網(wǎng)絡(luò)化大型水泵測控系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)化大型水泵測控系統(tǒng)1、緒論水泵測試在生產(chǎn)研發(fā)中的作用水泵使用面廣，種類繁多，廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個部門。由于泵類產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)上和在運行過程中特有的復(fù)雜性，使得長期以來，水泵過流部件的水力設(shè)計和計算只能建立在某些假設(shè)理論的基礎(chǔ)上，水泵專業(yè)設(shè)計人員常常利用現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計技術(shù)(如直覺優(yōu)化、試驗優(yōu)化、價值優(yōu)化、數(shù)值計算優(yōu)化等)，通過簡化其邊界條件，并結(jié)合水泵的各種試驗進行修改、鑒別選擇來完成比。因此，研制新型水泵，尤其是研制大型水泵，做水力原型或模型的測試試驗仍然是水泵研發(fā)人員獲取水泵技術(shù)數(shù)據(jù)的基本手段。2、主要應(yīng)用技術(shù)簡介及系統(tǒng)總體方案設(shè)計2．1網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)發(fā)展趨勢、特點網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)是將測控系統(tǒng)中地域分散的基本功能單元，通過網(wǎng)絡(luò)互連起來，構(gòu)成一個分布式的測控系統(tǒng)。這類基于計算機網(wǎng)絡(luò)通信的分布式測控系統(tǒng)成為網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)n盯。計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與測量技術(shù)、控制技術(shù)的結(jié)合，使得網(wǎng)絡(luò)化、分布式測控系統(tǒng)的組建更為方便。以PC和工作站為基礎(chǔ)，通過組建網(wǎng)絡(luò)來形成實用的測控系統(tǒng)，提高生產(chǎn)效率和共享信息資源，已成為現(xiàn)代測控系統(tǒng)發(fā)展的方向。隨著網(wǎng)絡(luò)信道容量的擴大，網(wǎng)絡(luò)速度將不再成為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的障礙。隨著測控網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)的互連技術(shù)的日臻完善，最終實現(xiàn)以Internet為代表大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)互連，利用網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)采集、測量、監(jiān)控、故障診斷、醫(yī)療等的范圍和廣度，是一種必然的趨勢。3、水泵測試系統(tǒng)的原理及前端采集節(jié)點設(shè)計3．1水泵試驗裝置3．1．1水泵試驗概述水泵試驗對于水泵的設(shè)計、生產(chǎn)和使用都具有非常重要的意義，是提高水泵技術(shù)水平的重要措施之一．水泵的試驗種類有：①外特性試驗：可靠性試驗、能量試驗、汽蝕試驗和噪聲振動試驗等。⑦內(nèi)特性試驗：速度場測定、葉片表面壓力測定、流動顯示和壓力脈動測定等。④強度試驗：軸向力、徑向力測定、水力矩測定、零件應(yīng)力測定和可靠性試驗等。④其它項目試驗：密封性試驗、材料試驗和能量平衡試驗等。外特性試驗又分為型式試驗和出廠試驗。(1)型式試驗型式試驗是指詳細、全面檢查試驗樣機的各項性能指標是否達到了規(guī)定值的要求，并將測試結(jié)果提供給檢查部分作為參考。它主要包括水泵的性能試驗、運轉(zhuǎn)試驗、汽蝕試驗和噪聲試驗。①水泵的性能試驗：測量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，即繪制泵的流量一揚程、流量一軸功率、流量一效率曲線，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，而且流量測試點(一般不少于13點)要分布在整個流量坐標軸上。②水泵的運轉(zhuǎn)試驗：主要是檢查水泵的工作能力，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，水泵各部分的振動及其運轉(zhuǎn)噪聲等情況，并且在規(guī)定的轉(zhuǎn)速及輸送液體允許的最高溫度等條件下進行，所選擇的試驗點應(yīng)落在水泵規(guī)定的使用范圍內(nèi)，運轉(zhuǎn)時間一般至少持續(xù)30分鐘以上；⑦水泵的汽蝕試驗：確定水泵在額定轉(zhuǎn)速下，臨界汽蝕余量與流量之間的關(guān)系，或者是驗證泵的臨界汽蝕余量是否小于或等于規(guī)定必需的汽蝕余量，并繪制流量一臨界汽蝕余量曲線圖，作水泵的汽蝕試驗應(yīng)在至少包括最小流量點至額定流量的120％點等三處不同試驗點上進行。(2)出廠試驗出廠試驗是密封性試驗，對水泵工作范圍內(nèi)，包括小流量點、規(guī)定流量點、大流量點三個以上的流量點進行試驗，檢查水泵的揚程和功率等。并與其規(guī)定值進行比較，判斷是否達到規(guī)定的要求，確定產(chǎn)品的精度級別。3．1．2水泵試驗裝置水泵試驗裝置是用來進行水泵試驗的主要手段之一，符合標準要求的試驗裝置，可以進行水泵的各項試驗。水泵試驗裝置，必須采取一切有效措施來保證通過測量截面的液流有如下特性：①軸對稱的速度分布；②等靜壓分布；③無裝置引起的旋渦。此外，對直管段長度、圓度、同軸度、插入深度與水箱四壁和底部的距離，安裝密封性和測壓管、導(dǎo)壓管、流量測量穩(wěn)流段長度等均應(yīng)滿足標準規(guī)定的要求。水泵的試驗裝置，按照結(jié)構(gòu)形式分為開式試驗臺和閉式試驗臺兩種。統(tǒng)選用的是渦輪流量計測流量的方法。4、測控系統(tǒng)的下位機設(shè)計5．2監(jiān)測系統(tǒng)的主要軟件模塊設(shè)計上位機軟件的功能主要是完成與下位機的數(shù)據(jù)通信和對下位機節(jié)點管理和控制的協(xié)調(diào)，同時還要按著GB32l6．9l《離心泵、混流泵、軸流泵和旋渦泵試驗方法》等標準的規(guī)定完成水泵參數(shù)的測試和相關(guān)數(shù)據(jù)處理并實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的分布監(jiān)控功能。系統(tǒng)上位機軟件采用模塊化設(shè)計，如圖5．1所示。管理模塊主要完成用戶的添加和刪除，權(quán)限的管理、密碼設(shè)定等。參數(shù)設(shè)置主要是完成測試時的人工干預(yù)即對測試參數(shù)的輸入和修改等。水泵性能實驗?zāi)K主要是按國家標準完成水泵參數(shù)的測控界面的設(shè)計。性能曲線主要是完成水泵的性能曲線即泵的揚程、軸功率、效率與流量之間的關(guān)系曲線。報表模塊主要是對歷史和實時報表的生成和管理。數(shù)據(jù)庫模塊，主要是采用ADO．NET技術(shù)完成數(shù)據(jù)的存儲、查詢和調(diào)用。通信模塊主要的功能是實現(xiàn)上下位機之間，上位機與上位機之間的通信管理。5．2．1管理模塊管理模塊：具有用戶管理、用戶信息瀏覽、更改用戶和修改密碼四部分功能。5．2．3實時監(jiān)測模塊水泵的性能參數(shù)有：流量、壓力、揚程、轉(zhuǎn)速、軸功率、效率等，傳感器采集輸出的信號，經(jīng)調(diào)理電路后的信號輸入到采集裝置通過RS．485總線按著MODBUS協(xié)議與上位機之間進行通訊。每個傳感器自身都有一定的測量范圍，對測量得到的數(shù)據(jù)進行處理后得到實際測量的要測的值并在界面上顯示。7．1總結(jié)本文研究的主要工作成果是開發(fā)了一套適合水泵測試用的網(wǎng)絡(luò)化的，低成本、多功能的測控系統(tǒng)。這一系統(tǒng)充分發(fā)揮了電子技術(shù)、計算機軟硬件技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在測控系統(tǒng)中的作用，減少硬件的投入，