用于工业管道数据采集的实验测试装置的制备方法与流程

本发明属于石油、军工、化工、冶金、纺织、食品、制药、造纸、环保、市政管理，水利建设、电力采集、港口等工业管道介质输送过程中工业数据采集技术领域，具体涉及一种用于工业管道数据采集的实验测试装置的制备方法，其是针对工业管道和资源供给数据实现远程控制采集和通讯的实验测试装置，多数情况下需要和软件平台联动调试使用。

背景技术：

目前工业数据采集由于应用领域细分导致各系统自成测量控制体系，难以实现综合集成式管控，比如供电与供水系统完全分离独立运行。而在某些工业管道供给领域，存在供水、供电、供气、供油、供热等资源集中供给和数据集中采集的应用场景。按照介质、温度、压力等参数选用不同传感器来对管道中介质输送过程进行全程测量与控制。为了实现各种数据的采集处理，需要一套工业数据采集软件平台作为数据的采集管理端。这也带来了物联网范畴内的多数据源集中采集模式。

在工业数据采集软件平台的软件研发过程中，软件运行的可靠性与实用性需要大量的工业生产数据的测试作为支撑。在工业数据采集平台的软件正式交付使用之前，开发人员不可能将软件部署在现实的工业生产线上进行测试，原因有三：一是不能保证接口数据通用，二是工业数据采集分类较多，测试环境多样复杂。三是可能影响工业生产过程，甚至引发工业生产安全生产责任事故，造成损失。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种用于工业管道数据采集的实验测试装置的制备方法，解决工业数据采集软件平台研发过程中因没有实际应用测试而导致软件系统功能的缺失、兼容性差以及运行稳定性不高问题。同时搭建了多种数据集中测试的环境。方便工业数据采集软件平台开发人员进行模拟实际生产环境测试。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于工业管道数据采集的实验测试装置的制备方法，其包括：

步骤1：装置支架7制作；

装置支架7由第一宽边段a1、第二宽边段a2、连接段b、第一长边段c1、第二长边段c2、第一垂直段d1、第二垂直段d2、第三长边段c3、短竖直段e、短水平段f焊接而成；以第一宽边段a1、第二宽边段a2作为宽边，以第一长边段c1、第二长边段c2作为长边通过焊接拼接成水平设置的矩形框体；再取第一长边段c1、第二长边段c2中间位置将连接段b分别与第一长边段c1、第二长边段c2焊接一体，使第一宽边段a1、第二宽边段a2、连接段b、第一长边段c1、第二长边段c2、第三长边段c3共水平面；从而装置支架7下部水平面上的水平矩形框体结构制作完成；

取第一宽边段a1和第二宽边段a2中间位置将第一垂直段d1和第二垂直段d2与第一宽边段a1、第二宽边段a2垂直焊接一起；再将第三长边段c3两端与第一垂直段d1、d2做切角处理的两端焊接，成型后保证第三长边段c3与第一垂直段d1、第二垂直段d2垂直；再取第一垂直段d1与第三长边段c3连接点分别向水平方向和竖直方向测量一定长度处，将短竖直段e和短水平段f焊接到第三长边段c3、第一垂直段d1上，使其四者共垂直面；从而完成支架垂直平面上竖直矩形框体结构的制作；

在水平矩形框体结构四角位置下端安装万向轮13支撑，保持支架水平底座平面离地一定高度，实现架体的快速便捷移动效果；

步骤2：制作装置底板6；

采用pe板材，裁剪成长方形板材作为装置底板6安装于装置支架水平面上，用于支撑上面设备零件安装；

步骤3：固定水箱4；

在装置底板6中部位置设置箱体挡板12，箱体挡板12上设置所述水箱4；所述水箱4上部设有开口，且朝向第一长边段c1的侧部也设有开口；

步骤4：制作水泵3入口管路，安装过滤器10；

所述水箱4侧部的开口作为出水口，通过水平管道朝向第一宽边段a1方向引出至水泵3；在水箱4与水泵3之间的管道上设置第一流量调节开关及过滤器10；

步骤5：安装固定水泵3；

在装置底板6上量取距第二长边段c2和第一宽边段a1两边一定距离的交叉点处，以此交点为起点画一正方形；将水泵3的底座固定在正方形位置；

步骤6：制作水泵3的出水管路，并安装压力变送器2；

在水泵3上，朝向上方设置水泵3的出水口；水泵3的出水口向上连接管道，管道上方安装三通管件；三通管件向上分为垂直管和水平管，垂直管上部末端安装压力变送器2，水平管延伸连接至第一垂直段d1上的垂直管路；

步骤7：安装电磁流量计1；

所述第三长边段c3上设有水平管路，第三长边段c3上的水平管路一端与第一垂直段d1上的垂直管路连接；第三长边段c3上的水平管路另一端与第二垂直段d2上的垂直管路连接；第三长边段c3上的水平管路上设置电磁流量计1；

步骤8：使第二垂直段d2上的垂直管路与水箱4上部开口处相连接；

所述第二垂直段d1上的垂直管路下端设有三通部件，该三通部件向下分为垂直下出口和水平出口，水平出口上设置第二流量调节开关8后接入水箱4上部的开口；垂直下出口接排水换向开关9，排水换向开关9保持关闭状态即可，至此可形成自循环回路。

其中，所述电控箱5固定在装置短竖直段e、短水平段f、第一垂直段d1组成的支架上。

其中，所述第一长边段c1、第二长边段c2、第三长边段c3完全相同。

其中，所述第一宽边段a1、第二宽边段a2完全相同。

其中，所述第一垂直段d1、第二垂直段d2完全相同。

其中，在所述第一长边段c1、第二长边段c2之间，设置有连接段b，所述连接段b一端连接于第一长边段c1中部，另一端连接于第二长边段c2中部；从而连接段b平行于第一宽边段a1、第二宽边段a2，且与第一宽边段a1、第二宽边段a2、第一长边段c1、第二长边段c2共平面。

其中，所述第一垂直段d1上的垂直管路通过第一管件支架固定在第一垂直段d1上。

其中，所述第三长边段c3上的水平管路通过第二管件支架固定第三长边段c3上。

其中，所述第二垂直段d2上的垂直管路通过第三管件支架固定第二垂直段d2上。

其中，所述第一宽边段a1、第二宽边段a2、第一长边段c1、第二长边段c2、第三长边段c3各自的两端均作切割45°角处理；

所述第一垂直段d1、第二垂直段d2、短水平段f、短竖直段e各自的一端作切割45°角处理。

(三)有益效果

与现有技术相比较，本发明技术方案可以有效解决现有技术中存在的问题，其可模拟多种常见的工业生产环境(供水、供热、供电)，装置具备行业通用协议接口，数据信息仿真实际生产过程，特别适用于实验室环境测试使用。

本发明具备如下有益效果：

1、体积小：装置外观尺寸长*宽*高为1000*450*700单位mm。占地面积不足一个标准办公人员工位面积大小。

2、可移动：本装置底座四角各安装一只带有锁紧功能的万向皮轮，满足该装置在测试现场的移动灵活性。

3、快速拆装：(1)本装置底板采用10mm厚硬质pvc板材与整体支架咬缝拼接而成，通过支架限制底板前后左右方向移动，但未限制上下方向移动，可实现快速拆卸更换；(2)管道采用专用管材u型抱箍支架固定，通过抱箍上的螺丝松紧旋拧即可实现管路拆装固定；(3)流量计传感器采用法兰式连接，需要更换流量采集传感器时可直接通过法兰固定更换新的传感器；(4)水泵采用螺栓固定方式固定于底板之上，进出管口采用法兰式连接，可进行快速拆卸更换水泵；(5)水箱坐装于底板上限位挡板之间，未做永久安装固定，当需要更换介质材质时，可直接抬下原有箱体并更换新的介质箱体。

4、操作简单、可扩展功能：(1)本装置设立三按键式控制，具有启动、停止、急停三种功能，控制箱体标记明显，控制方式简单，只需要按下按钮进行启停控制即可；(2)装置集成液体、电力测量仪表接口，可实现对管道压力、流量、流速的调节与测量。该装置可模拟工业生产环境，更换不同的控制测量仪表即可采集不同的工业生产数据，同时装置具有自循环与旁路装卸介质功能。

5、该装置产生的积极效果：减轻研发人员现场测试环境的搭建时间与精力投入，简化了软件研发过程中测试工作的资源配置，提高了测试效率，增加了软件可靠性与可移植性。

附图说明

图1是实验装置总装图。

图2是装置支架装配图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

为解决现有技术的问题，本发明提供一种用于工业管道数据采集的实验测试装置，如图1及图2所示，所述装置包括：电磁流量计1、压力变送器2、水泵3、水箱4、装置底板6、装置支架7、第一流量调节开关、第二流量调节开关、排水换向开关9、过滤器10、箱体挡板12、万向轮13；

所述装置支架7用作所述实验测试装置中的装载平台；其包括：第一宽边段a1、第二宽边段a2、第一长边段c1、第二长边段c2、第一垂直段d1、第二垂直段d2、第三长边段c3；所述装置支架7下部为水平矩形框体结构，所述水平矩形框体结构包括第一宽边段a1、第二宽边段a2、第一长边段c1、第二长边段c2；所述第一宽边段a1、第二宽边段a2、第一长边段c1、第二长边段c2共同构成一水平设置的矩形框体；

所述水平矩形框体结构上，竖直设置一竖直矩形框体结构，所述竖直矩形框体结构包括第一垂直段d1、第二垂直段d1、第三长边段c3，其中，所述第一垂直段d1下端垂直设置于第一宽边段a1的中部，所述第二垂直段d2下端垂直设置于第二宽边段a2的中部，所述第一垂直段d1及第二垂直段d2各自的上端通过水平的第三长边段c3连接；

所述装置底板6设置于所述水平矩形框体结构上；

所述万向轮13设有四个，分别置于所述水平矩形框体结构的四个角下端位置处；

所述箱体挡板12设置于装置底板6中部位置，箱体挡板12上设置所述水箱4；

所述水箱4上部设有开口，且朝向第一长边段c1的侧部也设有开口；

所述水箱4侧部的开口作为出水口，通过水平管道朝向第一宽边段a1方向引出至水泵3；在水箱4与水泵3之间的管道上设置第一流量调节开关8及过滤器10；

在水泵3上，朝向上方设置水泵3的出水口；水泵3的出水口向上连接管道，管道上方安装三通管件；三通管件向上分为垂直管和水平管，垂直管上部末端安装压力变送器2，水平管延伸连接至第一垂直段d1上的垂直管路；

所述第三长边段c3上设有水平管路，第三长边段c3上的水平管路一端与第一垂直段d1上的垂直管路连接；第三长边段c3上的水平管路另一端与第二垂直段d2上的垂直管路连接；第三长边段c3上的水平管路上设置电磁流量计1，

所述第二垂直段d1上的垂直管路下端设有三通部件，该三通部件向下分为垂直下出口和水平出口，水平出口上设置第二流量调节开关8后接入水箱4上部的开口；垂直下出口接排水换向开关9，排水换向开关9保持关闭状态即可，至此可形成自循环回路。

其中，所述装置还包括电控箱5；所述装置支架7还包括：短水平段f、短竖直段e；

在第一垂直段d1与第三长边段c3的连接区域处，分别在第一垂直段d1上设置一水平的短水平段f，在第三长边段c3上设置一竖直的短竖直段e；所述短水平段f的第一端连接于第一垂直段d1上，短水平段f的第二端沿着平行于第三长边段c3的方向朝着第二垂直段d2设置；所述短竖直段e的第一端连接于第三长边段c3上，短竖直段e的第二端沿着平行于第一垂直段d1的方向朝着下方垂直设置；且，短水平段f的第二端与短竖直段e的第二端垂直连接；从而第一垂直段d1、第二垂直段d2、第三长边段c3、短竖直段e、短水平段f共垂直平面；

所述电控箱5固定在装置短竖直段e、短水平段f、第一垂直段d1组成的支架上。

其中，所述第一长边段c1、第二长边段c2、第三长边段c3完全相同。

其中，所述第一宽边段a1、第二宽边段a2完全相同。

其中，所述第一垂直段d1、第二垂直段d2完全相同。

其中，在所述第一长边段c1、第二长边段c2之间，设置有连接段b，所述连接段b一端连接于第一长边段c1中部，另一端连接于第二长边段c2中部；从而连接段b平行于第一宽边段a1、第二宽边段a2，且与第一宽边段a1、第二宽边段a2、第一长边段c1、第二长边段c2共平面。

其中，所述第一垂直段d1上的垂直管路通过第一管件支架11固定在第一垂直段d1上。

其中，所述第三长边段c3上的水平管路通过第二管件支架11固定第三长边段c3上。

其中，所述第二垂直段d2上的垂直管路通过第三管件支架固定第二垂直段d2上。

其中，所述第一宽边段a1、第二宽边段a2、第一长边段c1、第二长边段c2、第三长边段c3各自的两端均作切割45°角处理；

所述第一垂直段d1、第二垂直段d2、短水平段f、短竖直段e各自的一端作切割45°角处理。

此外，本发明还提供一种用于工业管道数据采集的实验测试装置的制备方法，其包括：

步骤1：装置支架7制作；

按照图2支架装配图所示，装置支架7由第一宽边段a1、第二宽边段a2、连接段b、第一长边段c1、第二长边段c2、第一垂直段d1、第二垂直段d2、第三长边段c3、短竖直段e、短水平段f焊接而成；其中，第一宽边段a1、第二宽边段a2长度均为450mm且两端作切割45°角处理；连接段b长度为390mm不做切角处理；第一长边段c1、第二长边段c2、第三长边段c3长度均为1000mm且两端作切割45°角处理；第一垂直段d1、第二垂直段d2长度为700mm且一侧作切角45°处理；短竖直段e长度为370mm且一侧做切角45°处理；短水平段f件长度为270mm且一侧做切角45°处理；将裁剪好的方管进行焊接成型；以第一宽边段a1、第二宽边段a2作为宽边，以第一长边段c1、第二长边段c2作为长边通过焊接拼接成长*宽为1000mm*450mm的水平设置的矩形框体；再取第一长边段c1、第二长边段c2中间位置将连接段b分别与第一长边段c1、第二长边段c2焊接一体，使第一宽边段a1、第二宽边段a2、连接段b、第一长边段c1、第二长边段c2、第三长边段c3共水平面；从而装置支架7下部水平面上的水平矩形框体结构制作完成；

取第一宽边段a1和第二宽边段a2中间位置将第一垂直段d1和第二垂直段d2与第一宽边段a1、第二宽边段a2垂直焊接一起，控制垂直度偏差不大于第一垂直段d1和第二垂直段d2长度的1％；再将第三长边段c3两端与第一垂直段d1、d2做切角处理的两端焊接，成型后保证第三长边段c3与第一垂直段d1、第二垂直段d2垂直；再取第一垂直段d1与第三长边段c3连接点分别向水平方向和竖直方向测量一定长度(优选270mm和370mm)处，将短竖直段e和短水平段f焊接到第三长边段c3、第一垂直段d1上，使其四者共垂直面；从而完成支架垂直平面上竖直矩形框体结构的制作；

在水平矩形框体结构四角位置下端安装万向轮13支撑，保持支架水平底座平面离地一定高度(优选5公分高)，实现架体的快速便捷移动效果；

步骤2：制作装置底板6；

如图1所示，采用10mm厚pe板材，裁剪成长*宽为1000mm*450mm的长方形板材作为装置底板6安装于装置支架水平面上，用于支撑上面设备零件安装；

步骤3：固定水箱4；

在装置底板6中部位置设置箱体挡板12，箱体挡板12上设置所述水箱4；所述水箱4上部设有开口，且朝向第一长边段c1的侧部也设有开口；

具体为：以第二长边段c2和第二宽边段a2为起点，分别向第一长边段c1边和第一宽边段a1边方向量取320mm和520mm，采用胶粘方法将箱体挡板12固定在装置底板6上，并将水箱4抬放置在箱体挡板12内，同时以水箱4上面距箱体左边60mm、距前边100mm处交叉点为圆心开直径25mm孔洞；在以水箱前面距底边100mm、距右边120mm处为圆心开直径25mm孔洞。

步骤4：制作水泵3入口管路，安装过滤器10；

所述水箱4侧部的开口作为出水口，通过水平管道朝向第一宽边段a1方向引出至水泵3；在水箱4与水泵3之间的管道上设置第一流量调节开关8及过滤器10；

具体为：将过滤器与流量调节开关胶粘粘合一起，如图1中过滤器10与流量调节开关8连接所示，在将流量调节开关8另一端与水箱前面开孔处弯头粘接一起；将过滤器10过滤器另一端与水泵入水口处法兰弯头粘接一起，保证入水管路与装置底板水平面平行，高度保持距装置底板100mm。

步骤5：安装固定水泵3；

在装置底板6上量取距第二长边段c2和第一宽边段a1两边一定距离(优选为100mm)的交叉点处，以此交点为起点画一正方形(边长优选为160mm)；将水泵3的底座用螺栓固定在正方形位置；

步骤6：制作水泵3的出水管路，并安装压力变送器2；

在水泵3上，朝向上方设置水泵3的出水口；水泵3的出水口向上连接管道，管道上方安装三通管件；三通管件向上分为垂直管和水平管，垂直管上部末端安装压力变送器2，水平管延伸连接至第一垂直段d1上的垂直管路；

具体为：在水泵出水口处粘接安装垂直于装置底板平面的水管，长度300mm，水管上方安装三通管件一个，通过三通管件垂直方向向上与压力变送器2粘接一起；在三通水平方向向左粘接200mm长水管，与第一垂直段d1边上垂直管路连接。并在第一垂直段d1零件上距装置底板450mm处安装管件支架，固定出水管道。

步骤7：安装电磁流量计1；

所述第三长边段c3上设有水平管路，第三长边段c3上的水平管路一端与第一垂直段d1上的垂直管路连接；第三长边段c3上的水平管路另一端与第二垂直段d2上的垂直管路连接；第三长边段c3上的水平管路上设置电磁流量计1；

具体为：先在第三长边段c3边上距离第一垂直段d1零件570mm和720mm处安装管件支架，将图1中电磁流量计1安装固定在支架上，同时向左右两侧水平方向制作安装输水管路。

步骤8：使第二垂直段d2上的垂直管路与水箱4上部开口处相连接；

所述第二垂直段d1上的垂直管路下端设有三通部件，该三通部件向下分为垂直下出口和水平出口，水平出口上设置第二流量调节开关8后接入水箱4上部的开口；垂直下出口接排水换向开关9，排水换向开关9保持关闭状态即可，至此可形成自循环回路。

具体为：先将图1中流量调节开关8上段与三通左侧水平方向出口弯头相连，下端与水箱上面开孔粘接；再排水换向开关9与三通下出口连接，开关手柄保持关闭状态即可，至此可形成自循环回路。

所述电控箱5固定在装置短竖直段e、短水平段f、第一垂直段d1组成的支架上。

其中，所述第一长边段c1、第二长边段c2、第三长边段c3完全相同。

其中，所述第一宽边段a1、第二宽边段a2完全相同。

其中，所述第一垂直段d1、第二垂直段d2完全相同。

其中，在所述第一长边段c1、第二长边段c2之间，设置有连接段b，所述连接段b一端连接于第一长边段c1中部，另一端连接于第二长边段c2中部；从而连接段b平行于第一宽边段a1、第二宽边段a2，且与第一宽边段a1、第二宽边段a2、第一长边段c1、第二长边段c2共平面。

其中，所述第一垂直段d1上的垂直管路通过第一管件支架11固定在第一垂直段d1上。

其中，所述第三长边段c3上的水平管路通过第二管件支架11固定第三长边段c3上。

其中，所述第二垂直段d2上的垂直管路通过第三管件支架固定第二垂直段d2上。

其中，所述第一宽边段a1、第二宽边段a2、第一长边段c1、第二长边段c2、第三长边段c3各自的两端均作切割45°角处理；

所述第一垂直段d1、第二垂直段d2、短水平段f、短竖直段e各自的一端作切割45°角处理。

本发明技术方案采用定制设计方案，构配件人工组装方式成型。主要构配件及材料应用如下：

设备支架7：30*30方管，1.5壁厚，镜面管

支架底板6：材质p短竖直段(e)，厚度10mm。

水泵3：chl短水平段(f)2-30ld。

管材胶水：爱彼亚斯，ips711，473ml和946ml。

管路管件：台湾环琪，u-pvc，3/4”。

储水箱4：50l，长*宽*高520mm*320mm*320mm，材质p短竖直段(e)。

电控设备箱5：镀锌板喷塑，长*宽*高300*150*400

压力变送器22：与流体接触部分316，口径3/4”，工作电压直流24v，485通信，两地显示，工作范围0.02-10bar。

电磁流量计1：口径50，与流体接触部分316，两地显示，工作电压直流24v。

软护套双绞屏蔽线缆rvvsp2*1.5若干。rvv3*1.5线缆若干。

万向轮13：4个。

装置结构：支架采用焊接组装，泵体采用螺栓加固安装与底板上，管材连接均采用专用胶水粘制。仪器仪表采用专用支架安装固定。

技术要点：电磁流量计安装位置需满足入口直线管路长度不小于5d，出口直线长度不小于2d。d为管路内径。

储水箱自带螺纹旋紧盖，便于装入不同的流体介质。箱体采用上面进水管，底面出水管结构，实现自循环工作方式，同时进水管处设有换向阀门，可将箱体中液体排出。

实施例1

本实施例中，工作过程为：

1、实验之前先将水箱加水高度至箱体高度2/3处，盖上箱盖，注意不要旋紧，有利于箱体内外气压平衡。

2、接通电控箱主电源，观察仪表指示灯是否常亮。如有故障请检查接线。

3、将压力变送器、电磁流量计、智能电能表信号线接入测试平台。

4、将排水换向开关旋至垂直底面方向，可实现自循环工作。将排水换向开关旋至平行底面方向，可将箱体内的液体排出。

5、按下电控箱门板上启动按钮，水泵工作。

6、调节流量调节开关，可调整水流大小与压力，此时装置实现自循环工作。

7、在传感器表头上读取相应的数值。可读数值有(管道压力、流速、瞬时流量、总流量、电能消耗、电路相电压)。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。