试验平台结构设计（共10篇）
试验平台结构设计 篇1
推力轴承是机械产品中最常用的机械零部件之一,但是在一些特殊的机械结构中(如航空、船舶等),由于所处环境的特殊性,一般推力轴承不能满足要求。针对这种情况,结合某特殊航空部件,在以垫圈为基体,在垫片上涂上0.80 mm的新型耐磨材料,该材料具有“自润滑”性能,形成特殊的自润滑垫圈。从而达到代替推力轴承的目的。通过对该航空部件上该垫圈所处的实时环境的检测与分析,设计了试验平台,并进行低温极限环境下的模拟试验,得到该自润滑耐磨垫圈磨损曲线,验证其可靠性能。
1 实验机理分析与结构设计
1.1 试验机理
部件模型如图1所示。垫圈在沿Y轴方向受到力F的作用,同时部件1和部件2在绕Y轴方向有相对旋转运动,由于结构的限制,普通的推力轴承由于结构大、安装不便等,难以满足要求,于是考虑采用新型“自润滑耐磨垫圈”的方法。自润滑耐磨垫圈是在垫圈表面增加0.8 mm耐磨材料后,增加了垫圈的耐磨性,具有推力轴承的性能。根据实际环境,进行极限低温环境(-55±5℃)下的试验。实现的形式为:搭建实验平台,使垫圈在受到恒定的力F作用下,进行磨损实验,磨损时摆动的角度为α,经过n次摆动摩擦后,测量其厚度的变化,并通过相关的计算与分析验证该耐磨垫圈的可靠性。
1.2 实验平台的机械结构设计
实验平台的机械结构设计如图2所示。该实验平台由伺服电机、减速器、压力传感器、温度显示仪表、机架等组成。在运行过程中,通过压力伺服电机带动丝杠,从而使垫圈受压,压力的大小由压力传感器测量,当压力增加到一定值时,压力电机自动停止。同时,启动旋转电机,通过减速器的调速,以及连杆机构的运动使轴承以一定的角度摆动从而使垫圈受到摩擦。当垫圈磨损,压力值低于预设值时压力电机再次自动运行,实现压力值的稳定不变。为了维持在低温环境下进行试验,设计低温槽,其原理如图3所示。
图3所示的低温槽中通过在两尼龙材料夹层中间填充石棉实现保温,在试验过程中,通过导入液氮到铝制的液氮槽内,液氮的沸点为零下195.6℃,在汽化时迅速吸热,使周围的温度迅速下降,铝制液氮槽的散热片结构使垫圈周围的温度降低,通过控制液氮的多少和调温板对散热面积的调整,实现垫圈保持在-55±5℃的范围内,从而达到低温环境的目的。连杆机构能够实现对摆动角度的调整与设定。其原理如图4所示。
在图4中,L1、L2、L3为连杆,通过对摆动过程中的两个极限位置进行分析,可得摆动角度为
α=2arctan(L/2/L0) (1)
而L=2r1 (2)
故α= 2arctan(r1/L0) (3)
在实验过程中,通过偏心结构调节r的位置,从而调整摆动角度α值。
2 控制系统设计
2.1 控制系统的组成
该实验平台的控制以台达SV系列PLC以及相应的模拟量采集模块为核心。压力检测采用CYT202系列S型压力传感器。温度传感器连接智能显示数字调节仪实现温度值的实时显示,通过设置数显调节仪的温度上限值和温度下限值,当温度高于上限值或者低于下限值时,相对应的输出继电器开启,PLC读取继电器的状态,从而进行状态报警。采用的减速机的减速比分别为:旋转电机减速器减速比7.5,压力电机减速器减速比40。整个控制系统构成如图5所示。上位机PC采用台达PLC编程软件WPL SOFT通过台达公司的Ethernet以太网通讯模块实现和PLC的数据交换。
2.2 PLC程序的编写
PLC采用两路高速输出点分别控制压力电机和旋转电机。在程序编写上,采用模块化的编程方法,分为模拟量处理、电机运行、计时、以及复位清零程序模块。在模拟量处理模块中,采用台达DVP04AD-S模拟量处理模块,该模块可以接收外部4个模拟量信号(电压或者电流均可),并将接收的信号转换为14位数字信号,通过台达DVP-PLC主机指令FROM/TO读取模拟量模块里面的数据,根据在主机中设置A/D转换曲线,转换为和实际压力值相对应的数值关系,从而得到传感器的压力值[1]。电机运行程序中,压力电机的运行采用台达PLC中的PLSV指令,该指令规定PLC高速脉冲的频率和脉冲发送装置,从而实现对伺服电机的控制。旋转电机的运行采用DRVA指令,该指令规定PLC高速脉冲的发送数目、发送频率和发送装置[2],从而实现旋转电机按照一定的转速转动有限圈后自动停止。
2.3 上位机可视化界面的实现
上位机和PLC的通讯采用台达的Ethernet以太网通讯模块,该模块支持MODBUS TCP通讯协议(同时支持Master和Slave模式)[4]。上位机通讯程序的编写基于Visual C++ 6.0平台,采用Winsock进行编写。Winsock是基于Socket模型的API开发网络上的应用程序,可以直接调用它。在C++编译环境下提供了Client Socket控件,用此控件可以更方便地实现网络编程[3]。PLC作为服务器端,上位机根据MOD-BUS TCP通讯协议以信息帧的形式发送命令请求[5]。可视化界面操作界面如图6所示。通过对界面上的按钮控件添加消息响应函数,发送数据到与PLC装置中实现相对应的功能,表1为PLC装置功能表。
3 实验过程
自润滑垫圈的初始厚度D=2.82 mm,耐磨材料的厚度d=0.8 mm,夹持垫片部分的粗糙度为R1.4,试验环境温度为-55±5℃。实际检测得知,运行过程中所受到的力的经验值F=4 600 kg,在运行过程中受到交叉角度摆动的影响α1=200,α2=100。在实验平台设计上,如图4中L0=200 mm,故
r1=L0×tan ((α1)/2)=200 mm×tan100=35.2 mm (4)
r2=L0×tan((α2)/2)=200 mm×tan50=17.5 mm (5)
根据该机械结构运行过程中的实际情况,进行实验低温极限环境下试验,直到耐磨材料磨掉为止,摆动频率为2次/s。分别在不同摆动角度的组合下进行实验,摆动相应的次数后,测量垫圈,多点测量取最小值,最终得到测量数据如表2。以累计摆动次数为横坐标,厚度(单位为毫米)为纵坐标,并采用最小二乘法对测量的数据进行拟合[6],得到如图7所示曲线。曲线的方程为
(下转第84页)
(上接第75页)
y=-8×10-6x﹢2.735 1
4 结 论
(1)试验结果表明,该实验平台的设计符合实验原理,能够达到实验要求;(2)从图7所示的曲线可知,y=-8×10-6x﹢2.735 1(其中,x为摆动次数;y为垫圈的厚度),曲线斜率k=-8×10-6,磨损速度为:0.08 mm/万次。在此极限低温的情况下磨损速率较大,应该考虑在垫圈失效之前及时更换垫圈;(3)试验中由于低温环境造成的水蒸气很大程度影响耐磨材料的性能,应考虑进一步的试验。
摘要：实现了某特殊垫圈低温磨损试验平台的机械结构设计,完成了以PLC为核心的控制系统硬件以及基于Visual C++6.0的上位机控制软件设计。通过实验,获取了关于该零件实验数据,并用最小二乘法拟合得到了垫圈磨损曲线:y=-8×10-6x+2.735 1(其中,x为摆动次数;y为垫圈的厚度),曲线斜率k=-8×10-6,磨损速率为:μ=0.08 mm/万次。
关键词：垫圈,PLC,Visual C++,控制系统
试验平台结构设计 篇2
恒重系指相邻两次称取间隔时间大于（）的情况下，前后两次称量之差小于该项试验所要求的称量精密度。A.1 h B.2 h C.3 h D.4 h 答案:C
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第2题
测定粗集料(碎石、砾石、矿渣等)的颗粒组成,人工筛分时，需使集料在筛面上同时有水平方向及上下方向的不停顿的运动，使小于筛孔的集料通过筛孔，直至1min内通过筛孔的质量小于筛上残余量的（）为止 A.0.10% B.0.20% C.0.30% D.0.40% 答案:A
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第3题
测定粗集料(碎石、砾石、矿渣等)的颗粒组成、干筛法筛分结果的计算若损耗率大于()，应重新进行试验。A.0.10% B.0.20% C.0.30% D.0.40% 答案:C
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第4题
T0221-2005岩石单轴抗压强度试验通常采用（）状态下岩石立方体（或圆柱体）试件的抗压强度来评价岩石强度。A.饱和 B.干燥 C.自然风干 D.天然 答案:A
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第5题
T0221-2005岩石单轴抗压强度试验用于桥梁工程的石料，尺寸为（）A.直径为50mm,高径比为2:1的圆柱体试件 B.边长为70mm的立方体试件 C.边长为50mm的立方体试件
D.直径和高度均为50mm的圆柱体试件 答案:B
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第6题
T0221-2005岩石单轴抗压强度试验有显著层理的岩石，分别沿平行和垂直层理方向各取试件（）个。A.3 B.4 C.5 D.6 答案:D
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第7题
T0221-2005岩石单轴抗压强度试验规范中要求用（）量取试件的尺寸。A.钢直尺 B.测距仪 C.游标卡尺 D.钢卷尺 答案:C
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第8题
T0221-2005岩石单轴抗压强度试验软化系数计算是采用（）A.岩石饱和状态下和烘干状态下的单轴抗压强度之比 B.岩石自然状态下和烘干状态下的单轴抗压强度之比 C.岩石饱和状态下和自然状态下的单轴抗压强度之比 D.岩石冻融循环后和烘干状态下的单轴抗压强度之比 答案:A
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第9题
测定粗集料(碎石、砾石、矿渣等)的颗粒组成对()可采用干筛法筛分。
A.水泥混凝土用粗集料 B.沥青混合料用粗集料 C.底基层用粗集料 D.基层用粗集料 答案:A
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第10题
测定粗集料(碎石、砾石、矿渣等)的颗粒组成对沥青混合料及基层用粗集料必须采用（）试验。A.干筛法 B.水洗法 C.水浸法 D.A与B都可以 答案:B
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第11题
规准仪法适用于测定（）使用的4.75㎜以上的粗集料的针状及片状颗粒含量，以百分率计 A.水泥混凝土 B.沥青混合料 C.底基层 D.基层 答案:A
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第12题
规准仪法筛分后的粒径，以下不属于划分范围的是（）mm A.4.75～9.5 B.9.5～16 C.16～26.5 D.26.5～31.5 答案:C
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第13题
规准仪把集料分为（）个粒级分别进行试验。A.3 B.4 C.5 D.6 答案:D
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第14题
粗集料压碎值试验采用风干石料用13.2㎜和9.5㎜标准筛过筛，取（）mm的试样3组各3000g，供试验用。A.4.75～9.5 B.9.5～13.2 C.9.5～16 D.16~19 答案:B
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第15题
粗集料压碎值试验每次试验的石料数量应满足按下述方法夯击后石料在试筒内的深度为()mm。A.50 B.75 C.100 D.125 答案:C
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第16题
粗集料软弱颗粒试验称风干试样（），如颗粒粒径大于31.5㎜，则称4㎏ A.1㎏ B.2㎏ C.3㎏ D.4㎏ 答案:B
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第17题
粗集料软弱颗粒试验将每份中每一个颗粒大面朝下稳定平放在压力机平台中心，9.5mm~16mm的颗粒应加以（），破裂之颗粒即属于软弱颗粒。A.0.1kN B.0.15kN C.0.25kN D.0.34kN 答案:C
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第18题
粗集料软弱颗粒试验将每份中每一个颗粒大面朝下稳定平放在压力机平台中心，16mm以上的颗粒应加以（），破裂之颗粒即属于软弱颗粒。A.0.1kN B.0.15kN C.0.25kN D.0.34kN 答案:D
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第19题
粗集料密度及吸水率试验取试样一份装入干净的搪瓷盘中，注入洁净的水，水面至少应高出试样()，轻轻至搅动石料，使附着在石料上的气泡完全逸出。A.10mm B.20mm C.30mm D.40mm 答案:B
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第20题
粗集料密度及吸水率试验,集料在室温下保持浸水()。A.6h B.12h C.24h D.44h 答案:C
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第21题
粗集料密度及吸水率试验中应调节水温在()范围内。A.10℃～15℃ B.15℃～25℃ C.10℃～25℃ D.15℃～35℃ 答案:B
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第22题
粗集料密度及吸水率试验应将试样用标准筛过筛除去其中的细集料，对较粗的粗集料可用()筛过筛 A.2.36mm B.4.75mm C.9.5mm D.13.2mm 答案:B
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第23题
表观相对密度γa、表干相对密度γs、毛体积相对密度γb公式计算至小数点后（）位。A.1 B.2 C.3 D.4 答案:C
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第24题
粗集料软弱颗粒试验需要不需要的标准筛（）； A.2.36mm B.4.75mm C.9.5mm D.16mm 答案:A
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第25题
粗集料软弱颗粒试验将每份中每一个颗粒大面朝下稳定平放在压力机平台中心，4.75mm~9.5mm的颗粒应加以（），破裂之颗粒即属于软弱颗粒。A.0.1kN B.0.15kN C.0.25kN D.0.34kN 答案:B
您的答案：B 题目分数：2 此题得分：2.0 批注：
第26题
将来样过筛，对水泥混凝土的集料采用（）筛。A.2.36mm B.4.75mm C.9.5mm D.1.18mm 答案:B
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第27题
沥青混合料的集料用()，分别筛去筛孔以下的颗粒。A.2.36mm B.4.75mm C.9.5mm D.1.18mm 答案:A
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第28题
粗集料的表观相对密度计算过程中，以下数据中用不到的是（）A.m0——集料的烘干质量(g)； B.m1——水、瓶及玻璃片的总质量(g)；
C.m2——集料试样、水、瓶及玻璃片的总质量(g)； D.m3——集料的表干质量(g)。答案:D
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第29题
粗集料的吸水率计算过程中，以下数据中用到的是（）A.m0——集料的烘干质量(g)； B.m1——水、瓶及玻璃片的总质量(g)；
C.m2——集料试样、水、瓶及玻璃片的总质量(g)； D.m4——集料饱和状态下含表面水的湿质量(g)。答案:A
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第30题
T0221-2005岩石单轴抗压强度试验压力机的控制在0.5MPa~1.0MPa的速率进行加荷直至破坏。答案:正确
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第31题
T0221-2005岩石单轴抗压强度试验结果计算值精确至0.1MPa 答案:正确
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第32题
T0221-2005岩石单轴抗压强度试验试件需要计算出顶面的面积，以此作为抗压强度所用的截面积。答案:错误
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第33题
T0221-2005岩石单轴抗压强度试验试件端面的平面度公差应小于0.05mm，端面对于试件轴线的垂直度偏差不大于0.5度。答案:错误
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第34题
T0221-2005岩石单轴抗压强度试验软化系数去三个试件的平行测定，三个值中最大与最小之差不应超过平均值的20%。答案:正确
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第35题
测定粗集料(碎石、砾石、矿渣等)的颗粒组成,水洗筛分时根据集料粒径大小选择组成一组套筛，其底部为（0.075㎜）标准筛，上部为2.36㎜或4.75㎜筛。答案:正确
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第36题
测定粗集料(碎石、砾石、矿渣等)的颗粒组成,各筛分计筛余量及筛底存量的总和与筛分前试样的干燥总质量m0相比，相差不得超过m0的0.5％。答案:正确
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第37题
规准仪法测定中需要先目测挑出接近立方体形状的规则颗粒，将目测有可能属于针片状颗粒的集料按所规定的粒级用规准仪逐粒对试样进行针状颗粒鉴定，挑出颗粒长度大于针状规准仪上相应间距而不能通过者，为针状颗粒。答案:正确
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第38题
规准仪法测定中需要将通过针状规准仪上相应间距的非针状颗粒逐粒对试样进行片状颗粒鉴定，挑出厚度小于片状规准仪上相应孔宽能通过者，为片状颗粒。答案:正确
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第39题
规准仪法测定中，需要称量由各粒级除去挑出的针状颗粒和片状颗粒后的质量，其总质量为m1。答案:错误
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第40题
用规准仪测定粗集料针片状颗粒含量的测定方法，仅适用于水泥混凝土集料。答案:正确
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第41题
粗集料磨耗试验(洛杉矶法)对所使用的集料，根据实际情况按表选择最接近的粒级类别，确定相应的试验条件，按规定的粒级组成备料、筛分。答案:正确
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第42题
游标卡尺法测定的针片状颗粒，是指用游标卡尺测定的粗集料颗粒的最大长度(或宽度)方向与最小厚度(或直径)方向的尺寸之比小于3倍的颗粒。答案:错误 您的答案：错误 题目分数：2 此题得分：2.0 批注：
第43题
粗集料密度及吸水率试验应将试样用标准筛过筛除去其中的细集料，对2.36㎜-4.75㎜集料，或者混在4.75㎜以下石屑中的粗集料，则用2.36㎜标准筛过筛。答案:正确
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第44题
集料的吸水率以烘干试样为基准，按式计算，精确至0.1％。答案:错误
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第45题
粗集料密度及吸水率试验重复试验的精密度，对表观相对密度、表干相对密度、毛体积相对密度，两次结果相差不得超过0.02。答案:正确
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第46题
粗集料密度及吸水率试验重复试验的精密度对吸水率不得超过0.2％。答案:正确
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第47题
粗集料密度及吸水率试验不同水温条件下测量的粗集料表观密度需进行水温修正。答案:正确
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第48题
粗集料密度及吸水率试验(容量瓶法)测定的结果也适用于仲裁及沥青混合料配合比设计计算理论密度时使用。答案:错误
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第49题
用拧干的湿毛巾轻轻擦干颗粒的表面水，至表面看不到发亮的水迹，即为饱和面于状态。答案:正确
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第50题
向瓶中加水至水面凸出瓶口，然后盖上容量瓶塞，或用玻璃片沿广口瓶瓶口迅速滑行，使其紧贴瓶口水面、玻璃片与水面之间不得有空隙。答案:正确
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第51题
游标卡尺法测定粗集料的针片状含量，可用于评价集料的形状和抗压碎能力，以评价适用性。答案:正确
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第52题
6、粗集料压碎值试验如集料过于潮湿需加热烘干时，烘箱温度不得超过100℃，烘干时间不超过4h。试验前，石料应冷却至室温。答案:正确
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第53题
粗集料磨耗试验(洛杉矶法)试验筛分后需要用水冲干净留在筛上的碎石，置70℃±5℃烘箱中烘干至恒重(通常不少于4h)，准确称量(m2)。答案:错误
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第54题
粗集料磨耗试验(洛杉矶法)试验计算粗集料洛杉矶磨耗损失，精确至0.01％。答案:错误
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第55题
粗集料磨耗试验(洛杉矶法)适用于各种等级规格集料的磨耗试验。答案:正确
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中国大潜艇，战略武器的试验平台 篇3
海底快车
据悉，这艘神秘的潜艇长92.6米，宽10米，高17.2米，采用双壳体结构，工作潜深160米，最大潜深200米，预计水下排水量超过6000吨，如此体量创造了常规动力潜艇的世界纪录。要如此大的身形做什么呢？
按照《简氏防务周刊》的说法，这款命名为“032工程”的潜艇是在中国海军此前装备的排水量约3000吨的039B型潜艇的基础上发展而来，最突出的变化是指挥塔围壳长度增加到约20米，艇体长度接近90米，几乎比标准潜艇大出1/3，如此大型的潜艇可能加装不依赖空气的推进系统用来延长潜水时间。据说它在测试中就已经搭载130人航行数天，简直是一部“海底快车”。
当然，“032工程”的用途肯定不是海底旅行，而是充当战略级武器的发射平台。西方军事专家称，“032工程”潜艇可携带至少两枚巨浪—2潜射洲际导弹，射程预计超过4000公里，可提升中国战略核威慑力。该艇还可装备导弹垂直发射系统和无人潜航器等，实现任务多元化。
俄罗斯“军工综合体”网站却提出不同的见解，认为中国的“032工程”主要用于巨浪系列潜射弹道导弹的测试，因为上世纪50年代苏联向中国提供的“高尔夫级”潜艇已然老矣，这艘被中国人命名为“长城—200”号的“水下发射试验先锋艇”创造过中国海军潜艇服役时间最长、发射导弹最多等多项纪录，为试验多款战略武器立下汗马功劳，但也因为使用时间太长，各项性能不复当年之勇，因此安排新艇接替势在必行。
曾参与开发“高尔夫级”潜艇的俄军事专家指出，中国发展“032工程”存在必要性，因为潜艇发射洲际导弹技术难度最大，而且实弹测试的危险性高，任何国家都不会直接拿昂贵的核潜艇进行直接试射。“通常来讲，潜射导弹试验第一步是在水下试验浮桶内进行导弹模型试射，测试导弹从发射后到离开水面这段时间内的状态。试验结束后，会将水下试验浮桶换成常规潜艇，再进行测试。第三步是在陆上靶场进行导弹离水后阶段的测试，最后才有可能进入实艇实装的潜射试验”。这位专家表示，俄罗斯新一代“圆锤”潜射洲际导弹之所以屡屡难以投产，原因就是没有较好的试验平台，而中国专门建造试验潜艇来替代核潜艇执行试射任务，无疑是两全其美的好事。
“09工程”和“蓝水海军”
中国的潜艇部队在50多年前建立。当时，中苏关系处于“蜜月期”，苏方提供了军事援助。1954年6月24日，中国海军首次在旅顺港将国旗挂到苏联赠送的潜艇上，第一艘潜艇命名为“新中国—11”号，第二艘为“新中国—12”号。军人出身的中国外交部长陈毅在登艇参观时特意在航海日志上留言：“飞机翱翔长空，战舰乘风破浪，我们一定得学会操纵潜艇，潜行千里，消灭敌人。”后来，苏联太平洋舰队又陸续将几艘旧潜艇移交给中国海军。
苏联陆续向中国转让了一些潜艇技术。到上世纪60年代，中国已自行建造了百余艘潜艇。中国在发展常规柴电攻击潜艇时，苏联向中国提供了能在水上发射弹道导弹的“高尔夫级”潜艇散件，供我国组装出“长城—200”号。
1960年后，中苏关系破裂，中国潜艇部队的发展与壮大就只能靠自己了。当年，毛泽东主席掷地有声地提出：“即便是花1万年，我们也要造出核潜艇。”
中国海军在研发潜艇的过程中曾遭遇不少困难，但一一被克服。1958年启动的“09工程”就是中国建造核潜艇的开始：中国组建了包括核能、导弹物理及造船专家的精英团队，负责人彭士禄是中国最杰出的核动力专家，当时这批专家极富热忱，其中有人甚至发出“不造出核潜艇绝不结婚”的誓言，直到16年后核潜艇下水，他们才完成终身大事。
1980年，中国第一代091型攻击型核潜艇首艇长征1号（北约称其为“汉级”）编入作战序列。1987年，092型战略导弹核潜艇（如右上图）正式服役，西方称其为“夏级”。该艇装有12枚巨浪—1潜射弹道导弹，射程1700公里左右。
2002年，在091型攻击型核潜艇的基础上，093型攻击型核潜艇下水，西方称其为“商级”。据西方智库预测，中国到2015年要建造6艘093型攻击型核潜艇（如左图）。它配备有6个鱼雷发射管，携带多种型号的鱼雷、水雷和潜射反舰导弹。
按照海外专家的说法，在092型战略导弹核潜艇的基础上，中国积极发展的第二代战略核潜艇——094型（西方称“晋级”）主要特色是反应堆功能较强，且不易发生故障，其次是静音效果良好，不易为敌人发现，第三是声呐系统极为先进。
094型核潜艇装有12枚巨浪—2导弹，射程为8000公里，可从亚洲直达北美大陆，而且该导弹可携带多颗分导核弹头，是中国的战略威慑武器。
据美国海军情报办公室称，未来中国将继续推动雄心勃勃的“09工程”，其目标是发展一种能与航母协同作战的核潜艇，以及确保核威慑的有效性。
中国曾提出“蓝水海军”的概念，指我国海军能长时间在外洋执行战斗和非战斗任务，并在较宽广的大洋范畴保护本国海洋利益和安全，防止敌对势力的威胁。而“09工程”正是实现“蓝水海军”的重要保障。
数字农业试验平台硬件设计 篇4
为开展数字农业研究,需要建立一个先进适用的数字农业试验研究平台。该平台应能按照预定的路线在田间行走,自动进行田间信息采集和精确控制变量投入,实现高度自动化、高精度位置控制下的机械化作业和信息收集平台,同时在通用机架和数字化平台上实现各种作业机具的改良和性能实验[1]。按照以上要求,自行设计和研制了数字农业试验平台(TP-DA,TestPlatform ofDigitalAgriculture)的硬件体系结构,在TPDA的基础上进行数字化技术与装备及新型作业机具等的开发研究。在设计过程中,采用模块化结构,每个模块都是相对独立地开发和运行,并统一接口,使TPDA系统具有可升级和扩张性好的特点。
1 数字农业试验平台(TPDA)车体结构
图1为TPDA的车体结构,其尺寸如图所示(单位为mm)。技术特性如下:单侧功率15kW,双侧共30kW;高速轴的转速60r/min;系统的传动比为2;电机满载时行走轮输出的最大转矩为T=3468N·m;系统允许的最大车质量为m=11.5t;设计最大行驶速度为Vmax=3m/s[2]。
TPDA的3层体系结构如图2所示。从下到上分别是:最底层为运动控制模块,主要由步进电机及其驱动模块和系统电源蓄电池组成第层为车载工控机模块,这是整个无线网络监控系统的核心;最上层是平台视觉处理模块,主要由摄像头及其附件组成。
2 数字农业试验平台(TPDA)硬件体系结构
按照各模块所完成功能的不同,TPDA硬件体系结构由车载工控机子系统、运动控制子系统、视觉处理子系统和无线通信子系统等4个子系统(模块)组成,由如图3所示。
控制系统以TI公司的TMS320LF2407A快速DSP运动控制芯片为核心,依照上位机发出的指令信息和平台车的编码反馈信号,完成平台车的运动控制,同时反馈给上位机当前的运动数据和传感数据,包括线速度、角速度及里程计[3]。
2.1 车载工控机子系统
车载工控机子系统是整个数字农业试验平台的核心部分。由于本系统中本地中央控制系统、Web服务器、视频服务器和数据库服务器的功能需要在车载工控机上通过安装配置相关的软件来实现,所以车载工控机选择的是配置较高的研华一体化工作站-AWS-8248VTP[4]。
2.2 运动控制子系统
该子系统是平台车的动作执行系统,完成车载计算机发送命令的解释和具体执行,如前进与后退等。
TPDA采用步进电机作为驱动电机,这是因为步进电机具有以下的优点:控制信号简单,便于数字化控制,调速方便;相对于直流电机,步进电机的驱动更加简单,可以在开环方式下工作,而且精度较高。由于控制脉冲和转动角度存在严格的正比关系,可以通过记录脉冲数计算平台车行走距离,为平台车的精确定位提供必要的依据。
TPDA的整个运动控制模块是由两个五相步进电机以及相应的电机驱动器组成的。两个步进电机驱动两驱动轮通过改变作用于步进电机控制器的脉冲信号的频率,可以对步进电机实现较高精度的调速。
2.3 视觉处理子系统
该子系统主要由图像采集和预处理、图像分析以及图像理解等几个过程组成。这些过程均在车载工控机内完成,为试验过程的视频监控提供信息。摄像头与车载工控机采用USB接口相连。
2.4 无线通信模块
由于数字农业平台的试验过程大都在田间移动中进行,加上田间无法铺设有线网络,所以要实现对数字农业平台的远程监控必须采用无线网络实现监控数据的传输[5]。无线局域网(WLAN,WirelessLocal AreaNetworks)技术的快速发展和成熟为数据的远距离无线传输提供了技术上可靠、经济上可行的方法。无线局域网是利用射频技术取代传统的双绞铜线构成的局域网络,具有无可比拟的优越性能和灵活性,用户可在限定的室内范围内随意移动联网设备,甚至可在室外移动,无需考虑接线和插座[6]。
在车载工控机上安装的海信数码Hi-Link UW 210g是一款基于IEEE 802.11g标准的USB无线网络适配器其外观类似于盘体积小巧便于安装。在网络传输上,采用IEEE 802.11g标准,可达到54Mbps。
3 结论
1)设计了数字农业试验平台车的硬件体系结构及其各个部分的组成结构。作为试验平台,在设计过程中,采用模块化结构。各个模块都是相对独立开发和运行、统一接口,为以后各种功能模块的添加以及进一步的开发提供了一个很好的硬件基础。
2)平台硬件体系由车载工控机子系统、运动控制子系统、视觉处理子系统和无线通信子系统4个子系统(模块)组成。车载工控机系统采用研华一体化工作站-AWS-8248VTP,运动控制子系统由TI公司的TMS320LF2407A快速DSP运动控制芯片、步进电机、电机驱动器组成。视觉处理子系统由摄像头组成,无线通信子系统采用海信数码Hi-LinkUW 210g无线网络适配器
3)平台整体结构经过几次修改,直到现在所采用的方案,为数字农业技术的研究提供了较为理想的试验平台。
参考文献
[1]刘明光,郭康权,黄玉祥.数字农业试验平台无线控制系统的设计[J].农机化研究,2006(6):113-115.
[2]刘桂周.数字农业研究平台绗架系统设计[D].杨凌:西北农林科技大学,2004.
[3]刘和平.DSP原理及电机控制应用-基于TMS320LF240x系列[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.
[4]薛迎成.工控机及组态控制技术原理与应用[M].北京:中国电力出版社,2006.
[5]Guo L S,Zhang Q.W ireless data fusion system for agricu ltural vehicle positioning[J].B iosystem s Engineering,2005,91(3):261-269.
试验平台结构设计 篇5
1、领用人必须是在职在编的教职员工（以人事处名册为准）。非在职人员（如退休、调离、校外协作、研究生等）领用或保管的仪器设备，要重新调整和确认领用人，并做好仪器设备交接手续。
2、非在职人员因工作关系，需要继续使用该仪器设备的，可用借条的形式，以借用人的身份使用该设备，同时要妥善保存好借条，防止固定资产流失。此类信息不需要在自查报告和清单中注明。
3、仪器设备与实验室管理平台是2014年4月启用的网络版管理系统，涉及仪器设备和实验室等多项管理内容。与仪器设备有关的所有管理操作，请点击进入“资产管理系统”。
4、新的管理系统采用了新的仪器设备编号规则（10位编号），固定资产：8位流水号+FF（例：20140001FF）；低值仪器：8位流水号+DD（例：20140002DD）。5、2014年4月1日前入账的仪器设备在系统中的编号（10位）和设备标签上的编号（8位）是不一致的。管理系统是在原仪器设备编号的后面加FF或DD。例：
原固定资产编号：21400001 原固定资产编号：F2140001 原低值仪器编号：21410001
—— —— ——
现固定资产编号：21400001FF 现固定资产编号：F2140001FF 现低值仪器编号：21410001DD 原低值仪器编号：D2140001 ——
现低值仪器编号：D2140001DD 因此，在查询2014年4月1日前入账的仪器设备时，可以使用综合查询中的模糊查询方式进行查询（详见操作手册说明）。
6、存放地点：
——一般设备只要求选择仪器设备所在校区（徐汇、奉贤或校外）。——空调、大精仪器和实验室设备必须选择详细存放地点。
试验平台结构设计 篇6
我国果园很多分布在丘陵山区,修剪果树和采摘果实主要凭借树及梯子等,因地理环境差、容易失稳, 作业者人身安全存在隐患,因此研究适应丘陵山区的果园作业升降平台尤为重要。
欧美及日本等国的果园作业机械化程度较高,部分果园已实现全部机械化管理［1 － 2］,最早生产果园作业平台的国家主要是美国、澳大利亚和日本［3 － 4］。澳大利亚研制的单人作业升降台车由一人单独操作,可以完成前进、后退、转动、上升和下降［5］。
国内对果园作业平台的相关研究较晚［3 － 4］,2007年新疆机械研究院研制了国内第1台多功能果园作业机,即LG - 1自走式履带多功能果园作业平台［6］。 2011年4月,北京市农业机械试验鉴定推广站研制了小型多功能遥控动力平台,采用手动与无线遥控相结合的操作方式,可完成旋耕、除草、打药及剪枝等多项作业［7］。
引进国外的果园作业机械,经济成本较高; 而国内的多功能果园作业机采用双剪叉式升降台,升降过程中不能自动调平,在丘陵山地不能保证正常安全使用。因此,本文根据国内果树的种植模式和小四轮拖拉机保有量非常大的特点,研制以拖拉机为动力源、 性能稳定、能自动调平、适合丘陵山地的果园作业升降平台,以期为果园作业机械研究提供设计参考。
1基本结构与工作原理
丘陵山区果园作业平台结构如图1所示。
1.配重2.拖拉机3.摆动液压缸4.联轴器5.立柱6.调平油缸1 7.横梁8.控制箱9.工作台10.丝杠11.调平油缸2 12.支撑板13.调平手柄14.升降油缸15.支撑板16.连接板
该平台由动力装置、升降装置、调平装置、回转装置、支撑板和液压控制系统等组成。其工作原理是: 通过拖拉机的油泵带动升降油缸伸缩实现工作平台的升降。调平机构由2个结构完全相同的油缸和调平液压回路组成,两油缸运动方向相反。调平油缸1在升降油缸带动下伸出,调平油缸2则缩回; 反之,调平油缸1缩回,调平油缸2则伸出。二者的油缸长度改变量相同,从而使横梁的角度改变量和工作平台的角度改变量近似相等,实现工作平台自动调平［8 － 10］。 当升降平台在坡面上工作时,旋转调平手柄使工作台最初位置与地面平行,就可实现工作平台在升降过程中保持水平; 回转机构采用齿轮齿条摆动液压缸,拖拉机的油泵驱动液压缸齿条,带动齿轮转动,实现升降平台的转动。
2关键部件设计及计算
2. 1升降装置设计
2. 1. 1升降油缸计算
将升降油缸看成二力杆［11］,且调平油缸重力较小,忽略不计,则升降系统的受力模型如图2所示。
图2中,G1为工作台与最大负载重力( N) ; G2为横梁重力( N) ; F为升降油缸承受载荷( N) ; L为工作平台长度( m) ; θ 为横梁与水平面的夹角( °) ; β 为横梁与升降油缸的夹角( °) 。
由上式知: 升降油缸承受压力F随 θ 变化而变化。 将装配模型导入ADAMS中进行运动仿真,可得升降油缸受力曲线,如图3所示。
由图3可知: 升降油缸的最大受力为19 700 N。
2. 1. 2升降油缸选型
升降油缸缸径可由下式计算,有
其中,F为升降油缸承受载荷( N) ; P1为工作腔压力( Pa) ; P2为回油腔压力( Pa) ; Φ 为缸杆径比［12］。 由升降油缸受力曲线可知: F = 19 700N。根据液压设计手册确定: P1= 10 × 106Pa,P2= 0. 5 × 106Pa,Φ = 0. 5。经计算,D = 0 . 050 4 m 。 考虑到额外阻力,选用缸径为0. 063m的HSG系列工程液压缸。
2. 2调平装置设计
考虑到稳定性和经济成本,该果园升降平台采用静液压三角形调平方式。
2. 2. 1调平机构模型
调平机构模型如图2所示。A、B点是调平油缸1的铰接点,A'、B'点是调平油缸2的铰接点。在△AOB和△A'O'B',中,OA、OB和O'A'、O'B'边固定,且OA = O' A',OB = O'B',AB边为调平油缸1,A'B'边为调平油缸2。
2. 2. 2调平机构原理
1) 调平油缸1和2长度改变量关系。调平油缸1和2的工作腔与回油腔各自相连,构成一个封闭系统。根据液压油体积不变的原理得
其中,D1和D2分别是调平油缸1和2的缸径( m) ; ΔS1和 ΔS2分别是调平油缸1和2的长度改变量( m) 。
为使结构简单,取D1= D2,则
所以,ΔS1= - ΔS2,即调平油缸1和2运动过程相反,二者油缸长度改变量相同。
2) 横梁角度和工作平台角度改变量关系。令OA = O'A' = 1,OB = O'B' = k ,以横梁处于最低位置为初始条件。在 △AOB中,调平油缸1长度增加 ΔS后, ∠AOB的角度改变量为
同理,在△A'O'B'中,∠A'O'B'的角度改变量为
其中,A'B'为调平油缸初始长度( m) 。
由式( 6) 和式( 7) 可知: ∠AOB增大,∠A'O'B'减小; 反之,∠AOB减小∠A 'O 'B '增大,且 Δ∠AOB + Δ∠A'O'B'不恒为零,即横梁角度的改变量和工作平台角度的改变量不总是相等,存在系统调平误差 Δ ,即
由式( 8) 可知: 系统调平误差与调平油缸和随动油缸的安装位置有关,设计时要求工作平台升降过程中摆动角度( 调平误差) ≤3°。合理安排液压缸铰接点位置,使调平误差尽量小,将运动模型导入ADAMS中仿真确定随动油缸和调平油缸铰点安装位置,即OA( O'A') = 0. 018 m、OB( O'B') = 0. 052 m。
2. 2. 3调平油缸选型
调平油缸缸径计算同升降油缸。经计算,选用缸径为0. 025 m的HSG系列工程液压缸,双耳环连接。
2. 3回转装置设计
为增大作业者操作空间,设计了回转机构,主要由齿轮齿条摆动液压缸、联轴器和立柱等组成。齿轮齿条摆动液压缸的齿条在拖拉机油泵驱动下左右运动,通过齿轮传动变成立柱的转动,实现作业平台的回转。
2. 3. 1回转力矩计算
由运动模型可知: 工作台、横梁、立柱、升降油缸、 调平油缸1和2在回转时做定轴转动,计算时因调平油缸1和2、升降油缸和立柱的质量相对工作负载相比较小,忽略不计。将工作台和负载作为质点,横梁作为刚体,故回转机构所需回转力矩为
其中,J为横梁对回转中心轴的转动惯量( kg· m2) ; m为工作平台和负载的质量( kg) ; d为工作平台和负载的回转半径,即d≈OO' + L/2,OO'为横梁长度( m) ; L为工作平台长度( m) ; α 为平台旋转的角加速度( rad /s2) 。
通过计算,得所需转矩T = 192 N·m。
2. 3. 2回转液压缸选型
根据工作平台所需转矩计算,选用ZBFZD100 – 180型摆动液压缸,摆动角度0° ~ 180°。
2. 4配重计算
因升降平台的横梁较长,为避免拖拉机发生上翘现象,需在拖拉机前端加配重。以升降平台在最大坡度上且横梁与水平面平行( 即危险工况) 时进行计算, 受力如图4所示。
图4中,m1为工作台和负载质量( kg) ; m2为调平油缸质量( kg) ; m3为横梁重力( kg) ; m4为升降油缸质量( kg) ; m5为随动油缸质量( kg) ; m6为回转机构和支撑机构总质量( kg) ; m7为拖拉机质量( kg) ; m0为配重质量( kg) ; g为重力加速度( m /s2) ; E为前轮着地点; J为后轮着地点; P为拖拉机重心; Q为配重重心; G为拖拉机重心在斜面上的投影; R为配重重心在斜面上的投影; K为立柱上端面的回转中心; H为立柱上端面回转中心在斜面上的投影。
要使拖拉机前端不上翘,则存在
其中,FNE为拖拉机后轮所受地面的支持力( N) 。
计算时,因调平油缸1和2、升降油缸与工作负载相比较小,可忽略不计,则
通过计算,得m0≥35. 7kg。考虑动载因素,选用配重质量为m0= 50kg。
3样机与试验
3. 1样机
设计的样机如图5所示,主要参数如表1所示。
3. 2试验
试验在山东华兴机械股份有限公司进行,对主要性能参数进行了测试。结果表明: 该平台运行基本平稳,不会出现上翘现象,但由于摆动液压油缸的安装间隙,平台有轻微摆动; 最大承载质量可达150kg,最大提升高度1 . 5 m,回转转速0 . 1 r /min,升降速度0. 1m / s。
为测试调平效果,分别在水平面、10°和20°坡面上测量调平油缸1和2的长度及调平误差,结果如表2所示。
序号1中对应值为初始值。
由表2可知: 在水平面和11°坡面上调平油缸1和2的长度改变量基本相等,调平误差均≤3°。油缸长度改变量不完全相同主要是由液压系统滞后及样机制造和安装误差引起的,调平误差主要是由于静液压三角形结构存在系统结构误差。因此,后续的研究工作主要是补油回路设计和进一步优化调平油缸铰点位置,降低调平误差,提高工作平台的安全性。
4结论
1) 针对丘陵山区果园仅靠简单的梯架来修剪和收获,劳动强度大、安全性差及现有机械不能自动调平的问题,研制了以小四轮拖拉机为动力源且具备调平功能的丘陵山区果园作业平台,并对其关键部件进行设计计算。
2) 设计了静液压三角形调平结构,分析了调平误差存在的系统根源。通过运动仿真确定了调平油缸1和2铰点安装位置,即OA( O'A') = 0. 018m、OB( O'B') = 0. 052m。
3) 检测结果表明: 该平台运行平稳,最大承载质量可达150kg,最大升高高度1. 5m,回转转速0. 1r / min,升降速度0. 1m / s,升降过程中调平误差均≤3°。 参考文献:
摘要：为解决目前丘陵山区修剪果树和采摘果实主要靠爬树、登梯容易造成失稳及现有机械不能自动调平的问题,设计了丘陵山区果园作业平台。经计算和分析,确定该机配套动力为13.2k W小四轮拖拉机,采用静液压三角形调平机构和180°回转结构,可实现工作平台的自动调平和回转。对升降平台进行性能检测,结果表明:其工作性能稳定,最大承载质量150kg,最大提升高度1.5m,回转转速0.1r/min,升降速度0.1m/s,水平面、10°和2 0°坡面上调平误差均在0°3°范围内,满足设计要求。
高压共轨系统喷雾试验平台设计 篇7
近些年来, 城市大气污染日趋严重, 其主要原因是随着汽车数量的猛增, 内燃机排出废气增多。降低废气排放的主要途径是改善内燃机的燃烧过程。对于直喷式柴油机, 燃油喷雾特性能够直接影响其燃烧过程, 提高燃油雾化质量能够改善其燃烧[1]。
由于柴油机燃油喷射是一个非常复杂的瞬态过程, 在柴油机喷雾实验中对喷油器的精确控制显得格外重要。我们利用Lab VIEW软件编写了一个上位机界面, 该上位机界面通过CAN总线与STM32 微处理器进行通信, 微处理器将从上位机界面接收到的数据转化为脉冲信号发送给驱动电路和闪光灯控制其正常工作, 进而精确控制柴油机喷雾实验的进行。
1 实验平台
喷雾摄影系统由高压容器、喷油系统、拍摄系统、控制系统等组成, 试验设备清单见表1。
1.1 高压容器
高压容器用来模拟燃烧室中真实的被压情况的, 测试时通过空气压缩机和高压气瓶为高压容器加压, 其实物图和结构图见图1。除顶面需要安装喷油器外, 高压容器四周和底部均涉及并安装了视窗, 以便测试过程中拍摄和光源能够充分进入定容室内, 外形尺寸为400 mm×400 mm, 总质量为50kg, 设计最大承受压力为5 MPa, 内部可以放置共轨柴油机的活塞顶。
1.2 喷油系统
本实验中使用的高压共轨喷油系统主要由高压油泵、共轨油腔、高压油管、喷油器、共轨管压力传感器、调压阀、限压阀等组成, 其实物图见图2。其中喷油器通过固定夹具固定, 使其保持与发动机上一样的安装角度。共轨管压力传感器与示波器相连接, 共轨管压力传感器传递给示波器的电压信号与轨压压力值呈线性关系, 通过观察示波器上的电压值能够得出轨压压力值。
1.3 拍摄系统
拍摄系统由闪光灯Yinyan CY-28ZL和数码相机Canon Power Shot A630组成。实验拍摄时要求处于暗室中进行, 闪光灯布置在喷嘴的侧面。模拟气缸内侧, 喷油嘴背面用油漆刷黑。由STM32微处理器控制喷油及闪光的时序, 从而可以对喷油过程中不同时刻的油束进行拍照。照相机可以通过控制闪光灯的闪光来控制拍照时刻。
1.4 控制系统
由于燃油喷射过程极其短暂, 所以控制系统设计的关键在于使燃油喷射和闪光灯触发能够同步, 其脉冲波形图见图3。本实验控制系统由硬件部分和软件部分组成, 其中硬件部分由STM32F103 微处理器、驱动电路、光耦开关等组成, 软件部分由上位机界面和CAN通信网络等组成。其控制系统原理图见图4。
1.4.1 驱动电路
国内外众多学者对高速电磁阀的驱动进行了大量的研究, 研究表明, 在电磁阀通电初期应尽快注入能量, 以提高电磁阀的开阀响应速度。当电磁阀完全吸合后, 保持电流使其稳定并且尽可能地小, 以提高电磁阀的关闭的响应速度, 并减少发热量, 延长其使用寿命[2]。本实验中采用了自行设计的高低压分时驱动电路。图5 为高低压分时驱动电路原理图, 图6 为产生峰值-维持电流的示意图[3]。
为了实现电磁阀高低压分时驱动, 首先需要为驱动电路提供高压电源。变换器可实现BOOST直流升压变换, 并且输出稳定, 响应快速, 节能效果明显。我们设计的升压电路时选用[4]BOOSTUC3842 BOOST UC3842, 芯片, 基于拓扑结构和设计了可控的直流升压电路, 其原理见图。其7中, , Q1, D2和C6组成了拓扑结构。L1 BOOST基于的升压电路采用两个闭环回路输出保UC3842证输出的稳定性和响应速度。[3]
图为升压电路的测试图。其中, 分别表8 1, 2示两个测量通道, CH2的触发电平。显CH1 CH1示的是驱动回路中采样电阻上的电压变化, 100 mv代表的驱动电流;显示的是升压电路的电1A CH2压变化。测试结果表明, 升压电路将直流电24 V压变换为直流高电压。86 V
1.4.2 4N35 光耦开关模块
本实验选用光耦4N35作为闪光灯开关模块的重要组成部分。如图9 所示为4N35光耦的原理图。光耦一般由三部分组成:光的发射、光的接受及信号放大。输入的电信号驱动发光管 (LED) , 使之发出一定波长的光, 被光探测器接受而产生光电流, 再经过进一步放大后输出, 就完成了“电-光-电”的转换, 从而起到输入、输出隔离的作用[6]。
由于STM32的GPIO引脚能够提供10 m A左右的电流, 所以将其GPIO引脚直接连接光耦输入电流。开关模块的电路原理图见图1 0。其中光耦的ANODE引脚接单片机的GPIO引脚, 光耦的CATHODE引脚接单片机的GND, 光耦的COLLECTOR引脚接闪光灯开关的正极, 光耦的EMITTER引脚接闪光灯开关的负极。其中光耦的NC引脚与BASE引脚悬空, R1, R2为限流电阻。
当单片机GPIO端口被置高电平时, 光耦的ANODE引脚与CATHODE引脚之间导通, 驱动发光管发光。被光探测器接受而产生光电流, 从而光耦的COLLECTOR引脚与EMITTER引脚导通。闪关灯开关正负极接通, 闪光灯闪光。当单片机GPIO引脚被置低电平时, 光耦不工作, 闪光灯开关正负极断开, 闪光灯不闪光。因此我们可以通过控制单片机的GPIO引脚发出脉冲信号来控制闪关灯的工作。
1.4.3上位机界面、CAN总线
为了对喷雾试验进行精确控制, 我们编写了上位机界面, 搭建了CAN总线通信网络, 见图11。我们通过上位机界面与STM32开发板进行CAN总线通信。试验过程中调整上位机界面上的时间参数, 就可以相应改变STM32开发板GPIO端口发出的PWM脉冲的占空比和周期。STM32开发板发出两路PWM脉冲, 一路脉冲通过驱动电路控制电磁阀电流波形的成型 (驱动电路只起到功率放大的作用) [4]。另外一路通过控制4N35光电耦合器的通断来控制闪光灯的工作, 从而达到喷油闪光触发同步。
参考文献
[1]齐放, 张乐超, 许沧粟.柴油机喷雾特性的电喷控制电路设计[J].实验室研究与探索, 2011, 30 (7) :6-10.
[2]陈海龙, 欧阳光耀, 邓志明, 高浩鹏.增压式高压共轨系统性能试验控制系统软硬件设计[J].内燃机工程, 2013, 34 (3) :72-76.
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试验平台结构设计 篇8
海上固定平台模块钻机按照其动力、海水、生活等支持形式分为自持式模块钻机和联合式模块钻机两大类, 目前中海海域的模块钻机主要以联合式为主, 墨西哥湾的模块钻机主要以自持式为主。海上固定平台模块钻机按照钻井绞车的功率分为2000hp/3000hp/4000hp/6000hp钻机。海上固定平台模块钻机至少应有以下模块组成:钻井支持模块DSM;钻井设备模块DES (A) +DES (B) ;动力模块PM;生活模块LQ;散装罐模块P-TANK;固井模块CEM。
2 典型的海上固定平台模块钻机的总体布置
3 海上固定平台模块钻机设计环节的质量控制
海上固定平台模块钻机的设计在前期设计的基础上还应包括基本设计、详细设计、加工设计三个环节。
(1) 基本设计、详细设计在应满足《海上固定平台安全规则》的基础上还应遵循以下国内标准规范。
(1) GB3836.1爆炸性气体环境用电气设备第1部分:通用要求。
(2) GB/T8423石油钻采设备及专用管材词汇。
(3) GB50370气体灭火系统设计规范。
(4) SY/T10030海上固定平台规划、设计和建造的推荐作法工作应力设计法。
(5) SY/T10041石油设施电气设备安装一级一类和二类区域划分的推荐方法。
(6) 中国船级社颁布的钻井装置发证指南。
(2) 基本设计全过程至少应进行以下节点的审查分析会。
(1) 中间技术审查会。
(2) 最终技术审查会。
(3) 最终工艺流程图的危险与可操作性分析会。
(3) 基本设计及详细设计图纸、规格书等技术文件均应由国际认可的权威机构审核并批准。
(4) 加工设计的图纸文件应得到权威审批机构现场代表的审核并签发。
4 海上固定平台模块钻机建造环节的质量控制
建造承包商至少应提交以下开工证明文件及相关程序文件供业主指定的船级社审核批准:权威机构认可的承包单位资格证书及相关报告;特殊工种 (无损探伤人员、焊工) 人员资格证书和设备证书;质量保证手册和安全手册;质量保证和检验实施计划;钢结构建造程序;钢结构检验程序;钢结构焊接与焊接返修程序;焊接程序试验报告和焊工记录;钢材出厂证书和材料跟踪检验程序;无损探伤程序和NDT图纸;涂装和阴极保护施工程序;热处理程序;焊接材料储藏和适用程序;重量控制程序;其他型式连接的安装程序及检验程序
5 海上固定平台模块钻机材料、设备采办入库环节的质量控制
现场监理工程师应对施工方所采购的材料、设备等根据相关法规、技术规格书、设备分级表及材料采购单等的相关要求进行检查验收。主要包括:结构钢板、型钢;各种管材;焊接材料;油漆材料;机械设备;电仪讯设备。
6 钢材预处理环节的质量控制
现场监理工程师应根据涂装规格书及认可的涂装和阳极保护施工程序, 对钢材表面的预处理及喷涂车间底漆进行跟踪检验, 对预处理表面及涂层厚度和涂层表面质量进行验收。
7 海上固定平台模块钻机建造过程的质量控制
海上固定平台模块钻机建造过程中的质量控制至少应包括以下方面。
(1) 钢结构制造环节的质量控制。
(1) 所有钢结构材料验收;依据设计采购清单及技术规格书的要求应对现场实物进行外观检验, 并逐一核对材料质量证明书。
(2) 下料检验:对于模块钻机结构的主要受力杆件、主要节点板, 吊耳板以及用于钻机滑移轨道梁钢板等重要部件的材料, 如钢板、焊接H型钢和卷管用钢板、大于或等于H300ⅹ300横截面型钢用钢板等材料, 应保持可追踪性的质量记录, 并在其部件适当的位置上有明显的标识;对下料尺寸依据单件图进行控制。
(3) 焊接组对检验:应对结构构件焊接收缩补偿量的尺寸控制, 检查焊接坡口是否满足设计图纸及WPS的要求, 对杆件与设计图纸进行核对, 整体尺寸校核;
(4) 结构焊接工艺过程控制:根据WPS的要求, 应对焊接过程进行跟踪检查。
(5) 焊接外观检验:检查结构焊缝是否有不允许存在的缺陷, 应对结构完整性进行核查和整体尺寸校核。
(6) 无损检测监督:对结构焊缝NDT进行现场监督或对NDT检验结果进行抽检。
(2) 涂装环节的质量控制。
(1) 涂装材料的控制:应保证其符合合同和设计规格书的要求。
(2) 工件表面预处理的控制:在油漆施工前, 监理工程师应对工件表面的预处理情况进行检查, 以使施工方保证其符合涂装工艺的要求。
(3) 涂装过程的控制:监理工程师根据涂装工艺, 严格控制施工方在合适的天气 (温度、湿度) 状况下, 按照规定的程序进行涂装作业, 保证涂装质量。
(4) 涂装外观检验:涂装作业完成后, 监理工程师应对涂层的外观质量和涂层漆膜厚度进行检验, 结果应达到相关的质量要求。
(3) 舾装环节的质量控制。
(1) 材料验收:应依据设计采购清单及技术规格书的要求对现场实物进行外观检验、核对材料质量证明书。
(2) 预埋件的安装检验:根据设计图纸的要求对档水扁铁、舾装板安装的上下卡槽、吊挂件、支撑件、固定保稳钉、门框及门楣等进行安装后验收。
(3) 防火及保温绝缘层的安装检验:检查防火和保温绝缘层材料安装的结构与部位等是否符合设计的相关要求;注意对于双层绝缘材料的接口部位要避免重合, 错开量的要求满足规格书及图纸要求;检查保温绝缘层的延长带长度是否满足设计图纸的要求;检查每个保温钉端部是否已扣紧压盖, 并对伸出压盖以外的保温钉进行折弯。
(4) 房间门安装检验:核对门防火等级的正确性;核对门框等预埋件的安装;检查门框的焊接质量。
(5) 复合岩棉板的安装检验:检验复合岩棉板底槽、顶槽的安装定位位置;检验复合岩棉板顶槽支架及天花板吊挂件的安装状况, 顶槽及吊挂件与舱室净高的要求是否满足图纸要求, 且复合岩棉板安装的顶槽与底槽在同一垂直平面内, 吊挂件的间距及与甲板下侧的电缆、管道的布置是否协调;检验复合岩棉板安装的底槽、顶槽及吊挂件的点焊部位是否可靠、牢固。
(6) 舾装板/天花板的安装:检查复合岩棉板壁板和/或天花板的安装是否按排板图和安装节点图进行施工;检查复合岩棉板围壁板安装时, 对遇到门、开孔及安装其它壁挂设备、防火风闸、进出风口、穿舱件、电缆、管道等, 进行现场开孔及外观处置的质量应准确、美观和与支撑件加强状态符合牢固的要求;检查复合岩棉天花板的安装时, 对遇到天花板上的灯具、布风器、通风棚、喷淋头、喇叭、探头、检查活门、通风管等, 进行现场开孔及外观处置的质量应准确、美观和与支撑件加强状态符合牢固的要求;同时应检查舾装板的踢脚板及相关的嵌条等装饰件的安装。
(7) 敷设甲板敷料的检验:主要指对不易着火型甲板敷料的敷设检验;施工前, 应检查甲板的清理清洁工作;检验施工工艺应严格按照甲板敷料的生产厂家的产品使用说明书要求执行;敷料施工后的地面不应有裂缝, 脱层等缺陷。同时应进行平整度的检验。
(4) 配管施工环节的质量控制。
(1) 材料验收:应依据详细设计采购清单及技术规格书的要求对管材及管件材料现场实物进行外观检验、核对材料质量证明书。
(2) 管材的下料及尺寸控制:对于高压管道等重要部件的材料, 如高压管道 (设计压力为3000PSi及其以上) 用钢管等材料, 应保持可追踪性的质量记录, 并在其部件适当的位置上有明显的标识;对下料尺寸依据单件图进行控制。
(3) 配管的组对控制:根据图纸、技术规格书及WPS的相关要求, 对坡口及坡口两端的准备情况、坡口间隙、坡口角度、内外壁错边、直线度、不同壁厚两管段的过渡及法兰螺栓口的对中等进行控制。
(4) 配管的焊接工艺过程控制:根据WPS的要求, 应对焊接过程进行跟踪检查。
(5) 焊接后外观检验:对表面焊缝及邻近金属进行外观检验;焊后尺寸精度确认。
(6) 系统的密性和效能试验:根据试压图纸对密性实验进行过程控制;记录实验压力、时间、环境温度等相关数据;密性实验后对管线进行冲洗、吹扫、恢复。
(5) 电仪讯施工环节的质量控制。
包括:预埋件、马脚、电缆支吊架的安装检验;电缆布线检验;电缆绝缘电阻测试检验;中高压电缆耐压实验;电器设备、接线箱的接地检验;电缆过墙件安装检验;电缆过墙防火堵料密封检验;电路通路试验和检验;系统效能试验等。
(6) 设备安装、调试环节的质量控制。
模块钻机设备主要包括柴油发电机、高压泥浆系统、水泥系统、固控系统、低压泥浆系统、空压机系统、供热系统、提升/旋转系统、井架系统、滑移系统、井控系统、P-TANK、HVAC系统、电气设备、火气系统、钻井仪表、通讯系统设备、安全设备、井口工具及机修间设备:应对上述设备进行以下检验与试验:设备安装检验;设备冷热绝缘测量检验;设备效能试验等。
结束语
只有加强海上固定平台模块钻机在设计、建造、安装试验各环节的质量控制才能确保其建造质量与规范标准及设计规格书的完整统一。
摘要：海上固定平台模块钻机坐落在生产平台导管架的顶层甲板上, 作为从事海上石油资源生产井开发投资相对较小, 经济回报率高的石油钻井装置, 同时具有建井周期短, 作业时效高的特点。
关键词：模块钻机,分类,组成,质量控制
参考文献
[1]API RP 2A-WSD Recommended Practice for Planning, Designing andConstructing Fixed Offshore Platform-Working Stress Design, Twenty-firstedition, December 2000.
[2]API Spec.2B Specification For TheFabrication Of Structural Steel Pipe, Sixth edition, July 2001.
[3]AWS D1.1 Structural Welding Code-Steel, 17th edition, 2000.
试验平台结构设计 篇9
1试验平台的组成
该试验平台由外部输入、输出设备, 西门子S7-300PLC, 终端显示器3部分组成。如图1所示。其中输入设备用来根据实际控制需要接收外部开关量、模拟量信号, 输出设备用来显示程序执行后的实际效果, 通过S7-300PLC通讯口实现计算机与PLC的通讯, 上传下载应用程序。
2功能设计
2.1 检验程序
将编好的应用程序输入到微机内, 利用软件进行程序检验, 起初有几处编程语法错误, 经过几次认真修改后, 程序无误。然后传入PLC内。
2.2 信号模拟
用实验台上的模拟开关模拟输入信号, 接入相对应的输入端点。输入程序后, 扳动开关, 接通或断开模拟开关, 用来模拟相应按钮动作及机械动作使检测元件状态发生的变化, 并通过输入输出指示灯来观查输入输出端点的状态变化, 经观察模拟开关与PLC连接正确。
2.3 按程序进行模拟运行
先对照输入信号表, 设置好原始状态下所有输入信号的状态, 再使PLC运行, 按下相应按钮, 按梯形图程序, 观察输出情况, 经观察符合程序设定的输出;按工步状态在一个工作循环里逐步转换的顺序依次发出状态转移指令信号, 系统将结束一个工步状态转入下一个工步状态, 将转换情况和已编的程序相比较, 知转换情况与程序设定的输出情况相同, 电气原理图仿真及程序调试成功。
3硬件系统设计
根据矿井提升系统运输设备的控制特点及PLC控制的基本原理, 该实验平台应具备开关量逻辑控制, 运动控制, 闭环过程控制、数据处理、通讯等功能。
外部输入开关量设备采用用转换开关, 按钮作为PLC的输入设备, 输出设备采用带指示灯的24V继电器作为PLC的外部输出, 西门子S7-300应包括中央处理单元、电源模块、信号模块、接口模块、通讯处理模块导轨等部件。其硬件设计原理如图2所示。其中中央处理单元CPU用于储存和处理用户程序, 控制集中式和分布式I/O, 电源模块用于将AC220V电源转换为DC24V电源, 信号模块使外部的输入输出信号与PLC内部的电平信号匹配。接口模块用于多机架扩展连接, 通讯处理用于PLC与计算机之间的通讯, 可以使PLC接入工业以太网, 实现点对点通讯。硬件系统设计如图1所示。
4输出电路设计
输出设备采用电磁继电器控制, 电磁继电器是一种由小电流的通断控制大电流通断的常用开关控制器件, 如图2所示:电磁继电器的工作原理是当它的电磁铁线圈通过一定数值的电流时, 产生的电磁铁吸引力大于弹簧的反作用力, 衔铁动作使输出回路中的常开触点闭合, 常闭触点打开。当通过线圈的电流小于释放电流时, 弹簧将衔铁弹回, 输出回路各触点恢复原态。它也具有控制电压低、驱动电流小、直流或脉冲电压均能作为输入控制电压的特点。
5抗干扰设计
由于PLC系统在工作过程中会存在干扰, 影响信号传输的精确性与灵敏性, 针对干扰的来源, 主要采用正确接地、隔离与屏蔽等抗干扰措施。
5.1 正确接地
接地保护是指通过接地保护设备和抑制干扰, 是防止从接地系统传来干扰的常用措施。由于本测控系统中包含的设备较多, 由多个设备公共地线串联接地而形成的环路, 采用并联接地的方法来切断干扰。
5.2 隔离与屏蔽
隔离和屏蔽是抑制干扰耦合的有效措施, 隔离变压器和光电耦合器是典型的隔离器件。由于干扰信号的电压较大, 而电流很小, 因此用隔离变压器减少对有用信号的影响, 在电源变压器和低通滤波器之间加隔离变压器把工业电网和测控系统隔离开, 消除因公共地电阻引起的耦合, 减少负载波动的影响。
6通讯系统设计
计算机具有较强的数据处理功能, 配备多种高级语言, 若选择适当的操作系统, 则可提供优良的软件平台, 开发各种应用系统, 特别是动态画面显示, 实现PLC与计算机通讯使试验平台成功运行的关键, 把PC开发成PLC编程终端, 通过编程器接口接入PLC, 进行编程、调试及监控。
6.1 西门子S7-300通讯协议
S7-300CPU支持的主要通讯协议有PPI、MPI和PROFIBUS协议。
PPI协议是点对点接口模式, 属于典型的主从协议模式, 这种协议模式对主站的数量有一定的限制一般不超过32个, 但是对于任意一个从站与之通讯的主站的数量不受PPI限制, 当从站接到主站发送的要求时, 从站响应要求, 但不发送信息。等待主站进一步信息。
MPI协议允许两种通讯模式, 即主—主通讯和主—从通讯, 网络设备通过任意两个设备的连接进行通讯。
PROFIBUS协议在于实现与分布式I/O的高速通讯, PROFIBUS网络包括一个主站和若干个从站, 主站不断读写从站的数据, 当一个DP主站成功配置了一个DP从站后, 它就拥有了这个从站设备。
本系统计算机与PLC的通讯采用MPI协议与网络适配器实现计算机与PLC的连接, 这种方式不需要增加投资, 有较好的灵活性, 适合本实验平台的控制要求。
7结语
本实验平台的成功运用, 提高了检修人员对PLC基本结构、程序编写、硬件组态的理解, 提高了检修人员的维修技能, 减少了主提升控制系统的影响时间, 保证了矿井主提升运输的系统的安全运行。
参考文献
[1]弭洪涛.PLC应用技术[M].北京:中国电力出版社, 2007
[2]吕炳文.PLC应用技术 (西门子) [M].北京:机械工业出版社, 2007
[3]王永华.现代电气控制及PLC应用技术 (西门子) [M].北京:北京航空航天大学出版社, 2008
试验平台结构设计 篇10
在无线局DX中波发射机单机模式工作的台站中, 机器发生故障后, 由于无备份可倒, 只能等待处理完毕后方可恢复播出, 从而给处理人员带来巨大的精神压力, 这也是DX机单机模式播出台站停播率居高不下的原因之一。基于上述原因, 无线局多家单位联合研发多频中波发射机, 从而使单机模式播出台站成为“主/备”机切换模式。
多频中波发射机就是对多个工作频率自动调谐, 要达到这一目标, 从技术层面上讲有很大难度。首先它不像短波或微波换频那样, 只需改变体积与参数较小的电抗元件便可轻而易举实现调谐目的, 其次短波或微波调谐范围广、成本低, 而对中波而言, 调谐网络所使用电抗元件的体积比较庞大, 即便是频率改变较小的范围, 电抗元件参数也有很大范围的变化, 这就给设计带来诸多不利因素。所以在多频中波发射机的整体设计上要尽量减少调谐网络, 而调谐网络又是大功率发射机输出网络的重要组成部分, 整机效率、三大电声指标很大程度上是输出网络优劣的体现。因此, 减少调谐网络的设计思路就放在取消预驱和驱动的调谐网络上。
我们知道, 每次DX发射机的改频, 都伴随着网络调试而带来的巨大的工作量, 除了OMC柜的调谐之外, 预驱级、驱动级的调谐工作量也很大, 尤其驱动级的调谐更为困难。若驱动级的调试不适当, 在开机过程中会造成大批量模块损坏的严重后果, 这就大大增加了改频的成本。基于上述原因, 我们提出了一个大胆的设想, 如果省去“缓冲、预驱、驱动级”采用直接驱动, 便可以解决由于调谐问题而带来的麻烦, 而且整机效率也会有所提高。
基于上述设计思路, 通过研发团队一年多的努力, 直接驱动技术已经在数字式直接驱动功放模块得到应用。而模块试验平台则是在研发模块前提前设计、安装、调试完毕。随着模块研发的进展, 试验平台的测试项目、测试形式也在不断完善。因此, 模块试验平台在多频中波发射机研发过程中起了举足轻重的作用, 解决了多频发射机核心部件的测试与筛选这一关键环节, 为多频中波发射机的研发成功奠定了坚实基础。
2 试验平台设计要求及线路简介
2.1 设计要求
(1) 试验平台必须具备供功放模块测试的RF信号源。
(2) 必须具备对功放模块的各级波形进行测试的条件, 可以同时显示两块模块的输出幅度、波形、占空比等各项指标进行比对。
(3) 必须完全满足模块在机正常工作的供电条件。
(4) 假负载的调谐网络有较宽的通频带, 要求对多个频率进行调谐。
(5) 两块模块的输出功率为4k W, 仪器必须有可靠的冷却系统, 供功放模块、效能电感、假负载的散热。
2.2 电路组成
根据设计要求绘出功放模块测试系统的方框图, 如图1所示。
模块试验平台由6个部分构成:RF信号发生器、合成器模板、供电系统、RF驱动监测、假负载、冷却系统。
3 器材选择、元器件参数的设计与计算
3.1 射频信号发生器的选择
试验平台的RF射频源采用Agilent公司产的MSO-X3024A系列函数/任意波发生器, 它可以提供从1μHz至160MHz的正弦波、矩形波, 锯齿波输出, 也可以改变波形“频率/周期”、“幅度/高电平”、“偏移/低电平”和“起始相位”。它具有四个输入通道, 可同时对两块模块的“全桥模式”工作组态的输出波形进行比对。该仪器既是一台信号发生器又是一台四通道示波器, 是发射机维护的首选仪器。
3.2 功率合成器母版的设计
如图2所示, 功率合成母板是按照两块直接驱动模块工作模式而设计的, 主要由以下几个部分组成。
(1) 射频驱动分配
从射频信号发生器送来的5VP-P矩形波信号至功率合成器母板, 首先经过耦合模式选择 (直流/交流) 跳线、缓冲隔离至射频驱动分配 (MC100ELT22) 芯片。该芯片为TTL-CMOS-PECS电平转换芯片, 芯片内部由两个独立的电平转换电路组成, 完成不平衡/平衡转换功能。如果将两个输入端并联在一起, 其输出端便得到两个 (RF1+RF1-) 、 (RF2+RF2-) 波形与相位完全相同的平衡信号, 这两个平衡信号分别送至两只被测试模块 (全桥工作模式) 的射频输入端。
(2) 数字量的模拟
模块控制信号 (ON/OFF) 是由调制编码板提供, 功放模块的工作模式设为低电平有效, 即调制编码板送来的控制信号为低电平时模块开通。所以, 用两个小豆开关S1、S2分别模拟两块模块的控制信号, 开关的一端接高电平, 另一端接地, 用以模块的开通/关断控制。
(3) 故障复位
数字式直接驱动功放模块具有故障存储功能, 一旦模块电源、射频保险开路故障, 便锁存并去控制板做处理, 只有在故障复位后才能重新开启试验平台测试功能。所以, 试验平台设有故障复位, 故障复位信号设为低电平有效, 同样用小豆开关S3模拟。
(4) 高频磁芯电感
在模块的研制初期, 并没有把多功能电感设计进去, 当时的设计思路是, 既然是多频发射机就没有波段选择的必要。但在试验进程趋近尾声, 模块的版本基本上定型, 模块的输出波形基本类似于哈里斯模块的波形, 设计者追求完美, 便开始将多功能线圈接入电路。经过多次试验, 由两个串联后为25μH左右的高频磁芯电感接入对高次谐波的抑制取得较好的效果。图3、图4为两种机型功放模块输出波形的比较。
(5) 输出变压器
输出变压器初级双线并绕15圈, 次级用6mm2多股胶皮线绕16圈。
3.3 假负载电路的设计与计算
假负载的设计其实就是谐振元件参数的选择。我们知道, 谐振时必须满足ωL=1/ωC, 其中我们可以改变C、L、F三个参数中的任意一个来实现谐振。但是, 在调谐的实际应用中, 通常我们通过可调电容C、可调电感L使网络实现谐振, 对于大功率输出网络而言, 一般都采用可调电容的方式实现网络调谐, 而电感多采用中间抽头的办法来解决扩展调谐范围。因此, 在设计时电感、电容要有足够的可调范围。在研制多频发射机时, 主要是针对我台单机播出的问题, 要求在600k Hz~1MHz的频段内的3个频率进行调谐。所以在设计假负载时把中心工作频率f0选择为800k Hz。
3.3.1 负载电阻的选择
负载电阻RL选择32只100Ω/200W无感电阻串、并联组合而成, 组合后为50Ω/6.4k W, 因为采用无感电阻, 负载电阻呈纯阻, 无电抗成分存在, 所以使试验平台的负载调谐更为方便可靠。如图5所示。
3.3.2 电抗元件的计算与选择
由于假负载采用串联谐振, 而串联谐振又是电流谐振。所以, 在设计电路和选择元器件时必须引用通用谐振曲线的概念, 如图6所示。
通用谐振曲线的表达式为:
式中, I0为谐振时的回路响应电流。
图6所示为不同Q值下的通用谐振曲线。显然, Q值越高, 在一定的频率偏移下, 电流比下降得越厉害。为了衡量谐振电路对不同频率的选择能力, 定义通用谐振曲线中幅值下降至峰值的0.707倍时的频率范围为相对通频带B为:
显然, 从通用谐振曲线可以看出, Q值越高, 相对通频带B越窄, 电路的选择性越好, 这对于接收设备而言, 说明灵敏度越高, 这无疑是衡量接收设备优劣的重要标准之一。但是对于大功率输出网络的串联谐振而言, 谐振时电抗元件两端的电压是信号源电压的Q倍, 所以, 在大功率末级网络的设计中Q值不宜选择过高。为了保护大型元器件, 往往压低Q值加宽通频带的手段达到两者兼顾的目的。对于多频发射机的负载网络而言, 只需要有较宽的通频带, 若以中心频率f0为800k HZ;通频带B选择400k HZ;RL=50Ω, 利用有关计算公式得到电抗元件的基本参数。
由公式得:
通过上述计算可以大概选择电抗元件的基本参数, 但为了扩展调谐范围, 在实用电路选择参数时必须留有充分的余地。所以, 在绕制电感时分别在8μH、15μH处两个抽头, 末端的电感量为25μH。电容由两只并联而成, 其中一只用OMC柜的2300P的真空陶瓷可调电容, 另外再并一只1000P的固定真空陶瓷电容。
3.4 RF驱动监测
模块采用直接驱动, 对模块的驱动级电流有较高的要求, 由于驱动级电流是模块正常工作与否的标志, 所以, 有必要对模块的驱动级电流进行检测。本模块试验平台对驱动级电流的检测采用了D85-305型数字式直流电压电流表, 可以在同一仪表上同时分别显示被测量的直流电压和电流。从方框图可以看出, 电流表是串在+48V供电回路, 通过表的显示, 可直观地查看模块驱动级供电电压及电流和模块的工作状态。
3.5 冷却
冷却对象:被测试模块输出级场效应、输出变压器磁环、假负载。
试验平台可同时测试2块模块, 每块模块的末级由8只型号为IRF-P460LC的场效应管组成的全桥式组态, 输出2k W功率, 试验平台共4k W输出功率都损耗16只IRFP460LC场效应上。所以在模块的两侧垂直于场效应管散热片方向分别安装两台台湾产型号为FP-108EX风扇对场效应管强制冷却。
在试验平台进行测试过程中, 输出变压器磁环和多功能磁芯电感温度高达60℃以上。为此, 在其正前方安装一台型号为FP-108EX风扇对其强制冷却。
假负载的冷却是试验平台冷却系统最为关键的一个环节, 4k W的输出功率全部耗散在负载电阻上, 负载电阻的冷却方式必须使空气有良好的对流, 能够顺畅带走热量。故在假负载的进、出口处各装两台型号为MQ20060风扇对假负载强制冷却。
3.6 供电设备
如图1所示, 供电系统由四部分组成。
(1) 220V交流供电
为X3024A系列函数/任意波发生器、风扇、+48V、+12V开关电源提供交流供电, 3φ380V交流供电, 为+250V整流器提供交流供电。
(2) +12V供电
+12V直接送至母板, 接入模块内可调稳压块输出+5.5VDC, 为模块的隔离芯片及检测电路提供供电电压。
(3) +48V供电
+48V直接送至母板, 接入模块内直流变换器, 变换成两组±12VDC, 为直接驱动芯片提供供电电压。驱动电流表串在+48V供电回路, 在对模块进行测试时, 可通过驱动电流判断直接驱动芯片工作正常与否。
(4) +250 V供电
采用数字式控制稳压电源, 输出调节范围0~250V, 输出电流调节范围0~30A。250V稳压电源直接送至母板, 为“全桥工作模式”的场效应管提供漏极电源。在对模块进行测试时, 可选择从0~250V以1V/每档或10V/每档步进启动。
4 结语
由于篇幅所限, 试验平台的机械制图与加工在本篇不作介绍。