乔晓阳\\王晓钧
2
(1•北京凯孚奥机械设备有限公司，北京10000;2.合肥通用机械研究院，安徽合肥230000)
摘要:安全阀产品是锅炉、压力容器、压力管道最重要的安全保护装置，通过计算机快速采集实时描绘压力和位移的关系曲线，能
准确反映安全阀的特性。论述快速数据采集硬件平台和测试软件应具有的主要功能，结合国家泵阀产品质量监督检验中心安全阀性 能测试装置，解析测试软件部分功能。关键词:安全阀;性能测试;数据采集;软件设计中图分类号:TH137 0
引言
安全阀产品是锅炉、压力容器、压力管道最重要的安全保护 装置，用以防止系统超压、确保压力系统的安全运行。安全阀产 品的性能极大地关系到人身和设备的安全。2003年3月，国务 院颁布的《特种设备安全监察条例》，明确包括承压设备安全附 件等属于特种设备，并纳入了安全监察管理。其对特种设备类产 品的生产、使用、检验检测、监督检查、法律责任作了明确的规 定，确立了特种设备安全监察基本制度；以及对特种设备的设 计、制造、安装、改造、维修、使用、检验检测等环节的严格要求。 积极开展安全阀产品的性能试验研究，能有效减少安全事故的 发生。
如果能在安全阀加压过程中获得开启动作的真实动态曲 线，就能掌握安全阀的动作特性，正确判断安全阀动作是否灵 敏、可靠。对此，需要一定的数据采集条件。在计算机实现快速 数据采集的情况下，可以获得安全阀在动作全过程的真实动
文献标识码：B
DOI ： 10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2018.07.32
态曲线。1
测试系统设计
安全阀测试装置系统原理见图1。该试验系统可以进行安 全阀的密封、开启压力、排放压力、回座压力、开启高度、排量及 机械特性的试验。
2测试依据
GB/T 12241—2005《安全阀一般要求》;GB/T 12242—2005
《压力释放装置性能试验规范》;GB/T 12243—2005《弹簧直接 载荷式安全阀》(第二版）;JB/T 9624—1999《电站安全阀技术 条件》(第一版）JB/T 6441—1993《压缩机用安全阀》。3
数据采集总体方案
为了获得真实、动态的动作曲线，压力传感器和位移传感器 的数据采集频率逸50次/s，并要求传感器的实际采样频率>数据米集频率。
(1)数据采集器的选择。根据安全阀测试的特殊性及对绘制
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设备管理与组饍2018翼7(上)
动态开启曲线的要求，只能选用快速采集器。经综合分析，确定 使用美国国家仪器公司的USB-9215A型采集器。
NI USB-9215A
型采集器的数据采集模块具有集成式信号调
理功能，通过USB接口实现即插、即用，使设置和测量更加快捷。 该设备具有4路16位精度同步采样电压输入，可扫描多个通道 时的延迟(极短），提供每通道100 kS/s采样速率。NI USB-9215A 型米集器具有螺检端子和BNC(Bayonet Neill Concelman,尼尔. 康塞曼卡扣或射频端子同轴电缆连接器)连接器可供选择，能实现 灵活而低成本的信号连接。该模块还具有250 Vrms通道-地面接 地隔离，实现安全、抗扰和高共模电压范围。NI USB-9215A型数 据采集器随机提供NI-DAQmx驱动软件，方便测试软件的开发。
(2)
位移传感器的选择。位移传感器是安全阀性能测试 中最重要的传感器。为了获得真实、动态的开启曲线，对位移 传感器的要求是非常高的。测量精度和采样频率是最重要的 2个参数。综合考虑目前市场上接触式和非接触式位移传感 器的技术参数和价格后，确定使用Omron ZX-L系列激光位 移传感器。
ZX-L
系列激光位移传感器的采样速度是0.15 ms，分辨
率(0.25〜16)滋m，用户可以选择信号的输出形式，可以是（4〜 20)m
A
的电流信号，也可以是电压信号。
(3)
压力传感器的选择。根据被测安全阀铭牌上标识的开启 压力，选择与之相适应的压力传感器量程，以保证测量精度。由于 不同的安全阀工作压力范围较广，单一压力传感器无法满足高精 度测量要求，因此测试装置配备一组不同量程的压力传感器。
压力传感器选择麦克MPM480系列。该系列传感器覆盖常 用压力范围，传感器的采样时间<5 ms，测量精度±0.1%FS，工作 环境温度为(-30〜80)益。4
硬件拓扑结构
图2为安全阀测试装置的硬件拓扑结构。需要注意:为了提 高传感器信号的品质，过滤信号干扰，在传感器和数据采集器之 间，增加了信号变送器。信号变送器的规格:输人(4〜20)mA，输 辻0〜5)V。5
软件设计
5.1软件层测结构(图3)
最底层是操作系统；中间层是NI-DAQmx驱动程序接口；上层是按照试验标准要求编写的安全阀测试软件。5.2软件功能
(1)
安全阀测试软
件功能模块。参数管 理与配置模块、数据 采集模块、测试数据 分析模块、测试报告 处理模块。
(2)
针对安全阀测
试的特殊性，软件功能
图3
软件层测结构
模块的设计重点是数据
采集模块。该模块要实现的功能:数据的快速采集与处理、采集
数据在屏幕上的实时呈现、关键点的自动捕捉或人工获取、历史 数据的存储和试验报告的自动形成。
(3)
快速采集与慢速采集的设计。基于数据存储策略的考
虑，在高速采集状态下，内存的耗用非常快，所以在试验准备 阶段，数据采集模块运行在慢速状态，目的是让试验人员能够 观察到各测试参数的当前状态。当位移参数发生明显变化时， 系统可自动迅速切换到高速采集状态，以获得各参数的准确
变化过程。(4)
数据采集分析模块的设计。对于已经做过的试验，根据以往的测试数据，在屏幕上复现当时的测试过程及安全阀 开启的细节过程。设计分析人员可以利用该模块对安全阀进行 综合分析并优化、改进。该模块的应用窗口和数据采集模块的应 用窗口继承自同一窗口，只是数据来源不同，这样可大大简化用 户的操作。
6软件关键功能
(1) 测试软件开发平台选用标准C++程序。数据存储采用 Microsoft Access数据库，充分发挥多线程的特点。
(2) 数据采集线程的设计利用采集器快速的特点，把数据采 集放在一个单独的线程中，并对采集数据进行软件滤波处理。由 于
USB-9215A
型采集器的每个通道可以达到100 kS/s采样速
率，在实际使用过程中，综合考虑传感器的采样速度和计算机内 存占用等有关因素;对于每个通道，以100次对同一通道的采集 结果的平均值作为此通道的测量值，在满足使用要求的前提下 提高数据采集的稳定性和精度。
7实际案例
国家泵阀产品质量监督检验中心安全阀性能试验装置，按 照本文论述的方案设计并运行2 a,检测效果完全满足标准和试 验的要求。
(1)
被试机铭牌参数的设置。提供被测产品描述信息的输入
接口，输入的信息用于打印试验报告和测试结果的电子数据存 档(图4)。
(2)
测试过程功能概述。测试过程模块是整个测试软件的核
心，包括快慢速控制、曲线坐标表达范围设置、操作模式选择、特 殊数据分析与获取等功能。在测试过程中，采集的数据以曲线和 数字的形式实时显示在屏幕上。测试完成后，可以在曲线上对关 切的部分进行截取，以减小测试报告存储的数据量。图5为测试
过程窗口示意。
设备管理与组饍2018翼7(上）輱
可以
静压气体轴承■
涡轮发电机轴系振动特性分析
唐长亮\\韩东江,杨金福
22
100190)
(1•北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室，北京100192;•中国科学院工程热物理研究所，北京
摘要：涡轮发电机在能量回收利用领域得到较为广泛的应用，针对一种静压气体轴承支承的新型涡轮发电机轴系，进行升降速振 动测试，讨论转速飞升、低频进动以及碰摩混沌的振动特性，所得结论可以为该型涡轮发电机的高速特性试验提供参考。关键词:涡轮;发电机;轴系;气体轴承;振动测试应中图分类号:TH17 0
文献标识码：B
DOI ： 10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2018.07.33
引言
涡轮发电机的研究起源于20世纪70年代的世界石油危
近几十年的发展，法国Cryostar、韩国Turbo等国外涡轮机械公 司已经开发出成熟商业化产品，广泛应用于电力、化工行业的尾 气能量回收。由于涡轮工作转速远高于普通感应电机的工作转 速，因此传统涡轮发电机一般使用减速器与发电机连接，轴系结
机。美国首先提出了朗肯循环涡轮发电机，将朗肯循环系统、涡 轮膨胀机以及发电机相结合，实现对低温热能的能量回收。经过
图4被测试产品试验信息的输入
图5测试过程界面示意
图6安全阀性能测试结果分析界面
(3)测试结果分析模块。借用数据采集过程模块的操作界 面，保持与用户操作的一致性;差别在于数据来源不同。该模块 数据来源是以往测试过的测试结果文件，通过打开测试文件操
作，把测试数据重新加载到图形分析窗口（图6)。分析人员可以 再次对测试结果进行分析，也可以重新生成新的测试结果文 件，真正做到对测试过程的离线分析。
(4)试验报告输出。测试结果的输出分两部分:一是测试数 据，二是测试结果曲线。曲线输出如图7所示。8
结束语
安全阀动作性能测试项目需在动态试验条件下进行。因安 全阀的排放动作时间较短，动作变化快、情况复杂，无法目测压 力和位移，必须用高速采集系统来监控及测量压力和位移同时 变化的情况，才能更好地分析和改进安全阀的性能。
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48./1狳_4 1图7测试结果（曲线)输出
〔编辑李波〕
设备管理与组饍2018翼7(上)
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