增氧機(jī)浮體浮力測量裝置的研制

宋瑜清，蔣姣麗，饒衛(wèi)航，熊元芳（廣東省農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定站，廣州　510515）

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增氧機(jī)浮體浮力測量裝置的研制

宋瑜清，蔣姣麗，饒衛(wèi)航，熊元芳
（廣東省農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定站，廣州510515）

摘要：論述了增氧機(jī)浮體浮力測量裝置的結(jié)構(gòu)原理，硬件選擇，控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是可以測量不同規(guī)則的增氧機(jī)浮體浮力。

關(guān)鍵詞：增氧機(jī)，裝置，氣缸，測量裝置，數(shù)據(jù)處理

0　引言

放置于水池的增氧機(jī)如果不能保持平衡而翻轉(zhuǎn)，輕則斷電燒壞電機(jī)及附屬電力設(shè)備，重則出現(xiàn)漏電，電死養(yǎng)殖產(chǎn)品，甚至電死人。保持增氧機(jī)在水池中的平衡，關(guān)鍵在于增氧機(jī)浮體的凈浮力，特別是當(dāng)有較強(qiáng)風(fēng)力時有足夠的凈浮力，增氧機(jī)才可以保持平衡，因此標(biāo)準(zhǔn)SC/T 6010-2001《葉輪增氧機(jī)技術(shù)條件》和SC/T 6017-1999《水車式增氧機(jī)》，均要求增氧機(jī)浮體的凈浮力應(yīng)大于整機(jī)質(zhì)量的1.25倍。

增氧機(jī)浮體的形狀有球形、長方形、正方形等形狀，而且不同的功率和不同的材質(zhì)，大小也不一樣，所以測量其浮力存在一定的難度。采用容器排水法，因?yàn)榇笮〔煌?，要求大小不同的容器，而且排水過程時間很久，所以測量不方便而且耗時。為解決這些問題，研制了一套既方便又省時的增氧機(jī)浮體浮力測量裝置。

1　裝置的結(jié)構(gòu)、原理

增氧機(jī)浮體浮力測量裝置主要由框架、試驗(yàn)水槽、浮力測量執(zhí)行機(jī)構(gòu)、氣缸、升降導(dǎo)軌、試品壓架、壓力傳感器、試品限位罩、數(shù)顯表、電氣控制裝置等組成，如圖1所示。

1.框架；2.試驗(yàn)水槽；3.浮力測量執(zhí)行機(jī)構(gòu)；4.氣缸；5.升降導(dǎo)軌；6.壓力傳感器；7.試品壓架；8.試品限位罩；9.數(shù)顯表；10.電氣控制裝置圖1　增氧機(jī)浮體浮力測量裝置結(jié)構(gòu)圖示意圖

測量原理：壓力傳感器稱出試樣限位罩與浮體總重力（G），電控系統(tǒng)控制氣缸向下壓，氣缸推力將被測試樣（浮體）壓沒入水中，此時，壓力傳感器測出壓力（F）。根據(jù)力學(xué)公式F浮=G重力+F壓力，則可計(jì)算出被測試樣（浮體）的浮力。

2　測量儀器及配套設(shè)施的選擇

根據(jù)以往對增氧機(jī)浮體浮力的測試數(shù)據(jù)，浮體尺寸長度小于2.0 m，寬度小于0.5 m，高度小于0.3 m，所以將試驗(yàn)水槽的長×寬×高設(shè)計(jì)為2.0 m×0.5 m×0.3 m。根據(jù)以往對增氧機(jī)浮體浮力的測試數(shù)據(jù)，浮體浮力測量的最大浮力60 kg，考慮到試驗(yàn)裝置框架、浮體限位罩等自身重力，設(shè)拉壓力傳感器最大量程為100 kg，準(zhǔn)確度為±0.3%；為了防止生銹，配套水槽等材料采用304不銹鋼；控制系統(tǒng)采用可編程控制器（PLC）控制；為了增加顯示的穩(wěn)定性，顯示器采用觸摸屏。

3　控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)選擇可編程控制器（PLC）進(jìn)行控制。PLC采用模擬量輸入輸出，可以實(shí)現(xiàn)模擬量控制，還具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能，而且可以實(shí)現(xiàn)PLC與PLC、PLC與上位計(jì)算機(jī)、PLC與其它智能設(shè)備之間的通信，PLC系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可以直接或通過通信處理單元實(shí)現(xiàn)信息的交換，并構(gòu)成“集中管理、分散控制”的多級分布式控制。

本系統(tǒng)利用PLC最基本的邏輯運(yùn)算、定時、計(jì)算等功能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，取代傳統(tǒng)的繼電器控制，在保證單信號控制的同時，可進(jìn)行多信號的控制，從而實(shí)現(xiàn)升降運(yùn)動系統(tǒng)的控制和拉壓力信號的數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理，其基本控制電路示意圖如圖2。

圖2　基本控制電路示意圖

4　結(jié)論

該裝置可以測量不同規(guī)則的增氧機(jī)浮體的浮力，克服了用排水法測量的操作繁瑣和準(zhǔn)確度差等問題，從而保證了檢測結(jié)果數(shù)據(jù)的穩(wěn)定準(zhǔn)確的同時，方便了檢測人員的測量。

支持項(xiàng)目：2014年省級農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)專項(xiàng)資金（第二批）——農(nóng)機(jī)試驗(yàn)鑒定推廣能力提升項(xiàng)目（粵財(cái)農(nóng)［2014］579號）。

作者簡介：宋瑜清（1975－），男，廣東梅縣人，高級工程師，主要從事儀器設(shè)備管理和研究及農(nóng)業(yè)機(jī)械鑒定檢測工作。