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水泵機(jī)組試驗(yàn)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)需求分析及測(cè)試方案設(shè)計(jì)

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  • 發(fā)布時(shí)間:2013/11/11 15:08:02
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一、水泵機(jī)組測(cè)量參量分析

  1. 溫度:水泵進(jìn)口水管內(nèi)液體溫度(1路),備用7路,為電機(jī)繞組溫度測(cè)量預(yù)留,總共8個(gè)通道,測(cè)量對(duì)象為 PT100鉑電阻;
  2. 壓力:水泵進(jìn)出口壓力(2路),測(cè)量對(duì)象為壓力計(jì)輸出信號(hào)0-20mA標(biāo)準(zhǔn)模擬量;

  3. 轉(zhuǎn)速:水泵實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速(1路);
  4. 流量:管道出口流量(1路),測(cè)量對(duì)象:流量計(jì)輸出信號(hào)0-20mA標(biāo)準(zhǔn)模擬量;
  5. 閥門控制:3個(gè)電磁閥電動(dòng)閥門控制,開關(guān)量輸出控制,定點(diǎn)控制,觸動(dòng)控制;
  6. 軸功率:拖動(dòng)電機(jī)輸出功率(水泵輸入功率);
  7. 電機(jī)輸入功率:拖動(dòng)電機(jī)輸入功率,輸入電壓、電流、頻率等電參量測(cè)量。

二、測(cè)量要求

  1. 能全面、快速、準(zhǔn)確的采集水泵試驗(yàn)各項(xiàng)性能參數(shù)并集中顯示;
  2. 軟件分析得出水泵效率,拖動(dòng)電機(jī)效率,整個(gè)水泵機(jī)組效率;
  3. 軟件繪制出平滑的電機(jī)啟動(dòng)曲線(帶水泵);
  4. 采用電子軸功率測(cè)試儀測(cè)量拖動(dòng)電機(jī)輸出功率,也即水泵輸入功率;
  5. 漏磁感應(yīng)法測(cè)量拖動(dòng)電機(jī)異步轉(zhuǎn)速;
  6. 可移動(dòng)式,測(cè)量方便,接線方便。

三、測(cè)量方案設(shè)計(jì)

  水泵機(jī)組綜合參數(shù)測(cè)試方案原理圖如下所示:

水泵機(jī)組綜合參數(shù)測(cè)試方案

水泵機(jī)組綜合參數(shù)測(cè)試方案

  在本方案設(shè)計(jì)圖中,壓力計(jì)分別用于測(cè)量距水泵距離為L(zhǎng)的進(jìn)口壓力及出口壓力值H1、H2。流量計(jì)用于測(cè)量水泵輸出的流量V。PT100鉑電阻,用于測(cè)量進(jìn)水口液體溫度T1。漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速計(jì),用于測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓頻率f1。DT系列數(shù)字變送器,用于測(cè)量拖動(dòng)電機(jī)三相電參量,包含三相電壓、三相電流、頻率、功率、功率因數(shù)等。

  通過本設(shè)計(jì)方案進(jìn)行試驗(yàn),可以得到的技術(shù)參數(shù)如下:
  1、水泵轉(zhuǎn)速
  漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速計(jì)通過感應(yīng)電機(jī)的漏磁,得到感應(yīng)電壓信號(hào)進(jìn)入綜合參數(shù)測(cè)量?jī)x,測(cè)得電機(jī)轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電壓頻率f1,定子感應(yīng)電壓頻率f2,則水泵轉(zhuǎn)速n由如下公式求出:n=電機(jī)同步轉(zhuǎn)速-(f1/f2)x同步轉(zhuǎn)速;
  2、電機(jī)輸入功率
  電機(jī)輸入功率由AnyWay變頻功率測(cè)試系統(tǒng)(WP4000變頻功率分析儀+DT系列數(shù)字變送器)直接測(cè)量,數(shù)據(jù)經(jīng)LAN局域網(wǎng)通過網(wǎng)線或者光纖將數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示及分析;

  3、電機(jī)輸出功率
  電機(jī)輸出功率由TN4000電子式扭矩儀進(jìn)行測(cè)量,只要測(cè)量拖動(dòng)電機(jī)的輸入電壓、電流、轉(zhuǎn)速、溫度等參數(shù),就可以準(zhǔn)確的計(jì)算出電機(jī)的輸出軸功率,摒棄了傳統(tǒng)的扭矩儀測(cè)量軸功率方式,省去了扭矩儀的安裝與電機(jī)對(duì)偶等工序;
  4、水泵輸出功率
  要測(cè)量水泵的輸出功率,只要通過測(cè)量水泵進(jìn)出口壓力H1、H2及管道流量V,就可以通過相關(guān)公式計(jì)算出水泵在水體溫度為T1、水泵轉(zhuǎn)速為n的情況下的輸出功率P3,水泵的輸出功率計(jì)算公式為:P3=(H2-H1)/ ρg+(v^2)/2g+Z,其中ρ為液體密度,g=9.8,v為液體流速,Z為液體在兩進(jìn)出口壓力計(jì)安裝點(diǎn)之間的管道阻力耗能(可以對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)表查出);
  5、水泵效率η1
  水泵效率η1=水泵輸出功率/水泵輸入功率=P3/P2;
  6、電機(jī)效率η2
  拖動(dòng)電機(jī)的輸入功率P1由變頻功率測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量得出,則可以求出拖動(dòng)電機(jī)此時(shí)的效率η2=P2/P1,方便用戶與電機(jī)的標(biāo)稱效率值進(jìn)行對(duì)比; 
  7、機(jī)組效率η3
  整個(gè)水泵機(jī)組的效率η3=P3/P1,用于衡量整個(gè)系統(tǒng)的效率;
  8、啟動(dòng)曲線
  拖動(dòng)電機(jī)電參量通過網(wǎng)線直接傳輸至上位機(jī),通過提高數(shù)據(jù)采樣率及合適的數(shù)據(jù)處理方式(滑動(dòng)平均處理等),軟件繪制出平滑的電機(jī)(帶水泵)啟動(dòng)曲線;
  9、流量與流速控制
  通過上位機(jī)軟件配合水泵綜合參數(shù)測(cè)試裝置,可以遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)K1-K3 3個(gè)電磁閥門的粗調(diào)與微調(diào),實(shí)時(shí)控制管道內(nèi)液體的流量與流速;

四、硬件配置

  1、TN4000水泵綜合參數(shù)測(cè)試儀:
  集成8通道PT100溫度測(cè)試(測(cè)量精度±1℃)、DT數(shù)字變送器(測(cè)量精度0.2%)、DM4022漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速計(jì)(測(cè)量精度0.1%)、4通道開關(guān)量控制功能。用于水泵綜合參數(shù)的測(cè)量,與上位機(jī)通訊方式為RS485,采樣周期為20ms/次;
  2、變頻功率測(cè)試系統(tǒng):包含WP4000功率分析儀及DT系列數(shù)字變送器,用于拖動(dòng)電機(jī)輸入電壓、電流、頻率、功率、功率因數(shù)等電參量的測(cè)量,與上位機(jī)通訊方式為TCP/IP;
  3、筆記本電腦:用于安裝水泵綜合參數(shù)分析軟件,控制軟件,顯示軟件,試驗(yàn)報(bào)表軟件等;
  4、其它設(shè)備: PT100鉑電阻、壓力計(jì)、流量計(jì)、繞線式感應(yīng)線圈、信號(hào)線纜、光纖等;

五、軟件配置

  本系統(tǒng)配置水泵綜合參數(shù)分析軟件,主要如下包含3大部分功能:
  1、參數(shù)顯示
  參數(shù)顯示界面上顯示參量包含電機(jī)輸入電參量(U、I、P等),電機(jī)輸出軸功率,水泵轉(zhuǎn)速,水泵輸出功率,壓力,流量,水泵效率,電機(jī)效率,機(jī)組效率等,(軟件界面顯示形式、風(fēng)格多樣化,用戶可選擇);  

  2、數(shù)據(jù)記錄
  按用戶需求實(shí)時(shí)記錄采集的各項(xiàng)參數(shù),可以生成數(shù)據(jù)記錄文檔,繪制啟動(dòng)曲線,波形回放;
  3、實(shí)時(shí)控制
  控制界面上可以通過水泵綜合參數(shù)測(cè)試裝置,發(fā)送閥門打開與閉合指令,達(dá)到遠(yuǎn)程控制閥門,調(diào)節(jié)管道中液體流量與流速的目的。

六、方案特點(diǎn)

  這套水泵機(jī)組綜合參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)方案用于水泵機(jī)組試驗(yàn)具有如下特點(diǎn):

  1、綜合全面的測(cè)量及顯示水泵試驗(yàn)各項(xiàng)性能參量;

  2、精確測(cè)量拖動(dòng)電機(jī)的輸入功率,P1;
  3、電子式扭矩儀精確測(cè)量水泵的輸入功率,P2;
  4、實(shí)時(shí)計(jì)算水泵的輸出功率,P3;
  5、準(zhǔn)確驗(yàn)證電機(jī)的效率η1;
  6、準(zhǔn)確測(cè)量水泵的效率η2;
  7、準(zhǔn)確測(cè)量整個(gè)水泵機(jī)組效率η3;
  8、適用于絕大多數(shù)水泵機(jī)組試驗(yàn)。



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