专利名称：一种高压水除鳞喷嘴性能测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机械设备领域，涉及一种喷嘴性能的测试装置，尤其适用于冶金行业高压水除鳞喷嘴的性能测试。
背景技术：
在热轧工艺中，钢坯经加热炉加热后，因钢坯表面与氧化性气体直接接触而氧化， 表面会产生氧化铁皮，俗称板坯鳞皮。钢坯表面的氧化铁皮如不及时清除，不仅会损坏轧辊，而且氧化铁皮还会轧入钢坯表面，形成凹坑、麻面等表面缺陷，严重影响钢材的表面质量。随着钢材市场竞争的日趋激烈，而且现代化工业的发展对高质量、高附加值钢铁产品的要求日趋苛刻，而钢板表面质量作为生产厂商和用户不断追求的重要指标之一。由于高压水除鳞装置去除氧化铁皮效果明显，国内外几乎所有的钢铁产品热轧生产中都采用高压水除鳞装置来去除氧化皮，以提高热轧产品的表面质量。在高压水除鳞设备中，除鳞喷嘴作为核心部件，其性能的好坏对除鳞效果有着重要影响。目前国内大多数除鳞喷嘴制造商只能提供喷嘴结构参数如喷嘴直径、喷射角、散射角等，以及额定压力下所能达到的打击力大小，却无法提供对高质量钢坯除鳞影响较大的喷嘴出口射流的形态和打击力大小的分布。因此，研制一套高压水除鳞喷嘴性能测试装置， 对国产以及进口喷嘴进行性能测试，对于提高除鳞喷嘴的质量及其除鳞效率具有十分重要的意义。
发明内容本发明目的是为了解决现有高压水除鳞喷嘴的性能测试装置无法提供对高质量钢坯除鳞影响较大的喷嘴出口射流的形态和打击力大小的分布的问题，提供一套高压水除鳞喷嘴性能测试装置，通过测试装置获得在不同靶距下射流打击力分布的二维和三维视图。平面二维视图可清晰识别射流打击区域的形状以及打击力分布状况，进而判断射流形态的优劣。立体三维视图形象地给出了打击力的大小及其分布规律。同时，通过该测试装置也可以实测得到喷嘴的喷射角和散射角以及喷嘴的流量系数。一种高压水除鳞喷嘴性能测试装置，主要包括高压供水系统、三维运动平台系统、 数据采集与处理系统三部分，如图1所示。(1)高压供水系统主要为试验系统提供高压水射流，由水箱1、变频器2、电机3、低压泵4、高压泵6、溢流阀7、开关阀9、电动调节阀14组成。低压泵4 一端与水箱1相连，另一端经第一压力传感器5与高压泵6相连。低压泵4和高压泵6各由装有同型号变频器2 的电机驱动。高压泵6与第二压力传感器8相连，在二者之间接入溢流阀7，然后溢流阀7 的另一端与水箱1相连，起到溢流和安全作用。第二压力传感器8与三组由开关阀9和不同量程的第一流量计10、第二流量计11、第三流量计12组成的并联管路相连，然后再与第三压力传感器13、电动调节阀14、第四压力传感器15相连，最后连接喷嘴16。(2)三维运动平台18主要通过编写程序实现运动平台的控制，从而使固定在运动平台上的打击力传感器17在喷嘴16喷射有效范围内按照“弓”字形轨迹运动。(3)数据采集与处理系统由第一压力传感器5，第二压力传感器8，第三压力传感器13、第一流量计10、第二流量计11、第三流量计12、喷嘴16、打击力传感器17组成，采集水压、流量、射流打击力等数据，然后对所得数据进行处理得到打击力分布二维视图、三维视图等图形。PLC可编程控制器实现测试装置的自动化控制，主要实现高压供水系统、三维平台的运动控制以及传感器对系统压力、系统流量、射流打击力等数据的采集和存储，然后用 IabVIEff软件对所得数据进行分析、处理及显示。本装置在通过常规实测得到喷嘴的喷射角和散射角以及喷嘴的流量系数的同时， 还能通过测试装置获得在不同靶距下射流打击力分布的二维和三维视图。平面二维视图可清晰识别射流打击区域的形状以及打击力分布状况，进而判断射流形态的优劣。根据立体三维视图能形象地找出打击力的大小及其分布规律。
以下结合附图和实例对本实用新型进一步说明。图1是高压水除鳞喷嘴性能测试装置系统图图1中，1—水箱，2——变频器，3——电机，4——低压泵，5——第一压力传感器，6——高压泵，7——溢流阀，8——第二压力传感器，9——开关阀，10——第一流量计 (6. 3-63L/h), 11——第二流量计(40_400L/h)，12——第三流量计 c (320-3200L/h), 13——第三压力传感器，14——电动调节阀，15——第四压力传感器，16——喷嘴，17—— 打击力传感器，18——三维运动平台具体实施方式
结合
该系统具体实施方式
。首先选择电控操作台的自动控制方式，在高压供水系统控制端输入低压泵4初始运转频率，然后启动低压泵4。水箱1中的水被抽出， 低压水压力数据由第一压力传感器5测得，观察低压水压力数值，直到低压水的压力达到 0.5MPa。然后启动高压泵6，并不断的提高其运转频率。高压水依次经过第二压力传感器 8、开关阀9、流量计10或11或12、第三压力传感器13、电动调节阀14、第四压力传感器15、 喷嘴16。高压水压力数据由第四压力传感器15测得，观察高压水压力数值，直到系统的压力达到25MPa为止，然后停止增加高压泵6运转频率值，使系统压力稳定在某一恒定值。流量计10，11，12分别代表不同量程的流量计，可根据测试需要选择不同类型的流量计。通过电控操作台的三维运动平台18控制系统调节平台中Z轴的高度，保证测试在一定靶距下完成。然后在电控操作台的三维平台控制端分别输入打击力传感器17在X、 Y轴的初始位置、结束位置及传感器运动的步长和步数，从而给定三维运动控制平台脉冲和方向信号。按下测试开始按钮，打击力传感器17将从喷嘴16在水平面有效喷射范围的左下角开始按照预先设定的“弓，，字形轨迹运动，采集测试喷嘴16有效喷射范围内数据点的打击力，最后在喷射区域的右上角结束。同时将射流打击力通过打击力传感器17传输到PLC 数据采集系统中。最后，将打击力传感器17采集的射流打击力以及传感器的X、Y轴坐标数据通过数据处理系统得到打击力分布的二维、三维视图。
权利要求1. 一种高压水除鳞喷嘴性能测试装置，其特征包括高压供水系统、三维运动平台系统、 数据采集与处理系统三部分；(1)高压供水系统主要为试验系统提供高压水射流，由水箱(1)、变频器(2)、电机(3)、 低压泵(4)、高压泵(6)、溢流阀(7)、开关阀(9)、电动调节阀(14)组成；低压泵(4) 一端与水箱⑴相连，另一端经第一压力传感器(5)与高压泵(6)相连；低压泵(4)和高压泵(6) 各由装有同型号变频器O)的电机(3)驱动；高压泵(6)与第二压力传感器(8)相连，在二者之间接入溢流阀(7)，然后溢流阀(7)的另一端与水箱(1)相连，起到溢流和安全作用；第二压力传感器(8)与三组由开关阀(9)和不同量程的第一流量计(10)、第二流量计(11)、第三流量计(12)组成的并联管路相连，然后再与第三压力传感器(13)、电动调节阀(14)、第四压力传感器(1 相连，最后连接喷嘴(16)；(2)三维运动平台(18)通过编写程序实现运动平台的控制，从而使固定在运动平台上的打击力传感器(17)在喷嘴(16)喷射有效范围内按照“弓，，字形轨迹运动；(3)数据采集与处理系统由第一压力传感器(5)，第二压力传感器(8)，第三压力传感器(13)、第一流量计(10)、第二流量计(11)、第三流量计(12)、喷嘴(16)、打击力传感器 (17)组成，采集水压、流量、射流打击力数据，然后对所得数据进行处理得到打击力分布二维视图、三维视图图形。
专利摘要一种高压水除鳞喷嘴性能测试装置，属于机械设备领域。本装置包括高压供水系统、三维运动平台系统、数据采集与处理系统三部分。高压供水系统主要为试验系统提供高压水射流，三维运动平台系统通过编写程序实现运动平台的控制，从而使固定在运动平台上的打击力传感器在喷嘴喷射有效范围内按照“弓”字形轨迹运动；数据采集与处理系统通过压力传感器、流量计、喷嘴和打击力传感器采集水压、流量、射流打击力数据，然后对所得数据进行处理得到打击力分布二维视图、三维视图图形。通过平面二维视图可清晰识别射流打击区域的形状以及打击力分布状况，进而判断射流形态的优劣。根据立体三维视图能形象地找出打击力的大小及其分布规律。
文档编号G01M13/00GK202057480SQ20112011774
公开日2011年11月30日 申请日期2011年4月20日 优先权日2011年4月20日
发明者李勇, 杨楠, 肖成勇, 马飞 申请人:北京科技大学