關(guān)于消防產(chǎn)品水壓測試系統(tǒng)的設(shè)計探討

朱媛

摘要：現(xiàn)階段，隨著我國先進科技水平的的不斷提升，國內(nèi)出現(xiàn)了各種各樣新型的系統(tǒng)和設(shè)備，在消防產(chǎn)品方面，水壓測試系統(tǒng)應(yīng)運而生，其能夠利用增壓系統(tǒng)對水壓以及爆破壓力進行調(diào)節(jié)，使其使用性能得到顯著提升，進而為人們的生命財產(chǎn)安全提供進一步的保障。本文將對測試系統(tǒng)原理及硬件選擇進行分析，并對測試軟件設(shè)計及應(yīng)用效果加以闡述。

關(guān)鍵詞：消防產(chǎn)品；水壓測試系統(tǒng)；設(shè)計

引言

消防產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于各種民用、商用建筑物中，雖然日常應(yīng)用不多，但在火災(zāi)發(fā)生時就是撲滅初起火災(zāi)的關(guān)鍵，是維護人民生命財產(chǎn)安全的第一道保障。大多消防產(chǎn)品在日常放置或使用過程中都必須能承受一定壓力，例如滅火器、滅火系統(tǒng)的貯壓容器、消防水槍、消火栓、消防水泵接合器、消防接口、灑水噴頭等，由于產(chǎn)品的水壓、爆破性能直接影響產(chǎn)品的安全質(zhì)量及有效使用，因此國家對相關(guān)產(chǎn)品的水壓測試有著嚴格的強制性要求，也是生產(chǎn)、監(jiān)管環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵項目之一。由于產(chǎn)品種類較多，壓力范圍廣，目前普遍設(shè)計方案均為針對單一產(chǎn)品，檢測機構(gòu)需配備多套檢測設(shè)備，造成嚴重的資源浪費，因而有必要考慮設(shè)計研究一套精度高、適用性廣的綜合性消防產(chǎn)品水壓測試系統(tǒng)。本文將對測試系統(tǒng)原理及硬件選擇進行分析，并對測試軟件設(shè)計及應(yīng)用效果加以闡述。

1測試系統(tǒng)原理及硬件選擇

1.1增壓系統(tǒng)

在該測試系統(tǒng)中，可以利用氣動增壓泵、電動柱塞泵等進行增壓，在選擇泵的過程中，不但應(yīng)對其可維修性、經(jīng)濟性進行分析，還應(yīng)注重其類型對測試結(jié)果的影響。對于水壓爆破相關(guān)參數(shù)的測試來說，對泵類型具有較為嚴格的要求。將其與電動柱塞泵相比來看，氣動泵的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，壓力較為穩(wěn)定，幾乎不會產(chǎn)生熱量，進而不會出現(xiàn)火花危險。第二，便于在自動控制系統(tǒng)中進行應(yīng)用。第三，在其工作的過程中，無需加入潤滑油，使運行成本降低。

氣動增壓泵主要是根據(jù)控制腔和壓油腔截面的差別來實現(xiàn)壓力控制的，即使用一個較大的氣動活塞，在壓力較小的條件下，對液壓柱塞進行驅(qū)動，進而產(chǎn)生高壓液壓流體，這與打氣筒的原理較為類似。對于氣動增壓泵來說，其增壓的倍數(shù)是固定的，可以通過回路中的調(diào)節(jié)閥對壓力進行調(diào)節(jié)。

1.2測量儀表

在選擇變形量測定的儀表時，通常利用重量傳感器，從電信號獲取方式上看主要可以劃分成電阻應(yīng)變式、壓電式以及電容式。其中，電阻應(yīng)變式具有較強的靈敏度，在動態(tài)和靜態(tài)測量中都能夠適用，穩(wěn)定性較強，稱量的范圍較大，少則幾十克，多則數(shù)百噸。壓電式傳感器的工作十分可靠、結(jié)構(gòu)較為簡單，在動態(tài)測量中效果較為顯著。電容式傳感器的生產(chǎn)投入較少，準確度較高。在具體的水壓爆破試驗中，需要根據(jù)實驗中進水量的具體變化對氣瓶變形情況進行測量。在本文對系統(tǒng)的設(shè)計中，主要考慮到敏感度、準確性以及承重范圍等因素，選擇電阻應(yīng)變式傳感器，其測量精度為±0.1g，對外測法出水量和內(nèi)測法進水量進行測量。

1.3承壓管路

在本系統(tǒng)設(shè)計中的承壓管路，主要采用的是金屬管，在接口處進行焊接，利用100MPa的水壓對其進行測試，發(fā)現(xiàn)接口處的封閉較嚴，沒有發(fā)生泄漏情況，較為安全穩(wěn)定。為了便于放置試件，可利用高壓軟管將金屬管路與試件相連接，其中，高壓軟管使用的是SPIRSTAR5/2軟管，能夠充分符合產(chǎn)品試件放置的需求，并且保障使用時的穩(wěn)定性。

1.4殘余變形量檢測柜

在該裝置水套中，主要由15mm厚的金屬材料制作而成，形狀為直圓筒，頂部設(shè)有封蓋。在試件安裝的過程中，利用高壓快速接頭，將氣瓶與封蓋垂直連接，以此來緩解瓶體的環(huán)向應(yīng)力，此種方式能夠?qū)Σ煌L度、形狀的氣瓶使用。為了能夠切實保障密封程度，可以在筒與蓋中間加入密封圈的方式，對其密封狀態(tài)進行進一步保障。在水套的底部，設(shè)置了排水閥門，能夠?qū)⑻字械奈鬯皶r排放出去，保障水套內(nèi)部清潔。另外，在安裝方面，水套內(nèi)部的安裝高度應(yīng)低于電子秤。

1.5控制及數(shù)據(jù)計算

上位機的選擇通常為PC機、XP操作系統(tǒng)等等，主要進行原始數(shù)據(jù)的設(shè)置、實驗檢測、數(shù)據(jù)的動態(tài)處理、實時壓力監(jiān)控等等，并且對時間-壓力的關(guān)系繪制圖表，輸出檢測報告等等。下位機的選擇主要采用S7-200CN可編程控制器，由采集、電源、通訊等幾個主要模塊構(gòu)成，能夠在實驗的過程中，控制增壓泵、電磁閥等，并且還能夠進行數(shù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)換。

2測控軟件設(shè)計及應(yīng)用

對消防產(chǎn)品進行水壓測試時，數(shù)據(jù)采集是面臨的首要問題。數(shù)據(jù)采集處理模塊作為整個測試系統(tǒng)的重要組成部分，對測試的成敗起著至關(guān)重要的作用，因而迫切需要開發(fā)一套精確可靠的測控軟件結(jié)合下位機PLC工作使用。

目前常見的用于開發(fā)上位機測控軟件的方法包括：使用VB、C、C++等基礎(chǔ)編程語言；使用組態(tài)軟件。使用基礎(chǔ)編程語言設(shè)計軟件，具有人機交互功能良好、界面簡潔、操作方便等優(yōu)點，然而在編程過程中，設(shè)計者需編寫大量的文本格式代碼，較為繁瑣。組態(tài)軟件是近幾年國內(nèi)外比較普遍用于自動監(jiān)控系統(tǒng)的上位機軟件；用戶通過類似“搭積木”的簡單方式來完成自己所需要的軟件功能，而不需要編寫計算機程序，也就是所謂的“組態(tài)”，它有時候也稱為“二次開發(fā)”，組態(tài)軟件就稱為“二次開發(fā)平臺”；其優(yōu)點包括延續(xù)性和可擴充性、封裝性（通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，用戶不需掌握太多的編程語言技術(shù)就能很好地完成一個復(fù)雜工程所要求的所有功能）、通用性（每個用戶根據(jù)工程實際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備的I/O驅(qū)動、開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具，就能完成一個具有動畫效果、實時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程），缺點是無法根據(jù)實際需求實現(xiàn)增加系統(tǒng)模塊對變量、事務(wù)、算法等的處理，限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。以LabVIEW為平臺的虛擬儀器（VI）技術(shù)是計算機輔助測試（CAT）領(lǐng)域中一項重要技術(shù)。

與傳統(tǒng)編程語言相比具有如下特點：具有圖形化的編程工具，使用者無需編寫任何文本格式代碼；提供豐富的數(shù)據(jù)采集、分析和存儲的庫函數(shù)；提供傳統(tǒng)的程序高度方法；提供與外部代碼或軟件鏈接的機制，如DLL、DDE、Ac-tiveX等；具有強大的Internet功能，支持常用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，方便利用網(wǎng)絡(luò)遠程開發(fā)測控儀器及軟件；生成32位編譯程序，保證使用者數(shù)據(jù)采集、測試任務(wù)的快速完成。相對于組態(tài)軟件的特定應(yīng)用傾向，LabVIEW的優(yōu)點非常明顯，包括提供完全的圖形化開發(fā)界面，同時也可以是一種編程語言、開發(fā)環(huán)境，應(yīng)用于測試、測量、控制、仿真等等眾多的領(lǐng)域，運行平臺也非常廣泛。應(yīng)用LabVIEW編程技術(shù)的監(jiān)測系統(tǒng)，具有編程簡單、高效、直觀、維護方便等優(yōu)點，故課題組采用EM235模擬量采集模塊結(jié)合LabVIEW平臺，設(shè)計了測試系統(tǒng)的上位機測試軟件。

3系統(tǒng)應(yīng)用情況

該測試系統(tǒng)建成后，經(jīng)調(diào)試、計量，已能完全達到設(shè)計要求，并已成功地將測試系統(tǒng)應(yīng)用于滅火器筒體（內(nèi)測法水壓試驗、外測法水壓試驗、爆破試驗），滅火器器頭（水壓試驗、安全閥動作試驗）、消火栓（水壓密封試驗、水壓強度試驗）等試件，經(jīng)大量測試均無出現(xiàn)故障；經(jīng)多次極端使用狀況測試，使用安全可靠；測試后拆檢各元件、附件、傳感器等均完好。

結(jié)語

綜上所述，隨著社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，更應(yīng)加強對火災(zāi)事故的預(yù)防，大部分的消防產(chǎn)品在放置或者使用時都需要承受一定的壓力，并且能夠?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量以及使用效率產(chǎn)生直接影響，因此對水壓測試系統(tǒng)的設(shè)計十分必要。在具體設(shè)計的過程中，應(yīng)考慮到多方面因素，科學合理的進行硬件和軟件的選擇，以此來達到最佳的設(shè)計效果，為人們的生命財產(chǎn)安全提供切實保障。

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