CN204142476U - 卷盘式喷灌机水涡轮综合性能测试仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种卷盘式喷灌机水涡轮综合性能测试仪，包括电源模块、水力参数测量模块、输出轴参数测量模块、制动模块、微处理器模块、输入控制模块、显示模块，水力参数测量模块包括两个压力传感器和一个流量计，所述输出轴参数测量模块包括转矩转速传感器，所述制动模块包括信号调节单元、功率驱动器和磁粉制动器，所述输入控制模块包括用于输入调整制动模块的信号的按键，电源模块其他模块提供电源，所述水力参数测量模块、输出轴参数测量模块、制动模块、输入控制模块、显示模块均与微处理器模块连接。本实用新型读数稳定，精度高，能实现同步信号采集、对制动扭矩能实现精确控制；能大幅降低软硬件成本，且易校准，测试数据精度可控。
Description
技术领域
本实用新型属于一种水涡轮综合性能测试仪，尤其是一种卷盘式喷灌机水涡轮综合性能测试仪。
背景技术
水涡轮是卷盘喷灌机的核心部件，完成对卷盘的驱动从而实现PE管的回收。卷盘喷灌机水涡轮的水力效率直接影响卷盘喷灌机的效率，但国内现有的卷盘喷灌机水涡轮效率低下。为提高水涡轮的效率，对水涡轮内部结构进行优化设计，需要对水涡轮进行性能测试。
传统的实验测量方法是通过读取各机械式仪表的读数进行的。由于水流流经水涡轮后管路中存在压力脉动使得机械式仪表指针产生较大的波动，人为读数很难保证读数的准确性，且读取多个测量数据时时间长，数据不同步；在改变流量及控制水涡轮转速时，通过人工调节阀门和制动扭矩很难达到理想的效果，这些因素都会影响实验效率和数据可靠性。
近年来，虚拟仪器及计算机技术在性能试验方面的应用越来越广泛，但是对于水涡轮综合性能测试而言，构建虚拟仪器或采用其他计算机技术的测试系统成本高，系统复杂，而且往往因为不易进行校准而存在较大的测量误差。
实用新型内容
为了有效地采集实验数据，提高实验效率，本实用新型提供一种体积小、成本低、精度高、可靠性强的卷盘式喷灌机水涡轮综合性能测试仪，使用本测试仪对水涡轮进行性能测试，同步采集各传感器的数字及模拟信号，并实现制动控制，从而有效提高水涡轮综合性能测试效率，保证测试数据的可靠性。
本实用新型是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种卷盘式喷灌机水涡轮综合性能测试仪，包括电源模块、水力参数测量模块、输出轴参数测量模块、制动模块、微处理器模块、输入控制模块、显示模块，水力参数测量模块包括两个压力传感器和一个流量计，所述输出轴参数测量模块包括转矩转速传感器，所述制动模块包括信号调节单元、功率驱动器和磁粉制动器，所述输入控制模块包括用于输入调整制动模块的信号的按键，所述电源模块为水力参数测量模块、输出轴参数测量模块、制动模块、微处理器模块、输入控制模块、显示模块提供电源，所述水力参数测量模块、输出轴参数测量模块、制动模块、输入控制模块、显示模块均与微处理器模块连接。
优选地，所述水力参数测量模块的两个压力传感器和流量计均为4～20mA电流输出型， 两个压力传感器和流量计输出端连接250欧电阻后连接模数转换器，模数转换器与微处理器模块连接。
优选地，所述转矩转速传感器与微处理器模块之间设置有光电隔离器或光电耦合器。
优选地，还包括与微处理器模块连接的计算机。
优选地，所述计算机采用通信协议RS232与微处理器模块自带的串口通讯功能连接。
本实用新型所述的卷盘式喷灌机水涡轮综合性能测试仪，电源模块为其他各模块提供电源，水力参数测量模块和输出轴参数测量模块检测的信号经微处理器模块计算后在显示模块上进行显示，同时，输入控制模块的输入信号传送给微处理器模块，微处理器模块对制动模块进行控制，从而实现水涡轮综合性能测试中输出轴参数的调节。
水力参数测量模块测量水涡轮的进出口压力和流量，通过外部模拟量采集芯片对进出口压力和流量信号进行采集，并实现与微处理器模块的通信。输出轴参数测量模块测量水涡轮的输出扭矩和转速，通过光电隔离后由微处理器模块对转矩转速信号进行采集。针对水涡轮内部流动引起的压力脉动，微处理器模块对水力参数通过多次采样取平均的方法使读数更加稳定。制动模块包括信号调节单元、功率驱动器和磁粉制动器，信号调节单元接收微处理器模块的信号并转换成功率驱动器的信号，再由功率驱动器控制磁粉制动器的输出扭矩，从而改变水涡轮的转速。
与采用传统独立仪表的水涡轮测试方法相比，本实用新型读数稳定，精度高，能实现同步信号采集、对制动扭矩能实现精确控制；与采用虚拟仪器或计算机技术的测试方法相比，本实用新型能大幅降低软硬件成本，且易校准，测试数据精度可控。
附图说明
图1为本实用新型所述卷盘式喷灌机水涡轮综合性能测试仪具体实施例的结构图。
图2为本实用新型卷盘式喷灌机水涡轮综合性能测试仪使用状态示意图。
图中：
1-水泵进口，2-水泵，3-水泵出口，4-第一压力传感器，5-第二压力传感器，6-水涡轮，7-流量计，8-阀门。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。
图1所示为本实用新型所述的卷盘式喷灌机水涡轮综合性能测试仪的一具体实施例，包括电源模块、水力参数测量模块、输出轴参数测量模块、制动模块、微处理器模块、输入控 制模块、显示模块。
所述电源模块为水力参数测量模块、输出轴参数测量模块、制动模块、微处理器模块、输入控制模块、显示模块提供电源。电源模块由220V交流市电输入，转换成测试仪中各模块所需的直流电平。微处理器模块采用TI公司的微处理器MSP430F169。
水力参数测量模块与微处理器模块相连，所述水力参数测量模块包括两个压力传感器和一个流量计7，用于测量水涡轮6的进口压力、出口压力和流量，并把所测得的水涡轮6的进口压力、出口压力和流量传送给微处理器模块。具体的，流量计7和两个压力传感器均采用4～20mA电流输出型，流量计7和两个压力传感器输出的电流信号经0.1％精度的250Ω电阻转换成电压后通过模数转换器ADS1115进行电压采集，模数转换器ADS1115通过I2C接口与微处理器MSP430F169连接。微处理器通过I2C接口与ADS1115建立连接后读取ADS1115的采样值，然后将多次采样的值取平均值进行显示。
所述输出轴参数测量模块与微处理器模块相连，所述输出轴参数测量模块包括转矩转速传感器，用于测量水涡轮6的输出扭矩和转速。转矩转速传感器的输出端连接有光电耦合器PC817，经光电耦合器PC817隔离后，转速频率信号、转矩频率信号可直接由微处理器模块进行检测，微处理器模块捕获1s内信号的上升沿或下降沿个数，以此计算转速信号频率、转矩信号频率。
所述显示模块均与微处理器模块连接，所述显示模块采用带字库的12864液晶，能够显示4×8个汉字或4×16个英文字母，经微处理器模块采集到的水涡轮6输出转矩和转速、进出口压力差和流量，在显示模块进行显示。
所述输入控制模块、制动模块均与微处理器模块连接。所述输入控制模块用于输入调整制动模块的信号，包括粗调增、粗调减、微调增、微调减4个独立的按键；所述制动模块包括信号调节单元、功率驱动器和磁粉制动器。微处理器模块对输入控制模块的输入信号进行检测后进行DA转换；制动模块接收微处理器的DA信号，经信号调节单元将DA信号转换成功率驱动器的电压信号，并输送给功率驱动器，功率驱动器根据输入的电压信号调节输出电流，从而实现对磁粉制动器的制动扭矩控制。
本实施例中还包括用于记录和处理实验数据的计算机，所述计算机采用通信协议RS232与MSP430F169微处理器自带的串口通讯功能连接。
图2所示为本实用新型所述卷盘式喷灌机水涡轮综合性能测试仪的使用状态图，水泵2为水涡轮提供动力，水经水泵进口1、水泵出口3进入水涡轮，将所述测试仪的第一压力传感器4、第二压力传感器5分别装在水涡轮6进口、水涡轮6出口处，流量计7装在水涡轮6主管路上，转矩转速传感器装在水涡轮6输出轴上，磁粉制动器装在转矩转速传感器另一端， 与水涡轮6输出轴同轴，在主管路末端还装有阀门8。两个压力传感器测量水涡轮6进出口的压力，流量计7测量流量，使用转矩转速传感器测量水涡轮6输出转矩和转速，通过磁粉制动器调节水涡轮6转矩和转速。
在测试中，水泵2给水涡轮6提供水力功率，通过调节阀门8开度调节流量，通过调节输入控制模块来控制磁粉制动器输出扭矩调节水涡轮6转速，以此测量不同流量下的水力参数和输出轴参数，得到了在不同转速时的压力水头-流量、轴功率-流量和效率-流量性能曲线。压力水头由水涡轮6入口压力与出口压力差决定，输出轴功率由转矩和转速的乘积决定，效率由输出轴功率与水力功率的比值决定。
所述实施例为本实用新型的优选的实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种卷盘式喷灌机水涡轮综合性能测试仪，其特征在于，包括电源模块、水力参数测量模块、输出轴参数测量模块、制动模块、微处理器模块、输入控制模块、显示模块，水力参数测量模块包括两个压力传感器和一个流量计，所述输出轴参数测量模块包括转矩转速传感器，所述制动模块包括信号调节单元、功率驱动器和磁粉制动器，所述输入控制模块包括用于输入调整制动模块的信号的按键，所述电源模块为水力参数测量模块、输出轴参数测量模块、制动模块、微处理器模块、输入控制模块、显示模块提供电源，所述水力参数测量模块、输出轴参数测量模块、制动模块、输入控制模块、显示模块均与微处理器模块连接。
2.如权利要求1所述的卷盘式喷灌机水涡轮综合性能测试仪，其特征在于，所述水力参数测量模块的两个压力传感器和流量计均为4～20mA电流输出型，两个压力传感器和流量计输出端连接250欧电阻后连接模数转换器，模数转换器与微处理器模块连接。
3.如权利要求1所述的卷盘式喷灌机水涡轮综合性能测试仪，其特征在于，所述转矩转速传感器与微处理器模块之间设置有电隔离器或光电耦合器。
4.如权利要求1所述的卷盘式喷灌机水涡轮综合性能测试仪，其特征在于，还包括与微处理器模块连接的计算机。
5.如权利要求4所述的卷盘式喷灌机水涡轮综合性能测试仪，其特征在于，所述计算机采用通信协议RS232与微处理器模块自带的串口通讯功能连接。
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| CN201420447387.0U CN204142476U (zh) | 2014-08-08 | 2014-08-08 | 卷盘式喷灌机水涡轮综合性能测试仪 |
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| CN (1) | CN204142476U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104165761A (zh) * | 2014-08-08 | 2014-11-26 | 江苏大学 | 卷盘式喷灌机水涡轮综合性能测试仪 |
| CN111011169A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-17 | 江苏大学 | 一种喷灌泵与水涡轮联动调节的卷盘喷灌系统及控制方法 |
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2014
- 2014-08-08 CN CN201420447387.0U patent/CN204142476U/zh not_active Expired - Fee Related
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