变频工况泵性能测试系统的研发

发布时间：2020-08-08 01:56

【摘要】：泵作为通用机械运用非常广泛,耗电量达全国用电量的17%左右,由于泵内部流动复杂,泵性能测试对于泵技术水平提高仍是最有效的手段。随着变频技术在泵节能方面的广泛应用,变频工况下的泵性能测试也随之具有重要的意义。目前变频工况下的泵性能测试是通过工频测试结合相似换算实现,由于相似性误差及谐波干扰使换算结果与实际数据相差较大,而直接用于变频工况下的泵性能测试系统较少且由于谐波干扰使信号提取难度大,不易测量。随着互联网技术的发展,传统泵性能测试系统在数据交互程度上还需进一步提高。基于此,本文运用实验研究、理论计算、电路仿真等方式研发一套基于变频工况测量、功能集成、数据共享程度高的系统,最后设计实验方案对其进行验证主要研究内容、结论和创新点如下:1、针对变频谐波对泵性能参数干扰方面的研究,本文通过采集变频工况下泵性能参数相关信号研究谐波对其影响程度。据数据分析,变频工况下电压谐波畸变率达149%左右,压力信号谐波干扰幅度达到52%左右,对上述信号进行截止频率为100Hz的滤波处理,电压谐波畸变率降低到3%左右,压力信号谐波干扰幅度降低到5%左右,数据相对平滑稳定接近真实值,在一定程度上可以进行测量。2、针对谐波干扰使参数不易测量的问题,本文根据上述实验结论对系统进行总体嵌入式设计,具体从以下方面展开:(1)在变频工况三相电、进出口压力、流量测量方面,硬件上设计低通滤波电路对变频工况采集的信号进行首次滤波,结合π型滤波、光电隔离等电路对信号进行二次滤波。软件上设计滑动滤波算法对数据进一步处理;(2)在变频工况转速测量方面,硬件上提出一种感应线圈结合电能芯片的采集方案。从芯片读取电机定子频率,同时设计线圈匝数结合巴特沃斯滤波、限幅放大、整形电路提取电机转子频率,综合定、转子频率得到转速。软件上设计滑动滤波算法对数据进一步处理;(3)在模块协调运行方面,设计一种时间调度方案,将各模块对应程序封装成子程序,根据程序复杂度、优先级等设计程序执行逻辑和时长,合理运用MCU内存,提高系统运行效率。3、针对传统泵性能测试系统在数据交互方面程度不够高的问题,设计工业屏交互端、PC端上位机、安卓客户端三种人机交互模式,实现泵性能参数多种方式的传输和共享,不仅提高了数据交互程度同时实现用户对泵性能状态全方位、多角度的监测。4、最后开发基于STM32嵌入式变频工况测试系统样机,通过搭建系统验证试验台,设计试验方案对其进行验证。根据多组测试数据分析,本系统采集的泵性能参数误差均小于0.5%,结合系统各参数综合不确定度,该系统符合国家泵性能测试标准。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH38
【图文】：

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【参考文献】