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2020-02-27 实习报告 下载本文

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华北科技学院

毕业实习报告

实习专业:机械设计制造及其自动化 实习班级:机制B082班 学生姓名:卢天齐

学号:200802024218 指导老师:范国敏

实习时间:2012年2月27日至2012年3月23日

一、设计题目及其认识和了解

毕业设计(论文)题目:分布式水泵综合参数测量与控制系统设计

专题题目:水泵测控系统设计

长期以来,我国的水泵测试手段比较落后。水泵性能参数测试设备仍主要以手动操作试验过程、手工测量试验数据、手工绘制曲线为主,存在测量手段落后,测量精度不高和劳动强度高等功能缺点。其实,这种状况在我国还相当普遍。

从20世纪八十年代末就是年代初,在伴随着电子技术、传感器技术、计算机技术、自控技术的飞跃发展,在水泵参数的自动参数采集和测试方面,我国取得了一定的进步。浙江机械研究所、江苏理工大学、山东农业大学、华北水利电力学院等单位相继对水泵测试装置进行了研究与开发,简历了各具特色的试验装置,他们为水泵自动测试系统的不断完善发挥了先导作用。如中国农业机械化科学研究等开发的PMS水泵综合测试系统,它是以工控机为下位机、PC机为上位机构成的分布式大型水泵参数测试系统,功能完备,但操作也比较复杂;另外,江苏理工大学TP自动化研发中心开发的泵参数综合测量仪机构紧凑,安装方便。他们都是各具特色的水泵性能参数测试设备。

在大多数小型泵厂,其型式试验和出厂试验仍然靠手工操作为主,如何在我国标准的基础上,利用高新技术,低成本的手段实现水泵性能的自动测试与分析已成为过内中多数泵生产厂家及研究单位的迫切需求。

二、实习地点和内容

1.国家图书馆:进行理论资料收集。通过各种专业书籍、行业专刊、专业技术专著的学习和查阅,获得与设计题目相关的设计方法、制造方法、工艺结构、实现原理等方面的技术知识的了解。

2.校内矿山机械工程实习基地、机电一体化实验室、流体力学实验室、后勤集团工程车辆:通过对实验台核试验设备的了解,对实际机械设备、机械系统的观察了解、适当的测绘和试验,补充个人对涉及题目相关结构和试验方法等技术的了解。

三、实习内容

1.水泵性能测试系统的现状概述

水泵使用面广,种类繁多,属于通用性的机械类而广泛的应用于国民经济的各个部门。随着现代工业的蓬勃发展,采矿、冶金、电力、石油、化工、市政以

及农林等部门中,各种形式的泵应用很多,其规模和投资越来越大,功能分类愈分愈细。水泵的工作是以输送流量、产生全压。所需功率及使用效率来体现的,这些工作参数之间存在着相应的关系,当流量与转速发生变化是,会引起其它参数相应的变化。为了正确选择、使用水泵,必须了解这些参数之间的相互关系。由于水泵理论至今仍不十分完善,所以水泵想能参数的获取主要依赖于性能试验。水泵性能试验包括基本性能试验和变速下的通用性能试验。基本性能试验是在水泵转速不变的情况下,改变水泵流量,测试水泵各个性能参数变化,并绘制曲线。但随着水泵调速节能技术的发展和应用的越来越普及,变速调节的水泵性能参数的变换也越来越值得研究。

在大多数小型泵厂,其型式试验和出厂试验仍然靠手工操作为主,如何在我国标准的基础上,利用高新技术,低成本的手段实现水泵性能的自动测试与分析已成为过内中多数泵生产厂家及研究单位的迫切需求。

2.水泵的性能指标

水泵的应用如此广泛,为了正确使用它,我们必须了解其性能特点。水泵性能主要从以下几个方面来考虑:流量、扬程、效率、转速。

3.本研究课题内容

本课题设计利用计算机技术、传感器技术、数据采集技术等技术相结合的水泵试验的数据采集、转速调节、试验数据的分析处理与曲线拟合、数据存储、报表打印等进行研究,研究了一套水泵性能测试系统,满足了试验的需求,并适合进一步推广。

4.方案比较

目前,对水泵性能参数自动测量系统设计总高,可以有是那种方案选择:组合仪表方案,单片机与上位机构成的分布式系统,数据采集卡与PC机或工控机构成的采集处理系统。

(1)组合仪表方案

这种方案是指整个测试系统是有仪器、仪表组合而成。数据的测量可以采用相对应的传感器,数据的调理可以各种调理模块,数据的采集可以采用想用的数据采集模块,数据分析可以有频率分析仪、振动测试仪器、各种数字量处理模块等,打印选用绘图仪,显示可以采用实用组态软件的专用显示设备。

这种方法搭建系统方便,根据使用的精度可以选择满足要求的仪器,测量可

以保证可靠性,不过也可以看出,这种方案需要的硬件多,相对资金投入也要大。

(2)单片机与上位机构成的分布式测试系统

目前有些水泵的检测系统也采用这种方案。单片机作为下位机,PC机或工控及作为上位机。单片机可以根据实际情况选择实用一个或几个,负责对传感器测量到试验性能参数惊醒采集,转换,并惊醒简单的处理,然后将数据通过数据总线(并行总线或串行总线)将数据传输到上位机,上位机负责对数据的进一步处理,并对数据进行管理、显示、数据拟合,打印报表等。

这种测试方案较为简单,投资也不会很大,对于水泵出厂试验或者对于水泵运行系太难过的检测十分是用,但他也有不足之处,那就是传输数据速度较为缓慢,传送量不大。这样在水泵进行型式或者在为水泵性能研究提供单靠数据的情况下,不能快速,大批量的采集数据,来捕捉到可能的性能信息,比方说汽蚀的临界点。因此在这一系统测量方案,不能满足厂家对测试系统的要求。

(3)数据采集卡和PC机或工控机构成的测试系统

这种方案是采用传感器作为测量设备,数据采集卡作为数据转换设备,PC机作为数据处理和管理的主要设备来构成的测试系统,这种方案资金投入不是很大,并且能够完成数据完成数据的大批量、快速传送到PC机和上位机进行分析。这样,便能够完成对型式试验、出厂试验以及为泵的研发提供参考数据的要求。

这对三种方案进行比较可以看出第三种发难最为适合机械厂对水泵测试系统的要求。

5.水泵性能参数测试台管路装置

5.1实验装置

按国家标准,水泵的试验装饰主要分为:开式池式试验装置和闭式回路试验装置

(1)开式池式装置中,进口吸水和出口排水不在同意水源或者两者相距较远,对水源相互的影响几乎可以忽略。这种试验装置可以博阿正吸入水流平稳,有效的去除漩涡的影响,并且设备简单,适应不同型号水泵试验。但由于吸水和排水分开,占地面积打,并且受到环境条件的限制。

(2)闭式回路式试验装置中,进口吸水和出口排水在同一个水源,水循环使用,这种装置由于容器有限,使得进口进水收到出口水流的影响,水流不平稳,容易产生漩涡,但另一方面,该装置占地面积小,课在厂房内设置。在采取一定措施

后也能保证试验精度。

5.2试验管路的安装

根据GB3216-89规定,对于标准的试验装置必须采取一切的有效措施来保证通过测量界面的液流具有如下特征:

(1)轴对称的速度分布;

(2)等静压分布;

(3)无装置引起的漩涡。

为了保证以上条件,对于型式数小于或等于1.5的泵使用在标准条件下进行试验。对于型式数大于1.5的泵,这样的试验结果将只适合于规定的条件,而且这种试验的目的在于提供一种保证,既如果安装合适,泵将达到规定的性能。

对于标准试验回路,国标规定:若入口节流阀一直保持完全状态,入口等径直管的长度取用不小于7D(D为直管径);若入口节流阀任意开度状态,入口等径致敬的长度应不少于12D(D为管径)。我们从具有自由液面的水池中引水,并要警醒试验,考虑任意开度状态。因为,入口等径直管的长度取15D。我们并且采用下列措施以避免出现大的漩涡:

(1)进口处使用整流栅,以平稳水流;

(2)恰当的布置取压孔,使它对测量的影响减至最小;

(3)置泵出口等径管段长度取用4D。

如果泵在模拟现场条件下进行试验,则不再紧接泵的前面设置整流栅。因为重要的是模拟回路的液流性能应是可控制的;液流应当尽可能没有张志引起的大的漩涡,并且有对称速度分布。不要时应当用精皮托管排测定进入模拟回路的液流速度分布,以证实液流特性符合要求。

6.总体方案

根据以上的分析,本测试系统采用了传感器、数据采集卡、PC机、虚拟仪器软件平台相结合的设计方案。

系统的整体运行分为实时显示、基本性能测试和调速性能测试。基本性能测试是通过水泵流量的调节,来分析水泵的扬程、功率、效率。调速性能测试是在电动机不同转速的情况下,记录流量变化带来的扬程、功率、效率变化,分析水泵的调剂性能。

7.实习体会

通过这次实习,我不但掌握了一些不懂的具体环节,而且也巩固了我在学校期间所学到的理论知识。在学校学习,理论与实际相差较大,一些知识虽然能在短期内被掌握、被运用,但一些之知识则不能掌握,也不便于记忆,更谈不上掌握运用了,因此,老师所传授的内容虽然多、广、博,但是我们学习到的只是其一部分,或者是一些皮毛的东西,要想真真正正的掌握所有理论知识,只有通过实际的学习和参观才能达到这个目的。

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