螺桿泵測試系統(tǒng)改造方案

孫 文，王彥彬，劉麗娟

（1.天津市正方科技發(fā)展有限公司，天津 300270； 2.渤海裝備新世紀(jì)機(jī)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(yīng)用于油氣開采及液體介質(zhì)輸送。螺桿泵水力性能測試綜合試驗(yàn)臺作為產(chǎn)品質(zhì)量評定的關(guān)鍵設(shè)備，通過模擬現(xiàn)場工況，采集分析測試參數(shù)，對泵的質(zhì)量提升，技術(shù)升級，生產(chǎn)制造及現(xiàn)場的合理使用提供數(shù)據(jù)依據(jù)。改造前的系統(tǒng)試驗(yàn)方法按照J(rèn)B/T 8091—1998和GB/T 10886—2002標(biāo)準(zhǔn)制定建造，新改造的試驗(yàn)系統(tǒng)測試方案按照國標(biāo)GB/T 21411.1—2014對螺桿泵試驗(yàn)系統(tǒng)提出了新的要求；使改造后的試驗(yàn)系統(tǒng)更好的為產(chǎn)品服務(wù)，能更高效、更準(zhǔn)確的進(jìn)行性能評定。

1 試驗(yàn)系統(tǒng)總體功能

1.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

新系統(tǒng)的軟件使用labview開發(fā)，運(yùn)行環(huán)境為 Windows 7及以上版本，通過OPC實(shí)現(xiàn)與PLC間的通信通信，數(shù)據(jù)存儲采用tdms文件格式。新系統(tǒng)中增加螺桿泵入口點(diǎn)壓力測試數(shù)據(jù)p1，泵定子管中部溫度測試數(shù)據(jù)t2，泵輸入功率數(shù)據(jù)prep。新系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫文件的創(chuàng)建、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、產(chǎn)品信息的錄入、操作人員信息的錄入方面都將做大幅改進(jìn)，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(tǒng)總體界面和分級界面的功能

螺桿泵測試系統(tǒng)運(yùn)行后顯示的主畫中，可以調(diào)用數(shù)據(jù)管理、負(fù)載采集、試驗(yàn)報(bào)表、螺桿泵曲線、合格證報(bào)表等畫面。

1.3 采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)

上位機(jī)與PLC系統(tǒng)建立通信后，讀取PLC中的螺桿泵試驗(yàn)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地顯示在實(shí)時(shí)監(jiān)視區(qū)，并按工藝需要，將實(shí)時(shí)監(jiān)視區(qū)的數(shù)據(jù)。有選擇性地采集到數(shù)據(jù)采集區(qū)，最后將數(shù)據(jù)采集區(qū)的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)文件，其中“入口泵壓”“定子中部溫度”是新增項(xiàng)目。 可以在測試螺桿泵時(shí)新建數(shù)據(jù)文件或打開已測試過并保存的數(shù)據(jù)文件。

1.4 打印螺桿泵試驗(yàn)報(bào)表

在窗口中可以錄入螺桿泵的生產(chǎn)廠商信息、客戶信息、產(chǎn)品信息、操作員信息，信息錄入后保存在系統(tǒng)里，可重復(fù)選用（圖2）。螺桿泵檢測數(shù)值區(qū)顯示螺桿泵的測試數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可以手動修改。檢測數(shù)值區(qū)中，“泵輸入功率Pin”“輸出功率Pout”“容積效率ηv”“總效率 η”是經(jīng)計(jì)算獲得的，見式（1）。

式中TN·m——軸扭矩，N·m

n——泵轉(zhuǎn)速，r/min

Qp——特定壓差時(shí)的體積流量，L/min

Qc——差壓＜0.35 MPa時(shí)的體積流量，L/min

檢測數(shù)值區(qū)中的“泵入口壓力”“定子中部溫度”“泵輸入功率”是新增項(xiàng)目。制作完成的螺桿泵試驗(yàn)報(bào)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(yù)覽要打印的報(bào)表；打印之后，將相應(yīng)的報(bào)表數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)文件。在試驗(yàn)報(bào)表畫面可以新建數(shù)據(jù)文件或打開已測試過并保存的數(shù)據(jù)文件。

根據(jù)泵所屬的系列和泵型自動調(diào)整坐標(biāo)軸的刻度和范圍，可以將螺桿泵試驗(yàn)數(shù)據(jù)形成曲線顯示在坐標(biāo)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(yù)覽要打印的曲線；打印之后，將相應(yīng)的曲線數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。在螺桿泵曲線畫面，可以新建數(shù)據(jù)庫或打開已測試過并保存的數(shù)據(jù)庫。

1.5 打印產(chǎn)品合格證

錄入產(chǎn)品名稱、出廠編號、型號、規(guī)格、檢驗(yàn)員、檢驗(yàn)科長等數(shù)據(jù)，錄入后的數(shù)據(jù)信息保存在系統(tǒng)里，可重復(fù)選用。從數(shù)據(jù)庫載入螺桿泵試驗(yàn)數(shù)據(jù)，也可以選擇打開已測試過并保存的數(shù)據(jù)庫。以上數(shù)據(jù)形成報(bào)表打印輸出（圖4）。打印之前，可以預(yù)覽要打印的合格證，打印之后，相應(yīng)的合格證數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。

2 系統(tǒng)改造升級內(nèi)容

（1）測量泵的入口壓力。在試驗(yàn)臺泵入口處增加壓力測試裝置（負(fù)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(shù)顯儀表，然后儀表以485通信方式，將采集到的數(shù)據(jù)傳送給PLC模塊，在PLC中計(jì)算整定后，通過PC/PPI通信方式將數(shù)據(jù)傳送給上位計(jì)算機(jī)。

圖1 試驗(yàn)報(bào)表畫面

圖2 打印選擇界面

圖3 合格證報(bào)表畫面

（3）螺桿泵輸入功率。在上位機(jī)中，計(jì)算prep，T，n。泵入口壓力數(shù)據(jù)項(xiàng)和定子中部溫度數(shù)據(jù)項(xiàng)添加至“負(fù)載采集”畫面，在“實(shí)時(shí)監(jiān)視區(qū)”和“負(fù)載采集區(qū)”分別進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示和采集入庫（圖4）。

圖4 負(fù)載采集畫面

（4）螺桿泵試驗(yàn)報(bào)告。撿驗(yàn)報(bào)告采用Quickrep控件實(shí)現(xiàn)，新增“泵入口壓力”“泵中部溫”“泵輸入功率”“客戶名稱”“試驗(yàn)地點(diǎn)”“產(chǎn)品編號”“定子尺寸”“轉(zhuǎn)子尺寸”“螺紋檢測”“螺紋粘合劑牌號”“轉(zhuǎn)子鍍層或鍍層材料”“裝配員”共12項(xiàng)內(nèi)容。新增數(shù)據(jù)項(xiàng)添加至“試驗(yàn)報(bào)告”畫面，在畫面上顯示入庫。

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

（6）根據(jù)泵型修改曲線坐標(biāo)系刻度。曲線采用chart控件實(shí)現(xiàn)，根據(jù)泵型可修改Chart控件的Increment屬性值和Maxium屬性值來改變坐標(biāo)系刻度單位和范圍，使坐標(biāo)系上的曲線的布局更加合理直觀。

（7）修改原試驗(yàn)數(shù)據(jù)界面。改變Chart控件的Tittle.Caption屬性值來改變坐標(biāo)軸上試驗(yàn)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫文件。在每個(gè)操作畫面上增加“數(shù)據(jù)庫”按鈕，新建數(shù)據(jù)庫和調(diào)用歷史數(shù)據(jù)庫可在各畫面上進(jìn)行，不必返回到首畫面。

（10）錄入的信息可重復(fù)選用。系統(tǒng)中除由儀表采集得到的數(shù)據(jù)，其他數(shù)據(jù)錄入采用Combobox控件技術(shù)，可手動錄入，錄入后各條目保存在控件Combobox的Items屬性項(xiàng)內(nèi)，以后可以從中選擇使用，減少重復(fù)錄入帶來的麻煩。

（11）試驗(yàn)報(bào)告使用多種語言形式.報(bào)表控件Quickrep中的QRband.QRLabel.Cption屬性值用多種語言來寫，便可創(chuàng)建多種語言形式的螺桿泵試驗(yàn)報(bào)告。

（12）試驗(yàn)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(chuàng)建多種語言形式的螺桿泵試驗(yàn)曲線。

3 系統(tǒng)改造效果

改造后的螺桿泵測試系統(tǒng)采用油水2種試驗(yàn)介質(zhì)，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(tǒng)作為操作系統(tǒng)，綜合運(yùn)用PLC技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、電氣控制技術(shù)等，提供數(shù)據(jù)查詢及數(shù)據(jù)共享，保證系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、有效性和安全性，選取參數(shù)快捷準(zhǔn)確。該系統(tǒng)提高了測試精度，實(shí)現(xiàn)測試遠(yuǎn)程控制及遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。