【摘 要】 针对液体压力能量回收装置的缺陷，设计了液体压力能量回收装置试验测试系统，开发了以PLC为核心的电气控制系统，编制了基于组态王的人机交互系统，通过对液体压力能量回收装置的实验测试，可以有效地发现装置存在的问题，进而加以改善，节约人力物力，取得了很好的经济效益。

【关键词】 液体压力能量回收装置 PLC 组态王

随着工业化产业大规模增长，能源的合理利用也越来越被人们重视。液体压力能利用装置也越来越多的投入到炼油、天然气、煤化工、化肥和水处理等行业中，并取得了相当可观的经济效益，为国家节约了大量的能源[1]。然而液体压力能利用装置一般体积比较庞大，制造工艺和结构复杂，工作环境恶劣，因此我们需要一种试验检测系统来检测装置的耐高压性能、运行稳定性和能量回收效率等重要参数。

1 液体压力能量回收装置的工作原理

容积式液体压力能量回收装置工作时，压力交换在液压缸腔室内完成，液压缸内有自由活塞隔离贫液和富液，排液时高压富液推动活塞上行，将贫液加压后进入工艺环节[2]。若忽略活塞的摩擦， 理论上能量传递效率可达100%， 实际上可达90%左右。容积式液体压力能量回收装置结构如图1所示。（请与标题表述相一致）

2 液体压力能量回收装置试验测试系统

2.1 结构设计

液体压力能量回收装置试验测试系统的机械结构主要由低压罐、泵、单向阀、截止阀、电动阀、压力传感器、流量传感器、稳压罐和耐高压管道等组成。试验测试系统通过给料泵、高压泵和增压泵的运转以及各个阀门的通断来模拟现场工作环境和实现液体压力能利用装置的工作。

试验测试系统可以通过给料泵、高压泵、压力传感器以及变频器控制液体压力能利用装置各腔体内的压力，来检测液体压力能利用装置的性能，检测项目主要包括：能量回收装置耐高压性能，能量回收装置内部泄露、渗透及密封元件性能，能量回收装置能量交换效率，压力和流量改变工况时的运行稳定性，液体余压能量回收装置自控系统的性能。

2.2 电气控制系统设计

为了能够能够准确试验检测液体压力能利用装置的耐高压、运行稳定性以及能量回收效率等参数，试验检测系统的电气控制系统采用了工控机、PLC、扩展模块、触摸屏、变频器、接触器等硬件以及组态王和SIMATIC WinCC flexible等软件，用于实现液体压力能利用装置的压力、流量以及各个供料泵的频率、电流等数据的实时采集和监控[3]。控制系统结构图如图2所示。

本试验检测系统工作过程中，由于结构都是管道和液压缸组成，而且模拟高压生产工艺，压力是很重要的参数。压力控制的准确性和速度是至关重要的，包括模拟生产工艺的压力、能量回收装置的进出口压力等。本系统选择采用PID控制，PID的控制精度和鲁棒性都比较好，适合本系统对压力控制的要求。

2.3 人机交互系统设计

本系统选用组态王做人机交互系统。它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。

试验检测系统的人机组态界面主要有系统工艺运行主控界面、设备界面、参数界面和实时趋势曲线界面等。在建立组态王界面之前，首先要在数据库中建立于PLC的各个点相对应的I/O变量和组态自身作为中间变量的内存变量，再根据系统的控制要求和人机交互要求，编制人机交互界面，再进行程序语言的编制[4]。通过上述的工作就可以通过组态王建立的人机交互系统对实验测试系统的工作进行控制和实时监控了。

主控界面监控的是整个试验检测系统的运行情况，从主控界面可以直观的通过人机界面反应现场的运行情况，包括各个泵的运行情况、电磁阀的情况、液压缸活塞的运动、各个部位的压力和流量等等。其主控界面如图3所示。

试验检测系统除了主监控界面可以监控系统设备，还可以通过设备界面更加直观的监控系统中各个设备的运行状态，将现场的设备状态显示到人机界面上。组态的设备界面如图4所示，方便工作人员及时掌握设备的运行技术状态，对系统的工作状态有更深入的了解。

3 结语

本文对容积式能量回收装置的结构和工作方式进行了研究分析，设计了液体压力能量回收装置试验测试系统的工艺流程，设计了电气控制系统和人机交互系统，实现对试验测试系统的控制。通过控制系统各个泵的转速来模拟生产工艺，对能量回收装置进行实验测试。

参考文献：

[1]鞠茂伟，常宇清，周一卉.工业中液体压力能回收技术综述[J].节能技术，2005（6）：518-521.

[2]江祖德，曹志锡，何少勇等.自由活塞式液压能量回收机的研制[J].中国工程机械，1995，6（4）：49-52.

[3]詹素华，王君儒.PLC在热泵自动控制系统中的应用[J].集美大学学报，2001，9（3）：233-237.

[4]马龙博，郑建英.基于组态王和VB的智能仪表实时监控系统[J].自动化仪表，2008（8）：32-34.