螺桿泵測試系統改造方案

孫 文，王彥彬，劉麗娟

（1.天津市正方科技發展有限公司，天津 300270； 2.渤海裝備新世紀機械制造有限公司，天津 300280）

0 引言

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輸送。螺桿泵水力性能測試綜合試驗臺作為產品質量評定的關鍵設備，通過模擬現場工況，采集分析測試參數，對泵的質量提升，技術升級，生產制造及現場的合理使用提供數據依據。改造前的系統試驗方法按照JB/T 8091—1998和GB/T 10886—2002標準制定建造，新改造的試驗系統測試方案按照國標GB/T 21411.1—2014對螺桿泵試驗系統提出了新的要求；使改造后的試驗系統更好的為產品服務，能更高效、更準確的進行性能評定。

1 試驗系統總體功能

1.1 系統開發環境

新系統的軟件使用labview開發，運行環境為 Windows 7及以上版本，通過OPC實現與PLC間的通信通信，數據存儲采用tdms文件格式。新系統中增加螺桿泵入口點壓力測試數據p1，泵定子管中部溫度測試數據t2，泵輸入功率數據prep。新系統在數據庫文件的創建、試驗數據的采集、產品信息的錄入、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。

1.2 系統總體界面和分級界面的功能

螺桿泵測試系統運行后顯示的主畫中，可以調用數據管理、負載采集、試驗報表、螺桿泵曲線、合格證報表等畫面。

1.3 采集試驗數據

上位機與PLC系統建立通信后，讀取PLC中的螺桿泵試驗數據，將數據實時地顯示在實時監視區，并按工藝需要，將實時監視區的數據。有選擇性地采集到數據采集區，最后將數據采集區的數據保存到數據文件，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據文件或打開已測試過并保存的數據文件。

1.4 打印螺桿泵試驗報表

在窗口中可以錄入螺桿泵的生產廠商信息、客戶信息、產品信息、操作員信息，信息錄入后保存在系統里，可重復選用（圖2）。螺桿泵檢測數值區顯示螺桿泵的測試數據，數據可以手動修改。檢測數值區中，“泵輸入功率Pin”“輸出功率Pout”“容積效率ηv”“總效率 η”是經計算獲得的，見式（1）。

式中TN·m——軸扭矩，N·m

n——泵轉速，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

檢測數值區中的“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，將相應的報表數據存入數據文件。在試驗報表畫面可以新建數據文件或打開已測試過并保存的數據文件。

根據泵所屬的系列和泵型自動調整坐標軸的刻度和范圍，可以將螺桿泵試驗數據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。可以選擇用中文、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，將相應的曲線數據存入數據庫。在螺桿泵曲線畫面，可以新建數據庫或打開已測試過并保存的數據庫。

1.5 打印產品合格證

錄入產品名稱、出廠編號、型號、規格、檢驗員、檢驗科長等數據，錄入后的數據信息保存在系統里，可重復選用。從數據庫載入螺桿泵試驗數據，也可以選擇打開已測試過并保存的數據庫。以上數據形成報表打印輸出（圖4）。打印之前，可以預覽要打印的合格證，打印之后，相應的合格證數據存入數據庫。

2 系統改造升級內容

（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顯儀表，然后儀表以485通信方式，將采集到的數據傳送給PLC模塊，在PLC中計算整定后，通過PC/PPI通信方式將數據傳送給上位計算機。

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。泵入口壓力數據項和定子中部溫度數據項添加至“負載采集”畫面，在“實時監視區”和“負載采集區”分別進行數據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，新增“泵入口壓力”“泵中部溫”“泵輸入功率”“客戶名稱”“試驗地點”“產品編號”“定子尺寸”“轉子尺寸”“螺紋檢測”“螺紋粘合劑牌號”“轉子鍍層或鍍層材料”“裝配員”共12項內容。新增數據項添加至“試驗報告”畫面，在畫面上顯示入庫。

（5）自動采集介質溫度。原介質溫控儀表以485通信方式，將采集到的數據傳送給PLC模塊，在PLC中計算整定后，通過PC/PPI通信方式將數據傳送給上位計算機，這樣介質溫度數據由原來的人工手動抄錄升級到在系統中自動采集顯示入庫。

（6）根據泵型修改曲線坐標系刻度。曲線采用chart控件實現，根據泵型可修改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）修改原試驗數據界面。改變Chart控件的Tittle.Caption屬性值來改變坐標軸上試驗數據的單位、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據庫文件。在每個操作畫面上增加“數據庫”按鈕，新建數據庫和調用歷史數據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。系統中除由儀表采集得到的數據，其他數據錄入采用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，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，便可創建多種語言形式的螺桿泵試驗曲線。

3 系統改造效果

改造后的螺桿泵測試系統采用油水2種試驗介質，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的測控系統作為操作系統，綜合運用PLC技術、數據庫技術、電氣控制技術等，提供數據查詢及數據共享，保證系統測試數據的實時性、有效性和安全性，選取參數快捷準確。該系統提高了測試精度，實現測試遠程控制及遠程監控功能。