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[摘 要]本文总结了利用现有试验台解决各种问题实现再生冷却身部流量试验的过程和结果，对设备现状及存在的问题进行了分析，论述了具体解决过程和措施，对今后工作提出展望。
[关键词]液流试验台 再生冷却身部 流量试验 问题 解决措施 试验结果
中图分类号：U260.14+6 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）48-0108-01
概述
X产品液流试验台，用于X发动机燃烧室、头部、身部、燃气发生器的液流试验。13年上海X所委托我厂生产一种推力室产品（再生冷却身部），其流量、阻力降、强度等性能参数与X产品有相似要求，目前，对45厂房现有试验台性能、状态进行全面的调查、比较。
经过调查并进行参数比较，各试验台均不满足试验需要，但是通过对各试验台功能的综合分析，制定了新的工艺方案。在实际试验过程中，又发生试验台故障，具体为流量调节出现问题，用计算机系统操作电磁阀门失灵，造成所有液流试验无法进行。通过对系统各手动阀、电磁阀、控制线路、控制元件的排查、检修，恢复了试验系统部分功能，最终利用X液流试验台完成再生冷却身部的液流试验，结果达到设计满意。
1.问题解决过程
1.1 试验台的选择及相关改进措施
设计方对再生冷却身部流量试验主要参数的要求如下：
a. 液流冲洗参数 0.9kg/s，5min，反复3次； b. 液流试验参数
额定流量 0.673kg/s，入口压力0.1～0.2Mpa；流量范围 90%、95%、100%、105%、110%，根据要求计算出5点流量对应值—— 0.606，0.639，0.673，0.707，0.74
试验台情况进行分析如下：
⑴ 只有SY21试验台各项参数满足产品要求，但需要大修，且预计耗资巨大，几乎相当于重建；⑵ K4646和SPB试验台流量与产品设计要求相差太大，不能采用；⑶ SY20试验台流量小，不符合产品要求，虽可采取在小流量测量，然后折算至额定流量的办法，但折算比例较大会影响数据精度；此外试验管路通径小需要改造；⑷ SPB新试验台B路流量参数与产品较为接近，但基本达到流量上限，试验工作稳定性不确定，需通过实际验证进行全流量或半流量试验；试验管路箱体内为φ15，箱外至产品部分为φ10，会产生较大阻力降，影响流量，需要改造；接口不能通用，需要制作专门的转接工装。
根据上述分析制定方案措施并实施如下：
a. 流量试验主要在SPB新试验台上进行，其中额定流量试验使用系统管路B。液流冲洗要求0.9kg/s，在新老SPB试验台均可单独进行；在新试验台则使用系统管路C，因无精度要求，粗调即可满足要求；
b. 試前对管路进行了改造，经查产品进口部分内孔为φ12，而试验系统管路从泵后至流量计、出口过滤器为φ20，过滤器至产品接口为φ10，为提高流量将φ10段管路拆除，更换为通径φ20的金属软管并可靠连接；
c. 试验系统与产品的连接主要采用螺纹连接，满足连接强度和密封性。在设计中特殊考虑了进口部分管径突变对流场的影响，将球形接头同时设计出内部变径φ20-φ12，以减少阻力降并达到稳流；
d. 将计算机测试程序相关参数按产品设计参数重新设置；
1.2 解决试验台调节异常问题
1.2.1解决C路流量调节不到位问题
根据管路系统原理图、液流试验系统测控原理图，经分析首先检查主电磁阀、微调电磁阀，检查结果螺杆装置动作正常、阀位初始-终了位置正确；
另从管路系统原理图分析，系统总水流实际由两路分流——一路由K3控制流经产品，一路由K4控制流入水箱。系统总水流由123kW水泵决定，约12kg/s；K3路水流量对于X产品最小5kg/s左右，最大10 kg/s左右；K4路分流能力可达到12kg/s，但一般用于40号产品的试验，阀门开度在15%～85%即可保证全程试验需要。而此次试验流量要求0.9kg/s，必须保证足够的分流量，即K4完全打开。为此，认真检查从——分流点——K4阀门——水箱——部分的管路和元件，找到了问题的原因在于K4： K4为通径80mm的手动阀门，作用力较大，尤其是最大最小阀位行程段，很少使用，而此次试验中全开K4时工人按一般手法开启，实际行程尚未到位，使分流不够，造成K3调节小流量不能达到要求。将K4操作手柄通过提拉重新调整，达到阀门全开状态，此时再进行产品试验，通过K3调节管路流量，达到了0.9kg/s要求。
1.2.2解决计算机调节操作失灵问题
试验时，出现计算机调节操作失灵问题，现象为：在计算机系统交互界面（见图3）操作电磁阀，给定阀门开度百分比数值命令，界面数字显示流量值没有变化。为了验证显示现象，实际查看了现场水流状态证实流量没有变化，即判断调节操作失灵。解决过程如下：
1.2.2.1系统分析
液流试验台计算机系统主要由工控机和现场采集模块组成（见图1测控系统原理图），采用RS-485工业现场总线，将现场模块及阀门智能后备操作器与计算机连接，以实现计算机对试验参数的采集测量和阀门的调节。
试验参数的采集由A/D模块完成，型号为ADAM-4017，采用RS-485工业现场总线，通过RS485-232转换模块将数据传送入计算机。
手操器通过485接口以2根信号线与RS485-232转换模块相连，转换模块再与计算机进行通讯。系统共有6个手操器，并联接入转换模块的485接口，它们的地址分别是1～6。
通过系统分析，确定问题发生的可能原因如下：
⑴电缆与各元件接点、接口连接故障；⑵ 系统控制信号、反馈信号传送不通；⑶转换模块内部故障，包括ADAM-4017 A/D转换模块、RS485-232转换模块；⑷电磁阀电路故障或机械调节部分故障；⑸控制元件故障DFQA5666FRS485手操器；
1.2.2.2采取的检查措施
⑴ 首先检查各线缆与计算机接口、模块、控制器、流量计、电磁阀连接接头是否牢固，有无掉线、虚连；检查结果各接点均连接良好。
⑵ 系统控制信号是按不同的通道传送的，计算机内部程序已按硬件通道连接对应进行控制，每次试验时需按试验产品实际情况人工输入一定的信息，如果输入信息不正确，就可能产生信号通道错误。实际检查了程序参数设置：包括组件代号、产品管路代号、系统管路代号、分级流量点、流量计编号、仪表系数等，均正确适宜。
⑶ 在进行系统操作的同时，用万用表检测A/D转换模块、RS485-232转换模块工作电压，检查结果工作正常；
⑷ 用万用表检查电磁阀输入信号、阀位反馈信号正常，阀芯机构完好、动作灵活到位；
通过上述排查确定ST2损坏，生准部门遂购买相同型号手操器一台代替。其它工作状态不正常的应送检定，然后再做进一步的判断。
2 试验结果
采取前述工艺措施后试验顺利进行，试验数据表明试验台流量能力有所提高，实际试验过程得以采用全流量测试。设计要求额定流量0.673kg/s，入口压力0.1～0.2Mpa；实际测试额定流量 0.673kg/s，入口压力分别为0.134和 0.130Mpa；结果数据稳定，一致性较好。经设计方现场认定，满足设计要求。
3 结论
通过对现有试验设备的调查分析、对产品性能参数的分析、现场检查管路调整、工装设计、试验工艺方案调整等系列措施，解决了试验过程中出现的问题，达到设计要求。
通过此次工作过程，对我厂液流试验系统增进了了解，也对今后工作积累了一定经验。新试验台系统，能够进行的液流试验项目就有了较大的范围。据了解，国内能够进行此类精度水力试验的厂所单位很少，在目前经济形势下，如果能够承揽专门的流量试验任务，则可为工厂创造额外的效益。
[关键词]液流试验台 再生冷却身部 流量试验 问题 解决措施 试验结果
中图分类号：U260.14+6 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）48-0108-01
概述
X产品液流试验台，用于X发动机燃烧室、头部、身部、燃气发生器的液流试验。13年上海X所委托我厂生产一种推力室产品（再生冷却身部），其流量、阻力降、强度等性能参数与X产品有相似要求，目前，对45厂房现有试验台性能、状态进行全面的调查、比较。
经过调查并进行参数比较，各试验台均不满足试验需要，但是通过对各试验台功能的综合分析，制定了新的工艺方案。在实际试验过程中，又发生试验台故障，具体为流量调节出现问题，用计算机系统操作电磁阀门失灵，造成所有液流试验无法进行。通过对系统各手动阀、电磁阀、控制线路、控制元件的排查、检修，恢复了试验系统部分功能，最终利用X液流试验台完成再生冷却身部的液流试验，结果达到设计满意。
1.问题解决过程
1.1 试验台的选择及相关改进措施
设计方对再生冷却身部流量试验主要参数的要求如下：
a. 液流冲洗参数 0.9kg/s，5min，反复3次； b. 液流试验参数
额定流量 0.673kg/s，入口压力0.1～0.2Mpa；流量范围 90%、95%、100%、105%、110%，根据要求计算出5点流量对应值—— 0.606，0.639，0.673，0.707，0.74
试验台情况进行分析如下：
⑴ 只有SY21试验台各项参数满足产品要求，但需要大修，且预计耗资巨大，几乎相当于重建；⑵ K4646和SPB试验台流量与产品设计要求相差太大，不能采用；⑶ SY20试验台流量小，不符合产品要求，虽可采取在小流量测量，然后折算至额定流量的办法，但折算比例较大会影响数据精度；此外试验管路通径小需要改造；⑷ SPB新试验台B路流量参数与产品较为接近，但基本达到流量上限，试验工作稳定性不确定，需通过实际验证进行全流量或半流量试验；试验管路箱体内为φ15，箱外至产品部分为φ10，会产生较大阻力降，影响流量，需要改造；接口不能通用，需要制作专门的转接工装。
根据上述分析制定方案措施并实施如下：
a. 流量试验主要在SPB新试验台上进行，其中额定流量试验使用系统管路B。液流冲洗要求0.9kg/s，在新老SPB试验台均可单独进行；在新试验台则使用系统管路C，因无精度要求，粗调即可满足要求；
b. 試前对管路进行了改造，经查产品进口部分内孔为φ12，而试验系统管路从泵后至流量计、出口过滤器为φ20，过滤器至产品接口为φ10，为提高流量将φ10段管路拆除，更换为通径φ20的金属软管并可靠连接；
c. 试验系统与产品的连接主要采用螺纹连接，满足连接强度和密封性。在设计中特殊考虑了进口部分管径突变对流场的影响，将球形接头同时设计出内部变径φ20-φ12，以减少阻力降并达到稳流；
d. 将计算机测试程序相关参数按产品设计参数重新设置；
1.2 解决试验台调节异常问题
1.2.1解决C路流量调节不到位问题
根据管路系统原理图、液流试验系统测控原理图，经分析首先检查主电磁阀、微调电磁阀，检查结果螺杆装置动作正常、阀位初始-终了位置正确；
另从管路系统原理图分析，系统总水流实际由两路分流——一路由K3控制流经产品，一路由K4控制流入水箱。系统总水流由123kW水泵决定，约12kg/s；K3路水流量对于X产品最小5kg/s左右，最大10 kg/s左右；K4路分流能力可达到12kg/s，但一般用于40号产品的试验，阀门开度在15%～85%即可保证全程试验需要。而此次试验流量要求0.9kg/s，必须保证足够的分流量，即K4完全打开。为此，认真检查从——分流点——K4阀门——水箱——部分的管路和元件，找到了问题的原因在于K4： K4为通径80mm的手动阀门，作用力较大，尤其是最大最小阀位行程段，很少使用，而此次试验中全开K4时工人按一般手法开启，实际行程尚未到位，使分流不够，造成K3调节小流量不能达到要求。将K4操作手柄通过提拉重新调整，达到阀门全开状态，此时再进行产品试验，通过K3调节管路流量，达到了0.9kg/s要求。
1.2.2解决计算机调节操作失灵问题
试验时，出现计算机调节操作失灵问题，现象为：在计算机系统交互界面（见图3）操作电磁阀，给定阀门开度百分比数值命令，界面数字显示流量值没有变化。为了验证显示现象，实际查看了现场水流状态证实流量没有变化，即判断调节操作失灵。解决过程如下：
1.2.2.1系统分析
液流试验台计算机系统主要由工控机和现场采集模块组成（见图1测控系统原理图），采用RS-485工业现场总线，将现场模块及阀门智能后备操作器与计算机连接，以实现计算机对试验参数的采集测量和阀门的调节。
试验参数的采集由A/D模块完成，型号为ADAM-4017，采用RS-485工业现场总线，通过RS485-232转换模块将数据传送入计算机。
手操器通过485接口以2根信号线与RS485-232转换模块相连，转换模块再与计算机进行通讯。系统共有6个手操器，并联接入转换模块的485接口，它们的地址分别是1～6。
通过系统分析，确定问题发生的可能原因如下：
⑴电缆与各元件接点、接口连接故障；⑵ 系统控制信号、反馈信号传送不通；⑶转换模块内部故障，包括ADAM-4017 A/D转换模块、RS485-232转换模块；⑷电磁阀电路故障或机械调节部分故障；⑸控制元件故障DFQA5666FRS485手操器；
1.2.2.2采取的检查措施
⑴ 首先检查各线缆与计算机接口、模块、控制器、流量计、电磁阀连接接头是否牢固，有无掉线、虚连；检查结果各接点均连接良好。
⑵ 系统控制信号是按不同的通道传送的，计算机内部程序已按硬件通道连接对应进行控制，每次试验时需按试验产品实际情况人工输入一定的信息，如果输入信息不正确，就可能产生信号通道错误。实际检查了程序参数设置：包括组件代号、产品管路代号、系统管路代号、分级流量点、流量计编号、仪表系数等，均正确适宜。
⑶ 在进行系统操作的同时，用万用表检测A/D转换模块、RS485-232转换模块工作电压，检查结果工作正常；
⑷ 用万用表检查电磁阀输入信号、阀位反馈信号正常，阀芯机构完好、动作灵活到位；
通过上述排查确定ST2损坏，生准部门遂购买相同型号手操器一台代替。其它工作状态不正常的应送检定，然后再做进一步的判断。
2 试验结果
采取前述工艺措施后试验顺利进行，试验数据表明试验台流量能力有所提高，实际试验过程得以采用全流量测试。设计要求额定流量0.673kg/s，入口压力0.1～0.2Mpa；实际测试额定流量 0.673kg/s，入口压力分别为0.134和 0.130Mpa；结果数据稳定，一致性较好。经设计方现场认定，满足设计要求。
3 结论
通过对现有试验设备的调查分析、对产品性能参数的分析、现场检查管路调整、工装设计、试验工艺方案调整等系列措施，解决了试验过程中出现的问题，达到设计要求。
通过此次工作过程，对我厂液流试验系统增进了了解，也对今后工作积累了一定经验。新试验台系统，能够进行的液流试验项目就有了较大的范围。据了解，国内能够进行此类精度水力试验的厂所单位很少，在目前经济形势下，如果能够承揽专门的流量试验任务，则可为工厂创造额外的效益。