水泵在線自動測試系統的研究與應用

劉長亮 蔣新啟 馬素超 申兆亮 張振河

摘要：針對產泵需求及水泵行業出廠試驗現狀，為形成產泵與試驗過程一體化模式自動化生產線，開展水泵在線自動測試系統研究。重點突破水泵出廠試驗設備與流水生產線體無縫對接、測試系統一鍵自動完成出廠試驗等技術難題，提高生產效率，降低成本，節約水資源，提高水泵質量。

關鍵詞：出廠試驗；在線檢測；水泵；一鍵自動；自動回水

中圖分類號：S126 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2016）05-0030-03

隨著水泵行業的迅速發展，泵閥生產水平有很大提高，其產量也大幅度增加。其中，中小型及民營泵閥企業增速較多，所占比重比較大。然而，這些產泵企業出廠試驗設備停滯不前，一些誤差較大、不符合國家標準的陳舊測試系統仍在使用。目前，水泵企業的生產模式仍為裝配與試驗分離模式，出廠試驗無法覆蓋所有水泵，只能采取抽檢形式，自動化程度低，嚴重影響水泵質量監督。同時，出廠試驗中的兩大試驗需要人工操作，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，水泵出廠試驗水平亟待提高，在加大水泵質量監督力度的同時與國際先進制造水平接軌，提高自動化生產水平，實現節能減排。隨著水泵行業標準化和國家對水泵質量要求的不斷提高，產泵過程與出廠試驗分離的生產方式必將被自動化流水作業生產方式替代。

1 水泵在線自動測試系統整體結構

測試臺位由電控系統、液壓夾持裝置、測試操作臺組成。

電控系統為整個測試臺位提供動力支持，包含各種電氣設備；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，微機裝載出廠試驗專業測試軟件，試驗員在該操作臺進行試驗操作。

1.1 電控系統

測試臺位在電氣設計上采用軟啟動器來啟動電機，同時實現多種電壓等級泵試驗，即380～690 V電壓等級水泵均能在該試驗臺位進行出廠試驗。按照強電啟動先后順序，電控系統如圖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，設計一種液壓夾持裝置。這種夾持裝置能夠與流水生產線實現無縫對接，達到水泵出廠試驗流水作業目標。

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，避免在產泵旺季持續運行時油溫過高。每個液壓站夾持壓力設計峰值為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，設計的固定夾持法蘭孔徑與泵口徑相符，保證管道內流量。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計，將聯想一體機作為測試主機鑲嵌到操作臺平面上，測試微機上裝有整套測試軟件。操作臺與液壓夾持裝置組成實際操作意義上的試驗臺位。

2 水泵在線自動測試系統測試軟件

因國內尚無一套自動化出廠試驗生產線，因此也沒有相應專業測試軟件。根據國家水泵出廠試驗相關標準，山東省農業機械科學研究院專業軟件專家編制一套專業水泵出廠試驗測試軟件，軟件主界面如圖3所示。

該軟件能夠實現一鍵自動試驗。自動過程包含以下內容：先進行管道注水，然后自動進行泵性能試驗，性能試驗合格后進行泵保壓試驗，保壓試驗結束后管道內的水自動排回水箱內，最后松開測試泵。

經過實際應用論證，該軟件能夠很好地完成以上自動試驗過程，且有以下優點。

2.1 畫面布局人性化

軟件界面圍繞性能數據采集主界面的四周設計其它數據顯示窗口，一目了然，方便觀測。直接觀測進出口壓力、電參數、泵參數、性能曲線、閥門開度和試驗結論。另外，當存在操作失誤時，主界面有紅色醒目字樣提示；若性能試驗數據不合格，在狀態欄中會提示數據差值。

2.2 數據處理智能化

該套測試軟件直接與企業ERP數據庫連接，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。根據所顯示的各個數據，系統會給出操作提示，試驗人員根據提示進行操作。同時，當企業個別型號的水泵需要增加測試點時，試驗軟件允許增加測試點，提高試驗準確性。

軟件設計功能豐富，增加硬件保護功能。例如：當電機存在缺相、過載、三相不平衡等故障時，系統自動關閉電機電源，起到保護電機、互感器、接觸器線路的作用。

2.3 測試數據查詢化

測試軟件針對試驗數據及試驗員的工作量專門設計網站查詢頁面，方便企業領導、系統數據庫成員查詢每日、每人或指定日期及試驗員的各種型號水泵試驗結果，試驗員可以查到每日工作量。查詢頁面如圖4所示。

2.4 試驗全程自動化

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

3 水泵在線自動測試系統關鍵功能設計

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，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。試驗臺位能夠在性能試驗后進行保壓試驗。夾持法蘭的實際設計如圖5所示。

夾持法蘭的設計和調壓器的使用，使試驗臺擁有檢測能力強、覆蓋面積廣的特點。同一孔徑的所有型號泵均能在同一臺位試驗。例如：某一試驗臺位能進行DN120，DN150所有型號的電壓等級為380～690 V的水泵試驗。

3.2 自動回水

試驗完成后，通過氣壓將管道內水排回水箱內，松開測試泵時沒有水流出，體現流水作業的特點。實現方法為：向管道內打入氣壓，同時打開管道進出口閥門，讓氣壓將管道內水排回水箱，然后關閉進出口閥門，打開排氣閥將管道內氣體排出，降低管道內氣壓，當測試軟件檢測到管道內氣壓降低到設定值時自動松開測試水泵，實現自動過程。

這種方法可達到節約水資源的目的，為企業節省用水費用，提高水利用率，降低試驗成本，具有很高的社會意義。

4 結論

國際水泵需求量仍然巨大，企業對省工高效產泵模式的需求日益迫切，研發一種適合水泵企業的、裝配、試驗一體化的產泵生產線，不僅可以提高企業經濟效益，而且可以節約能源。與南方泵業股份有限公司（上市公司）合作成立項目，項目完成后，每臺水泵試驗時間≤10 min，一個臺位日試驗水泵至少68臺，效率提高2倍，自動化水平高，省工高效的同時節約水資源，節能減排且兼顧社會效益。企業可以根據需要在同一條流水線體上安裝多個試驗臺位，推廣應用前景廣闊。

參考文獻

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[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