孫 文,王彥彬,劉麗娟
(1.天津市正方科技發(fā)展有限公司,天津 300270; 2.渤海裝備新世紀機械制造有限公司,天津 300280)
作為水利容積式泵,螺桿泵廣泛應用于油氣開采及液體介質(zhì)輸送。螺桿泵水力性能測試綜合試驗臺作為產(chǎn)品質(zhì)量評定的關鍵設備,通過模擬現(xiàn)場工況,采集分析測試參數(shù),對泵的質(zhì)量提升,技術升級,生產(chǎn)制造及現(xiàn)場的合理使用提供數(shù)據(jù)依據(jù)。改造前的系統(tǒng)試驗方法按照JB/T 8091—1998和GB/T 10886—2002標準制定建造,新改造的試驗系統(tǒng)測試方案按照國標GB/T 21411.1—2014對螺桿泵試驗系統(tǒng)提出了新的要求;使改造后的試驗系統(tǒng)更好的為產(chǎn)品服務,能更高效、更準確的進行性能評定。
新系統(tǒng)的軟件使用labview開發(fā),運行環(huán)境為 Windows 7及以上版本,通過OPC實現(xiàn)與PLC間的通信通信,數(shù)據(jù)存儲采用tdms文件格式。新系統(tǒng)中增加螺桿泵入口點壓力測試數(shù)據(jù)p1,泵定子管中部溫度測試數(shù)據(jù)t2,泵輸入功率數(shù)據(jù)prep。新系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫文件的創(chuàng)建、試驗數(shù)據(jù)的采集、產(chǎn)品信息的錄入、操作人員信息的錄入方面都將做大幅改進,更加便于測試人員使用,減少測試過程的工作量,提高測試效率。
螺桿泵測試系統(tǒng)運行后顯示的主畫中,可以調(diào)用數(shù)據(jù)管理、負載采集、試驗報表、螺桿泵曲線、合格證報表等畫面。
上位機與PLC系統(tǒng)建立通信后,讀取PLC中的螺桿泵試驗數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)實時地顯示在實時監(jiān)視區(qū),并按工藝需要,將實時監(jiān)視區(qū)的數(shù)據(jù)。有選擇性地采集到數(shù)據(jù)采集區(qū),最后將數(shù)據(jù)采集區(qū)的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)文件,其中“入口泵壓”“定子中部溫度”是新增項目。 可以在測試螺桿泵時新建數(shù)據(jù)文件或打開已測試過并保存的數(shù)據(jù)文件。
在窗口中可以錄入螺桿泵的生產(chǎn)廠商信息、客戶信息、產(chǎn)品信息、操作員信息,信息錄入后保存在系統(tǒng)里,可重復選用(圖2)。螺桿泵檢測數(shù)值區(qū)顯示螺桿泵的測試數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)可以手動修改。檢測數(shù)值區(qū)中,“泵輸入功率Pin”“輸出功率Pout”“容積效率ηv”“總效率 η”是經(jīng)計算獲得的,見式(1)。
式中TN·m——軸扭矩,N·m
n——泵轉(zhuǎn)速,r/min
Qp——特定壓差時的體積流量,L/min
Qc——差壓<0.35 MPa時的體積流量,L/min
檢測數(shù)值區(qū)中的“泵入口壓力”“定子中部溫度”“泵輸入功率”是新增項目。制作完成的螺桿泵試驗報表可以選擇用中文、英文、俄文3種語言形式打印輸出(圖3)。在打印之前,可以預覽要打印的報表;打印之后,將相應的報表數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)文件。在試驗報表畫面可以新建數(shù)據(jù)文件或打開已測試過并保存的數(shù)據(jù)文件。
根據(jù)泵所屬的系列和泵型自動調(diào)整坐標軸的刻度和范圍,可以將螺桿泵試驗數(shù)據(jù)形成曲線顯示在坐標系中。也可以選擇要顯示的曲線種類和編輯曲線的形狀,并將最終的曲線打印輸出??梢赃x擇用中文、英文、俄文3種語言形式打印曲線。打印之前,可以預覽要打印的曲線;打印之后,將相應的曲線數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。在螺桿泵曲線畫面,可以新建數(shù)據(jù)庫或打開已測試過并保存的數(shù)據(jù)庫。
錄入產(chǎn)品名稱、出廠編號、型號、規(guī)格、檢驗員、檢驗科長等數(shù)據(jù),錄入后的數(shù)據(jù)信息保存在系統(tǒng)里,可重復選用。從數(shù)據(jù)庫載入螺桿泵試驗數(shù)據(jù),也可以選擇打開已測試過并保存的數(shù)據(jù)庫。以上數(shù)據(jù)形成報表打印輸出(圖4)。打印之前,可以預覽要打印的合格證,打印之后,相應的合格證數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。
(1)測量泵的入口壓力。在試驗臺泵入口處增加壓力測試裝置(負壓傳感器),測量泵的入口壓力。
(2)測量定子管中部溫度。在泵定子管中部增加測溫裝置(熱電偶),測量定子管中部溫度。上述傳感器信號先采集到數(shù)顯儀表,然后儀表以485通信方式,將采集到的數(shù)據(jù)傳送給PLC模塊,在PLC中計算整定后,通過PC/PPI通信方式將數(shù)據(jù)傳送給上位計算機。
圖1 試驗報表畫面
圖2 打印選擇界面
圖3 合格證報表畫面
(3)螺桿泵輸入功率。在上位機中,計算prep,T,n。泵入口壓力數(shù)據(jù)項和定子中部溫度數(shù)據(jù)項添加至“負載采集”畫面,在“實時監(jiān)視區(qū)”和“負載采集區(qū)”分別進行數(shù)據(jù)實時顯示和采集入庫(圖4)。
圖4 負載采集畫面
(4)螺桿泵試驗報告。撿驗報告采用Quickrep控件實現(xiàn),新增“泵入口壓力”“泵中部溫”“泵輸入功率”“客戶名稱”“試驗地點”“產(chǎn)品編號”“定子尺寸”“轉(zhuǎn)子尺寸”“螺紋檢測”“螺紋粘合劑牌號”“轉(zhuǎn)子鍍層或鍍層材料”“裝配員”共12項內(nèi)容。新增數(shù)據(jù)項添加至“試驗報告”畫面,在畫面上顯示入庫。
(5)自動采集介質(zhì)溫度。原介質(zhì)溫控儀表以485通信方式,將采集到的數(shù)據(jù)傳送給PLC模塊,在PLC中計算整定后,通過PC/PPI通信方式將數(shù)據(jù)傳送給上位計算機,這樣介質(zhì)溫度數(shù)據(jù)由原來的人工手動抄錄升級到在系統(tǒng)中自動采集顯示入庫。
(6)根據(jù)泵型修改曲線坐標系刻度。曲線采用chart控件實現(xiàn),根據(jù)泵型可修改Chart控件的Increment屬性值和Maxium屬性值來改變坐標系刻度單位和范圍,使坐標系上的曲線的布局更加合理直觀。
(7)修改原試驗數(shù)據(jù)界面。改變Chart控件的Tittle.Caption屬性值來改變坐標軸上試驗數(shù)據(jù)的單位、符號和名稱。
(8)增加總效率曲線。在“螺桿泵曲線”畫面中增加一條總效率曲線。
(9)任意界面可以新建和打開數(shù)據(jù)庫文件。在每個操作畫面上增加“數(shù)據(jù)庫”按鈕,新建數(shù)據(jù)庫和調(diào)用歷史數(shù)據(jù)庫可在各畫面上進行,不必返回到首畫面。
(10)錄入的信息可重復選用。系統(tǒng)中除由儀表采集得到的數(shù)據(jù),其他數(shù)據(jù)錄入采用Combobox控件技術,可手動錄入,錄入后各條目保存在控件Combobox的Items屬性項內(nèi),以后可以從中選擇使用,減少重復錄入帶來的麻煩。
(11)試驗報告使用多種語言形式.報表控件Quickrep中的QRband.QRLabel.Cption屬性值用多種語言來寫,便可創(chuàng)建多種語言形式的螺桿泵試驗報告。
(12)試驗曲線使用多種語言形式:曲線控件chart的Title屬性值用多種來寫,便可創(chuàng)建多種語言形式的螺桿泵試驗曲線。
改造后的螺桿泵測試系統(tǒng)采用油水2種試驗介質(zhì),將夾持裝置改造為全自動液壓控制,工作效率大幅提高。選用基于PLC的測控系統(tǒng)作為操作系統(tǒng),綜合運用PLC技術、數(shù)據(jù)庫技術、電氣控制技術等,提供數(shù)據(jù)查詢及數(shù)據(jù)共享,保證系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)的實時性、有效性和安全性,選取參數(shù)快捷準確。該系統(tǒng)提高了測試精度,實現(xiàn)測試遠程控制及遠程監(jiān)控功能。