盧兆中， 宋振先

（賽萊默（南京）有限公司，南京211500）

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈，用戶要求的產(chǎn)品交貨時(shí)間也越來越短，為了適應(yīng)市場(chǎng)，滿足客戶，同時(shí)也為了提高生產(chǎn)、測(cè)試技術(shù)能力并與國(guó)外公司接軌，筆者公司對(duì)eSV立式多級(jí)離心泵測(cè)試、制造工藝流程進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。

1 eSV多級(jí)離心泵原生產(chǎn)模式及存在的問題

1）不同的客戶對(duì)泵的性能有不同的要求，為此，多級(jí)泵必須經(jīng)水壓及性能全測(cè)試方能驗(yàn)證水泵是否合格及滿足客戶需求，但目前測(cè)試臺(tái)日測(cè)試能力僅為25臺(tái)左右。

2）一些關(guān)鍵零部件（軸、拉桿）的訂購需要根據(jù)客戶的具體要求確定最終泵型及尺寸，需按工單采購，不能有大量庫存，交貨周期長(zhǎng)達(dá)4周。

因此，為了滿足市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要及實(shí)現(xiàn)銷售業(yè)績(jī)逐年增長(zhǎng)的目標(biāo)，公司決定將交貨期由4周縮短至2周，日產(chǎn)量由25臺(tái)提高至40臺(tái)。

2 提升測(cè)試臺(tái)效率

性能測(cè)試流程及原因分析見表1。

表1 性能測(cè)試流程及原因分析

1）獲得水泵曲線。水泵測(cè)試時(shí)，水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，通過調(diào)節(jié)水泵出口閥門的開啟度（0～100），調(diào)節(jié)得到不同的流量和揚(yáng)程點(diǎn)，開啟度為0時(shí)獲得閉死點(diǎn)揚(yáng)程，敞開時(shí)獲得最大流量點(diǎn)，期間根據(jù)需要可均勻分布獲得若干點(diǎn)的參數(shù)，繪制圓滑的性能曲線。

2）判斷水泵性能。根據(jù)ISO9906：2012-Grade3B標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)曲線上性能點(diǎn)的流量及揚(yáng)程參數(shù)在±10%的容差內(nèi)，電機(jī)運(yùn)行電流低于額定運(yùn)行值時(shí)，判斷泵合格。

3）手工測(cè)試存在的問題：一是需要手工輸入測(cè)試泵的信息；二是由于手工控制閥門開關(guān)取點(diǎn)，操作工必須實(shí)時(shí)操作，不得離開，并長(zhǎng)久盯住屏幕及查閱測(cè)試水泵標(biāo)準(zhǔn)曲線以獲得均勻的性能點(diǎn)；三是往往無法判斷流態(tài)是否穩(wěn)定急于采點(diǎn)，造成數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確；四是無自動(dòng)合格判定，需要打印報(bào)告通過標(biāo)尺讀取數(shù)據(jù)對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，整個(gè)過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

4）測(cè)試軟件自動(dòng)化升級(jí)改造。前端測(cè)試水泵信息通過二維碼集成，打印二維碼貼于各測(cè)試水泵跟蹤卡上，當(dāng)后端測(cè)試需要輸入信息時(shí)，掃描二維碼后，測(cè)試水泵信息自動(dòng)導(dǎo)入測(cè)試系統(tǒng)，整過流程通過ERP數(shù)據(jù)系列傳輸，避免人為錯(cuò)誤。本水泵自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)采用中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院水泵測(cè)試技術(shù)研究室自主研發(fā)的PMSCAT泵測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)水泵行業(yè)內(nèi)已被廣泛應(yīng)用，測(cè)試系統(tǒng)包括PMACAT泵測(cè)試軟件、自主研發(fā)的配套二次儀表、自動(dòng)控制PLC系統(tǒng)，具備自動(dòng)測(cè)試、曲線繪制、合格判定等自動(dòng)化水平較高的功能。

在本試驗(yàn)臺(tái)，被測(cè)試水泵信息通過二維碼掃描進(jìn)入PMSCAT泵測(cè)試軟件后，軟件通過泵型號(hào)信息從預(yù)先錄入的Access數(shù)據(jù)庫中將被測(cè)試水泵的額定參數(shù)、試驗(yàn)中將用到的管路條件、儀表系數(shù)等參數(shù)調(diào)出，省去了以往人為輸入的過程，避免了人為的失誤，同時(shí)減少了試驗(yàn)流程。對(duì)于某些特殊情況需要修改一些參數(shù)的時(shí)候，如合同號(hào)、產(chǎn)品編號(hào)等，也可以手動(dòng)進(jìn)行修改。

ESV泵水壓試驗(yàn)結(jié)束后，自動(dòng)打壓系統(tǒng)的PLC通過開關(guān)量輸出端口將啟動(dòng)信號(hào)送給PMSCAT泵測(cè)試系統(tǒng)中PLC的開關(guān)量輸入端口。PMSCAT泵自動(dòng)測(cè)試軟件接收到啟動(dòng)信號(hào)后，將被試驗(yàn)泵啟動(dòng)，開始做試驗(yàn)。

5）具體試驗(yàn)過程。

（1）被試驗(yàn)泵啟動(dòng)后，軟件通過PLC的模擬量輸出端口，將閥門的開度調(diào)至25%，同時(shí)通過二次儀表監(jiān)控管道中流量，當(dāng)流量計(jì)的返回值不變時(shí)，即泵已經(jīng)啟動(dòng)完成并運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，開始調(diào)節(jié)閥門，進(jìn)行工況點(diǎn)的采集。

（2）對(duì)于以往未做過試驗(yàn)的泵型號(hào)，軟件通過調(diào)節(jié)閥門找到產(chǎn)品樣本上此型號(hào)泵的最大流量的1.15倍的開度位置，并將此時(shí)的閥門開度返回值Vmax記錄到該型號(hào)對(duì)應(yīng)的Access數(shù)據(jù)庫列中。

（3）由于閥門開度與流量的關(guān)系為二次曲線，為了能采集到相對(duì)均勻分布的流量工況點(diǎn)，則用拋物線的方程求得各個(gè)工況點(diǎn)的閥門開度。方程如下：

其中：V（i）為第 i點(diǎn)的閥門開度值，mA，0＜i≤n；n 為試驗(yàn)需要采集的工況點(diǎn)數(shù)。

對(duì)于已經(jīng)做過試驗(yàn)，數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)有Vmax值的泵型號(hào)，可以直接代入公式求出各個(gè)工況點(diǎn)的閥門開度V（i）。

通過PLC的模擬量輸出端口，從閥門關(guān)死點(diǎn)開始，將不同的閥門開度V（i）發(fā)動(dòng)給閥門，調(diào)節(jié)出不同的工況點(diǎn)，并采集記錄各個(gè)工況點(diǎn)下的流量、進(jìn)出口壓力、轉(zhuǎn)速、電壓、電流、功率等數(shù)據(jù)。

（4）當(dāng)PLC輸出某一閥門開度V（i）后，軟件通過PLC的模擬量回收端口，接受閥門開度反饋值，并反復(fù)比較，直到閥門反饋值與V（i）相差小于0.3 mA，并且流量計(jì)的返回值變化小于2%的時(shí)候，認(rèn)為泵在該閥門開度下已經(jīng)達(dá)到運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)自動(dòng)采集本工況點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

（5）當(dāng)數(shù)據(jù)點(diǎn)都采集完畢后，軟件自動(dòng)斷開試驗(yàn)泵電源，退出試驗(yàn)畫面，打印泵出廠試驗(yàn)報(bào)告單，生成試驗(yàn)曲線，并對(duì)其進(jìn)行合格判定。

為了使試驗(yàn)結(jié)果能更真實(shí)地反映被試驗(yàn)泵的性能情況，PMSCAT泵測(cè)試軟件使用基于最小二乘法的3次多項(xiàng)式擬合曲線，并借鑒國(guó)外Lowara公司的經(jīng)驗(yàn)，拓展了ISO9906：2012-Grade3B試驗(yàn)方法中的十字判定法，在被試泵型號(hào)樣本中，小流量點(diǎn)和大流量點(diǎn)同時(shí)用十字判定法進(jìn)行QH曲線的合格判定。這樣可以保證被試泵在全部的流量工況點(diǎn)下的性能指標(biāo)。

圖1 試驗(yàn)報(bào)告

具體判定方法為，如果被試泵的QH曲線同時(shí)與小流量點(diǎn)的十字容差線和大流量點(diǎn)的十字容差線的至少一條邊相切，則被試泵的QH性能合格，否則為不合格。同時(shí)將最后一個(gè)工況點(diǎn)（試驗(yàn)中的最大流量點(diǎn)）的電流與電機(jī)的額定電流相比較，如果試驗(yàn)電流小于電機(jī)的額定電流，則電流判定合格，否則為不合格。

最終試驗(yàn)報(bào)告見圖1。

圖2 二維碼

（6）如果試驗(yàn)結(jié)果判定為合格，泵測(cè)試軟件在屏幕上顯示醒目“PASS”字樣，軟件自動(dòng)生成以產(chǎn)品編號(hào)為名的Excel報(bào)告文件，同時(shí)將被試驗(yàn)泵的性能數(shù)據(jù)和試驗(yàn)前通過二維碼掃描錄入的合同信息生成在二維碼中，并自動(dòng)打印3份（見圖2），隨泵出廠，以方便客戶讀取。

二維碼打?。▓D3）及內(nèi)容見表2。

圖3 二維碼打印

（7）測(cè)試軟件同時(shí)還具備手動(dòng)采集功能，可以對(duì)一些有具體性能指標(biāo)要求的泵進(jìn)行手動(dòng)單獨(dú)試驗(yàn)。試驗(yàn)后可以手動(dòng)生成試驗(yàn)曲線和報(bào)告，并手動(dòng)打印二維碼。

表2 二維碼格式/數(shù)據(jù)說明表

3 水壓測(cè)試改進(jìn)

水壓測(cè)試流程及原因分析見表3。

影響水壓測(cè)試效率的最關(guān)鍵因素為閥門啟閉時(shí)間過長(zhǎng)，高壓泵運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)。

改進(jìn)方法為：1）替換原采用的電動(dòng)球閥為氣動(dòng)球閥，閥門啟閉單沖程時(shí)間由1.8 min縮短為10 s；2）修訂原自動(dòng)打壓程序，呼應(yīng)閥門快速啟閉節(jié)拍；3）更換大流量高壓泵，打壓3.75 MPa，僅需30 s。

表3 水壓測(cè)試流程及原因分析

通過以上一系列工藝改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)泵測(cè)試時(shí)間在10 min以內(nèi)，解決了測(cè)試瓶頸問題。

4 關(guān)鍵非標(biāo)零件工藝流程改進(jìn)

1）拉桿及軸由外購改為自制，既不必外購零件又降低了成本；

2）由于拉桿及軸皆為細(xì)長(zhǎng)軸類零件，需要控制原材料外圓使其符合設(shè)計(jì)尺寸，并需檢測(cè)控制原材料的化學(xué)及機(jī)械性能；

3）組織相關(guān)人員審核圖紙的加工工藝要求，制定出詳細(xì)的加工方案。軸的加工工藝見圖4，拉桿的加工工藝見圖5。

4）根據(jù)工藝要求，關(guān)鍵設(shè)備的選型和采購重點(diǎn)關(guān)注下料（鋸床），軸零件的花鍵槽加工（銑床），以及M12、M14、M16拉桿的螺紋加工（滾絲機(jī)）。

圖4 軸的加工工藝

圖5 拉桿的加工工藝

5）考慮到軸花鍵（圖6）的尺寸精度和效率要求，刀具的設(shè)計(jì)為成形銑刀，可一次性加工達(dá)到尺寸精度。

6）與公司的整體布局相融合，根據(jù)拉桿及軸的加工區(qū)域布置（圖7），使物流順暢。

圖6 軸花鍵

5 結(jié) 語

賽萊默（南京）公司通過一系列的工藝流程改進(jìn)后，極大地提高了生產(chǎn)效率和測(cè)試能力，實(shí)現(xiàn)了在銷售額穩(wěn)步提升的基礎(chǔ)上，將交貨期由4周縮短為2周，獲得了客戶的贊譽(yù)。

圖7 拉桿及軸的加工區(qū)域布置圖

［1］ Xylem Lowara Company.Xylem Lowara company technical handbook［M］.

［2］ ISO9906：2012 Grade3B performance test standard［S］.