一、水泵機(jī)組測量參量分析

　　1. 溫度：水泵進(jìn)口水管內(nèi)液體溫度（1路），備用7路，為電機(jī)繞組溫度測量預(yù)留，總共8個(gè)通道，測量對象為 PT100鉑電阻；
　　2. 壓力：水泵進(jìn)出口壓力（2路），測量對象為壓力計(jì)輸出信號(hào)0-20mA標(biāo)準(zhǔn)模擬量；

　　3. 轉(zhuǎn)速：水泵實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速（1路）；
　　4. 流量：管道出口流量（1路），測量對象：流量計(jì)輸出信號(hào)0-20mA標(biāo)準(zhǔn)模擬量；
　　5. 閥門控制：3個(gè)電磁閥電動(dòng)閥門控制，開關(guān)量輸出控制，定點(diǎn)控制，觸動(dòng)控制；
　　6. 軸功率：拖動(dòng)電機(jī)輸出功率（水泵輸入功率）；
　　7. 電機(jī)輸入功率：拖動(dòng)電機(jī)輸入功率，輸入電壓、電流、頻率等電參量測量。

二、測量要求

　　1. 能全面、快速、準(zhǔn)確的采集水泵試驗(yàn)各項(xiàng)性能參數(shù)并集中顯示；
　　2. 軟件分析得出水泵效率，拖動(dòng)電機(jī)效率，整個(gè)水泵機(jī)組效率；
　　3. 軟件繪制出平滑的電機(jī)啟動(dòng)曲線（帶水泵）；
　　4. 采用電子軸功率測試儀測量拖動(dòng)電機(jī)輸出功率，也即水泵輸入功率；
　　5. 漏磁感應(yīng)法測量拖動(dòng)電機(jī)異步轉(zhuǎn)速；
　　6. 可移動(dòng)式，測量方便，接線方便。

三、測量方案設(shè)計(jì)

　　水泵機(jī)組綜合參數(shù)測試方案原理圖如下所示：

水泵機(jī)組綜合參數(shù)測試方案

　　在本方案設(shè)計(jì)圖中，壓力計(jì)分別用于測量距水泵距離為L的進(jìn)口壓力及出口壓力值H1、H2。流量計(jì)用于測量水泵輸出的流量V。PT100鉑電阻，用于測量進(jìn)水口液體溫度T1。漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速計(jì)，用于測量電機(jī)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓頻率f1。DT系列數(shù)字變送器，用于測量拖動(dòng)電機(jī)三相電參量，包含三相電壓、三相電流、頻率、功率、功率因數(shù)等。

　　通過本設(shè)計(jì)方案進(jìn)行試驗(yàn)，可以得到的技術(shù)參數(shù)如下：
　　1、水泵轉(zhuǎn)速
　　漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速計(jì)通過感應(yīng)電機(jī)的漏磁，得到感應(yīng)電壓信號(hào)進(jìn)入綜合參數(shù)測量儀，測得電機(jī)轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電壓頻率f1，定子感應(yīng)電壓頻率f2，則水泵轉(zhuǎn)速n由如下公式求出：n=電機(jī)同步轉(zhuǎn)速-（f1/f2）x同步轉(zhuǎn)速；
　　2、電機(jī)輸入功率
　　電機(jī)輸入功率由AnyWay變頻功率測試系統(tǒng)（WP4000變頻功率分析儀+DT系列數(shù)字變送器）直接測量，數(shù)據(jù)經(jīng)LAN局域網(wǎng)通過網(wǎng)線或者光纖將數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示及分析；

　　3、電機(jī)輸出功率
　　電機(jī)輸出功率由TN4000電子式扭矩儀進(jìn)行測量，只要測量拖動(dòng)電機(jī)的輸入電壓、電流、轉(zhuǎn)速、溫度等參數(shù)，就可以準(zhǔn)確的計(jì)算出電機(jī)的輸出軸功率，摒棄了傳統(tǒng)的扭矩儀測量軸功率方式，省去了扭矩儀的安裝與電機(jī)對偶等工序；
　　4、水泵輸出功率
　　要測量水泵的輸出功率，只要通過測量水泵進(jìn)出口壓力H1、H2及管道流量V，就可以通過相關(guān)公式計(jì)算出水泵在水體溫度為T1、水泵轉(zhuǎn)速為n的情況下的輸出功率P3，水泵的輸出功率計(jì)算公式為：P3=(H2-H1)/ ρg+(v^2)/2g+Z，其中ρ為液體密度，g=9.8，v為液體流速，Z為液體在兩進(jìn)出口壓力計(jì)安裝點(diǎn)之間的管道阻力耗能（可以對比標(biāo)準(zhǔn)表查出）；
　　5、水泵效率η1
　　水泵效率η1=水泵輸出功率/水泵輸入功率=P3/P2；
　　6、電機(jī)效率η2
　　拖動(dòng)電機(jī)的輸入功率P1由變頻功率測試系統(tǒng)測量得出，則可以求出拖動(dòng)電機(jī)此時(shí)的效率η2=P2/P1，方便用戶與電機(jī)的標(biāo)稱效率值進(jìn)行對比； 
　　7、機(jī)組效率η3
　　整個(gè)水泵機(jī)組的效率η3=P3/P1，用于衡量整個(gè)系統(tǒng)的效率；
　　8、啟動(dòng)曲線
　　拖動(dòng)電機(jī)電參量通過網(wǎng)線直接傳輸至上位機(jī)，通過提高數(shù)據(jù)采樣率及合適的數(shù)據(jù)處理方式（滑動(dòng)平均處理等），軟件繪制出平滑的電機(jī)（帶水泵）啟動(dòng)曲線；
　　9、流量與流速控制
　　通過上位機(jī)軟件配合水泵綜合參數(shù)測試裝置，可以遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)K1-K3 3個(gè)電磁閥門的粗調(diào)與微調(diào)，實(shí)時(shí)控制管道內(nèi)液體的流量與流速；

四、硬件配置

　　1、TN4000水泵綜合參數(shù)測試儀：
　　集成8通道PT100溫度測試（測量精度±1℃）、DT數(shù)字變送器（測量精度0.2%）、DM4022漏磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速計(jì)（測量精度0.1%）、4通道開關(guān)量控制功能。用于水泵綜合參數(shù)的測量，與上位機(jī)通訊方式為RS485，采樣周期為20ms/次；
　　2、變頻功率測試系統(tǒng)：包含WP4000功率分析儀及DT系列數(shù)字變送器，用于拖動(dòng)電機(jī)輸入電壓、電流、頻率、功率、功率因數(shù)等電參量的測量，與上位機(jī)通訊方式為TCP/IP；
　　3、筆記本電腦：用于安裝水泵綜合參數(shù)分析軟件，控制軟件，顯示軟件，試驗(yàn)報(bào)表軟件等；
　　4、其它設(shè)備： PT100鉑電阻、壓力計(jì)、流量計(jì)、繞線式感應(yīng)線圈、信號(hào)線纜、光纖等；

五、軟件配置

　　本系統(tǒng)配置水泵綜合參數(shù)分析軟件，主要如下包含3大部分功能：
　　1、參數(shù)顯示
　　參數(shù)顯示界面上顯示參量包含電機(jī)輸入電參量（U、I、P等），電機(jī)輸出軸功率，水泵轉(zhuǎn)速，水泵輸出功率，壓力，流量，水泵效率，電機(jī)效率，機(jī)組效率等，（軟件界面顯示形式、風(fēng)格多樣化，用戶可選擇）；　　

　　2、數(shù)據(jù)記錄
　　按用戶需求實(shí)時(shí)記錄采集的各項(xiàng)參數(shù)，可以生成數(shù)據(jù)記錄文檔，繪制啟動(dòng)曲線，波形回放；
　　3、實(shí)時(shí)控制
　　控制界面上可以通過水泵綜合參數(shù)測試裝置，發(fā)送閥門打開與閉合指令，達(dá)到遠(yuǎn)程控制閥門，調(diào)節(jié)管道中液體流量與流速的目的。

六、方案特點(diǎn)

　　這套水泵機(jī)組綜合參數(shù)測試系統(tǒng)方案用于水泵機(jī)組試驗(yàn)具有如下特點(diǎn)：

　　1、綜合全面的測量及顯示水泵試驗(yàn)各項(xiàng)性能參量；

　　2、精確測量拖動(dòng)電機(jī)的輸入功率，P1；
　　3、電子式扭矩儀精確測量水泵的輸入功率，P2；
　　4、實(shí)時(shí)計(jì)算水泵的輸出功率，P3；
　　5、準(zhǔn)確驗(yàn)證電機(jī)的效率η1；
　　6、準(zhǔn)確測量水泵的效率η2；
　　7、準(zhǔn)確測量整個(gè)水泵機(jī)組效率η3；
　　8、適用于絕大多數(shù)水泵機(jī)組試驗(yàn)。

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