi)徑 61片外徑 165栓孔中心圓直徑（ K） 125文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 螺栓孔徑 18栓孔數(shù) (n)4 (2) 出口法蘭墊片參數(shù)同入口 實物如圖 (a) (b) (c) (d) 圖 片 門的選擇 : 根據(jù)直管公稱通徑的大小，查機(jī)械設(shè)計手冊 4 得： 選用 圖 實物如圖 圖 44買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 (a) (b) 圖 門 數(shù) 如表 表 44數(shù) 公稱 通徑 DN(公稱 壓力 外形尺寸 (閥門 重量 (L D 2 D6 h f2 f 0 50 160 125 100 88 20 4 3 472 250 29 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 第 四 章 水泵性能參數(shù)測量的基本原理 泵試驗概述 根據(jù) 緒論所述，流體在水泵中的運(yùn)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(yùn)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(yáng)程、軸功率、效率、轉(zhuǎn)速等參數(shù)，并以測量結(jié)果作為評判該泵在性能上是否達(dá)到規(guī)定的設(shè)計要求。 根據(jù)水泵試驗的目的，進(jìn)行水泵試驗的類別主要有水泵的型式試驗和水泵的出廠試驗。其中型式試驗又稱典型試驗，它包 括水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)試驗、性能試驗。作水泵的運(yùn)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(yùn)轉(zhuǎn)試驗時間一般至少持續(xù) 30分鐘以上。 進(jìn)行運(yùn)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，水泵各部位的振動及其運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲等情況 ;作水泵的性能試驗則是為了測得水泵的主要性能參數(shù)值，并確定各個性能參數(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 )開始到至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，判斷其是否達(dá)到規(guī)定要求，確定產(chǎn)品的精度級別。 泵性能參數(shù)測試?yán)碚撆c測試儀表選擇 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是 流量測量原理 在水泵性能參數(shù)試驗中，流量是一個重要的物理參量。目前流量測試儀器儀表和測試方法有很多，如節(jié)流流量計、量水堰、超生波流量計、渦輪流量計等，測量方 法和測量原理都各不相同。 我們在參照了國家標(biāo)準(zhǔn) 3214泵流量的測量方法，考慮到渦輪傳感器測量流量比較簡單和普遍，自動化程度與測量精度容易得到保證，利用微計算機(jī)進(jìn)行流量數(shù)據(jù)的采集也特別簡單，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。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 圖 輪流量計結(jié)構(gòu)圖 1 2 3 4 5 6在結(jié)構(gòu)上，渦輪流量計主要由渦輪、支承、永久磁鋼、感應(yīng)線圈、殼體、導(dǎo)流器組成，如圖 其流量測 量過程在于 : 圖 渦輪流量計流量測試方框圖 如圖 。渦輪流量計是遵循動量守恒的一 種速度式流量儀表。 當(dāng)流體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，渦輪便周期性地旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)速度 一般隨流量大小的變化而變化 ;由于變送器內(nèi)裝有磁電轉(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，葉片便周期性地改變磁電系統(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)的脈沖電信號 ;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(jī)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動信號與流量可近似為線性關(guān)系，即有 Q 。假如通過微計算機(jī)對脈動信號進(jìn)行計數(shù)，由單位時間的脈沖數(shù)和累計脈沖數(shù)不難折算出流過變送器的瞬時流量和累積流量 . 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 18 流量系數(shù) )( 3米次 是渦輪流量計的重要特性參數(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 轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖數(shù)，因此 的含義是單 位體積流量 Q (L/s)通過變送器時，變送器所輸出的脈沖數(shù)，即脈沖數(shù) N/L,所以 也稱為流量系數(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 的計算關(guān)系式為 ： 4 流量測量結(jié)果按規(guī)定轉(zhuǎn)速的換算 在流量測量中，若電機(jī)的轉(zhuǎn)速與規(guī)定轉(zhuǎn)速不符，此時所得到的水泵流量值 量值020%范圍內(nèi)，則流量值0 )(0 （ 4 流量測量的渦輪流量計選擇 為了達(dá)到對測試試驗裝置的 們參照國標(biāo) 3214照國標(biāo) 系統(tǒng)誤差范圍 :. 5%, 最大總誤差限中，流量測量誤差允許范圍 :,C 級為土 所以選用了目前使用范圍比較廣，計量精度比較高 (、反應(yīng)也很快，而且刻度線性化程度好，耐高壓能力強(qiáng)的 河南開封儀表廠生產(chǎn) ， 傳感器輸出為 4 泵揚(yáng)程測量與壓力變送器的選擇 揚(yáng)程就是單位重量的液體通過水泵后所獲得的能量，或者就是水泵的出口總水頭 (動能 )與入口總水頭的代數(shù)差，通常用 H(水柱高 )m(米 )來表示。 揚(yáng)程 測量 原理 水泵揚(yáng)程是評判水泵質(zhì)量優(yōu)劣的重要技術(shù)指標(biāo)。對揚(yáng)程的測量實際上就是對壓力測量，也就是對水泵進(jìn)口壓力、出口壓力的測量。壓力單位為 用壓力測試儀表有很多，下面以液柱式壓力計為例來說明水泵揚(yáng)程測量的基本原理。 揚(yáng)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 E,，流出水泵時所具有的比能為 水泵的揚(yáng)程是 12 。那么，水泵的揚(yáng)程也就是水比能的增值。 泵進(jìn)口總水頭 1H 的表達(dá)式： （ 4 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 19 泵出口總水頭 2H 的表達(dá)式： （ 4 由以上兩式可以推導(dǎo)出揚(yáng)程 )()()( 2122121212 （ 4 其中 ， 2P 、 1P 水泵出口和進(jìn)口的液體壓力 2Z 、 1Z 水泵出口和進(jìn)口的高度差 2c 、 1c 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。 由此我們可知，水泵的揚(yáng)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即可。對于水泵進(jìn)出口的勢能水頭 1Z 、 2Z 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 1c 、 2c 是通過測量水泵的流量和水泵進(jìn)出口處的管道幾何尺寸通過如下公式進(jìn)行計算 : 11 （ 4 22 （ 4 式中 1S 、 2S 水泵進(jìn)出口的截面面積（ 2米 ） 揚(yáng)程測量的壓力傳感器選擇 對壓力測試儀表的正確選擇是保證水泵揚(yáng)程準(zhǔn)確測量的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)水泵試驗裝置的 測試試驗裝置的自動化程度，結(jié)合水泵生產(chǎn)實際情況，在參照國標(biāo) 心泵、混流泵、軸流泵和旋渦泵試驗方法有關(guān)水泵揚(yáng)程試驗測量儀表系統(tǒng)誤差要求 :對 力變送器允許的系統(tǒng)誤差范圍為士 而 許的系統(tǒng)誤差范圍則為士 在測試結(jié)果的最大總誤差限中，泵揚(yáng)程測量值允許范圍 :而 所以我們首選了中外合資陜西寶雞麥克傳感器有限公司生產(chǎn)的 表 精確度 長期穩(wěn)定性 零點溫漂 滿度溫漂 工作溫度 輸出信號 % % 80 4 20種變送器采用半導(dǎo)體硅材料的壓阻效應(yīng)，利用惠斯通電橋法實現(xiàn)壓力信號向電信號的線 性 變換，傳感器輸出為 4且穩(wěn)定性較好，零點與滿量程均可精確調(diào)校，測量范圍為 0載能力可達(dá) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 20 泵軸功率測量與功率變送器選擇 水泵軸功率 異步電機(jī) )中得到的功率，單位用 (1) 水泵軸功率測量原理 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(jī)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。 測功電動機(jī)方法 扭距傳感器法 電流電壓測定法 測功電動機(jī)法以往是采用測功電動機(jī)，測功電動機(jī)是試驗室用于測量功率小于100矩傳感器測量電動機(jī)扭矩時，由于水泵和電動機(jī)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 1000 co （ （ 4 其中， I 線電流 A U 相電壓 V 電動機(jī)運(yùn)行時的的、功率因素，由功率表確定。 計算輸入功率。 泵的軸功率 P （ 4 式中， g 電動機(jī)效率； c 傳動效率。 電動機(jī)效率應(yīng)從電機(jī)特性 )(曲線上查得。由于g隨負(fù)荷變化不大，通常可以由額定功率的效率代替。 (2)軸功率測量的電流電壓變送器的選擇 為了達(dá)到對水泵性能參數(shù)的 們在參照國家標(biāo)準(zhǔn) ,C 級試驗為士 在最大測試總誤差中，軸功率的測試誤差允許范圍 : ,C 級試驗為士 因此，我們 采用 種傳感器采用特制的隔離模塊，對電網(wǎng)和電路中的交流電壓和電流進(jìn)行測量。 電流傳 感器將電流轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的直流電流 (4主要技術(shù)指標(biāo)如下 : 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 21 表 精 度等級 輸入頻響 隔離耐壓 測量 電流 供電電壓 輸出電流 響應(yīng)時間 5分鐘 02V 400線采用端子連接方式，二線制電流輸出，連接方式如圖 圖 電流傳感器接線 電壓傳感器是將電壓轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的直流電壓