一种水泵寿命可靠性加速测试装置的制作方法

1.本发明涉及水泵测试领域，尤其涉及一种水泵寿命可靠性加速测试装置。


背景技术：

2.水泵是输送流体或使流体增压的机械。水泵作为一种产品，其使用寿命备受消费者关注。在流量和扬程达到消费者要求时，使用寿命越长的水泵将受到消费者的青睐。而对于一个水泵，要想知道其准确的使用寿命，最有效和最可靠的方法便是对其进行寿命测试。通过寿命测试，不仅能获得准确的寿命信息，而且还能发现产品设计制造的薄弱点，反过来指导产品优化。因此，对水泵进行寿命测试十分有必要。
3.寿命测试主要有常规寿命测试与加速寿命测试两种。常规寿命测试是在额定的工作应力条件和常规环境下进行的长期寿命测试，其测试结果很准确，但是成本极高，周期极长；加速寿命试验是在进行合理工程及统计假设的基础上，利用与物理失效规律相关的统计模型对在超出正常应力水平的加速环境下获得的信息进行转换，得到产品在额定应力水平下的特征可复现的数值估计的一种试验方法。简言之，加速寿命试验是在保持失效机理不变的条件下，通过加大试验应力来缩短试验周期的一种寿命试验方法。加速寿命试验采用加速应力水平来进行产品的寿命试验，从而缩短了试验时间,提高了试验效率,降低了试验成本。
4.进行加速寿命试验必须确定一系列的参数，包括(但不限于):试验持续时间、样本数量、试验目的、要求的置信度、需求的精度、费用、加速因子、外场环境、试验环境、加速因子计算、威布尔分布斜率或β参数(β<1表示早期故障，β>1表示耗损故障)。用加速寿命试验方法确定产品寿命，关键是确定加速因子。目前，对水泵进行寿命测试的装置一般为：将每组水泵单独与一个盛有工质的容器相连，在常温工质下不断运行，直到发生故障，且每组水泵都接有体积庞大的压差表和流量表。这种测试装置使用的测试系统空间占用很大；同时，由于这种测试系统没有对工质的温度、酸碱度或者粘度进行控制，无法对水泵在不同加速工况下进行加速寿命试验，导致测试周期很长。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水泵寿命可靠性加速测试装置，能够在不同工况条件下对水泵进行多因子多水平复合的加速寿命测试，合理地预测出水泵在使用环境中的寿命，为设计、生产、工艺等提供有价值的数据，并能提前识别预测出产品在使用过程中的薄弱环节。
6.本发明的目的采用如下技术方案实现：
7.一种水泵寿命可靠性加速测试装置，包括受试泵、盛有工质的试验槽、用于对受试泵进行电压和频率调节的电源激励模块、控制模块、用于控制改变工质中的泥沙含量的泥沙含量补偿测量模块、用于控制改变工质温度的温度补偿测温模块、用于调整监控工质的酸碱度值的酸碱度监控调节模块、用于控制改变工质中的微生物腐殖质/高分子树脂涂料
废液粘稠物质含量水平的微生物腐殖质/高分子树脂涂料废液粘稠物质发生补偿模块、用于测量工质粘度值或粘滞阻力值的工质粘度测量模块及扬程可调节模块，所述受试泵呈阵列式排布沉入所述试验槽的工质中，所述受试泵的出水口连接有出水管，所述出水管的出水端连接有回水管，所述回水管的出水端与所述试验槽连接，工作时所述受试泵通过所述出水管将所述试验槽内的工质吸入，然后再通过所述回水管将所述工质泵回所述试验槽中，所述控制模块与受试泵之间连接着所述电源激励模块，所述控制模块通过所述电源激励模块调节受试泵的电压、频率及电流。
8.进一步地，所述受试泵的试验样本量为自然数且大于等于三个。
9.进一步地，多组受试泵连接于同一个所述电源激励模块，或者每组受试泵连接一个所述电源激励模块。
10.进一步地，所述受试泵的出水管设有泵开关阀。
11.进一步地，所述试验槽内设有隔离板，所述隔离板将所述试验槽分隔成第一区域和第二区域，且所述第一区域内的工质与所述第二区域内的工质循环连通，所述第一区域设有用于使工作水质产生均质化分散波动作用的变频水泵，所述第一区域和第二区域内分别设有第一循环水泵和第二循环水泵，所述第一循环水泵和第二循环水泵并联连接，且所述第一循环水泵和第二循环水泵均包括至少3个并联连接的受试泵，所述第一循环水泵和第二循环水泵的出水端通过管路与所述回水管的进水端连接。
12.进一步地，所述试验槽连接有给水管，所述给水管的出口端与所述试验槽连接，且所述给水管的出口端设有阀开关。
13.进一步地，所述电源激励模块至少包括单一型电源或组合型电源，所述单一型电源包括单相交流变频电源或三相交流变频电源或直流稳压恒流电源，所述组合型电源包括单相交流变频电源、三相交流变频电源、直流稳压恒流电源中的任意两种或者三者组合使用。
14.进一步地，所述试验槽内设有用于支撑所述受试泵的支撑装置，所述支撑装置包括支撑板、与所述支撑板垂直连接的立板及定位件，所述受试泵放置在所述支撑板上，所述试验槽内设有竖直导轨，所述立板设有与所述竖直导轨滑动配合的导向块，所述竖直导轨沿竖直方向设有导槽，所述立板对应导槽的位置设有多个调节孔，所述定位件插入所述调节孔内并能与所述导向块抵持以将所述立板固定在相应的调节孔位置。
15.进一步地，所述扬程可调节模块包括与所述出水管的出水端连接的扬水软管、与所述扬水软管顶端连接的过渡管及与所述过渡管连接的回水软管，所述扬水软管和回水软管均竖直设置且均位于所述受试泵的上方，所述过渡管与所述扬水软管和回水软管垂直连接，所述回水软管的出水端与所述试验槽连通，所述扬水软管的进水侧设有扬程开关阀及压力表，所述过渡管连接有用于调节扬水软管竖直高度的伸缩机构。
16.进一步地，所述温度补偿测温模块包括测温组件及温度补偿组件，所述测温组件及温度补偿组件与所述控制模块电性连接，所述测温组件用于测量工质的温度并将所述温度传输至所述温度补偿组件，所述温度补偿组件判断所述温度是否处于预设温度，如果是，则所述温度补偿组件将所述温度传输至所述控制模块；否则，所述温度补偿组件对所述试验槽的工质进行温度补偿。
17.相比现有技术，本发明的有益效果在于：
18.本发明装置通过对受试泵采用不同的电压、频率或者电流作为试验的加速应力水平并在设定的运行加速工况下进行加速寿命试验，通过设置泥沙含量补偿测量模块、温度补偿测温模块、酸碱度监控调节模块、微生物腐殖质/高分子树脂涂料废液粘稠物质发生补偿模块、工质粘度测量模块及扬程可调节模块，使该发明装置能够实现六种加速因子自选复合工况下的加速可靠性综合模拟试验，能够合理地预测出水泵组件在使用环境中的寿命，为设计、生产、工艺等提供有价值的数据，并能提前识别预测出产品在使用过程中的薄弱环节。适用于较复杂工况条件下考察验证各种泵的加速可靠性、产品实际使用寿命的等效性及相关性研究，可为寿命周期曲线的建立和水泵平均无故障工作时间(mtbf)、失效模式与缺陷识别、故障率和寿命分布，乃至最终建立泵类产品生命周期地图奠定更科学的试验方法和设备基础。
附图说明
19.图1为本发明提供的一种水泵寿命可靠性加速测试装置的示意图；
20.图2为图1的剖视图；
21.图3为本发明提供的一种水泵寿命可靠性加速测试装置的支撑装置的示意图；
22.图中：1、试验槽；2、受试泵；3、出水管；4、回水管；5、泵开关阀；6、循环开关阀；7、压力表；8、隔离板；9、第一区域；10、第二区域；11、变频水泵；12、阀开关；13、控制模块；14、插座；15、支撑板；16、立板；17、竖直导轨；18、导向块；19、导槽；20、定位件；21、第二伸缩杆；22、扬水软管；23、回水软管；24、过渡管；25、水柱指示片；26、测量尺；27、反射镜；28、观察镜；29、扬程开关阀。
具体实施方式
23.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“竖直”、“顶”、“内”、“外”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，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“一个”、“另一个”等用于区分相似的元件，这些术语以及其它类似术语不旨在限制本发明的范围。
25.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”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在各附图中，相同或相应的元件采用相应的附图标记(例如，以“1xx”和“2xx”标识的元件结构相同、功能类似)。
26.如图1
‑
3所示，为本发明提供的一种水泵寿命可靠性加速测试装置，包括受试泵2、盛有工质的试验槽1、电源激励模块、控制模块13、用于控制改变工质中的泥沙含量的泥沙
含量补偿测量模块、用于控制改变工质温度的温度补偿测温模块、用于调整监控工质的酸碱度值的酸碱度监控调节模块、用于控制改变工质中的微生物腐殖质/高分子树脂涂料废液粘稠物质含量水平的微生物腐殖质/高分子树脂涂料废液粘稠物质发生补偿模块、用于测量工质粘度值或粘滞阻力值的工质粘度测量模块及扬程可调节模块，所述受试泵2阵列式排布沉入所述试验槽1的工质中，所述受试泵2的出水口连接有出水管3，所述出水管3的出水端连接有回水管4，所述回水管4的出水端与所述试验槽1连接，工作时所述受试泵2通过所述出水管3将所述试验槽1内的工质吸入，然后再通过所述回水管4将所述工质泵回所述试验槽1中，所述控制模块13与受试泵2之间连接着所述电源激励模块，所述控制模块13通过所述电源激励模块调节受试泵2的电压、频率及电流。
27.在本实施例中，加速试验过程如下:确定受试泵2的数量，可以根据实际情况选择，然后将受试泵2分成若干试验组沉入试验槽1的工质中，并将出水管3与受试泵2连接，出水管3与回水管4连接；接着根据受试泵2的铭牌参数选择相应的电源激励模块及设定相应的加速电压值或者加速频率值或者加速电流值，并设定相应的运行工况，工况的设定根据泥沙含量补偿测量模块、温度补偿测温模块、酸碱度监控调节模块、微生物腐殖质/高分子树脂涂料废液粘稠物质发生补偿模块、工质粘度测量模块及扬程可调节模块进行调整，然后将受试泵2、电源激励模块及控制模块13连接，便可以对受试泵2进行加速试验了。其中，泥沙含量补偿测量模块用于模拟提供工质较重泥沙含量的实际工况下的水泵可靠性加速试验环境，温度补偿测温模块用于模拟提供工质温度较高情形下的水泵可靠性加速试验环境，酸碱度监控调节模块用于模拟提供工质酸性或碱性较突出的情形下的水泵可靠性加速试验环境，微生物腐殖质/高分子树脂涂料废液粘稠物质发生补偿模块用于模拟提供工质中因溶解大量有机物质后变粘变稠较突出的情形下的水泵可靠性加速试验环境，工质粘度测量模块用于监测提供的工质中因溶解大量有机物质后变粘变稠较突出的情形下粘滞阻力负荷水平，扬程可调节模块用于模拟提供不同水泵扬程时可自行改变对应扬程的加速试验条件。
28.本发明装置通过对受试泵2采用不同的电压、频率及电流作为试验的加速应力水平并在设定的运行加速工况下进行加速寿命试验，通过设置泥沙含量补偿测量模块、温度补偿测温模块、酸碱度监控调节模块、微生物腐殖质/高分子树脂涂料废液粘稠物质发生补偿模块、工质粘度测量模块及扬程可调节模块，使该发明装置能够实现六种加速因子自选复合工况下的加速可靠性综合模拟试验，能够合理地预测出水泵组件在使用环境中的寿命，为设计、生产、工艺等提供有价值的数据，并能提前识别预测出产品在使用过程中的薄弱环节。适用于较复杂工况条件下考察验证各种泵的加速可靠性、产品实际使用寿命的等效性及相关性研究，可为寿命周期曲线的建立和水泵平均无故障工作时间(mtbf)、失效模式与缺陷识别、故障率和寿命分布，乃至最终建立泵类产品生命周期地图奠定更科学的试验方法和设备基础。
29.优选地，所述受试泵2的试验样本量为自然数且大于等于三个。具体地，试验样本量优选为正奇数且大于等于三个。这样可以提高测试结果分析评价的科学性、有效性、可靠性，判断及结论的严密性。
30.优选地，多组受试泵2连接于同一个所述电源激励模块，或者每组受试泵2连接互不相同的一个所述电源激励模块。当多个受试泵2连接于同一个电源激励模块时，则多组受
试泵2的铭牌参数是相同的，电源激励模块给多组受试泵2输出相同的加速电压或加速频率或加速电流；每组受试泵2连接互不相同的一个所述电源激励模块，则每组受试泵2的铭牌参数不相同，对应的电源激励模块也是不同的，因此，可以对不同受试泵2进行混合加速试验。
31.优选地，所述受试泵2的出水管3设有泵开关阀5，所述回水管4上设有循环开关阀6。通过泵开关阀5可以控制受试泵2的出水侧的开关，一旦完全关闭或者半开半闭任意受试泵2的泵开关阀5，此试验装置可以直接实现水泵堵转加速试验操作。
32.优选地，所述试验槽1内设有隔离板8，所述隔离板8将所述试验槽1分隔成第一区域9和第二区域10，且所述第一区域9内的工质与所述第二区域10内的工质循环连通，所述第一区域9设有用于使工作水质产生均质化分散波动作用的变频水泵11，所述第一区域9和第二区域10内分别设有第一循环水泵和第二循环水泵，所述第一循环水泵和第二循环水泵并联连接，且所述第一循环水泵和第二循环水泵均包括至少3个并联连接的受试泵2，所述第一循环水泵和第二循环水泵的出水端通过管路与所述回水管4的进水端连接。
33.在本实施例中，为了模拟工质在不同水文特征环境下的运动状态，通过隔离板8将试验槽1分成第一区域9和第二区域10，由于第一区域9的第一循环水泵将第一区域9的工质吸入，然后通过所述出水管3将所述工质泵回所述第一区域9中，第二区域10的第二循环水泵将第二区域10的工质吸入，然后通过所述回水管4将所述工质泵回所述第一区域9中，因此，第一区域9内的工质会产生较大的均质化分散波动作用，而第二区域10只有受试泵2形成的轻微均质化分散波动作用，回流的工质通过隔离板8后可消除大多数的均质化分散波动作用，因此第二区域10相对第一区域9保持较平静的状态，从而使第一区域9和第二区域10形成两种不同状态的工质环境；另外，通过变频水泵11的设置，可以灵活调节第一区域9内工质的均质化分散波动作用大小。
34.优选地，所述试验槽1连接有给水管，所述给水管的出口端与所述试验槽连接，且所述给水管的出口端设有阀开关12。通过阀开关12控制给水管的进水量，方便精准控制试验槽1的水位。本实施例的阀开关12具有单向注水和锁水功能，可以为浮球阀开关或者单向电磁阀或者任何单向液体自动感应响应阀构件，其中，浮球阀开关或者单向电磁阀为现有技术，这里不做具体限定。
35.优选地，所述电源激励模块至少包括单一型电源激励或组合型电源激励，所述单一型电源激励包括单相交流变频电源或三相交流变频电源或直流稳压恒流电源，所述组合型电源包括单相交流变频电源、三相交流变频电源、直流稳压恒流电源中的任意两种或者三者组合使用。
36.在本实施例中，为了方便受试泵2的电路连接，电源激励模块还包括由一组或者若干组hub式取电插座14构成，其中，hub式取电插座14可以配置独立的物理通断开关，物理通断开关可以是机械开关、按键开关、船型拨动开关等。当只采用单一型电源时其自成一组，特别地，当以组合型电源激励提供较复杂的电源激励时，其中单相交流、三相交流、直流三种不同特性的可调电源激励均各自独立成为一组，用于调整其所控制的各组受试泵2加速试验工况下的工作电参数(电压、频率、电流)并提供对应试验组受试泵2的试验电源激励。
37.优选地，所述试验槽1内设有用于支撑所述受试泵2的支撑装置，所述支撑装置包括支撑板15、与所述支撑板15垂直连接的立板16及定位件20，所述受试泵2放置在所述支撑
板15上，所述试验槽1内设有竖直导轨17，所述立板16设有与所述竖直导轨17滑动配合的导向块18，所述竖直导轨17沿竖直方向设有导槽19，所述立板16对应导槽19的位置设有多个调节孔，所述定位件20插入所述调节孔内并能与所述导向块18抵持以将所述立板16固定在相应的调节孔位置。
38.在本实施例中，通过上下移动立板16可以调节受试泵2在工质里的深度，如此可以满足不同体积的受试泵2能够沉入水中。具体调节过程是：使导向块18沿着竖直导轨17上下移动，当移动到目标位置时，通过定位件20将立板16固定在目标位置，定位件20优选为螺栓；为了方便确定深度，立板16的一侧面设置有刻度尺。
39.优选地，所述扬程可调节模块包括与所述出水管3的出水端连接的扬水软管22、与所述扬水软管22顶端连接的过渡管24及与所述过渡管24连接的回水软管23，所述扬水软管22和回水软管23均竖直设置且均位于所述受试泵2的上方，所述过渡管24与所述扬水软管22和回水软管23垂直连接，所述回水软管23的出水端与所述试验槽1连通，所述扬水软管22的进水侧设有扬程开关阀29及压力表7，所述过渡管24连接有用于调节扬水软管22竖直高度的伸缩机构。
40.当要对受试泵2进行带有扬程应力的加速试验时，关闭循环开关阀6，打开泵开关阀5和扬程开关阀29，然后调节伸缩机构，使扬水软管22上升到预设高度，该预设高度即设定的加速扬程高度，从而实现受试泵2的水循环带有一定高度扬程的加速试验。通过伸缩机构调节扬水软管22的高度，如此能对受试泵2进行不同加速扬程条件的加速寿命试验，灵活性及实用性较强。
41.本发明示出了伸缩机构的一种具体实施方式，其中，所述伸缩机构包括伸缩杆组件，所述伸缩杆组件包括第一伸缩杆(附图未示出)、第二伸缩杆21及丝杆，所述第一伸缩杆和所述第二伸缩杆21均为中空结构，所述第一伸缩杆的底部封闭且所述第一伸缩杆的顶端开口，所述第二伸缩杆21活动设置在所述第一伸缩杆内，且所述第二伸缩杆21的顶端贯穿所述第一伸缩杆的顶端开口并向上延伸，所述第二伸缩杆21的底端与所述丝杆螺纹连接，所述第一伸缩杆内底部设置有电机，所述电机的输出轴与所述丝杆固定连接，所述丝杆在所述电机的带动下进行旋转，从而带动所述第二伸缩杆21进行上升或下降，所述第二伸缩杆21的顶端设有用于连接所述过渡管24的连接组件。通过步进电机可实现对第二伸缩杆21的上升或下降的控制，从而使所述第二伸缩杆21的伸缩精度得的一定程度的提高，如此可以精准控制扬程高度，满足不同扬程的加速试验测试。
42.具体地，所述连接组件包括与所述第二伸缩杆21的顶端连接的连接板及设置在连接板上的管卡，所述连接板延伸出外伸缩杆的外部，所述管卡设有与所述过渡管24相卡接的卡孔。
43.优选地，还包括水柱指示片25，所述水柱指示片25位于扬水软管22顶部下方且所述水柱指示片25与所述伸缩机构连接，所述水柱指示片25所在位置为受试泵2扬水高度。在进行加速扬程测试时，先设定加速扬程目标高度，即通过伸缩机构调节扬水软管22的高度，使之能满足加速扬程目标高度的需要，此时，水柱指示片25的所在位置为受试泵2在进行加速试验时扬水软管22内的水柱扬升的最高位置，即加速扬程。
44.具体地，还包括测量尺26，所述测量尺26的起始端与所述水柱指示片25连接。测量尺26的设置，能够方便测量受试泵2的扬程。
45.优选地，在所述水柱指示片25的一侧设有反射镜27，所述反射镜27为斜向设置，且反射镜27的镜面朝向所述扬水软管22且朝向下方，在扬水软管22底部一侧设有观察镜28，所述观察镜28位于所述反射镜27的正下方，所述观察镜28为斜向设置，且所述观察镜28的镜面朝向所述反射镜27的镜面。反射镜27和观察镜28的设置，方便观察确定扬程水柱是否到达水柱指示片25位置。
46.优选地，所述温度补偿测温模块包括测温组件及温度补偿组件，所述测温组件及温度补偿组件与所述控制模块13电性连接，所述测温组件用于测量工质的温度并将所述温度传输至所述温度补偿组件，所述温度补偿组件判断所述温度是否处于预设温度，如果是，则所述温度补偿组件将所述温度传输至所述控制模块13；否则，所述温度补偿组件对所述试验槽1的工质进行温度补偿。在本实施例中，测温组件及温度补偿组件的设置，可以精确控制和调节工质温度到目标值，克服了现有寿命测试系统不能控制工质温度而使不同受试泵2测试结果缺乏可比性的缺陷。
47.优选地，所述酸碱度监控调节模块包括酸碱度调节组件及酸碱度检测探头，所述酸碱度检测探头用于测量工质的酸碱度并将所述酸碱度传输至所述控制模块13，所述控制模块13判断所述酸碱度是否处于预设酸碱度，如果不是，则所述控制模块13将所述酸碱度传输至所述酸碱度调节组件以控制所述酸碱度调节组件将工质酸碱度调整至预设酸碱度。在本实施例中，酸碱度调节组件及酸碱度检测探头的设置，可以精确控制和调节工质酸碱度到目标值，克服了现有寿命测试系统不能控制工质酸碱度而使不同受试泵2测试结果缺乏可比性的缺陷。
48.本实施例的酸碱度调节组件包括酸碱度调节物及酸碱物质添加管，其中，酸碱度调节物包括已知的有机、无机、人工合成及天然的酸性物质或者碱性物质，或者酸碱组合的配制品所得的缓冲液，酸碱物质添加管与试验槽1连接，工作人员可根据酸碱度检测探头得知试验槽1的ph值，然后根据所得ph值将酸碱度调节物从酸碱物质添加管倒入，从而将试验槽1内工质的ph值调节到预设酸碱度。
49.泥沙含量补偿测量模块包括泥沙测量组件及泥沙补偿组件，所述泥沙测量组件及泥沙补偿组件与所述控制模块13电性连接，所述泥沙测量组件用于测量工质的泥沙含量并将所述泥沙含量传输至所述泥沙补偿组件，所述泥沙补偿组件判断所述泥沙含量是否处于预设泥沙含量，如果是，则所述泥沙补偿组件将所述泥沙含量传输至所述控制模块13；否则，所述泥沙补偿组件对所述试验槽1的工质进行泥沙含量补偿。
50.微生物腐殖质/高分子树脂涂料废液粘稠物质发生补偿模块包括发生组件及补偿组件，所述发生组件用于向试验槽1提供预设目标剂量的微生物腐殖质/高分子树脂涂料废液粘稠物质，然后通过工质粘度测量模块测量工质粘度值或粘滞阻力值，所述控制模块13判断所述工质粘度值或粘滞阻力值是否处于预设粘度值或粘滞阻力值，如果不是，则所述控制模块13将所述粘度值或粘滞阻力值传输至所述补偿组件以控制所述补偿组件往试验槽1添加微生物腐殖质/高分子树脂涂料废液粘稠物质，使工质达到预设粘度值或粘滞阻力值。本实施例的工质粘度测量模块可以为粘度测量仪。
51.上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。