0 引 言

往复式压缩机是石油化工等行业的大型关键设备之一，在企业生产中发挥着不可替代的作用，一旦在运行过程中发生故障，会导致生产中断甚至出现重大安全事故。通过状态监测和故障诊断技术，可以了解往复式压缩机的运行状态，早期发现故障及其原因，预报缓变故障[1]。

往复式压缩机的示功图综合反映了压缩机的运行状况和工作性能，示功图法是研究压缩机性能与工作状态的基本方法之一，是有效的参数法诊断手段，可在较深层次上诊断压缩机故障。

示功图数据采集系统以传感器技术、数据采集、信号处理和故障诊断技术为基础，对往复式压缩机组进行实时在线状态监测和数据分析，进而对故障产生原因、部位和严重程序进行识别、判断和决策。由于往复式压缩机在工作过程中转速处于非匀速状态，不适合采用等时间间隔采集气缸压力信号，因此曲柄转角信号和压力信号的同步采集是往复式压缩机示功图数据采集的关键。

国内外一些公司和高校针对往复式压缩机示功图数据采集系统进行了研究。美国GE-Bently公司的System1系统[2]和北京博华信智公司的BH5000-R系统采用了基于键相传感器的同步数据采集技术实现示功图功能，文献[2]采用了基于转速脉冲传感器的同步数据采集技术实现示功图功能。

现有系统或研究在硬件上利用键相传感器或转速脉冲传感器实现曲柄转角信号和压力信号的同步数据采集，在软件上利用高级编程语言实现往复式压缩机同步数据采集系统，从而存在以下几个方面的缺点：同步数据采集精度低；系统硬件成本较高；软件开发周期较长；不能根据现场设备实际情况灵活进行组态和扩展。

本研究在国内外研究的基础上，设计出一种基于LabVIEW平台和Firebird嵌入式数据库的往复式压缩机示功图数据采集系统。该系统采用旋转编码器实现曲柄转角信号和压力信号的同步数据采集，具有同步精度高、硬件成本低、系统开发周期短、效率高、可灵活组态和扩展的优点。

 

1 往复式压缩机示功图

示功图是反映往复式压缩机一个工作循环中活塞所处位置与气缸内气体压力变化的曲线[3-5]。(图1)A-B表示压缩过程，B-C表示排气过程，C-D表示气缸内残余气体的膨胀过程，D-A表示吸气过程。

往复式压缩机的示功图数据采集系统的监测对象包括：气缸的压力信号、主轴的脉冲信号。

此时，活塞位移为：

x=AO-CO=AO-(CE+EO)=1+r-(lcosβ+rcos α)

(1)

根据往复式压缩机工作的现场工况和实际需要，示功图数据采集系统能够同时采集4路压力信号和3路数字脉冲信号，可根据需要对硬件系统进行扩展。系统硬件选型如表2所示。

主要是利用固态分层发酵法，以酒醅为主要原料，加入填充料如谷糠后进行醋酸的发酵过程。制醋醅的工艺流程包括：打底、拌麸、带热、提热、过杓、露底、封缸、伏缸。在此阶段涉及的传统设备有大缸、木耙，可利用的机械设备有长条形醅池、翻醅机、转池车等。

 

(2)

即

 

(3)

其中：称为连杆长径比。

由式(3)结合三角函数关系可得：

源于巴楚文化的《黑暗传》，被誉为汉民族的活态史诗和文化“活化石”；汉水丹江口的吕家河村，被誉为“中国汉民族民歌第一村”；中国孝文化的摇篮孝感，中国最古老的城堡盘龙城，中国最有影响的布衣山水田园诗人孟浩然的故居——鹿门山，中国智圣诸葛亮的隐居地与耕读地古隆中，古代土木工程的第三大奇迹——褒斜石门古隧道、太极湖，中国最早的楚长城，这些都发生在汉江流域。

 

(4)

在往复式压缩机示功图数据采集系统中，曲柄转角信号为数字量信号，压力信号为模拟信号,通过外部脉冲触发同步数据采集的硬件同步技术实现曲柄转角信号和压力信号的同步数据采集。触发脉冲可选择键相传感器触发和旋转编码器触发。

 

(5)

假设气缸活塞的面积为Ap，则气缸内气体体积为 V(α)：

 

(6)

 

曲柄转角信号和气缸压力信号的同步采集触发信号源用三通道增量式旋转编码器获取。旋转编码器A相脉冲作为压力采集的外部触发信号，由于旋转编码器发出的脉冲相位角度固定，从而实现等转角采样，保证曲柄转角信号和压力信号的同步采集。旋转编码器的Z相在固定角度输出一个脉冲，将此角度位置与活塞止点位置对应的主轴转角重合，实现气缸压力信号循环采样。

2 同步数据采集技术

将式(4)代入式(1)整理可得：

2.1 基于键相传感器的同步数据采集

 

基于键相传感器的同步数据采集的结构示意如图3所示:在电机转子主轴径向安装感应块，12个感应块均匀分布在转子径向，用来产生键相信号；另一个单独的感应块用来产生外部脉冲信号。

综上所述，使用完整结肠系膜切除术可显著降低患者术中出血量和显著增加患者淋巴清扫数量，减小了患者手术风险及并发症的发生率，在很大程度上可以改善患者临床症状，提升患者治疗效果。

在采集数据时，通过外部脉冲信号触发键相信号和模拟信号的同步采样，记录12个键相脉冲的时刻。已知键相的相位角度、键相的时刻和压力信号采样点的时刻，通过插值即可得到每一个模拟信号采样点的相位角度。如图4所示，实线箭头采样点的时刻及相位角度与键相信号相同，虚线箭头采样点的时刻已知，通过软件插值算法即可得到相位角度。

 

2.2 基于旋转编码器的同步数据采集

由式(6)可计算出任意角度α对应的气缸内气体的容积V，传感器和数据采集卡同步采集到气缸内的压力信号P，即可绘制出往复式压缩机的P-V示功图曲线。

如图5所示，旋转编码器Z相脉冲触发数据采集后，数据采集卡开始记录每个脉冲对应的压力信号，压力信号采样点的相位角度与其对应的A相脉冲角度相同，从而实现曲柄转角信号和压力信号的同步采集。

 

2.3 同步数据采集技术对比

对比上述2种同步数据采集的原理，结果如表1所示。

 

表1 同步数据采集技术对比Tab.1 Comparison of synchronous data acquisition techniques

  

同步数据采集技术特点基于键相传感器的同步数据采集压力信号基于采样频率采样;每转的压力信号采样点数不固定,与转速有关;压力数据采样点对应的角度需通过软件插值算法求得。基于旋转编码器的同步数据采集压力信号基于脉冲信号触发采样;每转的压力信号采样点数固定,等于旋转编码器的分辨率;压力数据采样点对应的角度可准确得到。

通过对比可知：基于旋转编码器的同步数据采集精度高于基于键相传感器的同步数据采集精度，故本研究选用基于旋转编码器的同步数据采集。

3 系统设计

3.1 总体设计

如果没有高品质和高翻译质量，再精美的包装和形象也很难在世界上传播出去。因此，出版物应该是要高质的同时还要和外部形象。质量是品牌的重要保证，质量不高，特别是翻译质量差就在市场上很难形成品牌，而没有品牌效应难以占有一定的市场。

在往复式压缩机的运动中，活塞的位移可以通过曲柄连杆机构的几何关系和运动关系来计算。如图2所示，活塞离曲柄最远点A为外止点，离曲柄最近点B点为内止点。设曲柄半径为r ，则活塞的行程S=AB=2r。假设曲柄半径与活塞和曲柄旋转中心线夹角为α，活塞位于外止点时α=0°，当曲柄旋转α角时，连杆旋转角度假设为β 。

往复式压缩机的示功图数据采集系统的硬件包括：压力传感器、旋转编码器、数据采集卡、嵌入式计算机。

往复式压缩机的示功图数据采集系统的软件平台包括：基于LabVIEW平台开发的往复式压缩机示功图数据采集系统、Firebird嵌入式数据库。

往复式压缩机示功图数据采集系统中，传感器获取的气缸压力信号和转速脉冲信号进入数据采集卡，经过数据采集软件处理后显示、存储，如图6所示。

 

3.2 硬件设计

据图2，由正弦定理可得：

 

表2 示功图数据采集系统硬件选型Tab.2 Hardware selection of indicator diagram data acquisition system

  

硬件类型数量厂家型号压力传感器4GE-druckPTX5072-TD-A3-CA-H2-PA旋转编码器1OMRONE6B2-CWZ6C 360P/R 0.5M数据采集卡1NIPCIe 6323

压力传感器选用GE-druck的UNIK 5 000系列压力变送器，该系列使用GE革新后的硅压阻技术，故而结构紧凑，安装方便；防尘/水等级达到IP65，防爆等级满足ATEX 1254及Eex ia IIC T4标准，广泛适用于石油化工领域的压力信号采集。

旋转编码器选用欧姆龙的E6B2-CWZ6C系列增量型旋转编码器，分辨率(脉冲/转)选用360P/R，输出相有A、B、Z相，满足系统同步数据采集要求。

每个家庭都会做蒸鱼，但有时候蒸鱼表面熟了，底部却还没熟，再蒸又过火了，怎么才能把鱼蒸好呢？现在就来教大家一个小窍门，既可以除腥又可以把鱼蒸得均匀快熟。

异位发酵床适用于传统的猪舍，但与猪舍保持有一定的独立性。在原本水冲舍的粪污处理模式中，还会产生比较大的污水量，而发酵床对于粪污的处理容量有限，也就需要对原有猪舍进行改造处理，以此从源头上进行污水产生量的有效控制。①实施完全雨污分离技术，特别是南方多雨的区域，还能有效减少污水量。②进行猪饮水洒落水的收集与分离。③进行粪污收集管道与收集池的防渗化处理。由于老旧的猪舍粪污收集管路与收集池多具有简便、开放的特点，防渗性能比较差，在长时间渗漏后还会对猪场的周边土壤与水环境造成影响，导致污水产生量极大增加。在经过上述整改措施的应用后，可以使污水产生量减少70%～90%，进而获得良好的生态效益[3]。

英国：在中小学教材中增添个人理财内容，并列入考试范围。1998年7月，苏格兰课程咨询委员会在苏格兰皇家银行的赞助下，设置了5～18岁学生的理财教育目标；到了2005年年底，英国教育当局在教材编写过程中，出台了一项引人注目的举措——在中小学教材中增添两个教学单元的个人理财内容，着重教学生如何管理自己的钱财，如何存钱和花钱。并在2006年9月开始全国实施课程教授。2010年9月起，英国政府教育主管部门已经决定，“基础财务技能”将成为英国初中毕业考试中数学考试的一个组成部分。尽管英国家庭普遍富裕，但英国每年都会有50万的报童。这与父母鼓励孩子“打工赚零花钱”是分不开的。

数据采集卡选用美国国家仪器公司(简称NI)的X系列数据采集卡，型号为PCIe 6 323。该采集卡采样率达到250 KS/s，模拟输入通道有32个，模拟输出通道有4个，数字量输入输出通道有48个，计数器/定时器有4个。

3.3 软件设计

往复式压缩机示功图采集的LabVIEW程序如图7所示。旋转编码器的Z相作为触发脉冲信号，用于触发一个PV图循环的开始数据采集。旋转编码器的A相作为压力P的数据采集触发信号，每个压力信号对应的角度已知，对角度进行计算处理，即可得到往复式压缩机气缸的容积V。

企业可以为高校科研树立明确的市场目标，避免校内学术带头人因个人兴趣随意变动研究方向，也解决了上文中提出的“科研选题与企业需求信息不对称”问题，提高了科研成果的实用性。同时高校与企业之间共建公共技术服务平台，实时发布高校科研成果和企业技术需求信息，促进双方技术信息流通，方便高职院校根据企业需要开展新的科研项目。深化长久稳定的校企合作办学体制，对高职院校科研成果推广具有重要的现实意义[7]。

将压力P作为纵坐标，容积V作为横坐标送入到图形显示控件，即可得到往复式压缩机的示功图。

 

4 系统测试

 

将往复式压缩机示功图数据采集系统应用于某公司某型号的往复式压缩机进行系统测试。测试结果表明，系统稳定可靠，能够实时连续精确地采集往复式压缩机的示功图数据，并将数据保存在数据库中，用于历史数据查看和故障诊断分析。系统采集到的往复式压缩机示功图如图8所示。

5 结 语

往复式压缩机示功图数据采集系统利用基于旋转编码器的同步数据采集技术，结合压力传感器、旋转编码器、数据采集卡等硬件平台，能够实时连续地对往复式压缩机的示功图数据进行采集、处理、显示和保存，并能对历史数据进行查看和分析，在往复式压缩机示功图状态监测和故障诊断领域中有着广泛的应用前景。

要借鉴建设项目水资源论证的工作实践和经验，吸收各级水行政主管部门的管理人员、科研人员及建设项目水资源论证从业人员以及社会各方力量，组织规划水资源论证队伍和专家队伍，搭建规划水资源论证技术交流平台。要加强规划水资源论证培训工作，根据不同的培训对象设计不同的培训内容，建议对规划水资源论证管理人员、从业人员和评审专家三支队伍进行培训，分层次、有重点、有计划地举办专题培训班。

参考文献:

[1] 安定纲.往复式压缩机技术问答[M].北京:中国石化出版社,2005.

[2] 陈云,江志农,高金吉.基于LabVIEW的大型往复式氢气压缩机组在线监测系统开发[J].北京化工大学学报：自然科学版,2003,30(2):63-65.

[3] 郁永章.容积式压缩机技术手册[M].北京:机械工业出版社,2000.

[4] Paul C. Hanlon.压缩机手册[M].郝点,等，译.北京:中国石化出版社,2003.

[5] 姜培正.过程流体机械[M].北京:化学工业出版社,2001.