流体测试综合实验台设计designofcomprehensiveexperimental(附件)【字数：11381】
摘 要摘 要以往实验装置大多是只对某一特定实验项目，功能单一，无法适用目前实验教学要求，为了解决这个问题，本文设计一个具有多功能流体性能实验台，对离心泵的各个方面的性能进行测试，并且能够完成离心泵的串并联，离心泵的定变速，液位的自动控制等相关实验，需要对离心泵的性能，流量的测量，孔板的标定等相关知识进行了解，并把相关知识应用到实验台的设计当中。运用MCGS组态软件画出实验台的二维模型，并实现各个零部件与数据库的连接以及脚本的编辑，从而达到对实验台的自动控制。运用CAD制图软件的平面绘图做出实验台的二维管路模型，3D绘图做出实验台的三维模型。编制实验指导教材，设计相关的实验教学内容，教学设计可以满足实验的教学效果。关键词流体性能测试；实验台设计；MCGS组态控制；实验教学
目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题的目的和意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 国外研究现状 1
1.2.2 国内发展现状 2
1.2.3 发展趋势 2
1.3 主要研究的内容 3
1.4 研究的方法和步骤 3
第二章 实验台系统图设计及设备选型 4
2.1 方案的提出 4
2.2 离心泵 4
2.2.1 离心泵的工作原理 5
2.2.2 离心泵的主要性能参数 5
2.2.3 离心泵的特性曲线 6
2.2.4 离心泵的选型 7
2.3 管路的选择 9
2.3.1 材料的选择 9
2.3.2 管路直径的确定 9
2.4 流量测量及流量计选型 10
2.4.1 电磁流量计 10
2.4.2 孔板流量计 12
2.5液位的自动控制 14
2.6 电磁阀及选型 15
第三章 基于MCGS的实验台组态设计 17
3.1组态软件的组成 17
3.2 组态软件的制图 17
3.2.1 部件的选择和连接 17
3.2.2 数据库的编辑 19
3.2.3 动画的连接 21
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3.2.4流动块的流动控制 22
3.2.5 回流水箱内的水位浮动和水位显示 22
3.2.6 回流水箱内的液位自动控制 23
3.2.7 动画展示 24
第四章 基于CAD软件的实验台3D模型建立 27
4.1 CAD软件 27
4.2 CAD 平面图形的绘制 28
4.3 CAD三维试验台模型的绘制 29
4.3.1 支撑台的绘制 29
4.3.2 管路的绘制 31
4.3.3 水箱的绘制 33
第五章 实验项目的设计 35
5.1 离心泵串并联实验 35
5.2 孔板流量计的标定 35
5.3 水箱液位定值控制实验 36
5.4 离心泵定速特性试验 36
5.5 离心泵变速特性实验 38
结 论 40
致 谢 41
参考文献 42
第一章 绪论
1.1 选题的目的和意义
教学过程中一个重要环节是实践教学，要求学生具有工程性、实践性，较强的能力和丰富的知识，并注重教学的环境，注重对学生的工程训练，从基本技能开始学习，逐步向综合能力、钻研能力培养。但是相当多的实验台破旧，测试手段落后，实验装置大多是只对某一特定实验项目，功能单一。所以要对以往的试验台进行改进，可以满足在实验台上做多个实验的目的。实验台要采用先进的测试技术和自动控制技术，并融合计算机辅助测试技术系统，测试的参数可以直接显示，更直观、准确、方便，数据能够得到及时的存储[1]。
主要内容是设计一个具有多功能的实验台，对离心泵的各个方面的性能进行测试，利用PLC和MCGS实现对离心泵的自动控制和监测。测试系统对于基础理论的研究和发展以及对实验台的完善有着很重要的作用，所以对于测试系统的改进是受到广泛关注的课题之一。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
在国外，很多国家对于泵的研究起步比较早，计算机辅助测试系统的普遍使用，在测试水泵性能方面，达到了高精度化，高自动化。对于发达国家，在水泵测试技术领域的发展领先国内很多。对水泵的测试装置，早在1961年，英国的国立工程实验室（NEL）就建立了自己的水利机械实验台，可以用来测试水泵和模型水轮机的性能，可以在开式和闭式两种循环方式下进行效率实验和气蚀实验，部分参数可实现自动控制，计算机自动采集和处理实验数据，并自动绘图打印[2]。
随着科学技术的不断发展，导致实验台设备的更新换代也很快，数据采集处理手段也紧随其后，测试数据的精度和自动化程度提高了很多。目前，国外的水泵测试技术相当成熟，发达国家的测试技术已经有很多优点：集成程度高，体积较小，移动能力强，设备齐全，操作简单等。像德国的KSB公司以及瑞士的苏尔康公司都把计算机自动化测试系统应用到了水泵实验台的设计当中。又比如美国TecQuipmentInc.生产的离心泵实验装置（GI15），是一台用来测试离心泵性能的装置。此装置提供了一种新的测试离心泵的方法，可以在不同扬程，流量，转速下测试离心泵的特性。这类产品虽然优点很多，但是在数据处理方面显得不足，缺少嵌入式的数据处理分析系统，效率低下[3]。
针对以上不足之处，一种基于计算机的测试系统被开发出来了。如美国的一家公司开发的PTEST水泵测试系统，该系统将数据采集并传输到计算机，根据水泵的公式，算法和标准，计算出相关数据并保存，拟合曲线，然后打印报表。
据资料显示，国外在水泵测试方面已经达到了很高的现代化程度。特别是美国，德国等发达国家，测试精度高，自动化程度高，网络化程度高，而且功能齐全。它们的水泵测试系统基本上都实现网络化功能，可以在网络上进行资源共享[4]。
1.2.2 国内发展现状
在国内，水泵的测试技术历程可分为两个阶段：二十世纪七十年代末，二十世纪八十年代到现在。
二十世纪七十年代是属于指针测试系统的年代，水泵的测试一般都采用分立式仪器和仪表来测量的。当时的测试仪器存在很多问题，如：体积大，价格高，精确度低，工作量大等。为了能够得到良好性能的水力模型，往往需要进行多次试验，效率非常的低[5]。
二十世纪八十年代至今，测试系统发展到了自动化时期。伴随着测试设备的更新换代速度的加快，陈旧的实验设备已经不能满足泵产品的研制和改造要求。但是这个时期正是计算机技术飞快发展的时期，自动控制系统的不断更新，智能仪表也层出不穷。这给国内的水泵测试技术带来发展的契机，很多困难迎刃而解。先进的智能电子装置被快速的应用于水泵测试系统中，水泵测试系统的自动化程度和精度得到了很大的提高。虽然如此，由于受到技术的限制，这种测试系统仍然次在很多问题。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题的目的和意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 国外研究现状 1
1.2.2 国内发展现状 2
1.2.3 发展趋势 2
1.3 主要研究的内容 3
1.4 研究的方法和步骤 3
第二章 实验台系统图设计及设备选型 4
2.1 方案的提出 4
2.2 离心泵 4
2.2.1 离心泵的工作原理 5
2.2.2 离心泵的主要性能参数 5
2.2.3 离心泵的特性曲线 6
2.2.4 离心泵的选型 7
2.3 管路的选择 9
2.3.1 材料的选择 9
2.3.2 管路直径的确定 9
2.4 流量测量及流量计选型 10
2.4.1 电磁流量计 10
2.4.2 孔板流量计 12
2.5液位的自动控制 14
2.6 电磁阀及选型 15
第三章 基于MCGS的实验台组态设计 17
3.1组态软件的组成 17
3.2 组态软件的制图 17
3.2.1 部件的选择和连接 17
3.2.2 数据库的编辑 19
3.2.3 动画的连接 21
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3.2.4流动块的流动控制 22
3.2.5 回流水箱内的水位浮动和水位显示 22
3.2.6 回流水箱内的液位自动控制 23
3.2.7 动画展示 24
第四章 基于CAD软件的实验台3D模型建立 27
4.1 CAD软件 27
4.2 CAD 平面图形的绘制 28
4.3 CAD三维试验台模型的绘制 29
4.3.1 支撑台的绘制 29
4.3.2 管路的绘制 31
4.3.3 水箱的绘制 33
第五章 实验项目的设计 35
5.1 离心泵串并联实验 35
5.2 孔板流量计的标定 35
5.3 水箱液位定值控制实验 36
5.4 离心泵定速特性试验 36
5.5 离心泵变速特性实验 38
结 论 40
致 谢 41
参考文献 42
第一章 绪论
1.1 选题的目的和意义
教学过程中一个重要环节是实践教学，要求学生具有工程性、实践性，较强的能力和丰富的知识，并注重教学的环境，注重对学生的工程训练，从基本技能开始学习，逐步向综合能力、钻研能力培养。但是相当多的实验台破旧，测试手段落后，实验装置大多是只对某一特定实验项目，功能单一。所以要对以往的试验台进行改进，可以满足在实验台上做多个实验的目的。实验台要采用先进的测试技术和自动控制技术，并融合计算机辅助测试技术系统，测试的参数可以直接显示，更直观、准确、方便，数据能够得到及时的存储[1]。
主要内容是设计一个具有多功能的实验台，对离心泵的各个方面的性能进行测试，利用PLC和MCGS实现对离心泵的自动控制和监测。测试系统对于基础理论的研究和发展以及对实验台的完善有着很重要的作用，所以对于测试系统的改进是受到广泛关注的课题之一。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
在国外，很多国家对于泵的研究起步比较早，计算机辅助测试系统的普遍使用，在测试水泵性能方面，达到了高精度化，高自动化。对于发达国家，在水泵测试技术领域的发展领先国内很多。对水泵的测试装置，早在1961年，英国的国立工程实验室（NEL）就建立了自己的水利机械实验台，可以用来测试水泵和模型水轮机的性能，可以在开式和闭式两种循环方式下进行效率实验和气蚀实验，部分参数可实现自动控制，计算机自动采集和处理实验数据，并自动绘图打印[2]。
随着科学技术的不断发展，导致实验台设备的更新换代也很快，数据采集处理手段也紧随其后，测试数据的精度和自动化程度提高了很多。目前，国外的水泵测试技术相当成熟，发达国家的测试技术已经有很多优点：集成程度高，体积较小，移动能力强，设备齐全，操作简单等。像德国的KSB公司以及瑞士的苏尔康公司都把计算机自动化测试系统应用到了水泵实验台的设计当中。又比如美国TecQuipmentInc.生产的离心泵实验装置（GI15），是一台用来测试离心泵性能的装置。此装置提供了一种新的测试离心泵的方法，可以在不同扬程，流量，转速下测试离心泵的特性。这类产品虽然优点很多，但是在数据处理方面显得不足，缺少嵌入式的数据处理分析系统，效率低下[3]。
针对以上不足之处，一种基于计算机的测试系统被开发出来了。如美国的一家公司开发的PTEST水泵测试系统，该系统将数据采集并传输到计算机，根据水泵的公式，算法和标准，计算出相关数据并保存，拟合曲线，然后打印报表。
据资料显示，国外在水泵测试方面已经达到了很高的现代化程度。特别是美国，德国等发达国家，测试精度高，自动化程度高，网络化程度高，而且功能齐全。它们的水泵测试系统基本上都实现网络化功能，可以在网络上进行资源共享[4]。
1.2.2 国内发展现状
在国内，水泵的测试技术历程可分为两个阶段：二十世纪七十年代末，二十世纪八十年代到现在。
二十世纪七十年代是属于指针测试系统的年代，水泵的测试一般都采用分立式仪器和仪表来测量的。当时的测试仪器存在很多问题，如：体积大，价格高，精确度低，工作量大等。为了能够得到良好性能的水力模型，往往需要进行多次试验，效率非常的低[5]。
二十世纪八十年代至今，测试系统发展到了自动化时期。伴随着测试设备的更新换代速度的加快，陈旧的实验设备已经不能满足泵产品的研制和改造要求。但是这个时期正是计算机技术飞快发展的时期，自动控制系统的不断更新，智能仪表也层出不穷。这给国内的水泵测试技术带来发展的契机，很多困难迎刃而解。先进的智能电子装置被快速的应用于水泵测试系统中，水泵测试系统的自动化程度和精度得到了很大的提高。虽然如此，由于受到技术的限制，这种测试系统仍然次在很多问题。
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