车体气密试验装置技术方案淄博水环真空泵厂有限公司2011-8-81.项目工艺简介车体气密试验装置服务对象包括车体疲劳试验台、空簧隔振系统，真空加载试验系统以及综合舒适度试验系统。
根据系统需求，将“高速列车车体结构气密载荷疲劳试验系统”，“密封真空管道的多功能列车模拟试验系统”，“高速列车舒适度试验系统”和“空气弹簧隔振系统”所需增压、抽真空空气动力源泵站整合，使四个试验系统可以共用一个气源泵站，以便整个实验室系统可以实现管理控制集约化，同时又可节能，并方便泵站系统的监控、检测、维护。
在满足四个大气量主气源需求的情况下，又可为整个实验室系统中其他小气量气源需求源提供供气管路、接口，减少冗余设备投资，节省试验室建设投资及场地占用。
气源泵站系统工艺流程图如图1所示，系统由增压设备和抽真空设备组成。
增压设备用于“密封真空管道的多功能列车模拟试验系统”、 “空气弹簧隔振系统” 充气，由四台LGD185/0139C螺杆式压缩机、一只20m3储气罐、一台XY-100NW冷冻式压缩空气干燥机及两只精密过滤器组成；抽真空设备用于“高速列车车体结构气密载荷疲劳试验系统”，“密封真空管道的多功能列车模拟试验系统”，“高速列车舒适度试验系统”抽真空，由三台（两开一备）2BEA-252水环真空泵、一台RUV ACWA-1001罗茨泵、真空缓冲罐、汽水分离器组成。
系统中配有进口国际知名品牌气动阀门、电磁阀、压力变送器等仪表，与压缩机、真空泵自由组合完成不同的实验内容。
2.系统组成通过对系统技术指标的分析研究，整套系统配备以下主要设备：水环真空泵、螺杆压缩机、罗茨真空泵、吸排气管道、系统阀门、现场测量仪表、自动控制系统等。
下面对主要设备具体说明：1.1水环真空泵+罗茨真空泵水环真空泵与罗茨真空泵组合，完成实验的抽真空实验部分，电机均采用固态软启动器启动，启动柜上的西门子触目操作屏具有就地/远程、自动/手动选择及就地启动、停止，紧急停车等功能。
1.2螺杆压缩机四台LGD185/0139C型螺杆压缩机用于“密封真空管道的多功能列车模拟试验系统” 、“空气弹簧隔振系统”增压试验，压缩机控制选用PLC可编程控制器，触摸屏中文操作面板显示机组运行情况，具有下列标准显示：排气压力显示、排气温度显示、运行时间等报警显示功能，同时还具有主机排气温度高、相序保护、冷却水流量、主机过载等联锁停机功能。
1.3系统阀门为满足不同实验的需求，整套系统配置有不同口径的气动开关阀、电磁阀、手动阀等阀门（详见风洞PID）。
由不同的阀门与真空泵、压缩机组合，满足不同的实验要求。
为满足系统的控制要求，系统关键控制阀门如连接试验台的阀门、真空泵吸排气阀门，采用美国FISHER原装进口产品，其主要优点如下：（1） 切断性能好——硬密封耐磨、泄漏率10-7（2） 耐蚀性能好；耐高、低温；耐压性能好（3） 结构简单、体积小、重量轻、外形美观（4） 具有良好的流体控制特性：蝶阀处于完全开启位置时，蝶板厚度是介质流经阀体时唯一的阻力，因此通过该阀门所产生的压力降很小（5） 可靠性高：Ⅰ密封的可靠性高；Ⅱ填料寿命长；Ⅲ执行机构可靠性高；Ⅳ动作灵敏。
主要技术参数如下：（1） 公称通径及驱动方式：DN200气动、DN125气动（2） 公称压力：1.6Mpa（3） 材质：阀体CS，阀内件SS（4） 定位器：FISHER电气定位器，通讯协议：Profibus-DP（5） 综合定位精度：±0.5%（6） 连接方式：法兰1.4现场测量仪表现场测量仪表包含绝对压力变送器、温度变送器及就地压力、温度检测仪表。
压力变送器用于检测真空罐与储气罐后的压力值，与真空泵、压缩机联锁控制，将压力控制在试验要求范围内。
压力变送器的主要参数如下：（1） 型号：3051（2） 量程：0kp a～104kpa（绝压），0～1.5Mpa（表压）（3） 精度：±0.065%（4） 稳定性：±0.125%URL/5年（5） 通讯协议：Profibus-DP（6） 本地液晶显示（7） 防护等级：IP67（8） 生产厂家：罗斯蒙特3.控制系统方案为保证该实验的运行稳定及达到要求的控制精度，该项目中控制器、监控组态部分采用西门子系列产品，中央处理单元（S7-300）及相关信号模块安装于主控制柜，从站（S7-200）及相关信号模块安装于从站控制柜。
主站与工控机采用网线连接，主从站之间采用光纤连接。
3.1系统控制柜系统控制柜包含PLC控制系统、面板状态显示、面板操作按钮等。
主要元器件如下：（1） PLC控制系统（详见2.2）（2） 开关、按钮、指示灯等（3） 西门子操作面板：显示：电源指示、真空泵运行指示、故障指示等操作：真空泵启/停、紧急停车、故障复位等3.2硬件配置组成（1） 负载电源模块（2） 接口模块（3） 中央处理单元（CPU）：CPU 315-2（4） 中央处理单元（CPU）：S7-200（用于螺杆压缩机控制系统）（5） 信号模块：数字输入、数字输出、模拟输入、模拟输出（6） 监控组态软件：WINCC(Windows Control Center)（7） 执行器：固态软启动器（8） 现场执行器及测量仪表（9） 工控主机3.3驱动配置组成水环真空泵驱动电机采用固态软启动器，该装置具有起动电流小且恒定、转矩逐步增加的起动特性，且起动平稳，机械应力冲击小，有效保护电动机及传动机械。
产品配置如下：（1） 数量：2台（2） 主要部件：可控硅模块、可控硅保护部件、光纤触发部件、信号采集与保护部件、系统控制与显示部件（3） 控制方式：输入方式：菜单化，中文液晶人机界面显示；设有本地、远程（外部干接点）、通迅控制功能（4） 通讯协议：Profibus-DP（5） 在线保护：过流、欠压、缺相等3.4STEP7及WINCC编程组态控制系统以SIMATIC Step7 V5.3和WinCC V6.0为软件开发平台；STEP7编程软件包主要完成S7-300、ET200M类型配置、物理地址配置、硬件组态配置、网络通信端口配置、OB、FB、FC编程等任务，WinCC V6.0是SIMATIC全集成自动化的重要组成部分，它向用户提供了极大的应用灵活性和系统开方性，在工业自动化领域有着广泛的应用，是当今优秀的HMI/SCADA软件。
（1） STEP7编程及硬件组态PLC软件设计中充分利用STEP7的结构化编程方式，根据不同的需要建立起公共的功能块，经参数传递来反复进行调用，因而整个系统程序层次分明，易于理解和修改。
SIMATIC STEP7中组态配置内容包括：硬件名称和类型选择、模块安装次序、模块I/O地址、DP网络参数（主从站地址、传输速率、操作模式）等。
（2） WINCC应用运行于Microsoft Windows XP下的Windows控制中心─WinCC V6.0为过程自动化领域中的领导者，作为基础自动化系统重要组成部分，它将人机界面（HMI）系统、监控管理系统和数据库技术集成为一体，它采用标准微软SQL Server 2000数据库进行数据归挡存储，并提供了SIMATIC MES/ERP 的高效连接通道。
利用WinCC可根据试验要求与控制内容，方便地制作试验工艺流程界面、流量参数管理界面、各工艺和控制参数监测界面、各设备顺序控制界面、报警指示和记录界面、趋势图记录界面等功能模块的设计，系统的各种控制参数、工艺参数及生成的数据库均可自动存储，实时查询，同时自动生成年、月、日报表供打印和预览。
采用SIMATIC Step7+WinCC V6.0组合，可大大地降低系统开发的成本，缩短项目实施的周期，它具有应用灵活、规模可伸缩、使用简便、功能强大等特点。
另外，在本项目中充分利用 WinCC和Step7集成环境下的系统全局数据库技术，在变量的操作、存取、修改和逻辑块直接调用方面都给编程过程带来了极大的方便，这种面向对象的编程技术特性在以后的功能扩充、方案更改、系统优化和维护方面都具有很大的实用性。
4.试验控制流程4.1试验一：“高速列车车体结构气密载荷疲劳试验”所需设备：1#水环真空泵、3#水环真空泵及相关仪表阀门：实验过程：第一步：打开水环真空泵供水阀门，为真空泵供水；第二步：启动1#水环真空泵，同时打开PCV25、PCV01、PCV03管道阀门，开始抽真空；第三步：由压力变送器检测试验台压力，达到实验值，关闭PCV01阀门；第四步：启动3#水环真空泵，同时打开PCV26、PCV02阀门，开始充气；第五步：由压力变送器检测试验台压力，达到实验值，关闭PCV02阀门，同时打开PCV01阀门，重复抽真空；如此循环抽真空、充气，直至实验结束。
试验结束时，先停水环真空泵，然后关闭所有阀门。
4.2试验二：“密封真空管道的多功能列车模拟试验”所需设备：1#水环真空泵、1#罗茨真空泵、螺杆压缩机及相关仪表阀门：实验过程：抽真空：第一步：打开水环真空泵供水阀门，为真空泵供水；第二步：启动1#水环真空泵，同时打开PCV25、PCV01、PCV0管道阀门，开始抽真空；第三步：由压力变送器检测泵后压力，达到设定值，关闭PCV25阀门，打开PCV21阀门，启动1#罗茨真空泵；第四步：由压力变送器检测试验台压力，达到实验值，关闭PCV04、PCV01、PCV21阀门，停罗茨真空泵、水环真空泵，保压10min。
充气：第一步：打开压缩机冷却水供水阀门；第二步：启动4台螺杆压缩机，同时打开PCV11、PCV02、PCV04阀门，开始充气；第三步：由压力变送器检测试验台压力，达到实验值，关闭PCV04、PCV02、PCV11 阀门，停螺杆压缩机，关闭冷却水供水阀门。
4.3试验三：“高速列车舒适度试验系统”所需设备：1#水环真空泵、3#水环真空泵及相关仪表阀门：实验过程：第一步：打开水环真空泵供水阀门，为真空泵供水；第二步：启动1#水环真空泵，同时打开PCV25、PCV01、PCV05管道阀门，开始抽真空；第三步：由压力变送器检测试验台压力，达到实验值，关闭PCV01阀门；第四步：启动3#水环真空泵，同时打开PCV26、PCV02阀门，开始充气；第五步：由压力变送器检测试验台压力，达到实验值，关闭PCV02阀门，同时打开PCV01阀门，重复抽真空；如此循环抽真空、充气，直至实验结束。
试验结束时，先停水环真空泵，然后关闭所有阀门。
4.4试验四： “空气弹簧隔振系统”所需设备：螺杆压缩机及相关仪表阀门：实验过程：第一步：打开冷却水供水阀门；第二步：根据实验要求启动相应螺杆压缩机，同时打开阀门PCV11、PCV02、PCV06；第三步：由压力变送器检测试验台压力，达到实验值，停压缩机、关闭阀门。