电泵性能测试系统的设计

电泵性能测试系统的设计

胡锦丽

（福建信息工程技术学院 福州 350003）

摘 要：本文论述了由研华工控模块与计算机组成的电泵性能测试系统。该系统硬件配置比较简单，能完成电泵性能的自动化测试。

关键词：电泵 性能测试 自动化测试

中图分类号：TP274＋.5 文献标识码：A 文章编号：1672-4801（2006）01-010-03

1 概述

我国的电泵性能测试系统有2种类型：一种是70年代研制的以单板机为核心外加许多分立元件组成的测试系统；另一种是80年代以来采用智能型测试仪器或标准化仪器与计算机组成的测试系统。前者自动化程度不高，大部分已经瘫痪，后者由于造价较高，广大中小型电泵厂家难以接受；随着现代工控设备的发展，研制一种能满足教学、科研和生产要求，造价低、操作简便、自动化程度高，且能适应多种传感器信号的电泵自动化测试系统已是十分可行的。研华工控模块类别较多，且在各个领域已广泛使用，为此本系统选用了由研华工控模块组成电泵测试控制装置与计算机组成的电泵性能测试系统，其运行结果表明，该系统原理正确，运行稳定可靠，操作简便，自动化程度高，可按电泵测试GB3216 89B级精度标准完成性能试验、汽蚀试验。

分时采样，实现对电泵性能参数流量、泵进出口压力、转矩和转速、电压、电流等电参数的自动化测量。测试人员通过键盘或鼠标操作下达的各种操作指令经4050数字模块实现了对电磁阀门进行远程控制，可方便地选择电泵测试工况点进行测试或者判定测试结束。同时每一工况点各参量的测试数据及时显示在屏幕上，也可以先对数据进行存档而不打印。一旦测试人员认定测试结束，可以打印输出所有测试数据，计算机还将对采集的数据以数据库形式保存，要查看试验性能曲线时调用测试数据并经数据处理绘制出性能曲线，并可以选择是否让计算机进行打印。若需鉴别制造和设计质量，计算机将按标准判定原则自动判别被试电泵是否符合要求。

3 传感器选用

一套系统的稳定性如何，设备的选型起着重要的作用。下面具体介绍各传感器和各模块的选用情况。由于在本系统软件部分加入了对各传感器的系数标定功能，所以可以选用任何类型的流量传感器、压力变送器、转矩转速传感器。但是这些传感器要求输出的类型是标准的电压信号或电流信号，如果不是还必须加入变送器将其转换为标准信号。 3.1 流量变送器

本系统采用LW系列涡轮流量变送器。它具有结构简单，计量精度高，使用寿命长，操作简单，容易检修，稳定性好，使用方便等特点。它是在涡轮流量传感器的基础上，把传感器的电脉冲信号通过变送装置转换成标准信号，即4～20mA,1～5V。这样，就可以将此信号直接传送至4017数据采集模块。

3.2 压力变送器

我国现行的电泵性能测试系统一般采用1151型电容式压力变送器来测取电泵进出口压力。该压力变送器精度高，将被测信号转换成4～20mA(DC)，

2 测试系统的构成及工作原理 图1 测试系统框图

由研华工控模块与计算机组成的电泵性能测试系统框图如图１所示。

系统中控制主机采用普通商用计算机或工控计算机。各传感器传送至的信号经4017数据采集模块处理，转换成数字信号经4520通讯模块传输到计算机。同时在带有标准232通讯接口的扭矩仪和电参数测量仪经两块4520通讯模块实现以RS485通讯方式将数据传输到计算机。计算机对被测信号进行

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《机电技术》2006年第1期 计算机技术应用

这样，也可以将此信号直接传送至4017数据采集模块。

3.3 转矩转速传感器

电泵整机试验时转速传感器采用上海自动化仪表股份有限公司生产的SZGB-7型光电转速传感器。该传感器是调制光结构的单头反射式光电转速传感器，因此具有测量距离远不受环境光干扰的特点，传感器内藏调制光发射和接收光电转速单元，能将被测物反射回来的光信号转变成电脉冲信号，能直接测量转速、线速等。最后通过变送装置转换成标准信号，即4～20mA，并把此信号直接传送至4017数据采集模块。 3.4 扭矩仪

本系统采用湘仪动力测试仪器有限公司生产的JW-2A型微机扭矩仪。该扭矩仪是采用微电脑技术设计的一种具有一定智能的测定各种动力机械和动力传输机械的扭矩、转速和功率的高精度电子仪器，能与各种量程的磁电式相位差型扭矩传感器（如JC型扭矩传感器）配套使用，测量各种传动机械的扭矩、转速和功率。是具有标准的232/485接口可选择的串口协议，对仪器的任何操作都可在上位机上进行，易于组成系统。 3.5 电参数测量仪

本系统采用杭州威格智能仪器研究所生产的GDW系列电参数测量仪代替传统指针式仪表，可以同时测量单、三相用电设备的电压、电流、功率、功率因数、频率、电能、谐波等参数，精度为0.5级，测量精确，显示直观，测量内容丰富，具有量程宽，预置报警、打印、锁存和通讯等功能。

位受微处理器控制A/D的转换，转换传感器的电压或电流为数字信号。数字信号翻译成工程单位。通道:6路差分,两路单端 ；输入类型为:mV,V,mA；采样速率为:10采样点/秒。

4.2 ADAM-4050数字输入／输出模块

ADAM-4050有8个数字输入通道和8个数字输出通道。输出是24VDC，系统中把它作为开关量模块应用,使用它控制继电器以实现流量自动调节和试验样机的自动切换。 4.3 ADAM-4520数据通讯模块

大多数的工业计算机系统都带有标准的RS-232端口。虽然RS-232得到普遍的使用，但它的传输速率，传输距离及网络容量还是有一定的限制。RS-422和RS-485标准通过将数据及网络容量信号使用差分信号进行传送，克服了RS-232的不足。ADAM-4520隔离转换器能够让您在早期的RS-232系统上充分利用RS-422和RS-485的优点。它能够将RS-232信号透明转换为RS-422和RS-485信号。无需改动PC上的任何硬件及软件，ADAM-4520能够帮助您使用标准的PC硬件组建工业级的远距离通信系统；它具有自动内部RS-485总线监督、自动数据流控制 和3000 VDC隔离保护。

5 测试系统软件配置及其功能

我们的整套软件是在WINDOWS 98、2000、WINDOWS NT平台上，采用VB语言设计开发的，具有技术先进，界面美观友好,扩展性强,组态方便等特点。主菜单包括：转矩转速传感器转矩零点测定、电泵性能试验、电泵汽蚀试验、性能曲线绘制、测试结果输出、退出。在主菜单电泵性能试验、电泵汽蚀试验两项中设置有子菜单，子菜单包括：传感器类型选择、传感器回归方程修正、增设传感器、删除传感器、参数绐定、试验开始。

测试人员通过键盘可随意选取任一菜单条目，操纵测试系统执行相应的程序、完成所选定的试验内容、打印试验结果或绘制试验曲线等，操作简便，人机界面十分友好。一般中小型电泵厂的测试人员都能很快掌握，独立进行操作。 本系统软件主要完成以下功能:

①.传感器系数标定：对各传感器的测量值与对应的电压值的比值系数进行标定。

②.试验数据自动采集：通过智能采集模块、智能通讯模块及专用的数据自动采集软件包对试

4 工控模块的硬件配置

基于RS485通讯模式的研华工控模块包括4017数据采集模块,4050数字输入／输出模块及4520数据通讯模块。

4.1 ADAM-4017模拟输入模块

ADAM-4017是一款16位8通道模拟输入模块，所有通道都提供可编程输入。该模块是工业测量和检测应用的非常经济有效的解决方案。它的光隔离输入在模拟输入和模块之间提供3000VDC的隔离，保护模块和外围设备避免来自输入线路高电压的损坏。ADAM-4017提供信号调节，A/D转换，距离修正和RS-485数字通信功能。它通过A/D输入和3000 VDC隔离变压器的光隔离设备来保护您的设备避免来自接地环路和动力高峰迫害。ADAM-4017使用16

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计算机技术应用 《机电技术》2006年第1期

验过程的参数进行自动读取、存档、分析等功能。

③.试验数据人工采集：对试验参数采用传统的手工填写数据，并进行相应的数据存档、分析。

④.数据模拟曲线绘制：所存档的试验数据进行相应的优化模拟曲线，绘制出最佳的试验曲线，使用户能够一目了览观测试验结果

⑤.数据报表打印：可以将试验数据的相关参数报表、曲线等打印出来，供用户资料存档。

⑥.系统功能模块：对数据的计算、处理、存档、优化等智能管理，同时对整个软件包进行口令，用户预设等管理。

我们就可以为电泵绘制性能曲线图。所绘制的性能曲线，都以流量Q为横坐标，分别用扬程H、功率P、效率E和汽蚀余量(NPSH)作纵坐标，即绘出Q-H, Q-P, Q-E，和Q-(NPSH)曲线。泵性能曲线图如图2所示，从图2可看出，由于直线穿过内椭圆，因此该泵为B级。由此试验可以判定出泵的性能等级。汽蚀试验过程略有不同，这里由于篇幅关系不再给出其测试结果。

图2 泵性能曲线

6 系统检验及测试

表1是对出厂编号为101、试验编号为01110、产品型号为scm-22的电泵作性能试验所获得10组试验数据。

表1 电泵性能试验数据

当然，在测试试验前，测试人员必须准确选择相关的试验参数并把所测得的数据换算成以规定转速为基准的数据。最后用验收点(额定点)为圆心的椭圆方程值(HSP×XH /△H)^2+(QSP×XQ /△Q)^2是否大于1作为判断电泵的等级。对每一台电泵而言，当电泵转速为一定值，通过性能试验后，

参考文献:

7 结 论

（1）由工控模块与计算机组成的电泵性能测试系统，其硬件配置比一般现行电泵测试系统简单，能较好地完成电泵性能的自动化测量，测试精度能达到GB3216—89B级精度标准，具有较高的性能价格比。

（2）该测试系统软件采用菜单式程序结构，操作简便灵活，具有较好的人机界面。整个测试过程能被测试人员有效控制。

（3）该测试系统在福建省泵类产品质量监督检验站的实际运行表明.其运行稳定、可靠，功能较强，操作简便，具有推广价值。

[1]刘阳，郭修煜.基于PC总线虚拟仪器的关键技术及发展前景[J].电子技术应用，1996(11). [2]GB3216-89.离心泵、混流泵、轴流票和旋祸泵试验方法[S]. [3]邱仲潘 译《Visual Basic从入门到精通》[M].电子工业出版社.

作者简介：胡锦丽(1974年～)女，大学本科，工程师，讲师，主要从事计算机、自动化工程的系统集成、开发设计

及计算机教学。

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