高壓全數(shù)字式疏水閥測控一體化型式試驗平臺的設(shè)計*

安貞虎，郭玉棟，魏 紅，劉 民，楊壯壯，賈轉(zhuǎn)紅

(甘肅紅峰機械有限責(zé)任公司，甘肅 平?jīng)?744000)

1 設(shè)計高壓全數(shù)字式蒸汽疏水閥型式試驗平臺的必要性

型式試驗(type test)是為了驗證產(chǎn)品能否滿足技術(shù)規(guī)范的全部要求所進(jìn)行的試驗。它是新產(chǎn)品鑒定中必不可少的一個環(huán)節(jié)。疏水閥及其延伸產(chǎn)品只有通過型式試驗，才能正式投入生產(chǎn)和銷售。蒸汽疏水閥及其延伸產(chǎn)品凝結(jié)水回收用蒸汽動力機械泵等產(chǎn)品在研發(fā)、設(shè)計、定型及批量化生產(chǎn)過程中需要進(jìn)行大量的試驗、實驗，設(shè)計開發(fā)的新產(chǎn)品必須進(jìn)行驗證、評定、鑒定試驗。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12251—2005《蒸汽疏水閥試驗方法》[1]要求蒸汽疏水閥類產(chǎn)品在設(shè)計定型時必須進(jìn)行全項型式試驗，產(chǎn)品出廠時必須逐臺進(jìn)行出廠動作性能試驗和殼體強度試驗。試驗介質(zhì)必須是高溫高壓蒸汽和凝結(jié)水。試驗裝置必須有高壓鍋爐為其提供蒸汽汽源，必須有完整的系統(tǒng)化檢測裝置。

目前，國內(nèi)僅有3～4套疏水閥型式試驗裝置，試驗裝置的測試參數(shù)不高(試驗壓力不超過4.5 MPa)，試驗項目不全，而且全部采取現(xiàn)場操作方式，其數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果生成、歷史數(shù)據(jù)貯存等全部由人工完成，試驗水平明顯落后。綜觀國內(nèi)疏水閥行業(yè)型式試驗裝置水平的落后狀況，既不利于行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，也不利于政府監(jiān)管部對產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)督和評定。

從試驗標(biāo)準(zhǔn)上看，目前我國和世界是同步的，都是20世紀(jì)80年代末制定的，國際標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)有ISO 7841∶1988、ISO 7842∶1988、ASME PTC 39—2005[2-4]，我國標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 12251—1989，2005年對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，修訂后的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 12251—2005。國際國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)在試驗方法上，都對高參數(shù)蒸汽疏水閥不能按同等的參數(shù)進(jìn)行試驗，對高壓及大排量的蒸汽疏水閥的性能(動作、排量、漏汽量)不能直接采用試驗進(jìn)行驗證。實際生產(chǎn)制造的高參數(shù)產(chǎn)品與現(xiàn)場使用要求還有一定的距離。

近20年來，由于蒸汽疏水閥的國際及國內(nèi)試驗檢測標(biāo)準(zhǔn)沒有變化，仍然沿用20世紀(jì)80年代制定的標(biāo)準(zhǔn)，試驗方法也沒有提高，依然用低參數(shù)替代高參數(shù)進(jìn)行試驗驗證，這種方式對于高參數(shù)、大參數(shù)的蒸汽疏水閥試驗驗證是不科學(xué)的。

隨著國內(nèi)產(chǎn)品開發(fā)走向高質(zhì)量、高參數(shù)、大參數(shù)的趨勢，設(shè)計建設(shè)一套高水平、高參數(shù)化、自動化、全性能檢測的蒸汽疏水閥型式試驗平臺是行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的需要[5-6]。

數(shù)字化時代已經(jīng)來臨，專業(yè)制造企業(yè)和國家相關(guān)監(jiān)督檢驗部門必須為國家標(biāo)準(zhǔn)GB 12251的修訂及再版提供必要的基礎(chǔ)技術(shù)條件。

近兩年來，針對國地聯(lián)合工程實驗室項目，甘肅紅峰機械有限責(zé)任公司作為國內(nèi)疏水閥行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，投資建設(shè)了一套PN160級別的全數(shù)字式疏水閥型式試驗裝置，形成了集檢驗、檢測、試驗、研究為一體的國家地方聯(lián)合試驗室。國家閥門產(chǎn)品監(jiān)督檢驗中心(福建)投資建設(shè)了一套10.0 MPa級別的疏水閥型式試驗裝置。該試驗裝置的建成投運，提升了國內(nèi)疏水閥型式試驗?zāi)芰Γ梢詾樾袠I(yè)內(nèi)產(chǎn)品共性關(guān)鍵技術(shù)的研究與驗證提供服務(wù)，為政府相關(guān)質(zhì)量監(jiān)督檢驗部門提供技術(shù)支持[7-9]。

2 總體方案設(shè)計

目前，國內(nèi)高參數(shù)疏水閥產(chǎn)品的壓力參數(shù)已達(dá)到23.0 MPa/597 ℃，排量參數(shù)已達(dá)到1.6～12.0 MPa、500 t/h，工程現(xiàn)實要求試驗裝置的測試壓力、溫度、排量參數(shù)都要提高，因此新建試驗裝置的測控自動化水平要提高，智能化水平要提高，設(shè)計工控目標(biāo)要達(dá)到工業(yè)3.0～4.0的水平。新建設(shè)的全數(shù)字式蒸汽疏水閥型式試驗平臺必須是測控一體化的先進(jìn)的試驗裝置平臺，建設(shè)這樣的平臺可為我國的疏水閥試驗標(biāo)準(zhǔn)的修訂提供基礎(chǔ)技術(shù)條件。

設(shè)計依據(jù)：GB/T 12251—2005、ASME PTC 39—2005、ISO 7841∶1988和ISO 7842∶1988。

設(shè)計原則：模塊化設(shè)計，便于該裝置平臺復(fù)制推廣。

設(shè)計內(nèi)容：蒸汽制備模塊、蒸汽儲運模塊、閥門性能試驗測試模塊、安全及環(huán)保模塊、電氣自動化控制及蒸汽參數(shù)監(jiān)控模塊、數(shù)字化測控及智能化試驗數(shù)據(jù)處理模塊、遠(yuǎn)程同步視頻監(jiān)控模塊和遠(yuǎn)程同步視頻觀摩試驗?zāi)K。模塊化設(shè)計示意圖如圖1所示。

設(shè)計目標(biāo)：該測試平臺技術(shù)達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)，能夠完成國家標(biāo)準(zhǔn)要求的疏水閥所有性能參數(shù)項目測試。平臺設(shè)計壓力等級PN160，蒸汽壓力8.0～10.0 MPa。測控自動化、數(shù)字化，數(shù)據(jù)處理智能化。能夠遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，遠(yuǎn)程視頻觀摩現(xiàn)場試驗過程。實現(xiàn)下列試驗項目：殼體、動作、最低工作壓力、最高工作背壓、最高工作壓力、無負(fù)荷漏汽量、有負(fù)荷漏汽量[10-11]、凝結(jié)水排量和過冷度等11種試驗。既能滿足為國內(nèi)其他制造企業(yè)提供疏水閥產(chǎn)品驗證、評定，對本公司新產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)行驗證、評定，又能滿足本公司日常生產(chǎn)中的出廠產(chǎn)品性能檢測。設(shè)計參數(shù)見表1～表5，設(shè)計工藝流程如圖2所示。

表1 燃?xì)忮仩t設(shè)計參數(shù)

表2 儲汽罐、穩(wěn)壓罐、換熱器設(shè)計參數(shù)

表3 計量平臺設(shè)計參數(shù)

表4 儀表精度

表5 測試能力與測試項目

3 模塊化設(shè)計內(nèi)容

1)蒸汽制備模塊設(shè)計：包括1臺高壓天然氣鍋爐及鍋爐輔機(產(chǎn)汽量2 t/h，額定產(chǎn)汽壓力10.0 MPa，用于制備高壓蒸汽)，1臺低壓天然氣鍋爐及鍋爐輔機(產(chǎn)汽量4 t/h，額定產(chǎn)汽壓力2.5 MPa，用于制備低壓蒸汽，供生產(chǎn)日常、出廠檢測及低壓大排量疏水閥定型測試)，鍋爐采用全自動智能化控制系統(tǒng)，配套自動化軟化水制水系統(tǒng)1套。

天燃?xì)忮仩t房電氣設(shè)計：包括動力配電箱系統(tǒng)、等電位聯(lián)結(jié)、防雷接地布置、動力配電、照明配電、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)布置及通信布置、局部照明布置等。天然氣蒸汽鍋爐系統(tǒng)-蒸汽制備模塊如圖3所示。

2)蒸汽儲運模塊：包括PN160高壓分汽缸、高壓蒸汽管路、高壓蒸汽儲罐、高壓蒸汽減壓系統(tǒng)及管路。

3)閥門試驗測試模塊：包括高壓PN160、低壓PN40兩套疏水閥性能測試系統(tǒng)，1套PN160減壓閥性能測試系統(tǒng)。本模塊含高壓穩(wěn)壓罐、低壓穩(wěn)壓罐、測試管路、控制閥門、流量計、遠(yuǎn)傳智能壓力溫度流量儀器、儀表、背壓罐系統(tǒng)、凝結(jié)水集水槽系統(tǒng)、電子稱重系統(tǒng)等，高壓主管路管徑DN100，低壓主管路管徑DN150，測試臺、被測試閥門接管、各種變徑接管等。測試裝載器具包括被測試閥門專用升降器、專用伸縮式固定器、專用單臂吊機。儲運模塊如圖4所示。

4)電氣自動化控制及蒸汽參數(shù)檢測控制系統(tǒng)、疏水閥門性能數(shù)字化測控及智能化數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2個模塊是緊密關(guān)聯(lián)系統(tǒng)，包括平臺內(nèi)所有設(shè)備及管道的壓力、溫度監(jiān)控、試驗過程中的流量、液位的監(jiān)控，智能化、數(shù)字化遠(yuǎn)傳儀器儀表，控制系統(tǒng)主機，可視化操作平臺，智能化數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)等機電一體數(shù)字化設(shè)備。試驗系統(tǒng)控制及監(jiān)控模塊如圖5所示。

現(xiàn)場測控閥門包括各種手動閥門、電氣控制開關(guān)閥、減壓閥、流量調(diào)節(jié)閥；測控儀表包括蒸汽流量計、熱水流量計、溫度變送器、壓力變送器、液位變送器、稱重傳感器等，以上閥門及儀表均選用進(jìn)口或國產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)品，測控精度達(dá)到實驗室級別，儀表精度等級在0.05級以上。

本平臺系統(tǒng)的流量計的選擇是重點，宜選用溫壓補償一體型流量計，當(dāng)測量過熱蒸汽時，需要溫度壓力同時補償；蒸汽一般都以質(zhì)量流量結(jié)算。當(dāng)溫度或壓力有任何一個發(fā)生變化，蒸汽的密度都會發(fā)生改變，質(zhì)量流量也隨之改變。流量計在測量飽和蒸汽時，只需要單獨溫度補償或單獨壓力補償。飽和蒸汽的密度與溫度或壓力有一個固定的對應(yīng)關(guān)系(飽和蒸汽密度表)，知道其中的任何一個，都可以確定飽和蒸汽的密度。而在測量液體時，一般不需要壓力補償，在5.0 MPa以下，一般只考慮溫度影響，為準(zhǔn)確測量需要溫度補償。

5)其他輔助系統(tǒng)：包括廢水、廢氣收集處理系統(tǒng)；安全、降噪、環(huán)保設(shè)施(排污熱回收、煙氣熱回收、除氧熱回收)等。

國家標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了蒸汽制備部分和閥門測試部分的基本要求。實際上設(shè)計一個完整的先進(jìn)的試驗測試平臺，相當(dāng)于設(shè)計一個小型工廠，各種考慮必須周全。

4 設(shè)計難點

該平臺的設(shè)計難點在于數(shù)字式智能化的性能檢測和控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)在國內(nèi)和國際上無參考案例，完全自主設(shè)計，且要求技術(shù)先進(jìn)，以工業(yè)4.0為目標(biāo)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)水平，并實現(xiàn)技術(shù)跨躍。

鍋爐及壓力容器和管道系統(tǒng)配置的各種監(jiān)控及檢測儀器儀表、工業(yè)電氣控制閥門及儀表設(shè)計要求的質(zhì)量和精度達(dá)到先進(jìn)水平，工控軟硬件采用國際知名品牌產(chǎn)品，力求控制精準(zhǔn)，采集的信號數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，工控系統(tǒng)集成化設(shè)計，數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)智能化自動處理。

疏水閥型式試驗裝置平臺的電控軟件系統(tǒng)的開發(fā)采用WIN CC組態(tài)軟件和STEP7的STL語言編程軟件，這2款軟件均安裝在工控機上，工控機是上位機，WinCC畫面組態(tài)工程創(chuàng)建完成后存儲在上位機；STL語言程序編制調(diào)試完成后下載到PLC中，用于現(xiàn)場控制，PLC是下位機。上位機經(jīng)過通信卡與下位機的通信模塊連接，實現(xiàn)上、下位機的通信。

控制軟件采用目前先進(jìn)的SCL語言編程，該程序易于學(xué)習(xí)和掌握，能間接描述復(fù)雜的算法，可實現(xiàn)短時間開發(fā)易讀性更好的程序，支持西門子S7中的塊和數(shù)據(jù)類型，能夠與S7語言(LAD/FBD/STL)實現(xiàn)系統(tǒng)集成。

控制系統(tǒng)操作面版的設(shè)計要求如下：1)主要是配色風(fēng)格與公司標(biāo)示色統(tǒng)一，采用一些簡單的圖案；2)風(fēng)格簡約大方，有科技感，視覺效果舒適、雅觀、穩(wěn)重；3)按鈕、指示燈以及圖標(biāo)與屏幕的位置都是固定的，不能更改；4)操作面板鑲嵌在控制室的機臺上，設(shè)計須耐臟；5)面板上選擇適合的位置放置公司的Logo。

數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理的設(shè)計要求：數(shù)據(jù)采集DAQ系統(tǒng)和可編程自動化控制器(PAC)連接到一個單獨的網(wǎng)絡(luò)交換機上，該交換機可以根據(jù)需要將任何傳感通道上傳到服務(wù)器和HMFTF控制中心。PAC系統(tǒng)采用2個Compact RIO底盤，每個底盤可容納8個傳感模塊。這些模塊感應(yīng)可控制平臺系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)所有組件的系統(tǒng)壓力、液位、流體的溫度、流量和閥門位置。

利用Compact RIO與FPGA開發(fā)一個集成系統(tǒng)，能夠完成相對復(fù)雜的操作，包括數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)計算以及控制信號的高速輸出，數(shù)據(jù)采集與控制二合一。CompactRIO硬件使用了具有實時功能的I/O模塊(不同的傳感器或協(xié)議有不同的模塊)提供工業(yè)級別的監(jiān)控解決方案。能夠滿足平臺特性：實時處理需求，工業(yè)監(jiān)控應(yīng)用，長期現(xiàn)場測試。

控制系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)間的通信設(shè)計開發(fā)：內(nèi)部二次開發(fā)。

數(shù)據(jù)處理軟件的設(shè)計開發(fā)：內(nèi)部二次開發(fā)。

邏輯性：依據(jù)檢測控制系統(tǒng)提供的壓力、溫度、流量、液位、重量等信號轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，按照設(shè)定的公式進(jìn)行相應(yīng)的邏輯運算，最終輸出被測試疏水閥的排水量P-Q曲線圖、漏汽率、最高工作背壓等。試驗測試控制邏輯圖如圖6所示。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)及遠(yuǎn)程云視頻直播試驗過程：現(xiàn)場安裝螢石云視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過互聯(lián)網(wǎng)直播、數(shù)據(jù)共享的方式進(jìn)行試驗。實現(xiàn)客戶在異地遠(yuǎn)程同步實時視頻觀看型式試驗的全過程，可以手機、電腦共享視頻，也可以線上視頻直接與現(xiàn)場操作人員交流。試驗前，工作人員在試驗管道、機房等關(guān)鍵地方安裝專門的螢石云攝像頭，真實記錄試驗過程并同步上傳互聯(lián)網(wǎng)。試驗過程中，通過互聯(lián)網(wǎng)云連線，實時觀看試驗過程、共享數(shù)據(jù)，確保試驗的真實性、有效性、嚴(yán)肅性。

5 設(shè)計關(guān)鍵

該試驗平臺的設(shè)計關(guān)鍵點是數(shù)字化監(jiān)控檢測系統(tǒng)的軟件設(shè)計，選擇合適的工控編程語言，以縮短程序開發(fā)周期，提高編程效率為原則；設(shè)計編寫出可讀性強的程序，使操控人員能夠更快地讀懂新編的程序；為安全考慮，程序必須進(jìn)行加密、保護(hù)，采用某些特定的編程方式，讓不相干的人讀不了或讀不懂平臺專用程序。

該型式試驗裝置的機械結(jié)構(gòu)部分主要由高溫高壓的壓力容器、熱交換器、高壓閥門和高壓汽水管路組成，在安全管理工作中是重大危險源，在設(shè)計開發(fā)的軟件系統(tǒng)中必須設(shè)計采取多項連鎖和應(yīng)急措施，保證平臺裝置系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

本平臺項目不但有鍋爐爐控設(shè)備，而且有集中監(jiān)控、操控、報警、曲線顯示、數(shù)據(jù)報表等要求。因此，單純使用LAD、FBD、STL等工具不能高效優(yōu)質(zhì)地完成任務(wù)，還需搭配SCL、CFC等編程工具。

SIEMENS的STL語言有較多二次開發(fā)的指令，主要是面向CPU操作的語言，比匯編語言稍高級，是文本順序編程方式。它的優(yōu)點是：指令全，代碼精煉，體積較小，效率高，功能強大，編程靈活自由，能完成其他語言無法完成的工作，每條語句都能做獨立的注釋。它的缺點是：抽象，不容易理解，可讀性不強。有匯編語言經(jīng)驗的專業(yè)人員比較喜歡使用，比較適合用STL語言來開發(fā)和調(diào)用子程序。

SCL語言類似Pascal語言，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，具有C語言的思想，屬于高級語言，做復(fù)雜數(shù)據(jù)計算和處理最佳；用作子程序的開發(fā)也比較適合，特別適合熟悉Pascal語言的專業(yè)人員使用，主要使用在復(fù)雜數(shù)據(jù)處理的場合，編譯后生成S7程序才能使用。此語言工具需要單獨安裝，還需要獨立的授權(quán)。軟硬件邏輯圖如圖7所示，平臺控制系統(tǒng)圖如圖8所示。

基于數(shù)據(jù)的完整解決方案，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)共享與集成、數(shù)據(jù)分析與可視化、生成數(shù)據(jù)分析報告等，實現(xiàn)對設(shè)備、研發(fā)、測試、產(chǎn)品試驗數(shù)據(jù)等資源進(jìn)行科學(xué)高效地管理。

本平臺系統(tǒng)采用傳感器、帶通信功能的數(shù)字智能顯示儀表、RS485/RS232通信轉(zhuǎn)換器、計算機和工控組態(tài)軟件完成試驗過程自動化測試、數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)的初步處理等任務(wù)。

二次開發(fā)設(shè)計的蒸汽疏水閥型式試驗專用數(shù)據(jù)處理軟件負(fù)責(zé)完成試驗數(shù)據(jù)的自動分析和處理任務(wù)。

建立云數(shù)據(jù)中心，用好數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。研發(fā)測試數(shù)據(jù)資源整合和數(shù)據(jù)開放共享。

6 試驗調(diào)試

數(shù)字式測控一體化疏水閥型式試驗裝置的電控軟件系統(tǒng)包含WinCC組態(tài)軟件和STEP7的STL語言編程軟件，這2款軟件均安裝在工控機上，工控機是上位機，WinCC畫面組態(tài)工程創(chuàng)建完成后存儲在上位機；STL語言程序編制調(diào)試完成后下載到PLC中，用于現(xiàn)場控制，PLC是下位機。上位機由通信卡與下位機的通信模塊連接，實現(xiàn)上、下位機的通信。使用時，根據(jù)GB/T 12251—2005《蒸汽疏水閥 試驗方法》要求的具體內(nèi)容，在上位機屏幕上點擊鼠標(biāo)即可完成對疏水閥的11種型式試驗。試驗數(shù)據(jù)會自動保存，同時進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化。在上位機屏幕上可實現(xiàn)對溫度、壓力、流量、重量和液位等物理量目標(biāo)值的設(shè)定、實時采集、A/D-D/A變換、邏輯與數(shù)學(xué)運算處理、數(shù)據(jù)分析等功能。

6.1 試驗準(zhǔn)備

賬號登錄：高壓蒸汽疏水閥型式試驗裝置是重大危險源，每次啟動工控機應(yīng)輸入正確密碼才可登錄運行(見圖9)。

控制及試驗項目：分為蒸汽制備和閥門測試兩部分。

試驗裝置平臺基本設(shè)定條件：按國標(biāo)規(guī)定設(shè)定試驗壓力Ps±1.5%、試驗溫度ts±3%、試驗時間Ts和負(fù)荷率RL。

6.2 調(diào)試及試驗實例操作

以GH9-120型高壓杠桿浮球式疏水閥熱凝結(jié)水排量試驗的實操為例，詳細(xì)描述具體試驗步驟。

1)準(zhǔn)備工作：開機前確保所有運行設(shè)備處于完好和安全狀態(tài)，試驗用蒸汽、熱水和壓縮空氣給排處于正常。安裝好測試用疏水閥GH9-120 DN100/PN160，調(diào)試及測試試驗分低壓測試試驗單元和高壓測試試驗單元兩部分，≤2.0 MPa為低壓，>2.0 MPa為高壓，GH9-120型疏水閥的工作壓力范圍為0.01～12.0 MPa，調(diào)試和試驗分別做2次低壓試驗和2次高壓試驗，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)自動生成壓差排量曲線，完成試驗?zāi)繕?biāo)。

2)系統(tǒng)開機，工控機已正常啟動，系統(tǒng)運行準(zhǔn)備完備，雙擊工控機桌面上的快捷圖標(biāo)，啟動WinCC(見圖10)。

a.單擊WinCC運行啟動，顯示系統(tǒng)初始畫面(見圖11)。項目被激活，工控機屏幕右上角“通信狀態(tài)”出現(xiàn)“PLC與WinCC通信正常”，系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)。

b.點選圖11中的“開始試驗”，彈出系統(tǒng)工藝簡圖(見圖12)。

c.單擊圖12中的“試驗作業(yè)”，進(jìn)入型式試驗流程及試驗?zāi)Ｊ竭x擇畫面(見圖13)，依次單擊“試驗用蒸汽制備”“低壓蒸汽疏水閥試驗”“高壓蒸汽疏水閥試驗”“壓差排量曲線及試驗數(shù)據(jù)”各測試項，按GB 12251的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定完成測試過程。

d.單擊圖13中的“試驗用蒸汽制備”，以制備試驗用蒸汽和熱水(見圖14)：依次打開代號V001、V004、V602和V009各閥門，其余閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，鍋爐產(chǎn)生的規(guī)定壓力蒸汽輸入至入口分汽缸、儲壓罐(罐內(nèi)初始已注入軟化水量為容積的30%)和出口分汽缸，當(dāng)儲壓罐壓力上升到2.0 MPa、溫度達(dá)到213.849 ℃時，關(guān)閉V602，完成低壓試驗用蒸汽和熱水的制備。

e.單擊圖14中的“低壓蒸汽疏水閥試驗”，出現(xiàn)圖15界面，依次打開代號V602、V014、V402、V405、V207各閥門(其余閥門處于關(guān)閉狀態(tài))，蒸汽輸入至低壓罐(罐內(nèi)初始已注入軟化水量為容積的30%)，當(dāng)壓力升到2.0 MPa、溫度213.8 ℃時，關(guān)閉代號V602、V014兩閥門，開始低壓排量試驗，試驗用水通過被測疏水閥，經(jīng)代號V313或V413閥門流入計量桶或儲水池。

試驗數(shù)據(jù)逐一傳至控制系統(tǒng)且顯示于控制面版。當(dāng)?shù)蛪汗迚毫?.2 MPa時，重復(fù)上述方法步驟繼續(xù)試驗，2次試驗數(shù)據(jù)見表6。

表6 低壓蒸汽下疏水閥排量試驗簡要數(shù)據(jù)表

f.單擊圖14中的“高壓蒸汽疏水閥試驗”，出現(xiàn)圖16界面，依次打開代號V602、V013、V302、V305各閥門(其余閥門處于關(guān)閉狀態(tài))，高壓蒸汽輸入至高壓罐(罐內(nèi)初始已注入軟化水量為容積的40%左右)，當(dāng)高壓罐壓力上升到6.0 MPa、溫度276.68 ℃時，關(guān)閉代號V602、V013兩閥門，進(jìn)行高壓排量試驗。試驗用水通過被測閥，經(jīng)V313閥流入計量桶。

試驗數(shù)據(jù)逐一傳至控制系統(tǒng)且顯示于控制面板。當(dāng)?shù)蛪汗迚毫?.5 MPa時，重復(fù)上述方法步驟繼續(xù)試驗，2次試驗數(shù)據(jù)見表7。

g.分別單擊“高壓疏水閥”“低壓疏水閥”，相關(guān)出入口分汽缸壓力、儲汽罐壓力溫度及罐內(nèi)蒸汽和飽和水的壓力溫度、被測疏水閥的閥前后壓力溫度、穩(wěn)壓罐罐內(nèi)液位、背壓罐壓力及液位、計量桶和儲水池中介質(zhì)液位及上下部溫度、飽和水(或熱水)流量、蒸汽流量對應(yīng)的各數(shù)據(jù)以圖表形式顯示于控制面版(見圖17和圖18)。

雙擊圖15中的“壓差排量曲線”，連接A、B、C、D這4點并延伸至疏水閥最高工作壓力點和最低工作壓力點，以生成當(dāng)前被測疏水閥的排量曲線(見圖19)。

對于出現(xiàn)的緊急情況，系統(tǒng)設(shè)計有“系統(tǒng)急?！焙汀板仩t急停”開關(guān)用于緊急泄壓。

7 結(jié)語

設(shè)計建設(shè)整套的高壓式疏水閥測控一體化試驗平臺，經(jīng)過運行及測試效果表明，實現(xiàn)了設(shè)計目標(biāo)。該平臺綜合了國際國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗方法，提高了試驗壓力及測試自動化水平。重點討論了在組態(tài)軟件MCC平臺數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組態(tài)方法和數(shù)據(jù)處理軟件的具體實現(xiàn)方法，從而解決了非連續(xù)性試驗數(shù)據(jù)的分步采集和相對復(fù)雜數(shù)據(jù)的處理問題。實現(xiàn)了試驗參數(shù)測試、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的自動化。

“工業(yè)4.0”“中國制造2025”是大勢所趨，未來幾年將會步入智能工業(yè)的時代，傳統(tǒng)模式被淘汰只是時間問題，轉(zhuǎn)型已成必然。

后續(xù)將探索使用虛擬現(xiàn)實(VR)等新技術(shù)展示測試新產(chǎn)品的項目。采用現(xiàn)代化工作方式來提高企業(yè)聲譽，提升客戶滿意度。以前，技術(shù)人員使用紙質(zhì)資料向業(yè)主講解新的產(chǎn)品設(shè)計，而后采用PowerPoint進(jìn)行講解。今后，可通過3DEXPERIENCE平臺，在VR環(huán)境中演示產(chǎn)品設(shè)計及試驗方案。

未來將進(jìn)一步研發(fā)CFD仿真系統(tǒng)：采用Open FOAM仿真模擬系統(tǒng)軟件或Autodesk Simulation CFD仿真模擬系統(tǒng)軟件，進(jìn)行模擬流體流動、高速湍流、換熱分析等，應(yīng)用可視化技術(shù)和3D技術(shù)，更方便地展示新產(chǎn)品的仿真測試過程及測試結(jié)果。