关于水轮机计算机辅助测试系统方案改进的探讨

梁晨

【摘要】作为一个大型设备，水轮机在工作过程中会有较大的波动性，在使用计算机辅助测试计算时其数据的稳定性不高，而且，水轮机工作时其参数众多，因此进行实验时如果计算机的CPU计算性能不够，就可能导致数据延后，影响计算结果。为了能够使水轮机计算机辅助测试系统的性能最大化，技术人员需要从数据采集的稳定性、精准度等方面进行改进，本文对此进行了重点分析。

【关键词】水轮机；计算机辅助；数据采集

为了提高测试系统数据采集的稳定性，除了软件消波、硬件消波方式外，技术人员还可根据水轮机实际构造采用稳流桶降低波动，以获取最佳的稳定性能。为了提高数据精准度，技术人员需要在实验前进行预实验，排除系统硬件的误差。实验前需要根据现有数据进行基本数据分析，根据预期数据选择合适的测试软件。在实验过程中如发现实验的数据延后，需选择低频率重新进行实验，否则实验数据会有很大误差，对后续工作也有很大影响。

1、水轮机计算机辅助系统的定义和进行数据采集时的注意事项

1.1简介水轮机计算机辅助测试系统

计算机辅助测试系统是指通过计算机来对实验设备的具体实验数据进行记录、分析。该系统广泛的应用于各大工程中，对于实验设备的状态分析、数据采集有着巨大的作用。计算机辅助测试系统可分为两个部分，硬件传感部分和软件分析部分，硬件部分负责进行数据的采集和传输，软件部分负责对所取得的数据进行计算、分析，这两个部分需要有足够的兼容性。如果这两个部分的兼容性不佳，就会导致数据稳定性、精准度下降，对实验造成严重影响。使用计算机辅助系统进行水轮机实验可以有效的提高水轮机实验的精准度，降低实验的难度，而且所获得的数据众多，利于技术人员对水轮机进行设计改进。而在使用水轮机计算机辅助测试系统时可能会出现一些问题，下文进行分析。

1.2数据采集时需要注意数据的稳定性

水轮机属于大型设备，在工作过程中它工作状态会受到各种各样的因素影响，比如水头流量值、水流的波动速度等。在使用计算机辅助测试系统时，如果不能将这些波动去掉，就会导致数据记录不准确，进而影响工作人员对水轮机性能评估。为此，技术人员需要采取适当的技术来进行滤波工作，通过滤波来降低外界因素对数据采集工作影响。

1.3数据采集时需要注意数据的准确度

数据精准是每个测试实验的要求，如果实验所得数据精确度较低，进行实验也意义不大。水轮机计算机辅助测试系统的数据误差主要集中在数据计算阶段，水轮机实验过程中数据波动较大，如果计算机的计算速度无法跟上数据采集的速度，就可能造成数据时间轴延后，影响数据的精确度。为此，测试人员在进行实验的过程中，要重视数据的精准度，技术人员需要了解本次水轮机实验的目标和预期性能，根据预期性能调整计算机的数据采集速度。

2、改进水轮机计算机辅助测试系统的具体方案

2.1采用合适的软件来提高测试性能

提高测试性能的方式有两种，提升硬件性能和提升软件性能。而提升硬件性能的成本很高，故在此采取提升软件性能的方式来提高计算机进行数据采集的性能。合适的测试软件应具有很强的即时性，即所用语言生成的代码应有较高的执行效率。在进行数据运算和处理中，要求所用语言应有较强的数值计算、数据处理、数据存储及图形显示等综合处理能力。因此，技术人员需要熟练的掌握各种可用软件，并了解每一款软件的使用范围，在进行水轮机实验时，技术人员要根据实验的特点来选择合适的测试软件，来最大化计算机辅助测试系统的计算性能。

2.2采用滤波技术提高数据采集的稳定性

计算机辅助测试系统的滤波方式有两种，软件滤波和硬件滤波。软件滤波是一种普遍应用的滤波方式，它也可分为两种，通过计算机对数据进行初次分析，通过分析得知数据的外界波动的所在位置，再通过反向消波技术来抵消掉原有波形，这种滤波方式无需改变原有的结构，且具有很强的灵活性和很广的适用面。另一种软件消波可以通过长时间的记录数据，对数据进行分析计算，最后取平均值，该方法的程序简单，可以用在各种型号的实验机器上，而且该方案成本低廉，适合各种实验。缺点是该方案的准确性不高。另外，现阶段计算机辅助测试系统普遍内置了A/D硬件，使用软件消波的意义不大。而且，软件滤波有着一定的滞后性，如果使用不当，不仅不能提高数据采集工作的稳定性，而且还会使得数据失真，所以，使用软件滤波还需谨慎。

硬件消波是指计算机辅助测试系统通过内置的A/D硬件，对周围环境进行主动的感知。硬件消波的速度快、灵敏度高、抗干扰能力强，可以有效的消除水轮机工作时的外部波动的影响，提高数据采集的稳定性，具有很强的实用性。使用硬件消波的成本较高，因此该方案不适用于小型测试工作。另外，使用硬件消波需要计算机在进行辅助测试实验前进行预计算，这会耗费相当长的一段时间，测试人员在使用时需要注意。

2.3调整实验方案，提高数据采集的精确度

使用计算机辅助测试系统进行水轮机测试，目的是得到精准的模拟数据。如果得到数据精准度较低，实验的意义不大。影响测试精准度的因素主要有数据响应时间误差和A/D传感误差。A/D误差由计算机测试系统的硬件决定，为了消除该误差，测试人员在实验前，需要进行预实验，分析出A/D误差的大致数值，即可大幅减轻该误差的影响。数据响应时间误差适应性是数据精准度的重要因素，由于计算机CPU的计算能力有限，如实验的核心频率过高，将导致数据延后，影响数据精准度。为了提高测试数据的精确度，必须尽量降低数据的产生速度、提高数据采集速度，使测量值尽量接近真实情况。技术人员在实验前，要预期数据进行简单分析，预估数据的产生速度能否在CPU的计算速度范围之内，在实验时要控制数据产生的速度。如果实验过程中发现数据延后，要重新设计实验方案，重新进行实验。进行辅助测试时，技术人员要选择好的数据采集软件，以便将计算机系统的计算能力最大化。一个好的数据采集软件，其程序应该是精练高效的、广泛兼容的，应尽可能地压缩、减少数据传输和转换的时间，充分利用A/D传感器的转换速度。技术人员还可以通过设计“数据缓冲区”来减少CPU的计算负担，通过延长实验时间来提高实验的精准度。

3、结语

水轮机使用计算机辅助测试系统可以精确的进行数据采集、分析，可以方便快捷的让测试人员了解水轮机的各项性能，进行设计改进，对于水利工程有着巨大的意义。由于水轮机工作时各项参数波动较大，使用计算机辅助计算系统进行水轮机测试会使得数据的波动很大，因此需要使用合理的方式来提高数据的稳定性。

参考文献

[1]刘定生.水轮机发电测试系统的简单介绍与分析[J].云南机电设计，2013（5）：156-159.

[2]杜建忠，水轮机计算机辅助测试计算设计存在问题与对策探讨[J].绿色科技，2013（2）：92-125.

[3]蔡文春，葉章发.当前水轮机计算系统设计工作存在的问题与对策[J].工业勘察设计，2013（2）：321-325.