一种泵用高性能试验系统的制作方法

本实用新型涉及工业泵试验技术领域，尤其涉及一种泵用高性能试验系统。

背景技术：

十三五期间，国家加大了对装备制造业的支持力度，泵设备制造业迎来了难得的发展机遇。随着水处理、石化、电力、石油和天然气、农业和其它行业发展的加速，以及工程的建设，泵的需求不断扩大，泵厂为了提升泵的功能及性能建设越来越多的泵试验站，变频技术及工业自动化是当前工业控制技术发展的潮流和趋势，它可以大幅度提高泵的控制性能、使用寿命及试验现场人员安全，因此泵试验站在建设中大量的运用变频电源及远控试验台来完成整个台架的试验。

当前泵试验站的变频试验系统有两种：一种是同一个电压等级的泵测试系统由相应电压等级的变频器拖动，多个电压等级则安装多台变频器来实现试验的需求；另一种则是根据需要测试的各个电压等级的泵的参数进行变频器的选型，电压根据最高电压等级的泵进行确定，电流根据需要测试的泵的最高电流进行选择，变频器根据最高电压及电流来进行选型。这两种变频器方法虽然可行，但都存在着缺点，第一种则需要多台变频器才能满足需求，占地较大，且设备投入较大，第二种方法虽然只有一台变频器但是根据最高电压及电流选择，单台容量较大，当容量超过一定限制还需要使用大功率水冷变频器，设备投入也很高，并且尺寸较大。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种泵用高性能试验系统，不仅能够根据泵试验工况的要求，完成泵的常规功能试验及性能试验，还可以满足宽容量范围，多电压等级泵的试验需求，且成本低，空间占比小。

本实用新型采用的技术方案为：一种泵用高性能试验系统，包括进线电源柜、变频系统、出线配电系统和试验控制台，所述出线配电系统连接有电机，所述电机连接有泵，所述进线电源柜通过电缆和变频系统连接，所述变频系统通过电缆和出线配电系统连接，所述进线电源柜、变频系统、出线配电系统、电机和泵均通过电缆和通讯线与试验控制台连接，所述试验控制台用于检测进线电源柜、变频系统、出线配电系统、电机和泵的信号并反馈信号；

所述变频系统包括变频器和滤波器，所述变频器包括第一变压器和功率单元，所述第一变压器原边与进线电源柜的断路器出线侧连接，所述第一变压器的副边和功率单元连接，所述功率单元用于输出三相频率能够调节的电源，所述滤波器的输入端和变频器输出的三相电源连接；

所述出线配电系统包括功率采集模块、第一输出馈电柜、第二输出馈电柜和第二变压器，所述功率采集模块包括变频功率传感器，所述变频功率传感器的输入端和滤波器的输出端连接，所述第一输出馈电柜的输入端和第二变压器的原边均与变频功率传感器的输出端连接，所述第一输出馈电柜的输出端和电机的输入端连接，所述第二变压器的副边和第二输出馈电柜的输入端连接，所述第二输出馈电柜的输出端和电机连接；

所述的试验控制台包括信号采集系统、plc和工控机，所述的plc的型号为西门子s7-200，所述的信号采集系统用于对泵和电机的模拟量以及第一输出馈电柜、第二输出馈电柜、出线柜和接线柜的数据量进行采集，所述的信号采集系统的输出端连接plc的输入端，所述plc的输出端连接工控机的输入端，所述工控机用于读取plc传输的信号并进行显示。

优选的，所述的功率采集模块还包括有功率分析仪，所述的变频功率传感器通过光纤和功率分析仪连接，所述的功率分析仪用于接收变频功率传感器发出的信号并进行处理，所述功率分析仪的输出端连接plc的输入端。

优选的，所述的出线配电系统还包括有接线柜和出线柜，所述的第一输出馈电柜的输出端和接线柜的输入端连接，所述的接线柜的输出端和电机连接，所述的第二输出馈电柜的输出端和第二变压器的原边连接，所述第二变压器的副边和出线柜的输入端连接，所述的出线柜的输出端和电机连接。

优选的，所述的变频功率传感器具有两路测量通道，分别为电压测量通道和电流测量通道，所述电压测量通道和电流测量通道均具有8个档位，所述档位的工作范围均为量程的50%~100%。

优选的，所述的plc的型号为西门子s7-200。

优选的，所述的plc通过以太网和工控机进行通讯。

优选的，所述变频功率传感器为具有无缝自动量程转换技术的变频功率传感器。

优选的，所述的第一变压器为移相变压器。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型根据进线电源柜、变频系统和出线配电系统的配合设置，能够根据泵试验工况的要求，完成泵的常规功能试验及性能试验，且出线配电系统中的第二变压器的副边具有多个绕组，通过变频器和第二变压器的结合，能够根据泵站的需求每个绕组提供相应的电压等级，从而能够通过出线配电系统输出宽电压范围和大容量的试验电源，满足泵厂对多种电压等级的需求。

2.本实用新型通过变频系统和出线配电系统中的第二变压器的配合设置，能够通过变频系统中的滤波器来降低变频器输出谐波的含量，提高电源的品质，且由于第二变压器能够输出多种电压等级，不需要额外的设备，进而能够降低成本，并具有空间占比小的优点。

3.本实用新型通过plc和工控机的配合设置，能够将plc处理的信号结果发送至工控机，并能够在工控机上完成试验的操作及分析，操作简单方便，能够提高实验人员的安全，并便于技术人员对泵的分析。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型包括进线电源柜、变频系统、出线配电系统和试验控制台，所述出线配电系统连接有电机，所述电机连接有泵，所述进线电源柜配置有高压真空的断路器和微机综保，所述进线电源柜通过断路器实现上级电源的接入及后部设备的配电，并实现进线电源柜和变频器之间的线路保护，所述进线电源柜通过电缆和变频系统连接，所述变频系统通过电缆和出线配电系统连接，所述进线电源柜、变频系统、出线配电系统、电机和泵均通过电缆和通讯线与试验控制台连接，所述试验控制台用于检测进线电源柜、变频系统、出线配电系统、电机和泵的信号并反馈信号；

所述变频系统包括变频器和滤波器，所述变频器包括第一变压器和功率单元，所述第一变压器为移相变压器，所述第一变压器原边与进线电源柜的断路器出线侧连接，所述第一变压器的副边和功率单元连接，所述第一变压器能够输出多相电源并与功率单元连接，所述功率单元用于输出三相频率能够调节的电源，所述滤波器的输入端和变频器输出的三相电源连接，能够降低变频器输出谐波的含量，提高电源的品质，所述的变频系统还包括有控制单元，所述控制单元用于与相应的系统配合实现变频器通讯、电机的保护、低电压穿越、飞车启动、参数显示、变频器启停控制的功能。

所述出线配电系统包括功率采集模块、第一输出馈电柜、第二输出馈电柜和第二变压器，所述功率采集模块包括变频功率传感器，所述变频功率传感器的输入端和滤波器的输出端连接，所述第一输出馈电柜的输入端和第二变压器的原边均与变频功率传感器的输出端连接，所述第一输出馈电柜的输出端和电机的输入端连接，所述第二变压器的副边和第二输出馈电柜的输入端连接，所述第二输出馈电柜的输出端和电机连接，所述的出线配电系统还包括有接线柜和出线柜，所述第一输出馈电柜的输出端通过接线柜和电机的输入端连接，所述接线柜之间设置有电气互锁，只有一路能进行电压输出，所述第二输出馈电柜的输出端通过出线柜和电机连接，所述的第一输出馈电柜的输出端直接输出一种电压等级和接线柜的输入端连接，所述的接线柜的输出端和电机的输入端连接，所述的第二输出馈电柜的输出端和出线柜的输入端连接，所述出线柜的输出端和电机的输入端连接，所述出线柜放置在泵附近，便于做实验的时候快速拆接线，所述第二变压器的副边具有多个绕组，在实际操作时，变频器采用v/f控制，变频器及第二变压器相结合，通过调节变频器及第二变压器的绕组实现整个试验对电压等级的需求，并且整个试验系统成本较低。根据泵站的需求每个绕组提供相应的电压等级，从而使出线配电系统能够输出宽电压范围和大容量的试验电源，满足泵厂对多种电压等级的需求。

第二变压器前端的开关柜与变频系统直接输出的电源柜之间设有电气互锁，第二变压器输出端的开关柜之间也设有电气互锁，防止出现同时多路输出造成系统故障及安全隐患。

所述的变频功率传感器具有两路测量通道，分别为电压测量通道和电流测量通道，所述电压测量通道和电流测量通道均具有8个档位，所述档位的工作范围均为量程的50%~100%，所述变频功率传感器为具有无缝自动量程转换技术的变频功率传感器，市场上很常见，如anyway系列的变频功率传感器，变频功率传感器根据测量瞬时值，自动选择最佳测量档位，无需人工干预，每个档位只工作于50%~100%量程范围内，且换挡过程中不丢失数据，确保在全测量范围内的高精度测量，保证了测试数据的真实性。

所述的功率采集模块还包括有功率分析仪，所述的变频功率传感器通过光纤和功率分析仪连接，所述的功率分析仪用于接收变频功率传感器发出的信号并进行处理，所述功率分析仪的输出端连接plc的输入端，将处理的结果发送至plc。

所述的试验控制台包括信号采集系统、plc和工控机，所述的信号采集系统用于对泵和电机的模拟量以及第一输出馈电柜、第二输出馈电柜和接线柜的开关柜的数据量进行采集，模拟量包括泵和电机的振动、温度、电压、电流等参数，所述信号采集系统为实现上述功能，能采用分别用于检测泵和电机的振动、温度、电压、电流所对应的传感器，传感器将信号通过变送器转换为标准信号，传递给plc，电压、电流和变频器的参数通过硬接线或者通讯线传递至plc，检测上述数据所用的传感器已经应用很成熟，在此不再赘述，数字量包括泵阀门的开关，以及开关柜的开关装置的开关状态和故障状态开关柜通过微机保护装置将采集到的信号通过通讯传递至plc，变频器中的开关量如变频的启停等信号能通过硬接线传递到plc。

所述的信号采集系统的输出端连接plc的输入端，所述plc的输出端连接工控机的输入端，所述的plc通过以太网和工控机进行通讯，所述工控机用于读取plc传输的信号并进行显示，所述工控机的主要功能包括：用户管理、试验操作、系统运行画面监控、系统参数趋势曲线和系统数据处理功能，用户管理包括用户的增加以及删除、权限管理以及登录口令的设置与修改，试验操作能够进行进线开关柜、变频器及输出馈电柜的启停操作，系统运行画面监控能够实现系统主回路监控、泵和电机状态监控、变频系统监控和出线系统监控的功能，系统参数趋势曲线包括泵趋势曲线和电机趋势曲线，系统数据处理包括报警系统、数据存储和报表系统以及试验报告打印，工控机与plc使用以太网进行通讯，把plc采集的数据读入工控机并在界面上显示，所有的泵、电机、开关柜、变频器的运行参数在工控机上进行显示，并能够将泵、电机、开关柜、变频器的参数自动生成趋势图，然后通过试验的记录做出初步判断并进行试验报告打印，便于相关人员对泵的功能及性能进行分析。

工作原理：进线电源柜通过断路器实现上级电源的接入，然后经过变频器中的第一变压器输出多相电源并经功率单元输出三相频率能够调节的电源，提高电源的品质，然后再经过变频功率传感器，变频功率传感器的电压测量通道和电流测量通道分别对其电压、电流进行测量，并经过第二变压器输出多个与泵站的需求相应的电压等级，变频器采用v/f控制，变频器及第二变压器相结合，通过调节变频器及第二变压器的绕组实现整个试验对电压等级的需求，从而使出线配电系统能够输出宽电压范围和大容量的试验电源，进而控制电机和泵，且信号采集系统能够采集进线电源柜、变频器第一输出馈电柜、第二输出馈电柜、电机和泵的信号并反馈信号，信号采集系统将采集的信息传送至plc，plc将处理的结果发送至工控机进行分析，进而使工作人员获取信息并实现对泵的分析。

本专利中使用了“第一”、“第二”等词语来限定结构的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，上述词语并没有特殊的含义。

以上描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的实用新型范围内，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及等同物界定。