摘要：介绍试验测试系统成套设计的构成、功能、原理、应用和 趋势
关键词：水泵；试验；计算机；采集；应用；发展

〖概述〗
　　计算机辅助水泵试验测试系统设计成功与否，关系到水泵生产厂家能否把测试系统真 正用于 生产。据统计，各种类型的计算机辅助水泵试验测试系统在国内推广应用十几年来，真正 用于生产、使用的不多。我们最新研究表明，高新技术用于水泵试验测试系统，应该采 用成套设计方法，全面考虑试验过程中的设备，将其纳入系统设计中，作为测试控制系统的 一部分。这样在使用过程中，设备操作简单，使用方便，可靠性好，试验生产效率高。〖系统构成和功能〗
　　依据国家标准GB3216—1989《离心泵、混流泵、轴流泵和旋流泵试验方法》的规定 ，水泵试验被测物理量主要有下列各项：
(1)流量
(2)扬程(进口、出口压力)
(3)轴功率
(4)转速
〖传感器选择〗
流量测量目前常用的流量计有： (1)电磁流量计：它的最大特点是流速范围宽，可以达到1～11m/s的范围，能够满足B级以 内的精度要求。因此选用一台电磁流量计可以适用测量较宽的流量范围。 (2)涡轮流量计：结构简单，操作方便，易于做到高压大流量，精度高，可以达到05级以 内。 (3)孔板流量计：适用范围宽。除满足常温常压环境外，也可用于高温高压环境，适应性较 强，依据国家标准GB3214—1991《水泵流量的测定方法》，精度能够达到1%以内。
扬程测量采用电容式压力变送器，测量入口、出口压力。其特点为稳定性好，精度在02 5%以内。
轴功率测量方法，目前广泛采用有两种方法：
(1)扭矩测功法：采用扭矩测功法，同时测量输出功率和转速，测量精度可达05%级。采用 扭矩测量功率，水泵实验精度可达到B级精度。
(2)电测功方法：选用高精度电流电压互感器以及功率变送器，精度选择02级。可以满足 高压或低压范围的水泵驱动电机的功率的测量。根据标准规定采用电测方法测量功率，水泵 试验精度可达到B级精度。转速测量现在广泛采用非接触式光电转速传感器，或电磁感应转速传感器。能够满足各种水 泵试验测量的要求。
〖系统构成和功能〗
水泵试验系统是由上下两层构成(见图1)，其中低层的设备包括：
(1)水泵
(2)管路
(3)供电系统
(4)测量单元、传感器仪表屏等。
上层的设备包括：
(1)离散型水泵数据采集测试装置，其功能： a.采集被测物理量数据；
b.流量计算选择；
c.电测功率挡位选择；
d.流量调节。
(2)电测切换装置，其功能：
a.将测量单元接入供电系统；
b.供电系统信号接入切换；
c.安全保护功能。
(3)操作控制装置：
水泵运行启动、停机监视控制。 (4)工业控制计算机系统：作为系统主机，通过离散型数据采集装置的RS485总线，将现场采集的数据传输到计算机中 ，完成水泵试验过程中各个工况点的数据读入、运算及处理。
　　上下两层设备构成了功能比较完善的测试系统，对目前广泛应 用的各种水泵 ，其中包括：离心泵、轴流泵、混流泵、潜水泵、潜污泵的型式试验和出厂试验以及用户提 出的各种试验要求，都能够完成。
〖工作原理及软件〗
〖工作原理〗
　　水泵试验工作进行之前，依据标准规定，试验机组进行试运行，在这一过程中，试验 系统各 种设备仪表应投入运行，其中流量计及变送器，入、出口压力、功率变送器选择适当挡位， 对管路各部分按工艺要求进行放气处理，压力变送器在大气压力下归零，使一次传感器信号稳定，从离散型数据采集装置上显示的物理量数值准确、无误。　　离散型数据采集装置采用模块化结构，每一个物理量由一个标准化智能模块对这一数据进行 采集、滤 波、运算处理和传输，计算机系统自动完成数据的双向通讯，并完成参数设置，物理量的显示，数据的读取，使系统操作简单、方便。数据采集，设置智能化。在水泵测试试验过程中，不同规格的泵产品的流量变化应该选用不同规格的管路；扬程变化选用不同规格的压力变 送器，不同功率级别选用适用挡位的电测信号等。因此，对不同参数的设置十分重要。参数自动设置功能为试验操作提供了极大的方便，在系统操作过程中确定的参数，通过参数设 置的方法，计算自动完成设置。
　　在WINDOWS视窗操作系统下运行水泵测试软件，对被测泵的性能参数及对应的传感器和数 据采集模块参数进行设置，这时在计算机显示屏上的测试参数不断刷新，与离散型数据采集 装置不断显示的物理量一一对应，数据稳定可靠。试验人员依据用户要求的试验内容和项目 ，调整到各个不同的工况点，计算机自动进行数据采集，运算处理，自动判别性能，打印数 据检验报告，绘制性能曲线，完成水泵的性能试验与汽蚀试验，并存储到数据库中。
〖软件〗
　　测试软件采用微软公司的VB软件面向对象的可视化视窗结构语言进行编程，界面采用 下拉式 菜单，操作简单，使用方便。使用时首先选择“文件”中［新建］打开初始数据设置窗口， 对初始数据进行选择和输入，其中初始化数据由3部分组成：
(1)产品信息：
产品名称；产品规格；制造单位；产品编号；出厂日期。 (2)性能参数：规定流量；规定扬程；规定功率；规定效率；规定转速。 (3)设备参数：
初始回路；压头；进口尺寸；出口尺寸；大气压力；水温度；出口表位差；电流变化；电压 变化。
上述各参数均已输入到数据库中，操作时只需选择即可。保存所选择的数据，程序自动根据 数据选中相应的参数，及时传输到离散型数据采集装置中显示对应的物理量，并为数据处理 所需变量数值做好准备。　　水泵测试软件编程，对于流量的调节具有两种控制方法。一种是闭环控制，一种是开环控制 。所谓闭环控制，就是在水泵试验过程中流量的调节，在每一工况点的流量都是自动完成的 ，并自动进行数据采集，所采集的数据满足波动性重复性试验要求。试验的全过程完全由计 算机控制电动流量调节阀调节流量，自动定时采集数据，自动数据处理，最后打印检验报告 ，绘制性能曲线图(见图4)。
　　开环控制是在试验时，由工作人员来完成流量的调节。设备可以是电动流量调节阀 或手动流量调节阀。根据流量数据调节到某一工况点，数据自动从采集装置传输到计算机中 并时刻显示在屏幕上。当观察数据基本稳定，保存这一工况点的数据，直至试验完成。计算 机自动进行数据处理，打印检验报告，绘制性能曲线。
　　软件具有手动输入功能，试验人员采用传统的输入方法，将记录的 数据，通过运行水泵测试 软件，进行自动测试与手动输入的选择，将数据按每个记录输入到计算机中。数据处理等与 上述相同。软件的编制数据处理计算、波动性重复性检查及性能判别等是依据国家标准GB32 16—1989进行的，曲线的绘制采用线形回归数据拟合的方法，应用最小二乘法，完成曲线光 滑处理，使性能曲线流畅美观。数据检验报告及检验分析报告清晰明了，与性能曲线一一对 应。
〖应用〗
　　山东博泵科技股份有限公司水泵试验中心，对水泵试验系统进行了全面的技术改造， 设立三个水泵试验台位，废除原来的过时设备，停止传统的测试方式，使测试水平和试验效率大为 提高。设计采用了成套设计方案，对高低压供电系统、不同等级电机驱动系统、试验台位选 择、传感器信号切换等设计时统一进行考虑，全部纳入系统控制中。
〖总结〗
　　计算机辅助水泵试验测试系统成套设计，成功地应用了离散型数据采集技术，将非电 量参数 通过传感器变送输出4～20mA电量信号，系统将每个电量信号分别采用微处理MPU对该信号进 行数据采集、数据滤波、运算处理，使之转换为稳定的物理量数据。水泵试验人员在观察数 据的同时，通过串行接口自动将数据传送给计算机，使系统稳定可靠。对各种不同类型、不 同规格、不同功率等级的泵，选择设备进行有机组合，均能有效地完成试验任务。