本科毕业论文---离心泵系统.doc

青岛科技大学毕业设计
引言
离心泵的使用范围很广，在农田排灌、城市和工业排水、原子能发电、舰艇的喷水推进、火箭的燃料供给等方面都有很重要的应用。尤其在石油和化工工业中应用更为广泛，比如在输油管路、泵站、海上平台的应用，故离心泵被称为输油管线的心脏。
据现场调查，海上平台小型泵(离心泵)数量大、类型多、维修频繁。泵在长期工作中，受到不同程度的损坏，部分性能已经达不到原设计的要求，如果不断更换新泵，必将大大增加使用成本，所以必须进行维修。各种离心泵经过维修或更换配件后，能否达到原设计能力．其性能参数是否满足使用要求，除按标准维修外，还应作性能试验，以检测维修效果从而判定泵的维修质量。同时，为了泵工作和运行的需要，在新出厂或维修后出厂的泵，都必须随泵配有性能标准。对于缺乏原始设计资料的泵，则需要通过试验来测定其性能。对新设计的泵需要进行型式试验确定其性能是否满足设计要求。因此，需要设计泵试验系统。该试验系统就是针对维修离心泵进行性能检测而设计的，同时兼顾到新泵的型式试验和出厂检验的要求。其通过对泵性能参数的采集、计算来判定离心泵的性能是否恢复到工作要求，从而确定维修泵的工作参数。
由于维修泵的型号较多，因此，需要建立应用范困较大的泵试验系统，满足不同型号维修泵的性能试验，作为泵维修质量评定和验收的依据。该试验系统通过自动采集流量、出口压力、消耗电流等参数，经过计算机处理，按照有关国家标准，给出有关的离心泵的性能标准和检测报告。试验人员可以根据这些性能标准和测试结果来判定该试验离心泵的性能情况。达到使用要求的离心泵则可以继续使用，达不到的则不能继续使用，进行再维修或考虑更换新泵。

第一章离心泵系统的工艺与传感选型
1.1小流量离心泵测试装置
小流量离心泵测试装置主要完成直八增压泵RLB-5、直九增压泵RLB-12、卡型机输油泵三种离心泵的测试，测试内容及条件如表1所示。
表1小流量离心泵测试装置测试内容及条件
离心泵型号
供电电压
测试流量
出口压力
电流
直八增压泵RLB-5
19V
700L/h
≥35KPa
≤4.2A
27V
700L/h
≥60KPa
≤5.0A
27V
225L/h
≥82.5KPa
≤5.0A
27V
0L/h
≥87.5KPa
≤5.0A
30V
0L/h
≤125KPa
≤5.0A
直九增压泵RLB-12
27V
780 L/h
≥60KPa
≤3.0A
卡型机输油泵
27V
750 L/h
≥78.4KPa
≤3.9A
根据三种离心泵的流量测试条件，流量传感器选用涡轮流量传感器，通径为10mm，流量范围200～1200L/h，型号为LWGY-10A，可以涵盖所有测试点的流量测试。
通过调整调节阀的阀门开度使流量条件满足，调节阀选用ZDYP-16P-DN20，阀座直径20mm，通过调整调节阀的开度改变燃油泵的流量。
对于流量为0的测试点，通过调整调节阀开度很难达到条件，也就是调节阀关不严有泄露，所以采用电动球阀使管路截止，达到流量为0的测试条件。电动球阀选型：KLD20SB3S，DN15，材质316不锈钢，电源电压AC220V，耐压1.0Mpa。
根据三种离心泵的出口压力标准，选择压力变送器，压力变送器采用电容式变送器，测试精度高，性能稳定。压力变送器选用E+H公司的PMC系列压力变送器，量程为0-250KPa，精度0.2%；
消耗电流的测试采用分流器，分流器选型为10A/75mV，选用带变送输出的数显表进行电流的采集与变送，数显表型号为WP-LEDA-C602NT（10A/75mV)，4-20mA变送输出，送至可编程控制器系统。
小流量离心泵测试装置中，离心泵的供电电源有DC19V、DC27V、DC30V三种电压，系统采用三个开关电源，分别是DC19V开关电源、DC27V开关电源、DC30V开关电源，作为燃油泵的供电电源，控制系统根据测试条件自动切换至相应的电源电压。
1.2中流量离心泵测试装置
中流量离心泵测试装置主要完成运八燃油泵LB-22、运八燃油泵LB-21、歼十燃油泵LB-4、教九燃油泵RLB-54四种离心泵的测试，测试内容及条件如表2所示。
表2中流量离心泵测试装置测试内容及条件
离心泵型号
工作状态
供电电压
测试流量
出口压力
电流
运八LB-22
值班1
DC 27V
4000L/h
≥39KPa
≤11A
值班2
DC 27V
0L/h
≯67KPa
无要求
额定1
DC 27V
4000L/h
≥83KPa
≤18A
额定2
DC 27V
0L/h
≯127KPa
无要求
加强1
DC 27V
2000L/h
≥123KPa
≤22A
加强2
DC 27V
0L/h
≯177KPa
无要求
运八LB-21

DC 27V
4000 L/h
≥59KPa
≤11.5A
歼十LB-4

DC 27V
2100L/h
≥68KPa
≤7A
教九RLB-54

三相交流115V,400Hz
1500±70kg/h
≥60KPa

根据四种离心泵的流量测试条件，流量传感器选用涡轮流量传感器，通径为25mm，流量范围1000～10000L/h，型号为LWGY-25B，可以涵盖所有测试点的流量测试。
通过调整调节阀的阀门开度使流量条件满足，调节阀选用ZDYP-16P-DN25，阀座直径25mm，通过调整调节阀的开度改变燃油泵的流量。
对于流量为0的测试点，通过调整调节阀开度很难达到条件，也就是调节阀关不严有泄露，所以采用电动球阀使管路截止，达到流量为0的测试条件。电动球阀选型：KLD100SB3S，QJ1-10B-DN25，材质316不锈钢，电源电压AC220V，耐压1.0Mpa
根据四种离心泵的出口压力标准，选择压力变送器，压力变送器采用电容式压力变送器，测试精度高，性能稳定。压力变送器选用E+H公司的PMC系列压力变送器，量程为0-250KPa，精度0.2%
直流泵消耗电流的测试采用分流器，分流器选型为50A/75mV，选用带变送输出的数显表进行电流的采集与变送，数显表型号为WP-LEDA-C602NT（50A/75mV)，4-20mA变送输出，送至可编程控制器系统。
中频交流泵消耗电流的测试采用中频电流表，中频电流表选型为ZW1620A，输入量程为0-20A，4-20mA变送输出，送至可编程控制器系统。
中流量离心泵测试装置中，离心泵的供电电源有DC27V和中频交流电源两种，系统中采用DC27输出的开关电源提供直流DC27V，采用中频电源提供离心泵电源，中频电源为三相四线制，AC115V，400Hz。
中流量测试装置中离心泵LB22具有额定、值班和加强三种工作方式，通过程序自动控制接触器切换工作方式，完成测试内容。
1.3大流量离心泵测试装置
大流量离心泵测试装置主要完成轰六燃油泵LB-25、教九燃油泵LB-7A、教九燃油泵RLB-29A、教九燃油泵RLB-38、歼十燃油泵RLB-16A、歼十燃油泵RLB-18、J11B燃油泵RLB-31、J11B燃油泵RLB-32、歼轰七燃油泵RLB-11、歼轰七燃油泵FRB-111十种离心泵的测试，测试内容及条件如表3所示。
表3大流量离心泵测试装置测试内容及条件
离心泵型号
工作状态
供电电压
测试流量
出口压力
电流
负压
轰六LB-25
值班1
DC 27V
14000L/h
24.5～44.1Kpa
≤20A
无
值班2
0L/h
≯78.5KPa
≤20A
额定1
14000L/h
78.5～93.2Kpa
≤36A
额定2
0L/h
≯142.2KPa
无要求
加强1
7000L/h
≮142.2KPa
≤40A
教九LB-7A
测试点1
DC 27V
19000L/h
≥60KPa
≤38A
无
测试点2
0L/h
≥60KPa
≤38A
教九
RLB-29A
H=0
DC 27V
23000L/h
△P≥60KPa

H0
H=2000m
5000～5250L/h
△P≥70KPa

P进≥-21.33Kpa
教九
RLB-38
H=0
DC 27V
≥10000 L/h
△P≥58.8KPa
≤38A
H=0
H=2072m
≥4000 L/h
△P≥68.8Pa
≤38A
P进≥-20.58Kpa
歼十
RLB-16A
H=0
三相交流115V,400Hz
17000L/h
≥120KPa
≤13A
H0
H=11000m
12000L/h
△P≥130KPa
≤13A
P进=-66Kpa
歼十
RLB-18
H=0
三相交流115V,400Hz
17000L/h
≥127KPa
≤11A
H=0
H=11000m
12000L/h
△P≥138KPa
≤13A
P进=-66Kpa
J11B RLB-31
测试点1
DC 27V
12000L/h
≥70KPa
≤33A
无
测试点2
0L/h
≯130KPa
≤33A
J11B RLB-32
测试点1
三相交流115V,400Hz
12000L/h
68.6～130KPa
≤4A
无
测试点2
0L/h
88.2～130KPa
≤4A
歼轰七
RLB-11
测试点1
三相交流115V,400Hz
16000L/h
≥98KPa
≤10A
无
测试点2
0L/h
≯196KPa
≤10A
歼轰七
FRB-111
测试点1
三相交流115V,400Hz
32000L/h
≥100KPa
≤17A
无
测试点2
24000L/h
≥100KPa
≤17A
测试点3
8000L/h
实测
≤17A
测试点4
0L/h
实测
≤17A
根据十种离心泵的流量测试条件，流量传感器选用涡轮流量传感器，通径为50mm，流量范围4000～40000L/h，型号为LWGY-50A，可以涵盖所有测试点的流量测试。
通过调整调节阀的阀门开度使流量条件满足，调节阀选用ZDYP-16P-DN50，阀座直径50mm，通过调整调节阀的开度改变燃油泵的流量。
对于流量为0的测试点，通过调整调节阀开度很难达到条件，也就是调节阀关不严有泄露，所以采用电动球阀使管路截止，达到流量为0的测试条件。电动球阀选型：KLD400B3S，QJ1-16B-DN50，材质316不锈钢，电源电压AC220V，耐压1.6Mpa。
根据十种离心泵的出口压力标准，选择压力变送器，压力变送器采用电容式变送器，测试精度高，性能稳定。压力变送器选用E+H公司的PMC系列压力变送器，量程为0-250KPa，精度0.2%。
消耗电流的测试采用分流器，分流器选型为50A/75mV，选用带变送输出的数显表进行电流的采集与变送，数显表型号为WP-LEDA-C602NT（50A/75mV)，4-20mA变送输出，送至可编程控制器系统。
中频交流泵消耗电流的测试采用中频电流表，中频电流表选型为ZW1620A，输入量程为0-20A，4-20mA变送输出，送至可编程控制器系统。
大流量离心泵测试装置中，离心泵的供电电源有DC27V和中频交流电源两种，系统中采用DC27输出的开关电源提供直流DC27V，采用中频电源提供离心泵电源，中频电源为三相四线制，AC115V，400Hz。
大流量测试装置中离心泵LB25具有额定、值班和加强三种工作方式，通过程序自动控制接触器切换工作方式，完成测试内容。
大流量离心泵测试装置中，有的离心泵需要测试一定飞行高度下的性能数据，为此通过向油箱提供连续可调的负压来模拟飞机飞行高度，真空压力通过真空泵和真空电气比例阀实现，真空比例阀选用CKD公司的EV2100V，真空调整范围为-10.1KPa～-91.2Kpa，完全可以满足离心泵高空环境的模拟。
1.4教八RLB-26测试装置
由于RLB-26需要测试正飞和倒飞两种情况，并且RLB-26又有双叶轮，需要测试双叶轮和单独测试上下叶轮的情况，每个测试点测试液面不同，结构复杂，所以单独设置一个测试装置。测试内容及条件如表4所示
表4教八RLB-26测试装置测试内容及条件
离心泵型号
工作状态
供电电压
测试流量
出口压力
电流
教八RLB-26
正飞下叶轮
DC 27V
1550L/h
≥60KPa
≤20A
正飞双叶轮
DC 27V
2000L/h
≥140KPa
≤20A
正飞双叶轮
DC 27V
0 L/h
≥150KPa
≤20A
倒飞上叶轮
DC 27V
1550L/h
≥110KPa
≤20A
根据教八燃油泵的流量测试条件，流量传感器选用涡轮流量传感器，通径为20mm，流量范围800～8000L/h，型号为LWGY-20B，可以涵盖所有测试点的流量测试。
通过调整调节阀的阀门开度使流量条件满足，调节阀选用ZDYP-16P-DN25，阀座直径25mm，通过调整调节阀的开度改变燃油泵的流量。
对于流量为0的测试点，通过调整调节阀开度很难达到条件，也就是调节阀关不严有泄露，所以采用电动球阀使管路截止，达到流量为0的测试条件。电动球阀选型：KLD100SB3S，QJ1-10B-DN25，材质316不锈钢，电源电压AC220V，耐压1.0Mpa;
根据教八燃油泵的出口压力标准，选择压力变送器，压力变送器采用电容式变送器，测试精度高，性能稳定。压力变送器选用E+H公司的PMC系列压力变送器，量程为0-250KPa，精度0.2%。
消耗电流的测试采用分流器，分流器选型为50A/75mV，选用带变送输出的数显表进行电流的采集与变送，数显表型号为WP-LEDA-C602NT（50A/75mV)，4-20mA变送输出，送至可编程控制器系统。
关于燃油泵正飞下叶轮、正飞双叶轮、倒飞上叶轮测试点需要油面没过相应的叶轮，所以需要进行液面控制，通过在相应的液面安装液位开关，并通过进油阀和放油阀进行控制，进油阀和放油阀通径比较小，而油箱液面很大，因此到达相应液面时候关闭进油阀或放油阀，阀门关闭延时造成的液面变化可以忽略不计。在此，正飞下叶轮液位开关、正飞双叶轮液位开关、倒飞上叶轮液位开关选用LS-7，6型外部安装型。
1.5转输泵测试装置
由于转输泵测试对转输泵吸油口有要求，并且又有正转和反转两种情况，涉及到管路的换向问题，结构相对复杂所以单独设置一个测试装置，主要完成直八转输泵RCB-2和直九转输泵RXB-4的性能测试，测试内容及条件如表5所示
表5转输泵测试装置测试内容及条件
离心泵型号
旋转方向
供电电压
测试流量
出口压力
电流
直八转输泵RCB-2
正转
DC16V
300L/h
≥20KPa
≤4.5A
正转
DC 24V
500L/h
≥20KPa
≤5.0A
正转
DC 27V
≥500L/h
30Kpa
无要求
反转
DC 16V
300L/h
≥20KPa
≤4.5A
反转
DC 24V
500L/h
≥20KPa
≤5.0A
反转
DC 27V
≥500L/h
30Kpa
无要求
直九转输泵RXB-4
正转
DC 27V
350 L/h
≥8KPa
≤3.2A
反转
DC 27V
350 L/h
≥8KPa
≤3.2A
根据两种燃油泵的流量测试条件，流量传感器选用涡轮流量传感器，通径为10mm，流量范围200～1200L/h，型号为LWGY-10A，可以涵盖所有测试点的流量测试。
通过调整调节阀的阀门开度使流量条件满足，调节阀选用ZDYP-16P-DN20，阀座直径20mm，通过调整调节阀的开度改变燃油泵的流量。
根据两种离心泵的出口压力标准，选择压力变送器压力变送器采用电容式变送器，测试精度高，性能稳定。压力变送器选用E+H公司的PMC系列压力变送器，量程为0-100KPa，精度0.2%。
消耗电流的测试采用分流器，分流器选型为10A/75mV，选用带变送输出的数显表进行电流的采集与变送，数显表型号为WP-LEDA-C602NT（10A/75mV)，4-20mA变送输出，送至可编程控制器系统。
转输泵测试装置中，离心泵的供电电源有DC16V、DC24V、DC27V三种电压，系统采用三个开关电源，分别是DC19V开关电源、DC27V开关电源、DC30V开关电源，作为燃油泵的供电电源，控制系统根据测试条件自动切换至相应的电源电压。
转输泵安装完毕之后，可以自动实现转输泵的正转反转测试，转输泵旋转换向时，管路也相应换向，转输泵换向由通道方式不同确定，管路换向由两个电动三通球阀实现，电动球阀型号为：KLD20SB3S，DN15，卧式三通，材质316不锈钢，电源电压AC220V，耐压1.0Mpa。

第二章控制系统的模块和功能
2.1三菱FX3GA-60MR
FX3GA-60MR-CM是继电器，将简便应用概念凝聚一身的一体机，优越的性价比最适合小规模控制，拥有可保存大量注释的大容量存储器，超过30000点的数据寄存器，60kHz的高速信号处理，以及更简单的3轴定位方式。与此同时，FX3GA具备了灵活且丰富的扩展功能，适用于不同行业的应用控制。它可安装功能扩展板进行使用，最多可连接4台适配器，温度控制和模拟量输入输出也非常简单，无需编程只需适配器即可，还可4ch同时通信。
与之前的一些型号相比,FX3GA的特长在于，其充实的网络通信、保密性、以及三菱电机高品质的保证，得到了用户的一致青睐。FX3GA只需链接相应设备，Ethernet?、MODBUS?、CC-Link等网络通信都可实现，还适用于与温度调节器和驱动器、图像检测设备等的应用。其保密性的强化，对程序的保护采用了OEM密码、客户密码和GX Works2认证保护。
FX3GA-60MR-CM FX3GA-60MT-CM输入36点/输出24点
2.1.1 FX3GA硬件结构

2.1.2输入输出口编址
1）输入口编址

2）输出口编址

2.2模拟量模块
2.2.1 FX2N-4AD
三菱FX2n-4AD是三菱电机公司推出的一款FX2n系列PLC模拟量输入模块，有CH1~CH4四个通道，每个通道都可进行AD转换，分辩率为12位，采集信号电压为-10V~+10V，分辩率5mV。电流输入时，为4~20mA或-20~20mA，分辩率20uA。FX2n-4AD内部有32个16位的缓冲寄存器(BMF)，用于与主机交换数据。FX2n-4AD占用FX2n扩展总线的8个点，耗电为5V，30mA。FX2N常用的模拟量输入模块有FX2N-2AD、FX2N-4AD、FX2N-8AD模拟量输入模块和温度传感器输入模块
1）接线图
（1） 模拟输入通过双绞屏蔽电缆来接收。电缆应远离电缆线或其他可能产生电器干扰的电线。
（2） 如果有电压波动，或在外部接线中有电器干扰，接一个平波电容器。（0.1uF到0.47uF,25V）
（3） 若果是用电流接入，请短接V+和I+端子。

2）输入特性曲线

3）缓冲存储器（BFM）分配
BFM
内容
*#0
通道初始化缺省设定值为H0000
*#1
通道1
平均值取样次数缺省值为8
*#2
通道2
*#3
通道3
*#4
通道4
#5
通道1
平均值
#6
通道2
#7
通道3
#8
通道4
#9
通道1
当前值
#10
通道2
#11
通道3
#12
通道4
#13-19
保留
*#20
复位到缺省设定值缺省值为0
*#21
禁止调整偏移、增益值，缺省值为0（1为允许调整）
*#22
偏移、增益调整
b7
b6
b5
b4
b3
b2
b1
b0
G4
O4
G3
O3
G2
O2
G1
O1
*#23
偏移量缺省值为0
*#24
增益值缺省值为5000
#25-28
保留
#29
错误状态
#30
识别码K2010
#31
禁用
2.2.2 FX2N-4DA
三菱FX2N-4DA有4个输出通道。提供了12位高精度分辨率的数字输入。转换速度为2.1ms/4通道，使用的通道数变化不会改变转换速度。输出的形式可为电压，也可为电流。其选择取决于接线不同。电压输出时，两个模拟输出通道输出信号为0～10V DC，0～5V DC；电流输出时为4～20mA DC。分辨率为2.5mV（0～10V DC）和4uA（4～20mA）。数字到模拟的转换特性可进行调整。本模块需占用8个I/O点。适用于FX1N、FX2N、FX2N子系列。其他的性能与FX2N-2DA相似。
可编程控制器基本单元与FX2N-4DA之间的数据通讯也是由FROM/TO指令来执行的。读写操作是对FX2N-4DA的缓冲寄存器BFM进行操作的，缓冲器区由32个16位的寄存器组成，编号为BFM﹟0～﹟31。
1） (1)对于模拟量输出使用双绞屏蔽电缆，电缆 线应该远离电源线。
(2)输出电缆在负载端使用单点接地。
(3)输出存在电器噪声或者电压波动，可以使用一个平波电容（0.1uF到0.47uF,25V）
(4)FX2N-4DA的接地端和PLC的接地端连在一起。
(5)将输出电压端子短路可能会损坏FX2N-4DA
接线图

2）输出特性曲线

3）缓冲存储器（BFM）分配
BFM
内容
*#0
输出模式选择，出厂设置H0000
#1
输出数据通道CH1、CH2、CH3、CH4
#2
#3
#4
#5
数据保持模式，出厂设置H0000
#6~#7
保留
*#8
CH1、CH2偏移/增设定命令，出厂设置H0000
*#9
CH3、CH4偏移/增设定命令，出厂设置H0000
#10
偏移数据CH1
#11
增益数据CH1
#12
偏移数据CH2
#13
增益数据CH2
#14
偏移数据CH3
#15
增益数据CH3
#16
偏移数据CH4
#17
增益数据CH4
#18-#19
保留
#20
初始化，初始值=0
#21
禁止调整I/O特性（初始值=1）
#22~#28
保留
#29
错误状态
#30
K3020识别码
#31
保留
2.2.3 FX2N-2DA
FX2N系列中有关模拟量的特殊功能模块有:FX2N-2AD(2路模拟量输入)、FX2N-4AD(4路模拟量输入)、FX2N-2DA(2路模拟量输出)、FX2N-4DA(4路模拟量输出)、FX2N-4AD-PT(4路热电阻直接输入)、FX2N-4AD-TC(4路热电偶直接输入)、FX2N-2DA(2路模拟量输出)、FX2N-4DA(4路模拟量输出)、FX2N-2LC(2路温度PID控制模块)等。
1）接线图
(1)当电压输出存在波动或者有大量噪声时，在 输出端连接0.1uF到0.47uF 25V DC电容。
(2)对于电压输出，将IOUT和COM短接。

2）输出特性曲线

3）缓冲存储器（BFM）分配
BFM编号
b15到b8
b7到b3
b2
b1
b0
#0到#15
保留
#16
保留
输出数据的当前值（8位数据）
#17
保留
D/A低8位
数据保持
通道1的D/A转换开始
通道2的D/A转换开始
#18或更大
保留
BFM#16：存放由BFM#17（数字值）指定通道的D/A转换数据。D/A数据以进制形式出现，并以低8位和高4位两部分顺序进行存放和转换。
BFM#17：b0：通过将1变成0，通道2的D/A转换开始。
b1：通过将1变成0，通道1的D/A转换开始。
b2：通过将1变成0，D/A转换的低8位数据保持。
2.3选择功能
PLC程序完成数据采集、数据处理、控制输出等功能，采用GX-Developer开发软件编写。采用模块化程序设计，不同的功能模块采用子程序实现，层次清晰，程序可读性和可维护性高
燃油离心泵种类繁多，供电电源、流量及安装形式都不同，为了实现燃油离心泵测试，试验台可测试小流量离心泵测试装置、中流量离心泵测试装置、大流量离心泵测试装置，鉴于教八离心泵和直升机转输泵的特殊测试方式，设置了教八离心泵测试装置和转输泵测试装置燃油泵,测试系统分为手动和自动二种方式。手动方式时,PL C不再控制测试系统,主要用于试验台调试和维修。自动测试是一种高效的工作方式,一般用于正常的工作测试,由PLC控制自动完成。自动测试时,按下电源按钮,压力、流量、电压等显示仪开始指示并自检,选定油泵后,测试应能自动进行,直到结束。在试验中,如要中止测试,可按中止按钮,使控制系统回到初始状态,并返回测试选择状态。
2.4显示、判断和打印功能
数据采集处理模块主要完成模拟量数据的读取、转换，根据模拟量信号的上限、下限、量程以及A/D输入模块参数，计算出实际的压力、电流等。模拟量输入信号有12个，每个模拟量信号的转换算法相同，为此编写了一段转换程序，所有模拟量输入信号转换共用，通过PLC内部变址寄存器进行参数的传递，缩短了程序长度，提高了系统的实时性。
控制输出模块主要完成模拟量数据的输出，根据模拟量输出模块的参数，对输出之前的数字量进行处理，调整至模拟量输出模块量程之内，经过D/A模块之后将数字量变换成4-20mA的模拟量去控制调节阀开度及真空比例阀的真空度。
手动操作功能模块主要完成手动方式下的离心泵电压选择、离心泵启停、电动球阀开关、电磁阀开关等功能，并可以手动调整调节阀的开度及真空比例阀的真空度。
在自动工作方式下，有小流量装置测试模块、中流量装置测试模块、大流量装置测试模块、教八离心泵装置测试模块、转输泵装置测试模块等五个功能模块，分别实现相应离心泵的自动测试过程，每个功能测试模块都有一个程序模块，每个程序模块可以完成多个离心泵的自动测试过程。
系统压力、流量由相应的传感器采集,由PLC、数显表和触摸屏对测试过程进行实时监测,并将采集到测试结果在触摸屏上显示。同时,电压、电流等辅助测试参数也一同显示。PLC对采集到的参数与标准预设值进行比较,应做出是否合格的判断,按压打印按钮后,测试结果由打印机打出,留作技术档案。
2.5保护功能
包括系统压力过载保护和电流过载保护。该功能应体现在控制系统硬件和软件上,当试验发生过载时,L立即使油泵停电,保护测试系统

第三章控制系统硬件设计
3.1 PLC系统设计
根据离心泵测试装置中的信号形式及数量进行PLC系统的选型，经统计系统控制规模由FX系列PLC即可实现，FX系列PLC如图1所示，系统选用FX3GA-60MR作为控制器，该控制器集成了36点开关量输入和24点开关量输出。
图1 FX系列PLC
下面分别对开关量输入通道、开关量输出通道、模拟量输入通道和模拟量输出通道进行设计。
明确系统控制要求
程序调试
3.1.1 PLC应用系统开发流程

安装控制系统线路并进行现场调试
确定输入/输出设备,并为其分配合适的I/O端口

绘制系统控制线路图

系统投入运行
编写PLC控制程序

PLC应用开发流程图

3.1.2开关量输入通道设计
离心泵测试装置中开关量输入信号有30个，主要包括按钮、旋钮、液位开关等，脉冲量输入信号有5个，是流量传感器的信号。由于FX3GA-60MR本身集成36点的开关量输入，其中X0～X7可以作为高速输入点接受流量传感器的脉冲信号，地址分配表如表6所示。
表6开关量输入地址分配表
输入点
功能
位号
输入点
功能
位号
X0
小流量增压泵流量信号
FT01
X22
大流量离心泵出口截止阀
AN12
X1
中流量离心泵流量信号
FT02
X23
RLB-26启动/停止
AN13
X2
大流量离心泵流量信号
FT03
X24
RLB-26离心泵出口截止阀
AN14
X3
教八RLB-26离心泵流量信号
FT04
X25
正飞进油阀
AN15
X4
直升机转输泵流量信号
FT05
X26
倒飞出油阀
AN16
X5
小流量离心泵电压选择1
S03-1
X27
手动/自动
S02
X6
小流量离心泵电压选择2
S03-2
X30
转输泵电压选择1
AS01-1
X7
小流量离心泵启动
AN01
X31
转输泵电压选择2
AS01-2
X10
小流量离心泵出口截止阀
AN02
X32
转输泵管路换向阀
AAN01
X11
中流量离心泵值班
AN03
X33
转输泵正转
AAN02
X12
中流量离心泵额定
AN04
X34
转输泵反转
AAN03
X13
中流量离心泵加强
AN05
X35
真空泵启动/停止
AAN04
X14
中流量交流泵启动/停止
AN06
X36
真空排空阀门
AAN05
X15
中流量离心泵出口截止阀
AN07
X37
真空压力开关
YS01
X16
大流量离心泵值班
AN08
X40
正飞下叶轮液位开关
LS01
X17
大流量离心泵额定
AN09
X41
正飞双叶轮液位开关
LS02
X20
大流量离心泵加强
AN10
X42
倒飞上叶轮液位开关
LS03
X21
大流量交流泵启/停止
AN11
X43
备用

3.1.3开关量输出通道设计
离心泵测试装置中开关量输出信号有32个，主要包括接触器、继电器、电动球阀开关、电磁阀等，由于FX3FA-60MR本身集成24点的开关量输出，所以增加了FX2n-16EYR，具有16点输出扩展单元，地址分配表如表7所示。
表7开关量输出地址分配表
输出点
功能
位号
输出点
功能
位号
Y0
真空泵接触器
AKM02
Y24
大流量泵值班接触器
KM13
Y1
RLB-26启动接触器
KM12
Y25
大流量泵额定接触器
KM14
Y2

Y26
大流量泵加强接触器
KM15
Y3

Y27
大流量交流泵启动接触器
KM16
Y4
真空比例阀开
CV06

FX2N-16EYR

Y5
真空排空阀
SV01
Y30
小流量泵出口阀开
QV01
Y6
正飞进油阀开
SV02
Y31
小流量泵出口阀关
QV01
Y7
倒飞出油阀开
SV03
Y32
中流量泵出口阀开
QV02
Y10
16V电源接触器
KM02
Y33
中流量泵出口阀关
QV02
Y11
19V电源接触器
KM03
Y34
大流量泵出口阀开
QV03
Y12
24V电源接触器
KM04
Y35
大流量泵出口阀关
QV03
Y13
30V电源接触器
KM05
Y36
RLB-26出口阀开
QV04
Y14
27V电源接触器
KM06
Y37
RLB-26出口阀关
QV04
Y15
小流量增压泵接触器
KM07
Y40
转输泵管路换向阀1正向
QV05
Y16
转输泵正转接触器
AKM03
Y41
转输泵管路换向阀2正向
QV06
Y17
转输泵反转接触器
AKM04
Y42
转输泵管路换向阀1反向
QV05
Y20
中流量泵值班接触器
KM08
Y43
转输泵管路换向阀2反向
QV06
Y21
中流量泵额定接触器
KM09
Y44

Y22
中流量泵加强接触器
KM10
Y45

Y23
中流量交流泵启动接触器
KM11
Y46

Y47

3.1.4模拟量输入通道设计
离心泵测试装置中模拟量输入信号有12个，主要包括压力变送器信号、直流电流、直流电压等，模拟量输出信号有6个，主要包括调节阀控制信号、真空比例阀控制信号。FX2n-4AD是PLC系统的模拟量输入模块，1块能够完成4路模拟量的输入；FX2n-4DA是PLC系统的模拟量输出模块，1块能完成4路模拟量输出；FX2n-2DA是PLC系统的模拟量输出模块，1块能完成2路模拟量输出。根据系统中模拟量的数量，考虑到系统规模和经济性，选用3块FX2n-4AD、1块FX2n-4DA和1块FX2n-2DA完成模拟量信号的输入和输出。地址分配表如表8所示。
表8模拟量输入/输出分配表
输入点
功能
位号
输出点
功能
位号
4AD1－1
小流量离心泵出口压力
PT01
4DA1-1
小流量离心泵调节阀
CV01
4AD1－2
中流量离心泵出口压力
PT02
4DA1-2
中流量离心泵调节阀
CV02
4AD1－3
大流量离心泵出口压力
PT03
4DA1-3
大流量离心泵调节阀
CV03
4AD1－4
教八RLB-26离心泵出口压力
PT04
4DA1-4
教八RLB-26离心泵调节阀
CV04
4AD2-1
转输泵出口压力
PT05
2DA2-1
转输泵出口调节阀
CV05
4AD2-2
真空压力
CV06-FV
2DA2-2
负压控制阀
CV06
4AD2-3
小流量离心泵直流电流
DI01

4AD2-4
中流量离心泵直流电流
DI02

4AD3-1
大流量离心泵直流电流
DI03

4AD3-2
RLB-26直流电流
DI04

4AD3-3
转输泵直流电流
DI05

4AD3-4
中频电流
AI01

3.2离心泵供电电源设计
图2 NES系列直流开关电源
离心泵测试装置中离心泵电源有多种类型，直流有DC16V、DC19V、DC24V、DC27V、DC30V，交流中频电源为AC115V，400Hz。
直流电源中DC16V、DC19V、DC24V、DC30V为小功率的开关电源，功率为200～350W，选用明纬公司的NES系列开关电源，NES系列开关电源外形如图12所示。DC27V开关电源为大功率的，功率为2400W，选用明纬公司的RSP-2400-27V，其外形如图13所示。
其中根据系统中离心泵的功率及电源形式，离心泵电源选型如下：
（1）直流电源
DC16V：NES-200-15，调整至16V，200W；
DC19V：NES-350-24，调整至19V，350W；
DC24V：NES-350-24，24V输出，350W；
DC27V：RSP-2400-27V，27V输出，88A；
DC30V：NES-350-27，调整至30V，350W。
图3 RSP系列直流开关电源
（2）交流电源
三相四线制，AC115V，400Hz，30KW中频电源。
3.3传感器和执行器
离心泵测试装置中的传感器主要有流量传感器、压力传感器、电流传感器、电压传感器等。
流量传感器用于测试离心泵流量，根据离心泵的流量范围来选择合适的流量传感器，流量传感器采用涡轮