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《基于虛擬儀器的礦用水泵性能測試系統(tǒng)的研制》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、基于虛擬儀器的礦用水泵性能測試系統(tǒng)的研制李衛(wèi)周（四川煤礦安全監(jiān)察局安全技術中心）摘要：木文通過對礦用水泵性能參數(shù)的測試原理及方法的研究，將先進的虛擬儀器技術引入木測試系統(tǒng)中，應用USB總線的數(shù)據(jù)采集卡，使該測試系統(tǒng)的功能集成化，測試過程智能化。軟件設計部分釆用了面向?qū)ο蟮?、圖形化的LabVIEW編程語言及模塊化設計方法，使軟件具有可重用性好、執(zhí)行效率高、維護方便等優(yōu)點。關鍵詞：礦用水泵；虛擬儀器；性能測試1.前言在礦井的開釆過程中，礦用水泵的作用就是及時把礦井涌水排到地面，保證井下人員的安全和生產(chǎn)的正常進行。由于水泵功率大、耗電多，且長期運行在極其惡劣的環(huán)境中，
2、因此，對水泵進行安全性能方面的檢測，保證其高效可靠地運行，對降低生產(chǎn)成木、提高效益、保證井下人員的安全具有重要的意義。2005年國家頒布了新的《中華人民共和國安全生產(chǎn)行業(yè)標準一一煤礦在用主排水系統(tǒng)安全檢測檢驗規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》），其中要求每年必須對在用水泵進行性能參數(shù)的檢測檢驗。傳統(tǒng)的分立式水泵檢測儀器存在功能簡單、可重配置性差、精度較低等缺點。但是，虛擬儀器技術的出現(xiàn)對測控領域開創(chuàng)了一種新的研究方法，它以軟件為中心，利用計算機強大的計算、顯示、存儲和連接能力，用戶可以根據(jù)自己的需求來定義儀器的功能，復雜的硬件功能可以通過簡單的軟件方法來實現(xiàn)，即美國NI公
3、司提出的“軟件即儀器”的思想。木文采用虛擬儀器技術對礦用水泵的性能測試系統(tǒng)進行了研宄。2.水泵性能參數(shù)的測試原理及方法2.1水泵流量的測試水泵在單位吋間內(nèi)排水的體積，叫做水泵的流量，一般用符號Q表示，單位為m3/s或m3/h。本文采用非接觸式的超聲波流量計進行流量測試，它是一種新型的非接觸式測量儀表，通過檢測流體流動時對超聲束（超聲脈沖）的作用，以測量流體的流量。數(shù)學分析表明，超聲波流量計測量時，管徑越小，測量誤差越大，所以它非常適合礦用水泵這一大管徑、大流量場合。根據(jù)所測物理量的不同，我們采用時差法對管道流量進行測量，吋差法是根據(jù)超聲波在流動的流體中順流與逆流
4、傳播時的速度之差與被測流體流速之間的關系來求流速或流量的，而且用吋差法吋，其傳感器的安裝方式常采用管外斜置式結(jié)構。2.2水泵揚程的測試單位重量的水經(jīng)過水泵后獲得的能量，叫做水泵的揚程，用符號H表示，單位為m。揚程測試采用在水泵進、出UI安裝壓力傳感器，以此測得水泵入U壓力和出U壓力，然后通過式（2-1）計算出水泵的揚程，因此水泵揚程的測量關鍵是壓力的測量，壓力傳感器的安裝見圖1所示。本系統(tǒng)的硬件主要包括各種傳感器、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡和計算機四部分。傳感器將待測量轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)調(diào)理模塊進行信號調(diào)理，然后由數(shù)據(jù)采集卡將信號輸入計算機。結(jié)構框圖如圖2所示。3.
5、1傳感器的選擇與安裝信號的轉(zhuǎn)換精度直接影響數(shù)據(jù)處理的真實程度，因此，選擇合適的傳感器是很重要的，根據(jù)一般傳感器的選用原則和《規(guī)范》中對測試儀器精度的要求，本文選用了如下所述的各型號的傳感器：流量測量選用型號為DCT-1088的超聲波流量傳感器，其測量范圍為±O?15m/s,輸出信號為4?20mA電流信號；揚程測量選用型號為CYB-17的壓力傳感器，其中測量范圍為0?IMPa的用于入U壓力的測量，測量范圍為0?lOOMPa的用于出口壓力的測量，兩者均輸出4?20mA電流信號；轉(zhuǎn)速的測量選用M8型反射式光電傳感器，其工作電源為10?30VDC,最高開關
6、頻率為2K/s，輸出形式是直流NPN?集電極開路。電機輸入功率的測量選用型號為WBP214P71的功率傳感器，其輸出為4?20mA的電流信號，工作電壓為24VDC。3.2信號調(diào)理電路用戶的測試應用程序又可分為用戶界面程序和用戶測試程序兩個層次。用戶界面程序我們采用了模塊式結(jié)構，主要由設置、測試項0、性能曲線、報表、操作和幫助六個模塊組成（如圖4所示），其中設置模塊主要完成水泵基本信息的填寫和測試結(jié)果的數(shù)據(jù)存儲路徑的設置；測試項0模塊是本軟件的核心部分，它通過調(diào)用相關的子VI（如流量子VI、揚程子VI等）來完成水泵各性能參數(shù)的測試，同吋將測量的結(jié)果以TDMS文件自
7、動保存，這為以后數(shù)據(jù)的管理提供了方便;性能曲線模塊主要實現(xiàn)性能曲線數(shù)據(jù)的測定與性能曲線圖的繪制；操作模塊則實現(xiàn)對運行中相關子VI的停止操作的功能；幫助模塊方便測試人員使用該軟件。用戶測試程序流程圖如圖5所示，根據(jù)水泵各性能參數(shù)的測試要求，在測試程序設計中將所測參數(shù)歸納劃分為流量測試、揚程測試、轉(zhuǎn)速測試、電參數(shù)及效率、綜合測試、曲線數(shù)據(jù)的測定、性能曲線圖的繪制、報表生成及報表查看等九個子VI，各子VI完成數(shù)據(jù)的采集、分析處理、存儲等功能，用戶界面程序中各模塊功能的實現(xiàn)則可通過調(diào)用這九個獨立的子VI來實現(xiàn)。如果用戶以后想要在該測試系統(tǒng)中修改或增加新的功能，用戶只要根
8、據(jù)需要修改這九個獨立的子
