水泵性能測(cè)試系統(tǒng).doc

安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要本文對(duì)水泵性能參數(shù)測(cè)試方法進(jìn)行了分析和研究，提出了基于虛擬儀器技術(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(cè)量方法在水泵轉(zhuǎn)速測(cè)量中的優(yōu)缺點(diǎn);提出了在labview 虛擬儀器軟件平臺(tái)上，采用模塊化設(shè)計(jì)方法開發(fā)應(yīng)用程序的方法;分析討論了對(duì)采集數(shù)據(jù)的軟件濾波處理及應(yīng)用最小二乘法對(duì)水泵參數(shù)數(shù)據(jù)的擬合。試驗(yàn)結(jié)果表明這種基于虛擬儀器技術(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。關(guān)鍵詞:水泵性能、虛擬儀器技術(shù)、轉(zhuǎn)速測(cè)量、數(shù)據(jù)處理abstractthe paper does some research and analysis on the measurement methods of thepump performance parameters. during the researching, the methods of interface between data acquisition card and visual instrument software are discussed; analyzing the difference among the methods of rotate measurement of asynchronous motor using photo electricity sensor, induce and hall sensor; using the style in the programming of system application software; analyzing the method of the median filter and using the conic approach technique in dealing with the measuring data;experiment results approve that the pump performance measurement system based on visual instrument technology can be used in the institutes and small-scalepump manufactory.key words: pump testing research, visual instrument technology, rotational velocity measurement, data processing.目 錄摘要 abstract 第一章 緒論 1 1.1 水泵性能測(cè)試系統(tǒng)的現(xiàn)狀概述1 1.2 水泵測(cè)試在生產(chǎn)與研究中的應(yīng)用2 1.3 水泵的主要性能指標(biāo)2 1.4 國內(nèi)外泵測(cè)試技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)2 1.4.1 國外泵測(cè)試技術(shù)現(xiàn)狀 2 1.4.2 國內(nèi)泵測(cè)試技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 3 1.4.3 泵測(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 3 1.5 本研究課題的提出、內(nèi)容及意義4 1.5.1 本研究課題的提出 4 1.5.2 本研究課題的內(nèi)容 4 1.5.3 本研究課題的意義 4第二章 測(cè)試系統(tǒng)總體方案的確定 6 2.1 方案比較6 2.2 開發(fā)平臺(tái)的選擇7 2.3 水泵性能參數(shù)測(cè)試臺(tái)管路裝置7 2.3.1 試驗(yàn)裝置 7 2.3.2 試驗(yàn)管路的安裝 9 2.4 總體方案9 2.5 本章小結(jié) 10第三章 管路參數(shù)的選擇11 3.1 無縫鋼管的選擇 11 3.2 法蘭的選擇 12 3.3 墊片的選擇 13 3.4 閥門的選擇 14第四章 水泵性能參數(shù)測(cè)量的基本原理16 4.1 水泵試驗(yàn)概述 16 4.2 水泵性能參數(shù)試驗(yàn)理論與測(cè)試儀表選擇 16 4.2.1 水泵流量測(cè)量與流量變送器選擇16 4.2.2 水泵揚(yáng)程測(cè)量與壓力變送器選擇18 4.2.3 水泵軸功率測(cè)量與功率變送器選擇20 4.2.4 電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量22 4.2.5 水泵效率的計(jì)算25第五章 信號(hào)調(diào)理電路26 5.1 信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì) 26 5.2 本章小結(jié) 27第六章 數(shù)據(jù)采集卡的選擇及軟件設(shè)計(jì)28 6.1 數(shù)據(jù)采集卡 28 6.1.1 數(shù)據(jù)采集卡的選擇28 6.1.2 數(shù)據(jù)采集卡的接線30 6.2 軟件設(shè)計(jì) 32 6.2.1 軟件開發(fā)語言labview的簡(jiǎn)介32 6.2.2 數(shù)據(jù)采集卡和labview下的驅(qū)動(dòng)33 6.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件的總體框架 34 6.4 數(shù)據(jù)采集方式 36 6.5 本章小結(jié) 38第七章 數(shù)據(jù)處理與性能曲線的繪制39 7.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理 39 7.2 整體曲線擬合法 40 7.3 本章小結(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 4849第一章 緒論1.1 水泵性能測(cè)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(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(shí)，會(huì)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(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)試水泵各個(gè)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(zhǎng)期以來，我國的水泵測(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)。其實(shí)，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(jì)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(dòng)采集和測(cè)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(duì)水泵試驗(yàn)裝置進(jìn)行了研究與開發(fā)，建立了各具特色的試驗(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，但操作也較復(fù)雜:另外，江蘇理工大學(xué)tp自動(dòng)化研發(fā)中心開發(fā)的泵參數(shù)綜合測(cè)量?jī)x則結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便。它們都是各具特色的水泵性能參數(shù)測(cè)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(cè)試系統(tǒng)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)容易，適用不同類型泵類產(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。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。如何在國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，利用高新技術(shù)，低成本的手段實(shí)現(xiàn)水泵性能的自動(dòng)測(cè)試與分析已成為國內(nèi)眾多水泵生生產(chǎn)廠家及研究單位的迫切需求。1.2 水泵測(cè)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(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。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)仍然必須用水泵試驗(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)量結(jié)果來評(píng)判該泵的性能是否達(dá)到規(guī)定的要求。1.3 水泵的主要性能指標(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(diǎn)。水泵的性能主要從以下幾個(gè)方面來考慮:流量、揚(yáng)程、功率、效率、轉(zhuǎn)速。1.4 國內(nèi)外泵測(cè)試技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1.4.1 國外泵測(cè)試技術(shù)現(xiàn)狀國外在水泵測(cè)試領(lǐng)域研究起步較早，測(cè)試系統(tǒng)的產(chǎn)品己經(jīng)比較成熟。由于泵測(cè)試技術(shù)的重要性，國內(nèi)外在致力于泵研究、設(shè)計(jì)、加工的同時(shí)，也相繼建立了一些相配套的泵試驗(yàn)臺(tái)。例如 ，英國國立工程實(shí)驗(yàn)室(nel)的水力試驗(yàn)臺(tái)，自1961年1月以來投入運(yùn)行至今，該試驗(yàn)臺(tái)適合于水泵和模型水輪機(jī)(最大轉(zhuǎn)輪直徑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)繪圖和打印試驗(yàn)結(jié)果。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)今試驗(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)試的精度和自動(dòng)化程度也就相應(yīng)地提高了。目前，國外測(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tecquipment inc生產(chǎn)的centrifugal pump test set(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)品還有英國的cussons technology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。針 對(duì) 以 上的不足，另外一種基于計(jì)算機(jī)的測(cè)試系統(tǒng)孕育而生。例如美國的agritechnology公司開發(fā)的ptest水泵測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)在windows或dos環(huán)境下工作，操作者將觀測(cè)到的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，ptest系統(tǒng)根據(jù)水泵測(cè)試的公式、算法及iso標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算出相關(guān)參數(shù)，擬合曲線、保存數(shù)據(jù)并生成打印報(bào)表。此外，還有美國scientific software集團(tuán)開發(fā)的infinite extent等水泵測(cè)試系統(tǒng)。1.4.2 國內(nèi)泵測(cè)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(jì)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(dòng)采集和測(cè)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(duì)水泵試驗(yàn)裝置進(jìn)行了研究與開發(fā)，建立了各具特色的試驗(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(試驗(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。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(cè)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(cè)試系統(tǒng)調(diào)整或升級(jí)容易，適用不同類型泵類產(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。對(duì)于這種需求現(xiàn)狀,目前的測(cè)試系統(tǒng)中存在著一些不足，例如:參數(shù)測(cè)量不完整;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;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(yàn)和出廠試驗(yàn)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(shí)現(xiàn)水泵性能的自動(dòng)測(cè)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。1.4.3 泵測(cè)試技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)(1) 高精度、高自動(dòng)化程度是水泵測(cè)試的普遍發(fā)展趨勢(shì)傳統(tǒng)的人工測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行水泵測(cè)試時(shí)，測(cè)量一個(gè)單項(xiàng)參數(shù)一般需要多個(gè)測(cè)量人員參與，測(cè)試周期較長(zhǎng)，測(cè)量效率很低，而且人工讀數(shù)(采集數(shù)據(jù))及原始測(cè)量數(shù)據(jù)處理也容易帶來隨機(jī)誤差、粗大誤差和計(jì)算誤差，從而使水泵測(cè)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(shí)時(shí)處理裝置往往能實(shí)現(xiàn)以較少的測(cè)試人員、較短的測(cè)試周期并能避免測(cè)試過程中人為因素造成的誤差.因此，現(xiàn)代水泵測(cè)試系統(tǒng)有必要實(shí)現(xiàn)測(cè)試過程的微機(jī)化、自動(dòng)化。并且，精度低的測(cè)試系統(tǒng)還不能鑒別水泵設(shè)計(jì)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(fèi)的大量研究工作。所以，對(duì)水泵性能參數(shù)測(cè)量試驗(yàn)還必須力求高精度化。(2) 多功能化是水泵測(cè)試的發(fā)展方向以計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試的水泵試驗(yàn)裝置可進(jìn)行型式試驗(yàn)、出廠試驗(yàn)，同時(shí)也自動(dòng)完成性能曲線和測(cè)試報(bào)告。除此而外，還可以進(jìn)行軸向力測(cè)定、振動(dòng)試驗(yàn)以及流速分布、壓力脈動(dòng)、汽蝕等內(nèi)特性的測(cè)試研究。因此作為一個(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。1.5 本研究課題的提出、內(nèi)容及意義1.5.1 本研究課題的提出根據(jù)試驗(yàn)的要求，并結(jié)合國內(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，研制了一套水泵性能測(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。1.5.2 本研究課題內(nèi)容本課題設(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)合的水泵測(cè)試系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)。本套計(jì)算機(jī)輔助水泵性能參數(shù)系統(tǒng)要完成如下內(nèi)容: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。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)實(shí)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)試及數(shù)據(jù)處理功能。1.5.3 本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)只是在試驗(yàn)時(shí)使用，平時(shí)還可以用在日常辦公，因此，降低了開發(fā)成本;同時(shí)，虛擬儀器模塊化設(shè)計(jì)使得在對(duì)不同類型、不同型式水泵進(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(shí)對(duì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的要求，使得測(cè)試系統(tǒng)功能能夠滿足實(shí)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(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)，本文在水泵測(cè)試系統(tǒng)功能多樣化等方面所作的一些嘗試和創(chuàng)新，對(duì)今后水泵試驗(yàn)臺(tái)的建設(shè)具有借鑒意義。第二章 測(cè)試系統(tǒng)總體方案的確定2.1 方案比較目前在，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)成的采集處理系統(tǒng)。(1)組合儀表方案這種方案是指整個(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(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。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。(2) 單片機(jī)與上位機(jī)構(gòu)成的分布式測(cè)試系統(tǒng)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)傳感器測(cè)量到的試驗(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(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(duì)數(shù)據(jù)的進(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。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)于水泵運(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(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。(3) 數(shù)據(jù)采集卡和pc機(jī)或工控機(jī)構(gòu)成的測(cè)試系統(tǒng)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)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。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。2.2 開發(fā)平臺(tái)的選擇在對(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，采樣高級(jí)語言，如:visualbasic,visualc 十十，delphi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，如ni公司的labview以及hp公司的vee等;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，如ni公司的labwindows/cvi。適于虛擬儀器技術(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(cè)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(jì)、測(cè)試任務(wù)方便等特點(diǎn)，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。hpvee和labview都提供了完成虛擬儀器設(shè)計(jì)和測(cè)試數(shù)據(jù)分析的基本功能，并且具有與編程語言的接口。在使用操作、界面設(shè)計(jì)上也各有特色。但labview軟件在功能上更完善一些，一方面體現(xiàn)在它可以提供編譯環(huán)境，便于生成實(shí)際應(yīng)用的可執(zhí)行文件，簡(jiǎn)化了對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的配置要求;另一方面還提供了對(duì)pc總線數(shù)據(jù)采集與功能卡的驅(qū)動(dòng)能力，hpvee尚不具備上述功能。labview自1986年問世以來，已成為測(cè)試與測(cè)量領(lǐng)域的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它可以通過gpib,vxi, plc，串行設(shè)備和插卡式數(shù)據(jù)采集設(shè)備構(gòu)成實(shí)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(dòng)程序庫，它還支持通過internet, activex,dde, sql等交互式通信方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，它所提供的眾多開發(fā)工具使得復(fù)雜的測(cè)試與測(cè)量任務(wù)變得簡(jiǎn)單易行。本測(cè)試系統(tǒng)采用labview7.0版。與以往版本比較，更為開放，并進(jìn)一步增強(qiáng)和簡(jiǎn)化了labview遠(yuǎn)程應(yīng)用程序開發(fā)，運(yùn)行用戶可以通過web瀏覽器控制遠(yuǎn)端的應(yīng)用程序;擴(kuò)充和更新了測(cè)量分析功能，引進(jìn)了全新的逐點(diǎn)分析庫，提供了測(cè)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(dòng)控制和圖像處理模塊，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。2.3 水泵性能參數(shù)測(cè)試臺(tái)管路裝置2.3.1 試驗(yàn)裝置按照國家標(biāo)準(zhǔn)，水泵的試驗(yàn)裝置主要分為:開式池式試驗(yàn)裝置和閉式回路試驗(yàn)裝置(1)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)水源相互的影響幾乎可以忽略。這種試驗(yàn)裝置可以保證吸入水流平穩(wěn)，有效的去除旋渦的影響，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，占地面積大，并且受到環(huán)境條件的限制。(2)閉式回路式試驗(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)生旋渦，但另一方面，該裝置占地面積小，可在廠房?jī)?nèi)設(shè)置。在采取一定措施后也能保證試驗(yàn)精度。圖2.1水泵開式池式試驗(yàn)裝置示意圖 1-試驗(yàn)泵 2-測(cè)功儀 3-測(cè)速儀 4-壓力表 5-流量調(diào)節(jié)閥 6-真空計(jì) 7-入口節(jié)流閥 8-水封節(jié)流閥 9-水堰 10-換向器圖2.2 水泵閉式回路試驗(yàn)裝置示意圖1-汽蝕罐 2-水封式閘閥 3-穩(wěn)定器 4-真空計(jì) 5-試驗(yàn)泵 6-扭矩傳感器 7-電動(dòng)機(jī)8 -扭矩轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x 9-壓力表 10-流量計(jì) 11-流量調(diào)節(jié)閥由于實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的限制，以及進(jìn)口吸水和出口排水在同一個(gè)水源，水可以循環(huán)使用且符合實(shí)驗(yàn)室測(cè)試要求,故選擇方案2閉式回路實(shí)驗(yàn)裝置。2.3.2 試驗(yàn)管路的安裝根據(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測(cè)量截面的液流具有如下特性:(1)軸對(duì)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(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)果將只適合于規(guī)定的條件，而且這種試驗(yàn)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(duì)于標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)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(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)不少于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15d.我們并且采用下列措施以避免出現(xiàn)大的旋渦:(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?duì)測(cè)量的影響減至最小(3)置泵出口等徑管段長(zhǎng)度取用4d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的大的旋渦，并且有對(duì)稱速度分布。必要時(shí)應(yīng)當(dāng)用精皮托管排(梳狀管)測(cè)定進(jìn)入模擬回路的液流速度分布， 以證實(shí)液流特性符合要求。2.4 總體方案根據(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)、虛擬儀器軟件平臺(tái)相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)的總體方案如圖2.4所示，系統(tǒng)配置如圖2.5所示。系統(tǒng)的整體運(yùn)行分為實(shí)時(shí)顯示、基本性能測(cè)試和調(diào)速性能測(cè)試。基本性能測(cè)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(cè)試是在電動(dòng)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。2.4系統(tǒng)總體方案流程圖圖2.5 系統(tǒng)配置圖2.5 本章小結(jié) 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)和試驗(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labview虛擬儀器軟件為開發(fā)平臺(tái)，由傳感器、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)。 第三章 管路參數(shù)的選擇根據(jù)水泵型號(hào) kqdw 50-107及查閱相關(guān)資料手冊(cè)得以下參數(shù)：3.1 無縫鋼管的選擇：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(jì)手冊(cè)4得： (1)直管的選擇：吸入管外徑60mm，內(nèi)徑50mm，壁厚5mm； 排出管外徑60mm，壁厚5mm。 實(shí)物如圖3.1所示： (a) (b) (c) (d)圖3.1 直管 (2)彎管的選擇：管徑（內(nèi)徑）50mm，壁厚5mm。 實(shí)物如圖3.2所示： (a) (b)(c)圖3.2 彎管3.2 法蘭的選擇： 根據(jù)直管公稱通徑的大小，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4得： 選用平面整體鋼制管法蘭 (1) 入口法蘭： 公稱通徑 50mm， 法蘭外徑 165mm 法蘭厚度（c）20mm 螺栓孔中心圓直徑（k）125mm 螺栓孔徑（l）18mm 螺栓數(shù)量（n）4 螺栓螺紋（th）m16 (2) 出口法蘭參數(shù)同入口法蘭。實(shí)物如圖3.3所示： (a) (b)(c)圖3.3 法蘭3.3 墊片的選擇： 根據(jù)法蘭公稱通徑的大小，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)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 50mm 墊片內(nèi)徑 61mm 墊片外徑 165mm 螺栓孔中心圓直徑（k）125mm 螺栓孔徑 18mm 螺栓孔數(shù) (n)4 (2) 出口法蘭墊片參數(shù)同入口實(shí)物如圖3.4所示： (a) (b) (c) (d)圖3.4 墊片3.4 閥門的選擇:根據(jù)直管公稱通徑的大小，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4得：選用 z44t-10平行式雙閘板閘閥如圖3.5所示, 實(shí)物如圖3.6所示：圖3.5 z44t-10平行式雙閘板閘閥 (a) (b) 圖3.6 閥門 z44t-10平行式雙閘板閘閥參數(shù)如表3.1所示：表3.1 z44t-10平行式雙閘板閘閥參數(shù)公稱通徑dn(mm)公稱壓力pn(mpa)外形尺寸(mm)閥門重量(kg)ldd1d2d6hf2fx-dhd0501.62501601251008820434-1837225029第四章 水泵性能參數(shù)測(cè)量的基本原理4.1 水泵試驗(yàn)概述根據(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)判該泵在性能上是否達(dá)到規(guī)定的設(shè)計(jì)要求。根據(jù)水泵試驗(yàn)的目的，進(jìn)行水泵試驗(yàn)的類別主要有水泵的型式試驗(yàn)和水泵的出廠試驗(yàn)。其中型式試驗(yàn)又稱典型試驗(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分鐘以上。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)及其運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲等情況;作水泵的性能試驗(yàn)則是為了測(cè)得水泵的主要性能參數(shù)值，并確定各個(gè)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(jí)別。4.2 水泵性能參數(shù)測(cè)試?yán)碚撆c測(cè)試儀表選擇4.2.1水泵流量測(cè)量與流量變送器選擇流量: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是或。 流量測(cè)量原理在水泵性能參數(shù)試驗(yàn)中，流量是一個(gè)重要的物理參量。目前流量測(cè)試儀器儀表和測(cè)試方法有很多，如節(jié)流流量計(jì)、量水堰、超生波流量計(jì)、渦輪流量計(jì)等，測(cè)量方法和測(cè)量原理都各不相同。我們?cè)趨⒄樟藝覙?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，利用微計(jì)算機(jī)進(jìn)行流量數(shù)據(jù)的采集也特別簡(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。 圖4.1 渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)圖1-渦輪 2-支承 3-永久磁鋼 4-感應(yīng)線圈 5-殼體 6-導(dǎo)流器在結(jié)構(gòu)上，渦輪流量計(jì)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4.1所示。其流量測(cè)量過程在于:圖4.2 渦輪流量計(jì)流量測(cè)試方框圖如圖4.2渦輪流量計(jì)流量測(cè)量原理所示。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。當(dāng)流體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(shí)，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(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)輸出的脈動(dòng)信號(hào)與流量可近似為線性關(guān)系，即有。假如通過微計(jì)算機(jī)對(duì)脈動(dòng)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，由單位時(shí)間的脈沖數(shù)和累計(jì)脈沖數(shù)不難折算出流過變送器的瞬時(shí)流量和累積流量.流量系數(shù)是渦輪流量計(jì)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(shí)，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(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： （4-1） 流量測(cè)量結(jié)果按規(guī)定轉(zhuǎn)速的換算在流量測(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)換算為以規(guī)定轉(zhuǎn)速為基準(zhǔn)的流量值假如實(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)，則流量值可用下式換算而得: （4-2） 流量測(cè)量的渦輪流量計(jì)選擇為了達(dá)到對(duì)測(cè)試試驗(yàn)裝置的b級(jí)試驗(yàn)精度這一基本要求，我們參照國標(biāo)gb/t3214-91中渦輪流量測(cè)量的不確定實(shí)用估算和取壓方法，參照國標(biāo)gb3216-89規(guī)定流量測(cè)試儀表的允許系統(tǒng)誤差范圍:b級(jí)為士1. 5%, c級(jí)為士2.5%;最大總誤差限中，流量測(cè)量誤差允許范圍:b級(jí)為士2.5% ,c 級(jí)為土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)，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)。4.2.2 水泵揚(yáng)程測(cè)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(dòng)能)與入口總水頭的代數(shù)差，通常用h(水柱高).單位用m(米)來表示。揚(yáng)程測(cè)量原理水泵揚(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)試儀表有很多，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。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e,，流出水泵時(shí)所具有的比能為e2，則水泵的揚(yáng)程是。那么，水泵的揚(yáng)程也就是水比能的增值。泵進(jìn)口總水頭的表達(dá)式： （4-3）泵出口總水頭的表達(dá)式： （4-4）由以上兩式可以推導(dǎo)出揚(yáng)程h的表達(dá)式： （4-5）其中，、水泵出口和進(jìn)口的液體壓力、水泵出口和進(jìn)口的高度差、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(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)算即可。對(duì)于水泵進(jìn)出口的勢(shì)能水頭、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、是通過測(cè)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(jì)算: （4-6） （4-7） 式中 、水泵進(jìn)出口的截面面積（） 揚(yáng)程測(cè)量的壓力傳感器選擇對(duì)壓力測(cè)試儀表的正確選擇是保證水泵揚(yáng)程準(zhǔn)確測(cè)量的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)水泵試驗(yàn)裝置的b級(jí)試驗(yàn)精度需求，對(duì)測(cè)試試驗(yàn)裝置的自動(dòng)化程度，結(jié)合水泵生產(chǎn)實(shí)際情況，在參照國標(biāo)gb3216-89離心泵、混流泵、軸流泵和旋渦泵試驗(yàn)方法有關(guān)水泵揚(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)誤差范圍為士1.0%，而c級(jí)試驗(yàn)，允許的系統(tǒng)誤差范圍則為士2.5%;在測(cè)試結(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)為士1.5%，而c級(jí)為士3.5%，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mpm480壓阻式壓力變送器。表4.1 mpm480變送器主要技術(shù)性能指標(biāo)精確度長(zhǎng)期穩(wěn)定性零點(diǎn)溫漂滿度溫漂工作溫度輸出信號(hào)-1080420ma這種變送器采用半導(dǎo)體硅材料的壓阻效應(yīng)，利用惠斯通電橋法實(shí)現(xiàn)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)與滿量程均可精確調(diào)校，測(cè)量范圍為0-1om pa，過載能力可達(dá)1.5倍滿量程壓力。4.2.3 水泵軸功率測(cè)量與功率變送器選擇水泵軸功率p就是指水泵軸從原動(dòng)機(jī)(異步電機(jī))中得到的功率，單位用kw來表示。(1) 水泵軸功率測(cè)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(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。 測(cè)功電動(dòng)機(jī)方法 扭距傳感器法 電流電壓測(cè)定法測(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 （kw） （4-8） 其中，i線電流a u相電壓v cos電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的的、功率因素，由功率表確定。計(jì)算輸入功率。泵的軸功率p為 （4-9） 式中， 電動(dòng)機(jī)效率； 傳動(dòng)效率。電動(dòng)機(jī)效率應(yīng)從電機(jī)特性曲線上查得。由于隨負(fù)荷變化不大，通?？梢杂深~定功率的效率代替。(2)軸功率測(cè)量的電流電壓變送器的選擇 為了達(dá)到對(duì)水泵性能參數(shù)的b級(jí)試驗(yàn)精度，我們?cè)趨⒄諊覙?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)為士1.0% ,c 級(jí)試驗(yàn)為士2.0%，在最大測(cè)試總誤差中，軸功率的測(cè)試誤差允許范圍:b級(jí)試驗(yàn)為士l.5% ,c 級(jí)試驗(yàn)為士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)電網(wǎng)和電路中的交流電壓和電流進(jìn)行測(cè)量。電流傳感器將電流轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的直流電流(4-20ma)其主要技術(shù)指標(biāo)如下:表4.2 wbi414s1型電流傳感器技術(shù)指標(biāo)精度等級(jí)輸入頻響隔離耐壓測(cè)量電流供電電壓輸出電流響應(yīng)時(shí)間0.525hz-5khz2.5kvdc,1分鐘0-80a12v4-20ma300ms接線采用端子連接方式，二線制電流輸出，連接方式如圖4.3輸出信號(hào)經(jīng)調(diào)理通過數(shù)據(jù)采集卡模擬通道進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。圖4.3 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(0-5v)，其主要技術(shù)指標(biāo)如下: 表4.4 wbv412s1型電壓傳感器技術(shù)指標(biāo)精度等級(jí)輸入頻響隔離耐壓測(cè)量電壓供電電壓輸出電流輸入電流0.225hz-5khz2.5kvdc,1分鐘0-380v12v0-5ma0-120%標(biāo)稱輸入接線采用端子連接方式，二線制電壓輸出，連接方式如圖4.4所示。輸出信號(hào)經(jīng)調(diào)理通過數(shù)據(jù)采集卡模擬通道進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。圖4.4 電壓傳感器接線4.2.4 電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量轉(zhuǎn)速n:轉(zhuǎn)速是指泵軸(葉輪)每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，常用轉(zhuǎn)/分鐘(r/min)為單位表示。水泵的額定轉(zhuǎn)速，一般為485, 730, 970, 1450, 2900轉(zhuǎn)/分鐘。水泵的額定轉(zhuǎn)速、實(shí)際達(dá)到的轉(zhuǎn)速的高低對(duì)泵的出水量、