高压水射流设备，尤其是水刀设备对水质要求较高。良好的水质不仅有助于提高泵密封及阀的可靠性与寿命，而且对延长喷嘴寿命、产生高效射流等均具有十分重要的意义。

    在一般高压水射流清洗系统中，由于用水量较大（通常在2ma/h以上），对水质处理成本太高，通常情况下一般工业用水即可满足要求。为了确保泵、阀、密封及喷嘴的正常工作，在泵人口处设置有过滤网或过滤器，网的孔径在20-200ym之间。流量大、压力低的取大值，流量小、压力高的取小值。当清洗装置所用水源清洁度较低时，应考虑采用多级过滤，以减少滤网或过滤器的清洁次数。在较高过滤精度下，由于过滤器阻力损失较大，应保证过滤系统入口有足够的压力，必要时可设置前置离心泵（对压力较高的泵尤应如此），以确保吸入系统不发生气蚀并保持吸入的连续性。

    对于高压水射流切割系统，由于其工作压力通常在100 - 420MPa之间，因而对水质的要求也相应较高。同时，由于切割所需流量均较小，一般在2-4L/min之间，因而提高水质也就成为可能。

    对420MPa射流切割系统用水质的最基本要求是水中大于0.5m的杂质颗粒必须除去，因此泵入口处至少要设置三道滤网，分别为10-20m孔径、1m孔及0.5m孔径。一般清水中除含有一定量微小固体颗粒外，还有不少溶解于水中的矿物质，如碳酸钙、锰、铁及二氧化硅等，不仅降低喷嘴使用寿命，而且影响射流的凝聚性，从而降低切割效率。

    宝石喷嘴用于水切割时对水质。实际水质处理要求与水源水质、喷嘴的必须寿命、切割机连续工作要求有关，而水处理装置则包括有水质软化器、反渗透净水装置、水离解装置等。水处理装置的单位水处理量须满足水切割机水量要求。由于水切割机的启停较频繁，因而在水处理装置后可附设一小水箱，以储存一定合格水；同时供水管路系统最好采用PVC管，铜管和铁管会增加水中的TDS(即所有溶解固体含量)含量。

    为了确保水质满足要求，最好在泵人口处设一固定取水样装置。对应不同喷嘴寿命的水质处理检测流程图可供参考。图中估算的喷嘴寿命是针对蓝宝石喷嘴的，使用钻石喷嘴寿命一般是蓝宝石喷嘴的10倍。

    根据试验，相同寿命下，使用去离子水喷嘴状态最好。反渗透工艺生产的水与去离子水相当，具体选择应根据总体成本和使用费用以及系统使用地已有的水处理设备的性能来确定。通常水源中TDS含量越高，使用反渗透工艺生产的水就越经济。必须注意的是：水中杂质清除过度，将使水变得更具腐蚀性，因为此时与水接触的材料中的元素将试图取代水中被除去的元素，所以用混合床离解系统对水质进行过分处理，反而对高压设备的使用有害。各种处理方法下的水质结果。有时，为了提高切割效率，可在水中加入添加剂，其中以聚丙烯酰胺效果最好。聚合物的加入，不仅可提高切割深度、材料进给速度，还能延长喷嘴使用寿命。

    在我国，不同的地域其水质有着很大的差异，比如在北方的大部分地区，水中的Ga+、Mg+的含量相对较高，因而形成所谓的“硬水”。作为超高压水射流泵设备中主要介质的水，当其中的悬浮物或Ga+、Mg+含量超标时，均会对系统密封及高压零件的使用寿命造成较大的影响，因此，必须对进入泵站的水进行预先处理。

对水的前期处理包括水过滤和水软化。

    1．水的过滤

    水过滤的目的主要是消除水中的悬浮物，水过滤通常采用多级串联的过滤器装置实现。  适用水质：市政自来水、原水压力：2-3kg/cm2

  盐水浓度：25%-30%

  电源：220VAC，50Hz

  功率；0. 37kW

  硬度：小于0. 03mol/L

  (2)系统功能：系统采用20mPP棉过滤器、活性炭过滤器与5m保安过滤器串联过滤器组，不仅可以去除水中的余氯和悬浮物，而且可以有效保证树脂的使用寿命。

    软水器采用的树脂能有效去除水中的钙、镁离子，从而达到软化水的效果。软水器具备自动再生功能。

    (3)水质的测试：为方便了解水质的情况，可以通过水质测试试剂测试给水的悬浮物、硬度以及pH值。

    ①测试水中的悬浮物：用悬浮物简易测试管取被测水至刻度处，在充足的光线下（应避免阳光直射），自管口向下看，如能看清符号“E”，则悬浮物≤5mg/L，否则为不合格。

    ②测试水质的硬度：用上述容器取25mg待测水，取出水质量测试剂一小管，将其中药粉投入试管中摇晃至显色。呈蓝色则水质为优良(硬度<0. 03mg/L)，紫色时水质稍差，呈红色时则为硬水。测试的水样为红色时，必须通过软化器进行软化。

    控制系统有单片机控制和PC机控制2种。

    1．单片机控制

    单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片（一台计算机）控制超高压水切割机。

    单片机的基本结构运算器：可用于实现算术和逻辑运算，计算机的运算和处理都在这里进行；

    控制器：是计算机的控制指挥部件，使计算机各部分能自动协调的工作；

    存储器：用于存放控制程序和数据命令；

    输入设备：用于将控制程序和数据命令输入到计算机，以执行操作指令；

    输出设备：输出设备用于把计算机数据计算或加工的结果以用户需要的形式显示或保存。

    (1)中央处理器(CPU)（包括运算器和控制器）。

    (2)内部数据存储器(RAM)：以水切割机采用的最普遍的8051芯片为例，它共有256个RAM单元，其中后128单元被专用寄存器占用（稍后我们详解），能作为寄存器供用户使用的只是前128单元，用于存放可读写的数据。因此通常所说的内部数据存储器就是指前128单元，简称内部RAM。RAM地址范围为OOH-FFH (256B)，是一个多用多功能数据存储器，有数据存储、通用工作寄存器、堆栈、位地址等空间。

    (3)内部程序存储器(ROM)：8051内部有4kB的ROM，用于存放程序、原始数据或表格，因此称之为程序存储器，简称内部RAM。地址范围为OOOOH-FFFFH (64kB)。

    (4)定时器／计数器：8051共有2个16位的定时器／计数器，以实现定时或计数功能，并以其定时或计数结果对计算机进行控制。定时时靠内部分频时钟频率计数实现，做计数器时，对P3.4( TO)或P3.5(Tl)端口的低电平脉冲计数。

    (5)并行1/0口：MCS- 51共有4个8位的1/0口(PO、Pl、P2、P3)以实现数据的输入输出。具体功能在后面章节中将会详细论述。

    (6)串行口：MCS- 51有一个全双工的串行口，以实现单片机和其他设备之间的串行数据传送。该串行口功能较强，既可作为全双工异步通信收发器使用，也可作为移位器使用。RXD( P3．o)脚为接收端口，TXD(P3.1)脚为发送端口。

    (7)中断控制系统：MCS-51单片机的中断功能较强，以满足不同控制应用的需要。共有5个中断源，即外中断2个，定时中断2个，串行中断1个。全部中断分为高级和低级共2个优先级别。

    (8)时钟电路：MCS- 51芯片的内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。系统允许的晶振频率为12MHz，51单片机执行指令的过程，实际上就是执行所编制程序的过程，即执行逐条指令的过程。单片机每执行一条指令都可分为3个阶段进行，即取指令——分析指令——执行指令。

    取指令的任务是：根据程序计数器PC中的值从程序存储器读出现行指令，送到指令寄存器。分析指令阶段的任务是：将指令寄存器中的指令操作码取出后进行译码，分析其指令性质，如指令要求操作数，则寻找操作数地址。单片机执行程序的过程实际上就是逐条指令地重复上述操作过程，直至遇到停机指令可循环等待指令。

    单片机控制系统进行工作时，首先要通过外部设备把程序和数据通过输入接口电路和数据总线送人到存储器，然后逐条取出执行。但单片机中的程序一般事先都已通过写入器固化在片内或片外程序存储器中，因而一开机即可执行指令。

    2．PC机控制

    数控超高压水切割机的PC机控制系统主要是指工业控制计算此，必须采取加固措施。具体措施包括：采用全钢结构标准机箱，数控超高压水切割机采用的机箱，通常为l9in（lin-2. 54cm）的标准机箱，机箱上带有过滤网、减震和加固压条装置（配备冷风扇），并使机箱内保持空气正压。这样在机械振动较大、粉尘较多以及温度较高的环境仍能正常使用。

    (2)工业电源。

    (3)-体化(ALL-IN-ONE)主板：主板是工控机的核心部件，所采用的元器件都经过严格筛选，并满足工业标准。目前使用的CPU大都采用80486、Pentium、PentiumⅢ、PentiumⅣ芯片，也有采用其佰厂家的芯片。所谓一体化主板，是指在主板上集成了通信接口（RS-232、RJ-45）、外设接口（IDE、FDD、键盘、鼠标）、RAM插槽和显示器接口(CRT、LCD等)。

    (4)无源母板。

    (5)软盘。

    (6)硬盘。

    (7)显示器、键盘。

    3．基于工控机的控制系统特点

    (1)有较完善的过程通道，便于将各种形式的信息变换，并完成检测信息输入和控制信息输出，可以有效地控制水切割机运动命令及切割作业命令的执行。输人生产过程检测信号有两大类：一类是电压或电流模拟信号，另一类是开关量和数字脉冲量。

    (2)有较完善的中断系统和高速数据通道，能迅速响应切割作业过程发出的中断请求，并能与切割作业过程实时交换信息。对来自1/0通道中的请求，分成中断优先级别，使来自切割作业过程的信息处理分轻重缓急。那些现场保存时间短的信号，相对优先级别就高，可先进行处理。

    (3)工控机控制具有较高的可靠性。水切割作业常常是连续作业，这就要求工控机具有高可靠性，不能中途停机，不能发生故障。目前的PC机都能做到几千小时甚至几万小时不出一次故障。即使出了故障，由于检查故障程序比较完善也能在几分钟内修复。

    (4)工控机具有人机联系功能，实现人机对话，及时对切割作业过机，简称工控机IPC(Industry PC)并辅以可编程逻辑控制器(PLC)构成。其中工控机是水切割机控制系统的核心，它主要由计算机和过程输入／输出(I/O)两大部分组成。

    工控机的结构：

    (1)加固型的工业机箱：由于水切割机用作工业作业的环境下，因程进行控制。这对于数控超高压水切割机的这种柔性加工设备来说是必不可少的功能。当切割作业过程发生意外事故，或超高压水切割机出现故障，控制失灵时，都需要人工停止计算机控制：当控制发生偏差时，也需要人工修正控制。

    (5)工控机具有适用于控制的软件系统。它包括了操作系统的系统软件和应用软件，如各种过程输入／输出通道的中断处理程序，过程1/0数据传输过程出现错误的处理程序。

    (6)工控机的机箱采用钢结构机箱。采用钢结构，有较高的防磁、防尘、防冲击的能力。机箱内有专用底板，底板上有PCI和ISA插槽。机箱内有专门电源，电源有较强的抗干扰能力。

    (7)工控机作为控制系统也存在明显的劣势——数据处理能力差，即配置硬盘容量小、数据安全性低、存储选择性小。

    但这些缺点并不妨碍基于工控机的PC机控制系统作为水切割机最普遍的控制系统，并且随着计算机技术的发展，更加智能化的PC机控制系统将为数控超高压水刀的应用带来更加广阔的前景。