水泵在线自动测试系统的研究与应用

刘长亮 蒋新启 马素超 申兆亮 张振河

摘要：针对产泵需求及水泵行业出厂试验现状，为形成产泵与试验过程一体化模式自动化生产线，开展水泵在线自动测试系统研究。重点突破水泵出厂试验设备与流水生产线体无缝对接、测试系统一键自动完成出厂试验等技术难题，提高生产效率，降低成本，节约水资源，提高水泵质量。

关键词：出厂试验；在线检测；水泵；一键自动；自动回水

中图分类号：S126 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）05-0030-03

随着水泵行业的迅速发展，泵阀生产水平有很大提高，其产量也大幅度增加。其中，中小型及民营泵阀企业增速较多，所占比重比较大。然而，这些产泵企业出厂试验设备停滞不前，一些误差较大、不符合国家标准的陈旧测试系统仍在使用。目前，水泵企业的生产模式仍为装配与试验分离模式，出厂试验无法覆盖所有水泵，只能采取抽检形式，自动化程度低，严重影响水泵质量监督。同时，出厂试验中的两大试验需要人工操作，人为因素影响较大，且耗时耗力、精度低、水资源利用率差。因此，水泵出厂试验水平亟待提高，在加大水泵质量监督力度的同时与国际先进制造水平接轨，提高自动化生产水平，实现节能减排。随着水泵行业标准化和国家对水泵质量要求的不断提高，产泵过程与出厂试验分离的生产方式必将被自动化流水作业生产方式替代。

1 水泵在线自动测试系统整体结构

测试台位由电控系统、液压夹持装置、测试操作台组成。

电控系统为整个测试台位提供动力支持，包含各种电气设备；液压夹持装置采用液压提供动力，利用夹持装置将待测试水泵固定在测试台位；测试操作台装有微机，微机装载出厂试验专业测试软件，试验员在该操作台进行试验操作。

1.1 电控系统

测试台位在电气设计上采用软启动器来启动电机，同时实现多种电压等级泵试验，即380～690 V电压等级水泵均能在该试验台位进行出厂试验。按照强电启动先后顺序，电控系统如图1所示。

1.2 液压夹持装置

为将待测试水泵固定在测试台位上，设计一种液压夹持装置。这种夹持装置能够与流水生产线实现无缝对接，达到水泵出厂试验流水作业目标。

每个台位液压夹持部分均配备一个液压站，为夹持臂和升降平台提供动力支持，且液压站安装散热系统，避免在产泵旺季持续运行时油温过高。每个液压站夹持压力设计峰值为20 MPa。

夹持部分由夹持臂和夹持法兰组成。在液压动力下，夹持臂均匀的从流水线体两端匀速往中心夹持，将待测试泵夹持在线体中间，设计的固定夹持法兰孔径与泵口径相符，保证管道内流量。液压夹持装置如图2所示。

1.3 测试操作台

测试操作台采用立式柜体设计，将联想一体机作为测试主机镶嵌到操作台平面上，测试微机上装有整套测试软件。操作台与液压夹持装置组成实际操作意义上的试验台位。

2 水泵在线自动测试系统测试软件

因国内尚无一套自动化出厂试验生产线，因此也没有相应专业测试软件。根据国家水泵出厂试验相关标准，山东省农业机械科学研究院专业软件专家编制一套专业水泵出厂试验测试软件，软件主界面如图3所示。

该软件能够实现一键自动试验。自动过程包含以下内容：先进行管道注水，然后自动进行泵性能试验，性能试验合格后进行泵保压试验，保压试验结束后管道内的水自动排回水箱内，最后松开测试泵。

经过实际应用论证，该软件能够很好地完成以上自动试验过程，且有以下优点。

2.1 画面布局人性化

软件界面围绕性能数据采集主界面的四周设计其它数据显示窗口，一目了然，方便观测。直接观测进出口压力、电参数、泵参数、性能曲线、阀门开度和试验结论。另外，当存在操作失误时，主界面有红色醒目字样提示；若性能试验数据不合格，在状态栏中会提示数据差值。

2.2 数据处理智能化

该套测试软件直接与企业ERP数据库连接，通过扫描测试泵条形码即可获得测试泵的具体型号及参数。根据所显示的各个数据，系统会给出操作提示，试验人员根据提示进行操作。同时，当企业个别型号的水泵需要增加测试点时，试验软件允许增加测试点，提高试验准确性。

软件设计功能丰富，增加硬件保护功能。例如：当电机存在缺相、过载、三相不平衡等故障时，系统自动关闭电机电源，起到保护电机、互感器、接触器线路的作用。

2.3 测试数据查询化

测试软件针对试验数据及试验员的工作量专门设计网站查询页面，方便企业领导、系统数据库成员查询每日、每人或指定日期及试验员的各种型号水泵试验结果，试验员可以查到每日工作量。查询页面如图4所示。

2.4 试验全程自动化

测试软件具有一键自动功能，夹紧泵体后点击注水即可自动完成性能试验和保压试验直至自动回水并松开测试泵。需要试验人员操作的步骤很少，一个试验工人可以同时操作2个台位，达到少工少时的效果。成功地避免人为误工情况，减少人为误差发生，提高测试效率与准确率。减轻一些老工人对新式试验台位的抵触情绪，试验操作简单，对文化水平要求不高。

3 水泵在线自动测试系统关键功能设计

3.1 夹持法兰

夹持法兰采用双层O型圈密封型式。该密封型式密封性强，2.5 Mpa压力下夹持法兰和泵法兰之间无水渗出，即在2.5 Mpa压力下不漏水。试验台位能够在性能试验后进行保压试验。夹持法兰的实际设计如图5所示。

夹持法兰的设计和调压器的使用，使试验台拥有检测能力强、覆盖面积广的特点。同一孔径的所有型号泵均能在同一台位试验。例如：某一试验台位能进行DN120，DN150所有型号的电压等级为380～690 V的水泵试验。

3.2 自动回水

试验完成后，通过气压将管道内水排回水箱内，松开测试泵时没有水流出，体现流水作业的特点。实现方法为：向管道内打入气压，同时打开管道进出口阀门，让气压将管道内水排回水箱，然后关闭进出口阀门，打开排气阀将管道内气体排出，降低管道内气压，当测试软件检测到管道内气压降低到设定值时自动松开测试水泵，实现自动过程。

这种方法可达到节约水资源的目的，为企业节省用水费用，提高水利用率，降低试验成本，具有很高的社会意义。

4 结论

国际水泵需求量仍然巨大，企业对省工高效产泵模式的需求日益迫切，研发一种适合水泵企业的、装配、试验一体化的产泵生产线，不仅可以提高企业经济效益，而且可以节约能源。与南方泵业股份有限公司（上市公司）合作成立项目，项目完成后，每台水泵试验时间≤10 min，一个台位日试验水泵至少68台，效率提高2倍，自动化水平高，省工高效的同时节约水资源，节能减排且兼顾社会效益。企业可以根据需要在同一条流水线体上安装多个试验台位，推广应用前景广阔。

参考文献

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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