蘇葉平 蘇葉春 王 凱

（1.江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225127；2.江蘇太湖水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 蘇州 215128）

0 引言

在大型泵站工程設(shè)計(jì)中，根據(jù)揚(yáng)程、流量等采用何種形式的泵裝置，其水力性能除CFD 計(jì)算及優(yōu)化之外，仍需結(jié)合相關(guān)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。泵裝置性能測(cè)試系統(tǒng)主要包括：泵裝置、輔助泵、管道、進(jìn)出口閥門、電機(jī)、壓力罐等［1］，這些都需要反映在組態(tài)王主控界面中。借助組態(tài)王調(diào)控泵裝置參數(shù)大小，可獲得泵裝置水力性能曲線，驗(yàn)證CFD 計(jì)算結(jié)果的可信度，提高泵站設(shè)計(jì)水平。

1 組態(tài)王軟件簡(jiǎn)介

組態(tài)王是新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)，具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。組態(tài)軟件能為試驗(yàn)者提供可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗(yàn)者進(jìn)行實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控；能充分利用Windows 的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動(dòng)畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，有報(bào)警窗口、能實(shí)時(shí)生成趨勢(shì)曲線等，且可便利地生成各種報(bào)表［2］。同時(shí)，還具備豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和靈活的組態(tài)方式以及數(shù)據(jù)鏈接功能。組態(tài)王界面如圖1 所示。

2 測(cè)試系統(tǒng)泵裝置組成部分

測(cè)試系統(tǒng)中泵裝置是根據(jù)相似原理按照一定比例縮小的，其泵裝置揚(yáng)程與效率沒有發(fā)生變化。泵裝置主要由水泵及不同形式的進(jìn)出水流道組成，其中，水泵有葉輪、導(dǎo)葉及泵軸等。在測(cè)試系統(tǒng)安裝泵裝置過程中，可根據(jù)安裝高程適當(dāng)抬高出水流道側(cè)壓力罐，測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，拆開該泵裝置，下次可安裝不同形式的泵裝置模型。泵裝置如圖2所示。

圖1 組態(tài)王界面示意圖

圖2 泵裝置示意圖

圖3 組態(tài)王主控界面

圖4 測(cè)試斷面布置示意圖

3 組態(tài)王監(jiān)控界面設(shè)計(jì)

在組態(tài)王中，建立應(yīng)用程序主要步驟有設(shè)計(jì)圖形界面、構(gòu)造數(shù)據(jù)庫、建立動(dòng)畫連接、運(yùn)行和調(diào)試，這四個(gè)步驟不完全獨(dú)立，常常交錯(cuò)進(jìn)行。本例中，圖形設(shè)計(jì)有進(jìn)水箱、閥門、管道、臥式離心泵等，定義外部設(shè)備——仿真PLC；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的建立需要定義變量屬性，如：進(jìn)出口水箱水位等；動(dòng)畫連接，如：揚(yáng)程、流量的變化，設(shè)置實(shí)時(shí)曲線、報(bào)警窗口等。通過以上步驟，主控界面呈現(xiàn)出泵裝置測(cè)試的監(jiān)控畫面，如圖3 所示。

進(jìn)出口斷面如圖4 中壓力水箱斷面1-1、2-2 所示，兩側(cè)壓力水箱中間為泵裝置模型。利用組態(tài)王和數(shù)據(jù)采集軟件，調(diào)整水泵參數(shù)，便可獲得該泵裝置的性能曲線。壓力水箱及泵裝置實(shí)物模型如圖5 所示。

4 泵裝置測(cè)試實(shí)例

以南水北調(diào)某梯級(jí)泵站工程為實(shí)例，泵站泵裝置采用鐘形進(jìn)水、蝸殼出水，如圖6 所示。通過CFD 數(shù)值模擬計(jì)算和泵裝置性能測(cè)試臺(tái)實(shí)驗(yàn)，其泵裝置性能曲線擬合較好，如圖7所示。測(cè)試臺(tái)是基于組態(tài)王監(jiān)控的，性能良好，運(yùn)行穩(wěn)定，采集的數(shù)據(jù)可靠，設(shè)計(jì)符合要求。

圖5 壓力水箱及泵裝置實(shí)物模型

圖6 南水北調(diào)某泵站泵裝置三維模型示意圖

圖7 南水北調(diào)某泵站泵裝置性能預(yù)測(cè)結(jié)果

5 結(jié)語

隨著計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展，數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差越來越小，但實(shí)驗(yàn)測(cè)試受到的人為因素、制造因素等影響并未明顯降低，故實(shí)際泵站工程多機(jī)組效率低于室內(nèi)泵裝置性能測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試的單臺(tái)機(jī)組。隨著組態(tài)王軟件技術(shù)的更新、優(yōu)化以及發(fā)展，室內(nèi)泵裝置性能測(cè)試系統(tǒng)多機(jī)組性能測(cè)試所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果將越來越符合實(shí)際工程設(shè)計(jì)優(yōu)化的需要。

［1］江文賤，黃建榮，韓丹丹.水泵性能測(cè)試仿真實(shí)驗(yàn)臺(tái)研究［J］.江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，25（1）：73-75.

［2］李娟.組態(tài)王在泵性能測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.湖南農(nóng)機(jī)，2010，37（3）:22-23.