深海高背压环境下海水液压泵的性能测试装置及方法
【专利摘要】本发明涉及一种深海高背压环境下海水液压泵的性能测试装置及方法，主要包括深海模拟舱、加压系统、循环水冷却管路、监测控制系统，深海模拟舱通过加压系统为海水液压泵的性能测试提供不同水深环境工作时所要承受的背压；海水液压泵的模拟负载由循环水冷却管路中安装的高压流量控制阀自由调节，循环水冷却管路通过热交换能够有效避免因高压流量控制阀加载后将海水液压泵工作产生的液压能转化为热能而带来舱内水温的升高；监测控制系统能够控制海水液压泵的试验工况，采集温度、压力、流量等试验参数。该测试装置可以模拟既定海洋深度下的背压环境并实现对海水液压泵的性能测试。
【专利说明】深海高背压环境下海水液压泵的性能测试装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水液压传动【技术领域】，涉及以纯水为工作介质的液压泵在深海高背压环境下的试验技术，尤其涉及一种深海高背压环境下海水液压泵的性能测试装置及方法。
【背景技术】
[0002]海水液压传动技术在海洋资源勘探、水下机器人、潜器浮力调节等海洋水下工程【技术领域】具有独特的使用优势，在某些场合甚至是唯一的选择。这是因为传统的以矿物液压油为工作介质的液压系统，由于液压油与海水不相容，液压系统必须设计成闭式循环结构并配置压力补偿器，随着海洋水深的增加，所要承受的海水背压越来越高，压力补偿更加复杂，整个系统越发笨重，而且液压油一旦泄露还会对海洋环境造成污染。而海水液压系统以海水作为工作介质，利用海水液压泵直接从海洋中吸入海水，输出的高压海水进入系统做功后又排回海洋环境，无需考虑封装、压力补偿等问题，系统配置简单，不污染环境，低温的海水又是系统天然的冷却剂，因此特别适合在海洋水下工程尤其是大深度海洋水下工程中应用。
[0003]海水液压泵作为海水液压系统的动力元件，其性能好坏对整个系统具有决定性影响。若将海水液压泵及配套试验装置直接下放到既定深度的海洋中进行背压环境尤其是深海高背压环境下的试验，不仅技术要求极高，而且需要耗费大量的人力、物力和财力。而如何通过试验来真实反映海水液压泵在深海高背压环境中工作时的各项性能指标，是其能否在深海环境可靠工作的前提和保障。目前针对海水液压泵的试验主要参考油压泵相关标准，在实验室内以常规的台架试验为主，缺乏对背压环境下海水液压泵试验方法的研究，更未见到有关海水液压泵深海高背压环境下试验装置及试验方法的相关报道。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种深海高背压环境下海水液压泵的性能测试装置及方法，通过它可以模拟既定海洋深度下的背压环境并实现对海水液压泵的性能测试，真实反映海水液压泵在深海背压环境下的性能指标。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0005]深海高背压环境下海水液压泵的性能测试装置，包括深海模拟舱、加压系统、循环水冷却管路、监测控控系统，其中:
[0006]I)深海模拟舱包括前端盖(16)、筒体(17)、密封圈(18)、后端盖(19)、过滤器II
(22)、海水液压泵(23)、支架(24)、联轴器(25)，深海电机(26)、减震垫(27)、支座(30)、滚轮(31)、沿导轨(32)、平板小车(33)、鞍座(35):筒体(17)卧式安放在鞍座(35)上，前端盖
(16)和后端盖(19)连接在卧式筒体(17)的两端，并分别与筒体(17)通过密封圈(18)密封，筒体(17)底端内壁上焊接有4?10个半圆型支座(30)，支座(30)上面沿筒体的轴向平铺两条互相平行的导轨(32)，导轨(32)上放置平板小车(33)，平板小车(33)通过安装的滚轮(31)沿导轨(32)能在筒体(17)内部轴向移动，筒体(17)的顶部开有注水加压口(a)、排气泄压口(b)、筒体(17)的底部开有排水口( c)，在筒体(17)或前后端盖(16，19)上焊接有穿舱管路(f )，在筒体(17)或前后端盖(16，19)上还开有冷却回水口(g)、动力电传输接口(d)、测试线路接口(e)、照明摄像线路接口(h);深海电机(26)的底脚固定在平板小车(33)上，并与平板小车(33)之间安装有减震垫(27)，深海电机(26)的头部安装有支架(24)，支架(24)的内部装有联轴器(25)，被测试的海水液压泵(23)固定在支架(24)上，被测试的海水液压泵(23)的伸出轴与深海电机(26)的传动轴通过联轴器(25)连接；被测试的海水液压泵(23)的入口安装过滤器II (22)，被测试的海水液压泵(23)的出口通过高压软管连接到深海模拟舱的穿舱管路(f)的舱内接口 ；
[0007]2)加压系统包括水箱(I)、截止阀I (4)、过滤器I (5)、加压泵(6)、单向阀(8)、截止阀II (9)、抽水泵(10)、截止阀IIK11)、截止阀IV (14)、爆破片(15)、截止阀V (34):加压泵(6)的入口通过过滤器I (5)、截止阀I (4)与水箱(I)相连，加压泵的出口通过单向阀
(8)、截止阀II(9)连接到深海模拟舱的注水加压口(a)，抽水泵(10)的入口与加压泵(6)的入口并行连接，抽水泵(10)的出口通过截止阀III(Il)并行连接到深海模拟舱的注水加压口(a);深海模拟舱排气泄压口(b)通过并行连接的截止阀IV (14)和爆破片(15)后接回水箱(I);深海模拟舱的排水D(C)通过截止阀V (34)后接回水箱(I);
[0008]3)循环水冷却管路包括冷却水箱(42)、螺旋冷却高压管(43)、截止阀VI (46)、冷却水泵(47 )、截止阀VII (48 )、风冷却器(49 ):冷却水箱(42 )内安装有螺旋冷却高压管(43 )，冷却水箱(42)上布置有穿箱管路I (i)和穿箱管路II (j)，深海模拟舱的穿舱管路(f)的舱外接口依次通过高压流量控制阀(38)、高压流量计(39)、穿箱管路I (i)、螺旋冷却高压管
(43)、穿箱管路II (j)连接到深海模拟舱的冷却回水口(g);冷却水箱(42)的顶部和底部分别开有循环水入口(k)和循环水出口(L)，循环水出口(L)通过截止阀VI (46)与冷却水泵
(47)的入口连接，冷却水泵(47)的出口通过截止阀VII (48)、风冷却器(49)后连接到循环水入口(k)；
[0009]4)监测控制系统包括温度传感器I (2)、液位传感器I (3)、抗震压力表(7)、压力传感器I (12)、液位传感器II (13)、温度传感器II (20)、水下摄像机(21)、压力传感器II
(37)，高压流量控制阀(38)，高压流量计(39)，数据采集卡(40)、工控机(41)、温度传感器111(44)，液位传感器111(45):水箱(I)内安装有温度传感器I (2)和液位传感器I (3)，加压泵(6)的出口安装有抗震压力表(7)，深海模拟舱的注水加压口(a)安装有压力传感器I (12);深海模拟舱的排气泄压口(b)安装液位传感器II (13);舱内安装有温度传感器II
(20)，温度传感器II (20)的信号电缆线通过测试线路接口(e)导出到舱外；舱内的平板小车(33)上安装有内置照明灯的水下摄像机(21)，内置照明灯的水下摄像机(21)的信号电缆线通过照明摄像线路接口(h)导出到舱外，并连接到数据采集卡(40)的接线端；舱内的深海电机(26)的电缆引出线通过动力电传输接口( d)导出到舱外并与变频调速器(36)连接，变频调速器(36 )的控制电缆线连接到数据采集卡(40 )的接线端；高压流量控制阀(38 )与穿舱管路(f)的舱外接口之间的管路上安装压力传感器II (37)，冷却水箱(42)内安装温度传感器111(44)和液位传感器111(45);高压流量控制阀(38)的出口管路上串连高压流量计(39 )，高压流量计(39 )的测试信号经过二次变送后输送至数据采集卡(40 )的接线端，上述所有传感器的信号电缆线一并连接到数据采集卡(40)的接线端，数据采集卡(40)插在工控机(41)的主板上。
[0010]平板小车(33)的一端通过深海模拟舱内部焊接的卡块(28)固定，平板小车(33)的另外一端通过螺栓组件(29)固定在半圆型支座(30)上。
[0011]通过动力电传输接口(d)、测试线路接口(e)、照明摄像线路接口(h)的电缆线与各个接口之间安装电缆密封。
[0012]穿舱管路(f)与深海模拟舱筒壁之间也可采用螺纹连接，并通过密封装置密封。
[0013]深海高背压环境下海水液压泵的性能测试方法，包括以下方法步骤:
[0014]I)试验前，打开截止阀I (4)、截止阀111(11)、截止阀IV(14)，关闭截止阀V (34)，由抽水泵(10)向深海模拟舱内注水，同时通过截止阀IV (14)将舱内气体排出，当液位传感器II (13)监测到舱内注满水后停止抽水泵(10)，关闭截止阀IIK11)和截止阀IV(14)，打开截止阀II (9)，由加压泵(6)向舱内加压，由压力传感器I (12)监测舱内压力，当舱内压力增加至海水液压泵(23)试验所需要的背压时停止加压，爆破片(15)与深海模拟舱所能承受的最高压力相同，当舱内压力超过最高压力时爆破片(15)爆破起安全保护作用；
[0015]2)试验时，工控机(41)通过数据采集卡(40)、变频调速器(36)来控制深海电机
(26)并驱动海水液压泵(23)在不同转速下工作，被测试的海水液压泵(23)通过过滤器II
(22)直接从舱内吸水，输出的高压水通过穿舱管路(f)进入循环水冷却管路；打开截止阀VI (46)和截止阀VII (48)，开启风冷却器(49)和冷却水泵(47)，使冷却水箱(42)内的水进入循环冷却状态，流经螺旋冷却高压管(43)的高压水在冷却水箱(42)内冷却降温后经冷却回水口(g)又流回舱内；
[0016]3)试验时，监测控制系统通过压力传感器II (37)和高压流量计(39)实时监测海水液压泵(35)的出口压力和流量，调节高压流量控制阀(38)为全开状态，控制海水液压泵
(23)在额定转速下工作时得到海水液压泵(23)的空载流量和排量；调节高压流量控制阀
(38)的开口大小，可以改变海水液压泵(35)的出口压力，通过监测控系统可以监测海水液压泵(35)在不同工作压力下的输出流量，得到海水液压泵(23)的特性参数；
[0017]4)试验结束后，首先打开截止阀IV (14)使舱内的高压水卸压，然后打开截止阀V(34 )使舱内的水直接排出或流回水箱(I)。
[0018]深海模拟舱内的压力由监测控系统通过压力传感器I (12)实时监测，并能够由监测控系统控制加压泵(6)工作来自动补偿舱内的压力损失。
[0019]深海模拟舱内的温度由温度传感器II ( 20 )实时监测，并能够由监测控系统控制冷却水泵(47 )工作来避免试验时舱内水温超出允许范围。
[0020]水下摄像机(21)用于实时观察并记录深海模拟舱内的情况。
[0021]本发明所具有的有益效果是:深海模拟舱通过加压系统为海水液压泵的性能测试提供不同水深环境工作时所要承受的背压；海水液压泵由能够承受深海背压的深海电机驱动，并通过舱外的变频调速器控制海水液压泵的转速；海水液压泵的模拟负载由循环水冷却管路中安装的高压流量控制阀自由调节，循环水冷却管路通过热交换能够有效避免因高压流量控制阀加载后将海水液压泵工作产生的液压能转化为热能而带来舱内水温的升高；监测控系统能够控制海水液压泵的试验工况，采集温度、压力、流量等试验参数，通过照明摄像设备实时监测并记录保存试验过程，控制舱内水温和压力在试验所需要的范围，最终试验得到海水液压泵在深海背压环境下的压力流量、泄漏量、容积效率等特性参数。整个试验装置和方法简单易操作，不仅克服了海水液压泵直接下放到既定深度海洋中进行深海高背压试验所带来的众多技术困难，而且大大节省试验所需要的人力、物力和财力。【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明的结构原理示意图；
[0023]图2是本发明中导轨的俯视结构示意图；
[0024]图3是本发明中导轨的横截面结构示意图；
[0025]图4是本发明中平板小车的俯视结构示意图；
[0026]图1至图4中的标记为:1_水箱，2-温度传感器I，3-液位传感器I，4_截止阀I，5_过滤器I，6_加压泵，7-抗震压力表，8-单向阀，9-截止阀II，10-抽水泵，11-截止阀III，12-压力传感器I，13-液位传感器II，14-截止阀IV，15-爆破片，16-前端盖，17-筒体，18-密封圈，19-后端盖，20-温度传感器II，21-内置照明灯的水下摄像机，22-过滤器II，23-海水液压泵，24-支架，25-联轴器，26-深海电机，27-减震垫，28-卡块，29-螺栓组件，30-支座，31-滚轮，32-导轨，33-平板小车，34-截止阀V，35-鞍座，36-变频调速器，37-压力传感器II，38-高压流量控制阀，39-高压流量计，40-数据采集卡，41-工控机，42-冷却水箱，43-螺旋冷却管，44-温度传感器III，45-液位传感器III，46-截止阀VI，47-冷却水泵，48-截止阀VL 49-风冷却器，a-注水加压口，b-排气泄压口，C-排水口，d_动力电传输接口，e-测试线路接口，f_穿舱管路，g-冷却回水口，h-照明摄像线路接口，1-穿箱管路I，j-穿箱管路II，k-循环水入口，L-循环水出口。
【具体实施方式】
[0027]本发明提供一种深海高背压环境下海水液压泵的性能测试装置及方法，下面将结合附图对具体的实施方式做进一步的说明。如图1所示，深海高背压环境下海水液压泵的性能测试装置，包括深海模拟舱、加压系统、循环水冷却管路、监测控控系统，其中:
[0028]I)深海模拟舱包括前端盖(16)、筒体(17)、密封圈(18)、后端盖(19)、过滤器II(22)、海水液压泵(23)、支架(24)、联轴器(25)，深海电机(26)、减震垫(27)、支座(30)、滚轮(31)、沿导轨(32)、平板小车(33)、鞍座(35):筒体(17)卧式安放在鞍座(35)上，前端盖
(16)和后端盖(19)连接在卧式筒体(17)的两端，并分别与筒体(17)通过密封圈(18)密封，筒体(17)底端内壁上焊接有4?10个半圆型支座(30)，支座(30)上面沿筒体的轴向平铺两条互相平行的导轨(32)，导轨(32)上放置平板小车(33)，平板小车(33)通过安装的滚轮(31)沿导轨(32)能在筒体(17)内部轴向移动，筒体(17)的顶部开有注水加压口(a)、排气泄压口(b)、筒体(17)的底部开有排水口( c)，在筒体(17)或前后端盖(16，19)上焊接有穿舱管路(f)，在筒体(17)或前后端盖(16，19)上还开有冷却回水口(g)、动力电传输接口(d)、测试线路接口(e)、照明摄像线路接口(h);深海电机(26)的底脚固定在平板小车(33)上，并与平板小车(33)之间安装有减震垫(27)，深海电机(26)的头部安装有支架(24)，支架(24)的内部装有联轴器(25)，被测试的海水液压泵(23)固定在支架(24)上，被测试的海水液压泵(23)的伸出轴与深海电机(26)的传动轴通过联轴器(25)连接；被测试的海水液压泵(23)的入口安装过滤器II (22)，被测试的海水液压泵(23)的出口通过高压软管连接到深海模拟舱的穿舱管路(f)的舱内接口 ；
[0029]2)加压系统包括水箱(I)、截止阀I (4)、过滤器I (5)、加压泵(6)、单向阀(8)、截止阀II (9)、抽水泵(10)、截止阀IIK11)、截止阀IV (14)、爆破片(15)、截止阀V (34):加压泵(6)的入口通过过滤器I (5)、截止阀I (4)与水箱(I)相连，加压泵的出口通过单向阀
(8)、截止阀II (9)连接到深海模拟舱的注水加压口(a)，抽水泵(10)的入口与加压泵(6)的入口并行连接，抽水泵(10)的出口通过截止阀III(Il)并行连接到深海模拟舱的注水加压口(a);深海模拟舱排气泄压口(b)通过并行连接的截止阀IV (14)和爆破片(15)后接回水箱(I);深海模拟舱的排水D(C)通过截止阀V (34)后接回水箱(I);
[0030]3)循环水冷却管路包括冷却水箱(42)、螺旋冷却高压管(43)、截止阀VI (46)、冷却水泵(47 )、截止阀VII (48 )、风冷却器(49 ):冷却水箱(42 )内安装有螺旋冷却高压管(43 )，冷却水箱(42)上布置有穿箱管路I (i)和穿箱管路II (j)，深海模拟舱的穿舱管路(f)的舱外接口依次通过高压流量控制阀(38)、高压流量计(39)、穿箱管路I (i)、螺旋冷却高压管
(43)、穿箱管路II (j)连接到深海模拟舱的冷却回水口(g);冷却水箱(42)的顶部和底部分别开有循环水入口(k)和循环水出口(L)，循环水出口(L)通过截止阀VI (46)与冷却水泵
(47)的入口连接，冷却水泵(47)的出口通过截止阀VII (48)、风冷却器(49)后连接到循环水入口(k)；
[0031]4)监测控制系统包括温度传感器I (2)、液位传感器I (3)、抗震压力表(7)、压力传感器I (12)、液位传感器II (13)、温度传感器II (20)、水下摄像机(21)、压力传感器II
(37)，高压流量控制阀(38)，高压流量计(39)，数据采集卡(40)、工控机(41)、温度传感器111(44)，液位传感器111(45):水箱(I)内安装有温度传感器I (2)和液位传感器I (3)，加压泵(6)的出口安装有抗震压力表(7)，深海模拟舱的注水加压口(a)安装有压力传感器
I(12);深海模拟舱的排气泄压口(b)安装液位传感器II (13);舱内安装有温度传感器II
(20)，温度传感器II (20)的信号电缆线通过测试线路接口(e)导出到舱外；舱内的平板小车(33)上安装有内置照明灯的水下摄像机(21)，内置照明灯的水下摄像机(21)的信号电缆线通过照明摄像线路接口(h)导出到舱外，并连接到数据采集卡(40)的接线端；舱内的深海电机(26)的电缆引出线通过动力电传输接口( d)导出到舱外并与变频调速器(36)连接，变频调速器(36 )的控制电缆线连接到数据采集卡(40 )的接线端；高压流量控制阀(38 )与穿舱管路(f)的舱外接口之间的管路上安装压力传感器II (37)，冷却水箱(42)内安装温度传感器111(44)和液位传感器111(45);高压流量控制阀(38)的出口管路上串连高压流量计(39 )，高压流量计(39 )的测试信号经过二次变送后输送至数据采集卡(40 )的接线端，上述所有传感器的信号电缆线一并连接到数据采集卡(40)的接线端，数据采集卡(40)插在工控机(41)的主板上。
[0032]平板小车(33)的一端通过深海模拟舱内部焊接的卡块(28)固定，平板小车(33)的另外一端通过螺栓组件(29)固定在半圆型支座(30)上。
[0033]通过动力电传输接口(d)、测试线路接口(e)、照明摄像线路接口(h)的电缆线与各个接口之间安装电缆密封。
[0034]穿舱管路(f )与深海模拟舱筒壁之间也可采用螺纹连接，并通过密封装置密封。
[0035]深海高背压环境下海水液压泵的性能测试方法，包括以下方法步骤:
[0036]I)试验前，打开截止阀I (4)、截止阀111(11)、截止阀IV(14)，关闭截止阀V(34)，由抽水泵(10)向深海模拟舱内注水，同时通过截止阀IV (14)将舱内气体排出，当液位传感器II (13)监测到舱内注满水后停止抽水泵(10)，关闭截止阀IIK11)和截止阀IV(14)，打开截止阀II (9)，由加压泵(6)向舱内加压，由压力传感器I (12)监测舱内压力，当舱内压力增加至海水液压泵(23)试验所需要的背压时停止加压，爆破片(15)与深海模拟舱所能承受的最高压力相同，当舱内压力超过最高压力时爆破片(15)爆破起安全保护作用；
[0037]2)试验时，工控机(41)通过数据采集卡(40)、变频调速器(36)来控制深海电机
(26)并驱动海水液压泵(23)在不同转速下工作，被测试的海水液压泵(23)通过过滤器II
(22)直接从舱内吸水，输出的高压水通过穿舱管路(f)进入循环水冷却管路；打开截止阀VI (46)和截止阀VII (48)，开启风冷却器(49)和冷却水泵(47)，使冷却水箱(42)内的水进入循环冷却状态，流经螺旋冷却高压管(43)的高压水在冷却水箱(42)内冷却降温后经冷却回水口(g)又流回舱内；
[0038]3)试验时，监测控制系统通过压力传感器II (37)和高压流量计(39)实时监测海水液压泵(35)的出口压力和流量，调节高压流量控制阀(38)为全开状态，控制海水液压泵
(23)在额定转速下工作时得到海水液压泵(23)的空载流量和排量；调节高压流量控制阀
[38]的开口大小，可以改变海水液压泵(35)的出口压力，通过监测控系统可以监测海水液压泵(35)在不同工作压力下的输出流量，得到海水液压泵(23)的特性参数；
[0039]4)试验结束后，首先打开截止阀IV ( 14)使舱内的高压水卸压，然后打开截止阀V(34 )使舱内的水直接排出或流回水箱(I)。
[0040]深海模拟舱内的压力由监测控系统通过压力传感器I (12)实时监测，并能够由监测控系统控制加压泵(6)工作来自动补偿舱内的压力损失；深海模拟舱内的温度由监测控系统通过温度传感器II (20)实时监测，并能够由监测控系统控制冷却水泵(47)工作来避免试验时舱内水温超出允许范围；深海模拟舱内的深海电机(26)、被测试的海水液压泵
(23)等试验设备的运行情况可以通过内置照明灯的水下摄像机(21)实时观察并记录保存。
【权利要求】
1.深海高背压环境下海水液压泵的性能测试装置，其特征在于:包括深海模拟舱、加压系统、循环水冷却管路、监测控控系统，其中: 1)深海模拟舱包括前端盖(16)、筒体(17)、密封圈(18)、后端盖(19)、过滤器II(22)、海水液压泵(23)、支架(24)、联轴器(25)，深海电机(26)、减震垫(27)、支座(30)、滚轮(31)、沿导轨(32)、平板小车(33)、鞍座(35):筒体(17)卧式安放在鞍座(35)上，前端盖(16)和后端盖(19)连接在卧式筒体(17)的两端，并分别与筒体(17)通过密封圈(18)密封，筒体(17)底端内壁上焊接有4~10个半圆型支座(30)，支座(30)上面沿筒体的轴向平铺两条互相平行的导轨(32)，导轨(32)上放置平板小车(33)，平板小车(33)通过安装的滚轮(31)沿导轨(32)能在筒体(17)内部轴向移动，筒体(17)的顶部开有注水加压口(a)、排气泄压口(b)、筒体(17)的底部开有排水口( c)，在筒体(17)或前后端盖(16，19)上焊接有穿舱管路(f )，在筒体(17)或前后端盖(16，19)上还开有冷却回水口(g)、动力电传输接口(d)、测试线路接口(e)、照明摄像线路接口(h);深海电机(26)的底脚固定在平板小车(33)上，并与平板小车(33)之间安装有减震垫(27)，深海电机(26)的头部安装有支架(24)，支架(24)的内部装有联轴器(25)，被测试的海水液压泵(23)固定在支架(24)上，被测试的海水液压泵(23)的伸出轴与深海电机(26)的传动轴通过联轴器(25)连接；被测试的海水液压泵(23)的入口安装过滤器II (22)，被测试的海水液压泵(23)的出口通过高压软管连接到深海模拟舱的穿舱管路(f)的舱内接口 ； 2)加压系统包括水箱(1)、截止阀I(4)、过滤器I (5)、加压泵(6)、单向阀(8)、截止阀II (9)、抽水泵(10)、截止阀111(11)、截止阀IV(14)、爆破片(15)、截止阀V (34):加压泵(6)的入口通过过滤器I (5)、截止阀I (4)与水箱(1)相连，加压泵的出口通过单向阀(8)、截止阀II (9)连接到深海模拟舱的注水加压口(a)，抽水泵(10)的入口与加压泵(6)的入口并行连接，抽水泵(1 0)的出口通过截止阀III(Il)并行连接到深海模拟舱的注水加压口(a);深海模拟舱排气泄压口(b)通过并行连接的截止阀IV (14)和爆破片(15)后接回水箱(1);深海模拟舱的排水口(c)通过截止阀V (34)后接回水箱(1)； 3)循环水冷却管路包括冷却水箱(42 )、螺旋冷却高压管(43 )、截止阀VI (46 )、冷却水泵(47 )、截止阀VII (48 )、风冷却器(49 ):冷却水箱(42 )内安装有螺旋冷却高压管(43 )，冷却水箱(42)上布置有穿箱管路I (i)和穿箱管路II (j)，深海模拟舱的穿舱管路(f)的舱外接口依次通过高压流量控制阀(38)、高压流量计(39)、穿箱管路I (i)、螺旋冷却高压管(43)、穿箱管路II(j)连接到深海模拟舱的冷却回水口(g);冷却水箱(42)的顶部和底部分别开有循环水入口(k)和循环水出口(L)，循环水出口(L)通过截止阀VI(46)与冷却水泵(47 )的入口连接，冷却水泵(47 )的出口通过截止阀VII (48 )、风冷却器(49 )后连接到循环水入口(k)； 4)监测控制系统包括温度传感器I (2)、液位传感器I (3)、抗震压力表(7)、压力传感器I (12)、液位传感器II (13)、温度传感器II (20)、水下摄像机(21)、压力传感器II (37)，高压流量控制阀(38)，高压流量计(39)，数据采集卡(40)、工控机(41)、温度传感器III(44)，液位传感器111(45):水箱(1)内安装有温度传感器I(2)和液位传感器I (3)，加压泵(6)的出口安装有抗震压力表(7)，深海模拟舱的注水加压口(a)安装有压力传感器I (12);深海模拟舱的排气泄压口(b)安装液位传感器II (13);舱内安装有温度传感器II (20)，温度传感器II (20)的信号电缆线通过测试线路接口(e)导出到舱外；舱内的平板小车(33)上安装有内置照明灯的水下摄像机(21)，内置照明灯的水下摄像机(21)的信号电缆线通过照明摄像线路接口(h)导出到舱外，并连接到数据采集卡(40)的接线端；舱内的深海电机(26)的电缆引出线通过动力电传输接口( d)导出到舱外并与变频调速器(36)连接，变频调速器(36)的控制电缆线连接到数据采集卡(40)的接线端；高压流量控制阀(38)与穿舱管路(f)的舱外接口之间的管路上安装压力传感器II (37)，冷却水箱(42)内安装温度传感器111(44)和液位传感器111(45);高压流量控制阀(38)的出口管路上串连高压流量计(39)，高压流量计(39)的测试信号经过二次变送后输送至数据采集卡(40)的接线端，上述所有传感器的信号电缆线一并连接到数据采集卡(40)的接线端，数据采集卡(40)插在工控机(41)的主板上。
2.根据权利要求1所述的深海高背压环境下海水液压泵的性能测试装置，其特征在于:平板小车(33)的一端通过深海模拟舱内部焊接的卡块(28)固定，平板小车(33)的另外一端通过螺栓组件(29)固定在半圆型支座(30)上。
3.根据权利要求1所述的深海高背压环境下海水液压泵的性能测试装置，其特征在于:通过动力电传输接口(d)、测试线路接口(e)、照明摄像线路接口(h)的电缆线与各个接口之间安装电缆密封。
4.根据权利要求1所述的深海高背压环境下海水液压泵的性能测试装置，其特征在于:穿舱管路(f)与深海模拟舱筒壁之间也可采用螺纹连接，并通过密封装置密封。
5.深海高背压环境下海水液压泵的性能测试方法，其特征在于，包括以下方法步骤: 1)试验前，打开截 止阀I(4)、截止阀IIK11)、截止阀IV(14)，关闭截止阀V (34)，由抽水泵(10)向深海模拟舱内注水，同时通过截止阀IV (14)将舱内气体排出，当液位传感器II(13)监测到舱内注满水后停止抽水泵(10)，关闭截止阀III (11)和截止阀IV (14)，打开截止阀II (9)，由加压泵(6)向舱内加压，由压力传感器I (12)监测舱内压力，当舱内压力增加至海水液压泵(23)试验所需要的背压时停止加压，爆破片(15)与深海模拟舱所能承受的最高压力相同，当舱内压力超过最高压力时爆破片(15)爆破起安全保护作用； 2)试验时，工控机(41)通过数据采集卡(40)、变频调速器(36)来控制深海电机(26)并驱动海水液压泵(23)在不同转速下工作，被测试的海水液压泵(23)通过过滤器II (22)直接从舱内吸水，输出的高压水通过穿舱管路(f)进入循环水冷却管路；打开截止阀VK46)和截止阀VII (48 )，开启风冷却器(49 )和冷却水泵(47 )，使冷却水箱(42 )内的水进入循环冷却状态，流经螺旋冷却高压管(43)的高压水在冷却水箱(42)内冷却降温后经冷却回水口(g)又流回舱内； 3)试验时，监测控制系统通过压力传感器II(37)和高压流量计(39)实时监测海水液压泵(35)的出口压力和流量，调节高压流量控制阀(38)为全开状态，控制海水液压泵(23)在额定转速下工作时得到海水液压泵(23)的空载流量和排量；调节高压流量控制阀(38)的开口大小，可以改变海水液压泵(35)的出口压力，通过监测控系统可以监测海水液压泵(35)在不同工作压力下的输出流量，得到海水液压泵(23)的特性参数； 4)试验结束后，首先打开截止阀IV(14)使舱内的高压水卸压，然后打开截止阀V(34)使舱内的水直接排出或流回水箱(1)。
6.根据权利要求5所述的深海高背压环境下海水液压泵的性能测试方法，其特征在于:深海模拟舱内的压力由监测控系统通过压力传感器I (12)实时监测，并能够由监测控系统控制加压泵(6)工作来自动补偿舱内的压力损失。
7.根据权利要求5所述的深海高背压环境下海水液压泵的性能测试方法，其特征在于:深海模拟舱内的温度由温度传感器II (20)实时监测，并能够由监测控系统控制冷却水泵(47)工作来避免试验时舱内水温超出允许范围。
8.根据权利要求5所述的深海高背压环境下海水液压泵的性能测试方法，其特征在于:水下摄像机(21)用于实时观察并记录深海模拟舱内的情况。
【文档编号】F04B51/00GK104005947SQ201410149432
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月13日 优先权日:2014年4月13日
【发明者】聂松林, 张振华, 廖伍举, 尹方龙 申请人:北京工业大学