关于消防产品水压测试系统的设计探讨

朱媛

摘要：现阶段，随着我国先进科技水平的的不断提升，国内出现了各种各样新型的系统和设备，在消防产品方面，水压测试系统应运而生，其能够利用增压系统对水压以及爆破压力进行调节，使其使用性能得到显著提升，进而为人们的生命财产安全提供进一步的保障。本文将对测试系统原理及硬件选择进行分析，并对测试软件设计及应用效果加以阐述。

关键词：消防产品；水压测试系统；设计

引言

消防产品广泛应用于各种民用、商用建筑物中，雖然日常应用不多，但在火灾发生时就是扑灭初起火灾的关键，是维护人民生命财产安全的第一道保障。大多消防产品在日常放置或使用过程中都必须能承受一定压力，例如灭火器、灭火系统的贮压容器、消防水枪、消火栓、消防水泵接合器、消防接口、洒水喷头等，由于产品的水压、爆破性能直接影响产品的安全质量及有效使用，因此国家对相关产品的水压测试有着严格的强制性要求，也是生产、监管环节中的关键项目之一。由于产品种类较多，压力范围广，目前普遍设计方案均为针对单一产品，检测机构需配备多套检测设备，造成严重的资源浪费，因而有必要考虑设计研究一套精度高、适用性广的综合性消防产品水压测试系统。本文将对测试系统原理及硬件选择进行分析，并对测试软件设计及应用效果加以阐述。

1测试系统原理及硬件选择

1.1增压系统

在该测试系统中，可以利用气动增压泵、电动柱塞泵等进行增压，在选择泵的过程中，不但应对其可维修性、经济性进行分析，还应注重其类型对测试结果的影响。对于水压爆破相关参数的测试来说，对泵类型具有较为严格的要求。将其与电动柱塞泵相比来看，气动泵的优势主要体现在以下几个方面：第一，压力较为稳定，几乎不会产生热量，进而不会出现火花危险。第二，便于在自动控制系统中进行应用。第三，在其工作的过程中，无需加入润滑油，使运行成本降低。

气动增压泵主要是根据控制腔和压油腔截面的差别来实现压力控制的，即使用一个较大的气动活塞，在压力较小的条件下，对液压柱塞进行驱动，进而产生高压液压流体，这与打气筒的原理较为类似。对于气动增压泵来说，其增压的倍数是固定的，可以通过回路中的调节阀对压力进行调节。

1.2测量仪表

在选择变形量测定的仪表时，通常利用重量传感器，从电信号获取方式上看主要可以划分成电阻应变式、压电式以及电容式。其中，电阻应变式具有较强的灵敏度，在动态和静态测量中都能够适用，稳定性较强，称量的范围较大，少则几十克，多则数百吨。压电式传感器的工作十分可靠、结构较为简单，在动态测量中效果较为显著。电容式传感器的生产投入较少，准确度较高。在具体的水压爆破试验中，需要根据实验中进水量的具体变化对气瓶变形情况进行测量。在本文对系统的设计中，主要考虑到敏感度、准确性以及承重范围等因素，选择电阻应变式传感器，其测量精度为±0.1g，对外测法出水量和内测法进水量进行测量。

1.3承压管路

在本系统设计中的承压管路，主要采用的是金属管，在接口处进行焊接，利用100MPa的水压对其进行测试，发现接口处的封闭较严，没有发生泄漏情况，较为安全稳定。为了便于放置试件，可利用高压软管将金属管路与试件相连接，其中，高压软管使用的是SPIRSTAR5/2软管，能够充分符合产品试件放置的需求，并且保障使用时的稳定性。

1.4残余变形量检测柜

在该装置水套中，主要由15mm厚的金属材料制作而成，形状为直圆筒，顶部设有封盖。在试件安装的过程中，利用高压快速接头，将气瓶与封盖垂直连接，以此来缓解瓶体的环向应力，此种方式能够对不同长度、形状的气瓶使用。为了能够切实保障密封程度，可以在筒与盖中间加入密封圈的方式，对其密封状态进行进一步保障。在水套的底部，设置了排水阀门，能够将套中的污水及时排放出去，保障水套内部清洁。另外，在安装方面，水套内部的安装高度应低于电子秤。

1.5控制及数据计算

上位机的选择通常为PC机、XP操作系统等等，主要进行原始数据的设置、实验检测、数据的动态处理、实时压力监控等等，并且对时间-压力的关系绘制图表，输出检测报告等等。下位机的选择主要采用S7-200CN可编程控制器，由采集、电源、通讯等几个主要模块构成，能够在实验的过程中，控制增压泵、电磁阀等，并且还能够进行数据的采集和转换。

2测控软件设计及应用

对消防产品进行水压测试时，数据采集是面临的首要问题。数据采集处理模块作为整个测试系统的重要组成部分，对测试的成败起着至关重要的作用，因而迫切需要开发一套精确可靠的测控软件结合下位机PLC工作使用。

目前常见的用于开发上位机测控软件的方法包括：使用VB、C、C++等基础编程语言；使用组态软件。使用基础编程语言设计软件，具有人机交互功能良好、界面简洁、操作方便等优点，然而在编程过程中，设计者需编写大量的文本格式代码，较为繁琐。组态软件是近几年国内外比较普遍用于自动监控系统的上位机软件；用户通过类似“搭积木”的简单方式来完成自己所需要的软件功能，而不需要编写计算机程序，也就是所谓的“组态”，它有时候也称为“二次开发”，组态软件就称为“二次开发平台”；其优点包括延续性和可扩充性、封装性（通用组态软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来，用户不需掌握太多的编程语言技术就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能）、通用性（每个用户根据工程实际情况，利用通用组态软件提供的底层设备的I/O驱动、开放式的数据库和画面制作工具，就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程），缺点是无法根据实际需求实现增加系统模块对变量、事务、算法等的处理，限制了其应用领域。以LabVIEW为平台的虚拟仪器（VI）技术是计算机辅助测试（CAT）领域中一项重要技术。

与传统编程语言相比具有如下特点：具有图形化的编程工具，使用者无需编写任何文本格式代码；提供丰富的数据采集、分析和存储的库函数；提供传统的程序高度方法；提供与外部代码或软件链接的机制，如DLL、DDE、Ac-tiveX等；具有强大的Internet功能，支持常用网络协议，方便利用网络远程开发测控仪器及软件；生成32位编译程序，保证使用者数据采集、测试任务的快速完成。相对于组态软件的特定应用倾向，LabVIEW的优点非常明显，包括提供完全的图形化开发界面，同时也可以是一种编程语言、开发环境，应用于测试、测量、控制、仿真等等众多的领域，运行平台也非常广泛。应用LabVIEW编程技术的监测系统，具有编程简单、高效、直观、维护方便等优点，故课题组采用EM235模拟量采集模块结合LabVIEW平台，设计了测试系统的上位机测试软件。

3系统应用情况

该测试系统建成后，经调试、计量，已能完全达到设计要求，并已成功地将测试系统应用于灭火器筒体（内测法水压试验、外测法水压试验、爆破试验），灭火器器头（水压试验、安全阀动作试验）、消火栓（水压密封试验、水压强度试验）等试件，经大量测试均无出现故障；经多次极端使用状况测试，使用安全可靠；测试后拆检各元件、附件、传感器等均完好。

结语

综上所述，随着社会经济的迅猛发展，更应加强对火灾事故的预防，大部分的消防产品在放置或者使用时都需要承受一定的压力，并且能够对产品质量以及使用效率产生直接影响，因此对水压测试系统的设计十分必要。在具体设计的过程中，应考虑到多方面因素，科学合理的进行硬件和软件的选择，以此来达到最佳的设计效果，为人们的生命财产安全提供切实保障。

参考文献：

[1]王建新，张策，郭啓良.水压致裂原地应力测试井下水压力数据采集系统及其应用研究[N].岩石力学与工程学报，2016，（S2）：3971-3976.

[2]王彦恺，康凤举，黄永华.虚拟仪器水压仿真器液压站测试系统方案设计[J].火力与指挥控制，2016，（02）：172-176.

[3]田江晓.自动管材耐压爆破试验机的设计研究[J].机床与液压，2017.