车体气密试验装置
技
术
方
案
淄博水环真空泵厂有限公司
2011-8-8
1.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
