虚拟仪器技术在离心泵试验台上的应用

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1、虚拟仪器技术在离心泵试验台上的应用张家平，胡家顺（武汉工程大学机械工程学院，湖北武汉430073）摘要：介绍了基于LabVIEW的离心泵试验台测控系统，并阐述了其硬件设计和软件的组成。该测控系统的应用提高了测试精度和自动化程度，并可对试验过程进行实时控制。关键词：虚拟仪器；信号采集；离心泵；试验台ApplicationofVirtualInstrumentsTechniquetoCentrifugalPumpTestBenchZHANGJia-ping,HUJia-shun(SchoolofMechnicalEngin

2、eering,WuhanInstituteofTechnolgy,Wuhan,Hubei,430073)Keywords：virtualinstrument；signalacquiring；centrifugalpump；testbenchAbstract：MeasurementandcontrolsystembasedonLabVIEWfortestbenchofcentrifugalpumpispresented.Thehardwaredesignandsoftwaremakeupisexpatiated.Thea

3、ccuracyandautomationareimprovedbyapplyingthemeasurementandcontrolsystem,andreal-timecontrolofexperimentprocessisalsorealized.0引言离心泵是一种通用机械，应用极广。据统计，全世界范围，泵的总功率占总发电量的三分之一，在目前世界能源日趋紧张的形势下，降低泵的损失，提高它的效率是一个更加有意义的事情。而在泵的设计和制造过程中，试验环节是必不可少的，离心泵的试验对于离心泵的研究、开发、设计、生产和使用具

4、有重要的意义，是提高泵技术水平的重要措施。所以研制一个高效、测试精度高而且使用方便的试验台是很重要的。1虚拟仪器技术虚拟仪器技术是最近几年发展起来应用于工程测试方面的一种新技术。所谓虚拟仪器（VirtualInstrument），是指在通用计算机平台上加上一组软件和硬件或接通其它仪器，用户根据自己的需要定义和设计仪器的测试功能，以实现对被测对象的数据采集、信号分析、数据处理、数据储存、可视化显示等功能，完成测试、测量、控制等任务。虚拟仪器系统是对传统仪器的重大突破，是测试技术与计算机技术结合的产物。虚拟仪器与传统仪器最

5、大的不同之处，就在于应用的灵活性上，虚拟仪器是用户自己定义的，充分发挥软件的作用，软件就是仪器。而传统仪器一般由生产厂商所定义，功能单一，缺乏灵活性。因此利用虚拟仪器取代传统仪器之后，用户将大大受益。本文介绍了基于虚拟仪器的信号采集和控制系统在离心泵试验台上应用。2系统的结构组成及功能2．1系统结构及各部分功能离心泵试验台的系统框图如下图，离心泵实验台由动力系统、数据采集系统及控制系统组成。离心泵性能监测需要检测流量、温度、压力、转速、转矩、轴功率和噪音等7个参数。除噪音外，所有参数均布置相应的传感器进行测量。本系统采

6、用流量计、温度变送器、压力传感器、ZJ型转矩转速传感器以覆盖整个测量范围，泵功率和效率由计算机根据其采集的数据自动算出。各传感器的输出信号为标准4～20mA电流信号，系统通过传感器信号切换电路将之转换为1～5V电压信号，送入计算机数据采集卡；同时为了操作的方便，在控制柜的控制面板上安装测量这些参数的二次仪表。计算机通过数据采集卡得到各被测参数的变化情况，经过转换处理，显示及储存数据，并根据需要打印。为了保证系统安全运转，系统具有超压、超温、低液位报警等功能。报警的同时采取相关安全措施如：卸载、关闭电机等。系统采用比例阀

7、来控制流量，变频器来控制电机转速。123泵进、出口压力泵水温泵流量泵转速、转矩电机电流试验台转矩转速传感器互感器流量传感器温度传感器压力传感器压力显示仪流量显示仪温度显示仪转矩转速显示电流显示仪比例放大器互感器比例阀变频电机计算机信号调理和A/D转换D/A转换和缓冲放大I/O转换与隔离控制电路超压、超温、低液位等报警1．动力系统；2．数据采集系统；3．控制系统2．2测控系统的硬件组成测控计算机采用研华IPC610工业计算机。数据采集部分采用PCL-1800高速采集板，该板性能：采样频率为330kS/s，12位A/D转换

8、，16路单端输入（即8路差分输入），有16个数字量输入和16个数字量输出，2路D/A输出，配套PCLD-880端子板一块。传感器部分负责把各类物理参量转换成电信号，传感器是测控系统中的关键部分，其性能的好坏直接影响系统的测试精度。3程序设计与实现3．1LabVIEW介绍LabVIEW（LaboratoryVirtualInstru