水泵在線自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

劉長(zhǎng)亮 蔣新啟 馬素超 申兆亮 張振河

摘要：針對(duì)產(chǎn)泵需求及水泵行業(yè)出廠試驗(yàn)現(xiàn)狀，為形成產(chǎn)泵與試驗(yàn)過(guò)程一體化模式自動(dòng)化生產(chǎn)線，開(kāi)展水泵在線自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)研究。重點(diǎn)突破水泵出廠試驗(yàn)設(shè)備與流水生產(chǎn)線體無(wú)縫對(duì)接、測(cè)試系統(tǒng)一鍵自動(dòng)完成出廠試驗(yàn)等技術(shù)難題，提高生產(chǎn)效率，降低成本，節(jié)約水資源，提高水泵質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：出廠試驗(yàn)；在線檢測(cè)；水泵；一鍵自動(dòng)；自動(dòng)回水

中圖分類(lèi)號(hào)：S126 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2016）05-0030-03

隨著水泵行業(yè)的迅速發(fā)展，泵閥生產(chǎn)水平有很大提高，其產(chǎn)量也大幅度增加。其中，中小型及民營(yíng)泵閥企業(yè)增速較多，所占比重比較大。然而，這些產(chǎn)泵企業(yè)出廠試驗(yàn)設(shè)備停滯不前，一些誤差較大、不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的陳舊測(cè)試系統(tǒng)仍在使用。目前，水泵企業(yè)的生產(chǎn)模式仍為裝配與試驗(yàn)分離模式，出廠試驗(yàn)無(wú)法覆蓋所有水泵，只能采取抽檢形式，自動(dòng)化程度低，嚴(yán)重影響水泵質(zhì)量監(jiān)督。同時(shí)，出廠試驗(yàn)中的兩大試驗(yàn)需要人工操作，人為因素影響較大，且耗時(shí)耗力、精度低、水資源利用率差。因此，水泵出廠試驗(yàn)水平亟待提高，在加大水泵質(zhì)量監(jiān)督力度的同時(shí)與國(guó)際先進(jìn)制造水平接軌，提高自動(dòng)化生產(chǎn)水平，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。隨著水泵行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化和國(guó)家對(duì)水泵質(zhì)量要求的不斷提高，產(chǎn)泵過(guò)程與出廠試驗(yàn)分離的生產(chǎn)方式必將被自動(dòng)化流水作業(yè)生產(chǎn)方式替代。

1 水泵在線自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

測(cè)試臺(tái)位由電控系統(tǒng)、液壓夾持裝置、測(cè)試操作臺(tái)組成。

電控系統(tǒng)為整個(gè)測(cè)試臺(tái)位提供動(dòng)力支持，包含各種電氣設(shè)備；液壓夾持裝置采用液壓提供動(dòng)力，利用夾持裝置將待測(cè)試水泵固定在測(cè)試臺(tái)位；測(cè)試操作臺(tái)裝有微機(jī)，微機(jī)裝載出廠試驗(yàn)專業(yè)測(cè)試軟件，試驗(yàn)員在該操作臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)操作。

1.1 電控系統(tǒng)

測(cè)試臺(tái)位在電氣設(shè)計(jì)上采用軟啟動(dòng)器來(lái)啟動(dòng)電機(jī)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種電壓等級(jí)泵試驗(yàn)，即380～690 V電壓等級(jí)水泵均能在該試驗(yàn)臺(tái)位進(jìn)行出廠試驗(yàn)。按照強(qiáng)電啟動(dòng)先后順序，電控系統(tǒng)如圖1所示。

1.2 液壓夾持裝置

為將待測(cè)試水泵固定在測(cè)試臺(tái)位上，設(shè)計(jì)一種液壓夾持裝置。這種夾持裝置能夠與流水生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，達(dá)到水泵出廠試驗(yàn)流水作業(yè)目標(biāo)。

每個(gè)臺(tái)位液壓夾持部分均配備一個(gè)液壓站，為夾持臂和升降平臺(tái)提供動(dòng)力支持，且液壓站安裝散熱系統(tǒng)，避免在產(chǎn)泵旺季持續(xù)運(yùn)行時(shí)油溫過(guò)高。每個(gè)液壓站夾持壓力設(shè)計(jì)峰值為20 MPa。

夾持部分由夾持臂和夾持法蘭組成。在液壓動(dòng)力下，夾持臂均勻的從流水線體兩端勻速往中心夾持，將待測(cè)試泵夾持在線體中間，設(shè)計(jì)的固定夾持法蘭孔徑與泵口徑相符，保證管道內(nèi)流量。液壓夾持裝置如圖2所示。

1.3 測(cè)試操作臺(tái)

測(cè)試操作臺(tái)采用立式柜體設(shè)計(jì)，將聯(lián)想一體機(jī)作為測(cè)試主機(jī)鑲嵌到操作臺(tái)平面上，測(cè)試微機(jī)上裝有整套測(cè)試軟件。操作臺(tái)與液壓夾持裝置組成實(shí)際操作意義上的試驗(yàn)臺(tái)位。

2 水泵在線自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試軟件

因國(guó)內(nèi)尚無(wú)一套自動(dòng)化出廠試驗(yàn)生產(chǎn)線，因此也沒(méi)有相應(yīng)專業(yè)測(cè)試軟件。根據(jù)國(guó)家水泵出廠試驗(yàn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，山東省農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究院專業(yè)軟件專家編制一套專業(yè)水泵出廠試驗(yàn)測(cè)試軟件，軟件主界面如圖3所示。

該軟件能夠?qū)崿F(xiàn)一鍵自動(dòng)試驗(yàn)。自動(dòng)過(guò)程包含以下內(nèi)容：先進(jìn)行管道注水，然后自動(dòng)進(jìn)行泵性能試驗(yàn)，性能試驗(yàn)合格后進(jìn)行泵保壓試驗(yàn)，保壓試驗(yàn)結(jié)束后管道內(nèi)的水自動(dòng)排回水箱內(nèi)，最后松開(kāi)測(cè)試泵。

經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用論證，該軟件能夠很好地完成以上自動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程，且有以下優(yōu)點(diǎn)。

2.1 畫(huà)面布局人性化

軟件界面圍繞性能數(shù)據(jù)采集主界面的四周設(shè)計(jì)其它數(shù)據(jù)顯示窗口，一目了然，方便觀測(cè)。直接觀測(cè)進(jìn)出口壓力、電參數(shù)、泵參數(shù)、性能曲線、閥門(mén)開(kāi)度和試驗(yàn)結(jié)論。另外，當(dāng)存在操作失誤時(shí)，主界面有紅色醒目字樣提示；若性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)不合格，在狀態(tài)欄中會(huì)提示數(shù)據(jù)差值。

2.2 數(shù)據(jù)處理智能化

該套測(cè)試軟件直接與企業(yè)ERP數(shù)據(jù)庫(kù)連接，通過(guò)掃描測(cè)試泵條形碼即可獲得測(cè)試泵的具體型號(hào)及參數(shù)。根據(jù)所顯示的各個(gè)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會(huì)給出操作提示，試驗(yàn)人員根據(jù)提示進(jìn)行操作。同時(shí)，當(dāng)企業(yè)個(gè)別型號(hào)的水泵需要增加測(cè)試點(diǎn)時(shí)，試驗(yàn)軟件允許增加測(cè)試點(diǎn)，提高試驗(yàn)準(zhǔn)確性。

軟件設(shè)計(jì)功能豐富，增加硬件保護(hù)功能。例如：當(dāng)電機(jī)存在缺相、過(guò)載、三相不平衡等故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉電機(jī)電源，起到保護(hù)電機(jī)、互感器、接觸器線路的作用。

2.3 測(cè)試數(shù)據(jù)查詢化

測(cè)試軟件針對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及試驗(yàn)員的工作量專門(mén)設(shè)計(jì)網(wǎng)站查詢頁(yè)面，方便企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)成員查詢每日、每人或指定日期及試驗(yàn)員的各種型號(hào)水泵試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)員可以查到每日工作量。查詢頁(yè)面如圖4所示。

2.4 試驗(yàn)全程自動(dòng)化

測(cè)試軟件具有一鍵自動(dòng)功能，夾緊泵體后點(diǎn)擊注水即可自動(dòng)完成性能試驗(yàn)和保壓試驗(yàn)直至自動(dòng)回水并松開(kāi)測(cè)試泵。需要試驗(yàn)人員操作的步驟很少，一個(gè)試驗(yàn)工人可以同時(shí)操作2個(gè)臺(tái)位，達(dá)到少工少時(shí)的效果。成功地避免人為誤工情況，減少人為誤差發(fā)生，提高測(cè)試效率與準(zhǔn)確率。減輕一些老工人對(duì)新式試驗(yàn)臺(tái)位的抵觸情緒，試驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，對(duì)文化水平要求不高。

3 水泵在線自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)關(guān)鍵功能設(shè)計(jì)

3.1 夾持法蘭

夾持法蘭采用雙層O型圈密封型式。該密封型式密封性強(qiáng)，2.5 Mpa壓力下夾持法蘭和泵法蘭之間無(wú)水滲出，即在2.5 Mpa壓力下不漏水。試驗(yàn)臺(tái)位能夠在性能試驗(yàn)后進(jìn)行保壓試驗(yàn)。夾持法蘭的實(shí)際設(shè)計(jì)如圖5所示。

夾持法蘭的設(shè)計(jì)和調(diào)壓器的使用，使試驗(yàn)臺(tái)擁有檢測(cè)能力強(qiáng)、覆蓋面積廣的特點(diǎn)。同一孔徑的所有型號(hào)泵均能在同一臺(tái)位試驗(yàn)。例如：某一試驗(yàn)臺(tái)位能進(jìn)行DN120，DN150所有型號(hào)的電壓等級(jí)為380～690 V的水泵試驗(yàn)。

3.2 自動(dòng)回水

試驗(yàn)完成后，通過(guò)氣壓將管道內(nèi)水排回水箱內(nèi)，松開(kāi)測(cè)試泵時(shí)沒(méi)有水流出，體現(xiàn)流水作業(yè)的特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)方法為：向管道內(nèi)打入氣壓，同時(shí)打開(kāi)管道進(jìn)出口閥門(mén)，讓氣壓將管道內(nèi)水排回水箱，然后關(guān)閉進(jìn)出口閥門(mén)，打開(kāi)排氣閥將管道內(nèi)氣體排出，降低管道內(nèi)氣壓，當(dāng)測(cè)試軟件檢測(cè)到管道內(nèi)氣壓降低到設(shè)定值時(shí)自動(dòng)松開(kāi)測(cè)試水泵，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)過(guò)程。

這種方法可達(dá)到節(jié)約水資源的目的，為企業(yè)節(jié)省用水費(fèi)用，提高水利用率，降低試驗(yàn)成本，具有很高的社會(huì)意義。

4 結(jié)論

國(guó)際水泵需求量仍然巨大，企業(yè)對(duì)省工高效產(chǎn)泵模式的需求日益迫切，研發(fā)一種適合水泵企業(yè)的、裝配、試驗(yàn)一體化的產(chǎn)泵生產(chǎn)線，不僅可以提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，而且可以節(jié)約能源。與南方泵業(yè)股份有限公司（上市公司）合作成立項(xiàng)目，項(xiàng)目完成后，每臺(tái)水泵試驗(yàn)時(shí)間≤10 min，一個(gè)臺(tái)位日試驗(yàn)水泵至少68臺(tái)，效率提高2倍，自動(dòng)化水平高，省工高效的同時(shí)節(jié)約水資源，節(jié)能減排且兼顧社會(huì)效益。企業(yè)可以根據(jù)需要在同一條流水線體上安裝多個(gè)試驗(yàn)臺(tái)位，推廣應(yīng)用前景廣闊。

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Abstract： For the current situation of the demand of pump production and factory test of water pump industry， in order to form integrated mode automatic production line connecting pump production and test process， pump online automatic test system was studied necessarily， which break through the problems of seamless joint of pump factory test equipment and flow production line， factory testing automatic completed by press one button and so on. And also realized increasing productivity， reducing costs， conserve water and improving the quality of the water pump.

Key words： factory test； online testing； water pump； one button automatic； automatic return water