劉長亮 蔣新啟 馬素超 申兆亮 張振河

摘要：針對產(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)過程一體化模式自動化生產(chǎn)線，開展水泵在線自動測試系統(tǒng)研究。重點(diǎn)突破水泵出廠試驗(yàn)設(shè)備與流水生產(chǎn)線體無縫對接、測試系統(tǒng)一鍵自動完成出廠試驗(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；水泵；一鍵自動；自動回水

中圖分類號：S126 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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、不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的陳舊測試系統(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)無法覆蓋所有水泵，只能采取抽檢形式，自動化程度低，嚴(yán)重影響水泵質(zhì)量監(jiān)督。同時，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)督力度的同時與國際先進(jìn)制造水平接軌，提高自動化生產(chǎn)水平，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。隨著水泵行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化和國家對水泵質(zhì)量要求的不斷提高，產(chǎn)泵過程與出廠試驗(yàn)分離的生產(chǎn)方式必將被自動化流水作業(yè)生產(chǎn)方式替代。

1 水泵在線自動測試系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

測試臺位由電控系統(tǒng)、液壓夾持裝置、測試操作臺組成。

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

1.1 電控系統(tǒng)

測試臺位在電氣設(shè)計(jì)上采用軟啟動器來啟動電機(jī)，同時實(shí)現(xiàn)多種電壓等級泵試驗(yàn)，即380～690 V電壓等級水泵均能在該試驗(yàn)臺位進(jìn)行出廠試驗(yàn)。按照強(qiáng)電啟動先后順序，電控系統(tǒng)如圖1所示。

1.2 液壓夾持裝置

為將待測試水泵固定在測試臺位上，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)無縫對接，達(dá)到水泵出廠試驗(yàn)流水作業(yè)目標(biāo)。

每個臺位液壓夾持部分均配備一個液壓站，為夾持臂和升降平臺提供動力支持，且液壓站安裝散熱系統(tǒng)，避免在產(chǎn)泵旺季持續(xù)運(yùn)行時油溫過高。每個液壓站夾持壓力設(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 測試操作臺

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

2 水泵在線自動測試系統(tǒng)測試軟件

因國內(nèi)尚無一套自動化出廠試驗(yàn)生產(chǎn)線，因此也沒有相應(yīng)專業(yè)測試軟件。根據(jù)國家水泵出廠試驗(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)一鍵自動試驗(yàn)。自動過程包含以下內(nèi)容：先進(jìn)行管道注水，然后自動進(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)的水自動排回水箱內(nèi)，最后松開測試泵。

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

2.1 畫面布局人性化

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。直接觀測進(jìn)出口壓力、電參數(shù)、泵參數(shù)、性能曲線、閥門開度和試驗(yàn)結(jié)論。另外，當(dāng)存在操作失誤時，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)欄中會提示數(shù)據(jù)差值。

2.2 數(shù)據(jù)處理智能化

該套測試軟件直接與企業(yè)ERP數(shù)據(jù)庫連接，通過掃描測試泵條形碼即可獲得測試泵的具體型號及參數(shù)。根據(jù)所顯示的各個數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會給出操作提示，試驗(yàn)人員根據(jù)提示進(jìn)行操作。同時，當(dāng)企業(yè)個別型號的水泵需要增加測試點(diǎn)時，試驗(yàn)軟件允許增加測試點(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、過載、三相不平衡等故障時，系統(tǒng)自動關(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 測試數(shù)據(jù)查詢化

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

2.4 試驗(yàn)全程自動化

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

3 水泵在線自動測試系統(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水滲出，即在2.5 Mpa壓力下不漏水。試驗(yàn)臺位能夠在性能試驗(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)臺擁有檢測能力強(qiáng)、覆蓋面積廣的特點(diǎn)。同一孔徑的所有型號泵均能在同一臺位試驗(yàn)。例如：某一試驗(yàn)臺位能進(jìn)行DN120，DN150所有型號的電壓等級為380～690 V的水泵試驗(yàn)。

3.2 自動回水

試驗(yàn)完成后，通過氣壓將管道內(nèi)水排回水箱內(nèi)，松開測試泵時沒有水流出，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，同時打開管道進(jìn)出口閥門，讓氣壓將管道內(nèi)水排回水箱，然后關(guān)閉進(jìn)出口閥門，打開排氣閥將管道內(nèi)氣體排出，降低管道內(nèi)氣壓，當(dāng)測試軟件檢測到管道內(nèi)氣壓降低到設(shè)定值時自動松開測試水泵，實(shí)現(xiàn)自動過程。

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，具有很高的社會意義。

4 結(jié)論

國際水泵需求量仍然巨大，企業(yè)對省工高效產(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，每臺水泵試驗(yàn)時間≤10 min，一個臺位日試驗(yàn)水泵至少68臺，效率提高2倍，自動化水平高，省工高效的同時節(jié)約水資源，節(jié)能減排且兼顧社會效益。企業(yè)可以根據(jù)需要在同一條流水線體上安裝多個試驗(yàn)臺位，推廣應(yīng)用前景廣闊。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊帥，姜新闊，吳大轉(zhuǎn)，等.離心泵通用自動化測試控制技術(shù)[J].灌溉機(jī)械工程學(xué)，2014，32（3）：191-195.

[2] 王洋，吳登昊，張翔，等.水泵試驗(yàn)臺液壓夾緊裝置設(shè)計(jì)[J].排灌機(jī)械，2009，27（1）：19-23.

[3] 郎濤，施衛(wèi)東，馬新華，等.多功能水泵模型及裝置模型試驗(yàn)臺的開發(fā)[J].排灌機(jī)械，2009，27（6）：379-383.

[4] 王明武.基于S7-200 PLC的高壓調(diào)節(jié)閥控制器設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓，2014，42（4）：89-91.

[5] ZHANG S W， LIANG W S， ZHANG Z J. Development and uncertainty analysis of an automatic testing system for diffusion pump performance [J]. Physics Procedia， 2012（32）： 255-264.

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