CN206801901U - 水泵闭式试验台测控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于水泵测试技术领域，具体涉及一种水泵闭式试验台测控系统；包括测试装置和控制系统，其中测试装置包括储水罐、排出罐、抽气罐和气液分离器以及各连接管路；控制系统包括控制箱和工控机，控制箱和工控机之间通过以太网联接实现通讯；本实用新型解决了现在水泵的综合性能测试和汽蚀测试需要人工进行测试或者自动化测试水平不高的现状，全部测试过程由本测控系统自动完成，所测数据也能及时反馈，使水泵的测试过程完全自动化、智能化，本实用新型不仅显著地提高了测试结果的准确性，而且减小了测试人员的劳动强度，改善了测试人员的工作环境，显著提高测试效率，降低测试成本。

Description

水泵闭式试验台测控系统

技术领域

本实用新型属于水泵测试技术领域，具体涉及一种水泵闭式试验台测控系统。

背景技术

水泵测试对于水泵的理论研究和设计的完善有着不可替代的作用。目前，水泵测试装置主要有闭式回路试验装置和开式池试验装置两类。就闭式回路试验装置在水泵测试中的应用而言，目前主要是由人工来操作的。人工操作的测试(以下简称为人工测试)存在测量误差大、测试系统稳定性较难判断、数据计算量大、测试人员的劳动强度大和工作环境差等缺陷。

为了克服人工测试的技术缺陷，多年来，水泵测试技术领域的研发人员一直在现有的闭式回路试验装置的基础上研究水泵的自动测试系统及方法(以下简称为自动测试)，并且取得了一些成果。然而，现有的自动测试仍存在集成化程度低、数据传输同步性差以及测量精度较低等缺陷。而这些缺陷也极大地限制了自动测试在水泵测试技术领域的应用。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有的自动测试所存在的集成化程度低、数据传输同步性差以及测量精度较低等缺陷。

为达到上述功能，本实用新型提供的技术方案是：

一种水泵闭式试验台测控系统包括测试装置和控制系统，其中：

所述测试装置包括储水罐、排出罐、抽气罐和气液分离器，所述储水罐和待测泵之间设置有1路以上的进水管路，沿着所述进水管路水流的方向在所述进水管路上依次设置电动闸阀、压力传感器、电机和转矩转速传感器，所述电机由变频器控制；待测泵与所述排出罐之间设置有1路以上的排水管路，沿着所述排水管路水流的方向在所述排水管路上依次设置电动闸阀和压力传感器；所述排出罐和所述储水罐之间通过1路以上的流量调节管路连接，沿着所述流量调节管路水流的方向在所述流量调节管路上依次设置电动闸阀、流量计和气动调节阀；所述抽气罐安装在所述储水罐的项部，所述抽气罐安装有抽气管路，所述抽气管路上设置有气动开关阀并与真空泵吸气口连接，所述真空泵的出气口通过管路与所述气液分离器相连接，所述抽气管路上连接有空气抽气管路，所述空气抽气管路上安装有气动开关阀；所述真空泵和气液分离器之间还通过供水管路连接，所述气液分离器和所述储水罐上分别连接有液位计；所述储水罐上安装有用于测试储水罐内水温的温度变送器；所述储水罐、所述排出罐、所述气液分离器和所述抽气罐的补液管路上分别设置有气动开关阀；

所述控制系统包括控制箱和工控机，所述控制箱和所述工控机之间通过以太网联接；所述控制箱包含模拟量数据采集卡、模拟量数据信号控制卡、数字信号采集卡和数字信号控制卡，所述控制箱通过所述模拟量数据采集卡采集所述压力传感器、所述流量计、所述转矩转速传感器和所述温度变送器测量到的数据以及所述变频器频率反馈数据，传输给所述工控机处理和反馈，并通过模拟量数据信号控制卡输出控制信号给所述测试装置中的气动调节阀和变频器以调节流量调节管路中的水流量和设定变频器的转速；所述控制箱通过数字信号采集卡采集所述电动闸阀的状态信号、所述变频器的运行状态信号以及所述液位计的液位指示信号，传输给所述工控机处理和反馈，并通过所述数字信号控制卡输出信号控制所述电动闸阀和所述气动开关阀的开关以及所述变频器和所述真空泵的启停。

优选地，所述测试装置的进水管路上还设置有手动常闭开关阀，所述手动常闭开关阀位于所述电动闸阀和所述压力传感器之间。

优选地，所述抽气罐上设置有手动补气管路所述手动补气管路上安装有手动常闭开关阀。

优选地，所述测试装置包含管径不同的3路进水管路、3路排水管路和6路流量调节管路。

优选地，所述控制箱为NIcDAQ机箱。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的水泵闭式试验台测控系统和测试方法解决了现在水泵的综合性能测试和汽蚀测试需要人工进行测试或者自动化测试水平不高的现状，全部测试过程由本测控系统自动完成，所测数据也能及时反馈，使水泵的测试过程完全自动化、智能化，本实用新型不仅显著地提高了测试结果的准确性，而且减小了测试人员的劳动强度，改善了测试人员的工作环境，显著提高测试效率，降低测试成本。

附图说明

图1为本实用新型的测控系统原理框图；

图2为测试装置的结构示意图；

图3为本实用新型的测试流程图。

具体实施方式

下面结合附图1至附图3对本实用新型作进一步阐述：

如图1和图2所示的一种水泵闭式试验台测控系统，包括测试装置和控制系统，图2为测试装置的俯视图，测试装置包括储水罐5、排出罐4、抽气罐6、真空泵2、气液分离器3，以及各连接管路，其中连接管路包括连接待测泵1和储水罐5的进水管路，待测泵1后端和排出罐4之间的排水管路，以及排水罐4和储水罐5之间的流量调节管路。

整个测试装置一共有三路进水管路，三路排水管路，以及六路流量调节管路。试验时，根据待测泵1的型号规格及额定转速和额定流量等参数选择一路进水管路，一路排水管路和一路流量调节管路，进水管路，排水管路，流量调节管路构成整个试验管路。启动待测泵1后，水流从储水罐5流经进水管路后进入待测泵1获得能量后从排水管路排入排出罐4，再经过流量调节管路流回储水罐5，从而形成一个闭式回路。

气液分离器3与真空泵2的排出口连接，抽气罐6通过抽气管路与真空泵2的进口连接，气液分离器3顶端有一个敞开的小口，在汽蚀测试试验过程中，需启动真空泵2，抽吸抽气罐6中的空气，从而降低待测泵1的进口压力。真空泵2抽吸的气体(含有部分水)通过气液分离器3进行气液分离，气体通过气液分离器3顶端的小口排到空气孔，而液体部分留在气液分离器3中。另外，气液分离器3与真空泵2之间有一供水管路，以给真空泵2提供工作液。各进水管路、排水管路、流量调节管路上分别连接有不同口径的电动闸阀501至电动闸阀512，其中电动闸阀501至电动闸阀506分别置于各流量调节管路前端，电动闸阀507至电动闸阀509分别置于各进水管路前端，电动闸阀510至电动闸阀512分别置于各排水管路前端。试验过程中使用到的管路上对应的电动闸阀打开，而非试验使用的管路上的电动闸阀关闭。六路流量调节管路后端分别连接有一气动调节阀601至气动调节阀606，其口径大小从气动调节阀601至气动调节阀606依次增大，试验过程中，通过调节气动调节阀开度值，则可以得到不同的流量工况点，从而测量出待测泵1在不同流量工况下的转速、功率、扬程、效率。气动开关阀701置于气液分离器3的补液管路上，气动开关阀702置于抽气罐6的抽气管路上，气动开关阀703置于空气抽气管路上，气动开关阀704于抽气罐6上的补液管路上，气动开关阀705置于抽气罐6上的补气管路上，气动开关阀706置于待测泵1排水管路的排气口上。手动常闭开关阀901至手动常闭开关阀903置于待测泵1进水管路的排液口上，手动常闭开关阀904置于抽气罐6的手动补气管路上，为备用管路，手动常闭开关阀905和手动常闭开关阀906分别置于储水罐5和排出罐4上的补液口上。流量计101至流量计106为六个不同量程范围的流量计，分别置于六路流量调节管路上电动闸阀和气动调节阀的之间，满足不同规格型号的待测泵1的流量的测量要求。压力传感器201至压力传感器204为四个不同量程范围的压力传感器，其中压力传感器201置于待测泵1进水管路上，用以测量待测泵1进口压力，压力传感器202至压力传感器204分别置于三路排水管路上，满足待测泵1不同扬程的测量要求。温度变送器301与储水罐5相连接，用于测量系统的水温。扭矩仪401和转矩转速传感器(图中未示出)配套使用，用于测量水泵的转速及功率。电机801至电机803为不同型号的电机，电机与变频器连接采用变频启动方式。测试装置还包括两个液位计，其中液位计LG1与气液分离器3连接，用于实时显示气液分离器3上的水位，以及水位高低信号输出；液位计LG2与储水罐5连接且放置于抽气罐6上，功能与液位计LG1类似。

另外，进水管路、排水管路和流量调节管路的路数及管径可根据实际使用过程中需要测试的不同流量、口径的待测泵1的型号进行搭配，可以相应增加或减少以满足测试需求。

控制系统包括控制箱和工控机，在本实施例中控制箱采用NIcDAQ机箱并内置于测试柜中，NIcDAQ机箱和工控机之间通过以太网联接实现通讯；NIcDAQ机箱包含模拟量数据采集卡、模拟量数据信号控制卡、数字信号采集卡和数字信号控制卡，NIcDAQ机箱通过模拟量数据采集卡采集压力传感器、流量计、转矩转速传感器和温度变送器测量到的数据以及变频器频率反馈数据，传输给工控机处理和反馈，并通过模拟量数据信号控制卡输出控制信号给测试装置中的气动调节阀和变频器以调节流量调节管路中的水流量和设定变频器的转速；NIcDAQ机箱通过数字信号采集卡采集电动闸阀的状态信号、变频器的运行状态信号以及液位计的液位指示信号，传输给工控机处理和反馈，并通过数字信号控制卡输出信号控制电动闸阀和气动开关阀的开关以及变频器和真空泵的启停。

工控机中安装有基于labview软件编写的测试程序，测试程序部分主要包括测试界面设计、测试系统状态显示、测试系统工况调节、测试系统稳定性判断、测试数据存储。通过修改工控机上的程序，则可实现不同功能的测控系统。

如图3所示，以下描述本实用新型基于上述测控系统的测试方法，该测试方法即为上述测控系统的工作原理，其步骤为：

(1)将待测泵与进水管路和排水管路连接；

(2)打开工控机上的测试程序，填写相关参数，包括待测泵的型号，额定转速，额定流量，叶轮直径，试运行气动调节阀开度等；

(3)运行测试程序，初始化测试界面，测试程序根据待测泵的型号，额定转速及叶轮直径，自动选择本次试验所用到的进水管路、排水管路和流量调节管路，并发送信号到各电动闸阀的信号接收器，则本次试验所用到的管路上的电动闸阀自动打开，非本次试验用的电动闸阀自动关闭；电动闸阀带有工作状态反馈功能，通过测试界面则可以及时发现测试管路的选择是否正确；同时，测试程序自动根据测试装置液位情况，决定是否进行补液和补气操作；

(4)启动待测泵，工控机发出控制信号到变频器，所述信号包括启动开关量控制信号和转速设定模拟量控制信号，变频器根据控制信号输出相应的动力从而驱动待测泵；

(5)进行试运行，人工对比工控机所采集到的参数值和现场仪表显示的参数值，确保各传感器信号传输正常，待待测泵运行稳定后，打开排气阀，对管路进行排气；

(6)进行性能测试实验，工控机上的测试程序自动对比流量目标值和流量实际值，输出控制信号，气动调节阀根据控制信号值大小自动调节开度，使测控系统达到目标工况状态，记录待测泵在不同工况下的转速、功率、进口压力、出口压力和流量值，并对这些数据进行处理，得到性能试验曲线，以判断待测泵是否符合设计要求；

(7)性能测试试验结束后，若需要进行汽蚀试验，则通过工控机启动真空泵，待真空泵正常运转后，开始汽蚀试验，工控机上的测试程序输出控制信号控制待测泵的流量和进口压力，气动调节阀根据控制信号值大小自动调节开度，流量调节方式与性能试验过程中的流量调节方式类似，进口压力通过真空泵抽真空的方式，测试程序自动对比进口压力目标值和进口压力实际值，选择启动抽气罐抽气管路上的气动开关阀或空气抽气管路上的气动开关阀，调节流量及进口压力值均达到预设目标值后，待测试系统稳定后，记录待测泵在不同工况下的转速、功率、进口压力、出口压力和流量值，并对这些数据进行处理，以判断待测泵是否符合设计要求；

(8)测试结速，关闭待测泵、真空泵和工控机。

以上所述实施例，只是本实用新型的较佳实例，并非来限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型专利申请范围内。

Claims (5)

1.一种水泵闭式试验台测控系统，其特征在于：包括测试装置和控制系统，其中：

所述测试装置包括储水罐、排出罐、抽气罐和气液分离器，所述储水罐和待测泵之间设置有1路以上的进水管路，沿着所述进水管路水流的方向在所述进水管路上依次设置电动闸阀、压力传感器、电机和转矩转速传感器，所述电机由变频器控制；待测泵与所述排出罐之间设置有1路以上的排水管路，沿着所述排水管路水流的方向在所述排水管路上依次设置电动闸阀和压力传感器；所述排出罐和所述储水罐之间通过1路以上的流量调节管路连接，沿着所述流量调节管路水流的方向在所述流量调节管路上依次设置电动闸阀、流量计和气动调节阀；所述抽气罐安装在所述储水罐的项部，所述抽气罐安装有抽气管路，所述抽气管路上设置有气动开关阀并与真空泵吸气口连接，所述真空泵的出气口通过管路与所述气液分离器相连接，所述抽气管路上连接有空气抽气管路，所述空气抽气管路上安装有气动开关阀；所述真空泵和气液分离器之间还通过供水管路连接，所述气液分离器和所述储水罐上分别连接有液位计；所述储水罐上安装有用于测试储水罐内水温的温度变送器；所述储水罐、所述排出罐、所述气液分离器和所述抽气罐的补液管路上分别设置有气动开关阀；

所述控制系统包括控制箱和工控机，所述控制箱和所述工控机之间通过以太网联接；所述控制箱包含模拟量数据采集卡、模拟量数据信号控制卡、数字信号采集卡和数字信号控制卡，所述控制箱通过所述模拟量数据采集卡采集所述压力传感器、所述流量计、所述转矩转速传感器和所述温度变送器测量到的数据以及所述变频器频率反馈数据，传输给所述工控机处理和反馈，并通过模拟量数据信号控制卡输出控制信号给所述测试装置中的气动调节阀和变频器以调节流量调节管路中的水流量和设定变频器的转速；所述控制箱通过数字信号采集卡采集所述电动闸阀的状态信号、所述变频器的运行状态信号以及所述液位计的液位指示信号，传输给所述工控机处理和反馈，并通过所述数字信号控制卡输出信号控制所述电动闸阀和所述气动开关阀的开关以及所述变频器和所述真空泵的启停。

2.如权利要求1所述的水泵闭式试验台测控系统，其特征在于：所述测试装置的进水管路上还设置有手动常闭开关阀，所述手动常闭开关阀位于所述电动闸阀和所述压力传感器之间。

3.如权利要求1所述的水泵闭式试验台测控系统，其特征在于：所述抽气罐上设置有手动补气管路所述手动补气管路上安装有手动常闭开关阀。

4.如权利要求1所述的水泵闭式试验台测控系统，其特征在于：所述测试装置包含管径不同的3路进水管路、3路排水管路和6路流量调节管路。

5.如权利要求1至4任意一项所述的水泵闭式试验台测控系统，其特征在于：所述控制箱为NIcDAQ机箱。