一种全自动节段式多级泵刚度测量系统
技术领域
本发明属于多级泵刚度测量相关技术领域，具体涉及一种全自动节段式多级泵刚度测量系统。
背景技术
刚度：是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力，是材料或结构弹性变形难易程度的表征。在宏观弹性范围内，刚度是零件荷载与位移成正比的比例系数，即引起单位位移所需的力。刚度可分为静刚度和动刚度。
刚度是使物体产生单位变形所需的外力值。刚度与物体的材料性质、几何形状、边界支持情况以及外力作用形式有关。材料的弹性模量和剪切模量(见材料的力学性能)越大，则刚度越大。细杆和薄板在受侧向外力作用时刚度很小，但细杆和薄板如果组合得当，边界支持合理，使杆只承受轴向力，板只承受平面内的力，则它们也能具有较大的刚度。
节段式多级泵由于其能产生比单级泵更高的压力，因而在电力、化工、钢铁、矿山等行业得到了广泛的应用。节段式多级泵由吸水段、出水段、中段、叶轮、导叶、轴等组成，随着扬程的增加，泵的级数会增加，也就是中段、叶轮、导叶等数量成组增加，此时由于在泵体的外径不变的情况下泵的长度会随级数的增加而增加，泵的整体刚度会逐渐降低，这会表现在泵的运行时产生剧烈的振动，更甚者会发生泵的转子与壳体相碰撞与摩擦，从而带来设备损坏的严重后果。
在现有情况下，泵的设计工程师只能凭经验把握泵的刚度，所进行的计算也是粗糙的估算，远远不能满足实际需要，不能彻底的解决问题，泵由于整体刚度不好而出现的质量问题依然普遍存在。
现有的技术存在以下问题：凭工程师人工经验估算或计算多级泵的刚度，效率低下，而且准确率不高，所形成的数据无法作为有效数据，不能进一步指导节段式多级泵的设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全自动节段式多级泵刚度测量系统，以解决上述背景技术中提出的凭工程师人工经验估算或计算多级泵的刚度，效率低下，而且准确率不高，所形成的数据无法作为有效数据，不能进一步指导节段式多级泵的设计问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种全自动节段式多级泵刚度测量系统，包括加载单元、检测单元及计算设定单元，其特征在于：所述加载单元包括液压泵站、活塞式液压缸、回油管、给油管、测量台架及待测节段式多级泵，所述液压泵站与活塞式液压缸之间通过回油管及给油管连接，所述测量台架从理论上讲具有无限刚度，不会产生影响检测精度的形变，所述待测节段式多级泵通过具有无限刚度的支腿安装于测量台架，所述检测单元包括应变式压力变送器、电涡流位移传感器、可编程逻辑控制器 (PLC)、第一电磁阀控制电缆、第二电磁阀控制电缆、移传感器电缆及压力变送器电缆，所述可编程逻辑控制器(PLC)与液压泵站之间通过第一电磁阀控制电缆和第二电磁阀控制电缆进行连接，所述可编程逻辑控制器(PLC)与应变式压力变送器之间通过压力变送器电缆进行连接，所述可编程逻辑控制器(PLC)与电涡流位移传感器之间通过移传感器电缆进行连接，所述计算设定单元包括台式机、测控计算软件及数据线，所述可编程逻辑控制器(PLC)与台式机通过数据线进行数据传输。
优选的，所述可编程逻辑控制器(PLC)通过第一电磁阀控制电缆及第二电磁阀控制电缆对液压泵站上的电磁阀进行控制，以便于接通或切断给油管与回油管。
优选的，所述活塞式液压缸在高压液压油作用下其活塞杆伸出对待测节段式多级泵进行加载。
优选的，所述应变式压力变送器用于检测待测节段式多级泵所受到的载荷。
优选的，所述电涡流位移传感器用于检测节段式多级泵的形变位移值。
优选的，所述计算设定单元具有软件初始化、设定检测参数以及计算刚度等功能。
与现有技术相比，本发明提供了一种全自动节段式多级泵刚度测量系统，具备以下有益效果：
提供一种全自动节段式多级泵刚度测量系统，完成额定载荷的设定与施加，形变量的测量，最终自动计算出多级泵的刚度，为泵设计工程师提供泵刚度方面的设计依据，从而解决工程师个人经验的不足以及效率过低、准确度不高的问题。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：
图1为本发明提出的一种全自动节段式多级泵刚度测量系统结构示意图；
图2为本发明提出的电涡流位移传感器结构示意图；
图3为本发明提出的测量流程结构示意图；
图中：1、待测节段式多级泵；2、电涡流位移传感器；3、测量台架；4、液压泵站；5、活塞式液压缸；6、应变式压力变送器；7、可编程逻辑控制器(PLC)；8、台式机；9、回油管；10、给油管；11、第一电磁阀控制电缆；12、第二电磁阀控制电缆；13、数据线；14、测控计算软件；15、压力变送器电缆；16、移传感器电缆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：
一种全自动节段式多级泵刚度测量系统，包括加载单元、检测单元及计算设定单元，其特征在于：所述加载单元包括液压泵站4、活塞式液压缸5、回油管10、给油管9、测量台架3及待测节段式多级泵1，所述液压泵站4与活塞式液压缸5之间通过回油管10及给油管9连接，所述测量台架3从理论上讲具有无限刚度，不会产生影响检测精度的形变，所述待测节段式多级泵1通过具有无限刚度的支腿安装于测量台架3，所述检测单元包括应变式压力变送器6、电涡流位移传感器2、可编程逻辑控制器(PLC)7、第一电磁阀控制电缆11、第二电磁阀控制电缆12、移传感器电缆16及压力变送器电缆15，所述可编程逻辑控制器(PLC)7与液压泵站4之间通过第一电磁阀控制电缆11和第二电磁阀控制电缆12进行连接，所述可编程逻辑控制器(PLC)7与应变式压力变送器6之间通过压力变送器电缆15进行连接，所述可编程逻辑控制器(PLC)7与电涡流位移传感器2之间通过移传感器电缆16进行连接，所述计算设定单元包括台式机8、测控计算软件14及数据线13，所述可编程逻辑控制器(PLC)7与台式机8通过数据线13进行数据传输。
所述可编程逻辑控制器(PLC)7通过第一电磁阀控制电缆11及第二电磁阀控制电缆12对液压泵站4上的电磁阀进行控制，以便于接通或切断给油管9与回油管10；所述活塞式液压缸5在高压液压油作用下其活塞杆伸出对待测节段式多级泵1进行加载；所述应变式压力变送器6用于检测待测节段式多级泵1所受到的载荷；所述电涡流位移传感器2用于检测节段式多级泵1的形变位移值；所述计算设定单元具有软件初始化、设定检测参数以及计算刚度等功能。
本发明的工作原理及使用流程：如图3，台式机8中的测控计算软件14在初始化后，首先设定额定载荷值P，然后检测电涡流位移传感器2的初始值d，台式机8通过数据线将加载命令传递给PLC， PLC接到命令后通过第一电磁阀控制电缆11为给油电磁阀线圈加电，从而打开给油电电磁阀，液压泵站4产生的高压油通过给油管9进入活塞式液压缸5，高压油推动活塞杆伸出，活塞杆的作用力通过应变式压力变送器6施加在节段式多级泵1的壳体上，同时该作用力(实际载荷)经应变式压力变送器6的检测后通过压力变送器电缆15传给PLC，PLC在将实际载荷传给台式机8中的测控计算软件14。
测控计算软件14会将实际载荷与额定载荷P进行比较，如果实际载荷小于额定载荷P，则通过PLC继续控制液压泵站4驱动活塞式液压缸5向待测节段式多级泵1进行加载，直到实际载荷等于额定载荷P(在软件设定的精度范围内相等)。同时检测电涡流位移传感器2的结束值，并将其传递给测控计算软件14，此时由测控计算软件计算出待测节段式多级泵1的形变位移值δ(电涡流位移传感器的初始值减去电涡流位移传感器的结束值)。最后由测控计算软件14根据K ＝P/δ计算出刚度值。
本发明为泵设计工程师提供泵刚度方面的设计依据，从而解决工程师个人经验的不足以及效率过低、准确度不高的问题
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
