气瓶外测法水压试验自动控制系统

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气瓶外测法水压试验自动控制系统\n技术领域\n[0001] 本实用新型属于压力容器检测技术领域，具体地说是涉及一种气瓶外测法水压试验自动控制系统。\n背景技术\n[0002] 储气钢瓶是一种广泛应用于工业、农业、军事、科技及日常生活等诸领域中的压力容器，钢瓶的质量直接关系到人身和财产的安全。因此，在钢瓶的制造过程和试用期内，必须按国家标准要求进行检测，而水压试验是其中强制执行的检测手段。水压试验的目的在于：一是检查承压部件的耐压强度；二是测量其容积残余变形率和容积全变形值是否符合国家标准要求，以此判定钢瓶质量；三是检查受压部件的严密性，即其所有部位有无渗漏。\n[0003] 目前，钢瓶在进行水压试验时，从钢瓶就位、出位、称重、水压试验过程、钢瓶倒水干燥到数据采集、数据处理、数据管理等整个工艺过程以人工操作为主，其劳动强度大、测试效率低、检测精度差，不能适应工厂现代化、规范化生产自动流水线的工作要求。\n发明内容\n[0004] 本实用新型的目的在于提供一种气瓶外测法水压试验自动控制系统，该自动控制系统实现水压试验全过程的自动化操作，最大程度地降低操作人员的工作强度，提高检测效率和精度，适应工厂现代化、大规模自动流水线的市场要求。\n[0005] 按照本实用新型提供的技术方案，气瓶外侧法水压试验自动控制系统，包括对受试气瓶进行水压测试的水压试验系统、操控平台、以及配套的辅助系统，其特征在于：\n[0006] 所述水压试验系统包括增压泵、水套、量杯、电子天平和循环泵；所述增压泵的进水口通过第一低压管路经增压泵进水阀与低压水相连通，增压泵的出水口通过高压管路与受试气瓶的螺旋接头相连通，所述高压管道上安装有压力传感器、电接点压力表和用于调节高压管道压力的泄压阀组件，压力传感器和电接点压力表利用数据线连接操控平台；所述水套用于容置受试气瓶，水套可密封形成一个密闭空间，水套上设有进水口、出水口、排污口和排气口，进水口通过第二低压管路经水套进水阀组件与低压水相连通，出水口通过补水管路经量杯补水阀与量杯相连通，排污口开设在水套底部，排污口连接有控制污水排放的排污阀，排气口开设在水套顶部，排气口连接有控制气体排放的排气阀；所述量杯放置在电子天平上，量杯一方面通过补水管路经量杯补水阀与水套相连通，另一方面通过排水管路经量杯排水阀与循环泵相连接，循环泵连通至循环管路；所述电子天平利用数据线连接操控平台；\n[0007] 所述辅助系统包括将受试气瓶送入试验位置的自动进料装置、将受试气瓶装入或拉出水套的升降密封装置、将受试气瓶运出试验位置的自动出料装置，自动进料装置和自动出料装置通过直线导轨支撑，自动进料装置和自动出料装置分别通过推进气缸带动，在直线导轨上往复滑动；所述自动进料装置和自动出料装置对称地设置在直线导轨的两端，升降密封装置设置在自动进料装置和自动出料装置的中间位置处。\n[0008] 作为本实用新型的进一步改进，所述操控平台包括A/D模块、PLC控制器和监控主机，所述压力传感器经A/D模块与PLC控制器相连，所述电接点压力表与PLC控制器相连，所述电子天平经A/D模块与PLC控制器相连，PLC控制器与监控主机相连。\n[0009] 作为本实用新型的进一步改进，所述增压泵为气驱液泵，增压泵通过进气管路经增压泵进气阀与压缩空气相连通，压缩空气的通断由增压泵进气阀控制。\n[0010] 作为本实用新型的进一步改进，所述泄压阀组件包括手动泄压阀、电动泄压阀和微调阀，手动泄压阀与电动泄压阀并联后再与微调阀串联，微调阀外接放空管。\n[0011] 作为本实用新型的进一步改进，所述水套进水阀组件包括手动水套进水阀和电动水套进水阀，手动水套进水阀和电动水套进水阀并联在第二低压管路上。\n[0012] 作为本实用新型的进一步改进，所述自动进料装置和自动出料装置结构相同，它们均包括底座、用于承载并固定受试气瓶的翻转架、以及用于带动翻转架翻转的翻转气缸；\n所述推进气缸固定在直线导轨上，推进气缸的活塞杆端与底座连接，底座下部设有滑块，滑块与直线导轨作滑动配合；翻转架设置在底座顶部，翻转架一端通过翻转轴与底座铰接；\n在翻转架底部设置有用于吸附固定受试气瓶的磁吸器；翻转气缸的缸体尾端铰连在底座上，翻转气缸的活塞杆铰接有曲柄，曲柄另一端连接翻转轴，翻转气缸的活塞杆伸缩带动曲柄摆动，曲柄摆动带动翻转轴转动，翻转轴转动带动翻转架翻转；所述推进气缸、翻转气缸、以及磁吸器均与操控平台相连；所述升降密封装置包括升降机、水套盖及气瓶螺纹接头自动装卸装置，升降机上设有能够上下移动的移动板，移动板上安装有支座，水套盖及气瓶螺纹接头自动装卸装置安装在支座上，水套盖可与水压试验系统中的水套密封配合，形成一个密闭空间；所述升降机、水套盖及气瓶螺纹接头自动装卸装置均与操控平台相连。所述操控平台包括PLC控制器和监控主机，所述推进气缸、翻转气缸、磁吸器、升降机、水套盖及气瓶螺纹接头自动装卸装置均与PLC控制器相连，PLC控制器与监控主机相连。\n[0013] 作为本实用新型的进一步改进，所述辅助系统还包括对受试气瓶进行后处理的倒水干燥装置，倒水干燥装置包括干燥底架、用于承载并固定受试气瓶的干燥翻转支架、以及用于带动干燥翻转支架翻转的干燥翻转气缸，干燥翻转支架设置在底架顶部并与底架铰接，在干燥翻转支架底部设置有用于吸附固定受试气瓶的磁吸器，干燥翻转气缸的缸体铰连在底架上，干燥翻转气缸的活塞杆向上铰接在干燥翻转支架底部；所述干燥翻转气缸、磁吸器均与操控平台相连。所述操控平台包括PLC控制器和监控主机，干燥翻转气缸、磁吸器均与PLC控制器相连，PLC控制器与监控主机相连。\n[0014] 作为本实用新型的进一步改进，所述磁吸器均采用电磁铁。\n[0015] 本实用新型与现有技术相比，有点如下：\n[0016] （1）、本实用新型实现了水压试验过程的自动化操作，降低了操作人员的劳动强度；\n[0017] （2）、本实用新型实现了试验过程的实时、自动检控，进一步降低了操作人员的劳动强度，提高了检测效率及检测精度，可实现气瓶外测法水压试验所有辅助工序的自动化操作。\n附图说明\n[0018] 图1为本实用新型的气瓶外侧法水压试验系统连接关系示意图。\n[0019] 图2为气瓶外测法水压试验辅助系统的结构主视图。\n[0020] 图3为图2的俯视图。\n[0021] 图4为图2中的A-A向侧视图。\n[0022] 图5为图2中自动进料装置的结构放大示意图。\n[0023] 附图标记说明：1—增压泵进气阀、2—增压泵进水阀、3—增压泵、4—压力传感器、\n5—电接点压力表、6—手动泄压阀、7—电动泄压阀、8—微调阀、9—手动水套进水阀、10—电动水套进水阀、11—受试气瓶、12—水套、13—排污阀、14—排气阀、15—量杯补水阀、\n16—量杯、17—电子天平、18—量杯排水阀、19—循环泵、20—第二低压管路、21—第一低压管路、22—进气管路、23—高压管路、24—补水管路、25—排水管路、26—直线导轨机构、\n27—推进气缸、28—自动进料装置、29—升降密封装置、30—自动出料装置、31—倒水干燥装置、32—水套盖及气瓶螺纹接头自动装卸装置、33—支座、34—升降机、35—底座、36—翻转架、37—翻转轴、38—曲柄、39—滑块、40—翻转气缸。\n具体实施方式\n[0024] 下面结合具体附图对本实用新型作进一步说明。\n[0025] 如图所示，所述气瓶外侧法水压试验自动控制系统主要由对受试气瓶11进行水压测试的水压试验系统、操控平台以及配套的辅助系统组成。\n[0026] 如图1所示，所述水压试验系统主要由增压泵进气阀1、增压泵进水阀2、增压泵3、压力传感器4、电接点压力表5、手动卸压阀6、电动卸压阀7、微调阀8、手动水套进水阀9，电动水套进水阀10、受试气瓶11、水套12、排污阀13、排气阀14、量杯补水阀15、量杯16、电子天平17、量杯排水阀18和循环泵19组成。\n[0027] 如图1所示，所述增压泵3的进水口通过第一低压管路21经增压泵进水阀2与低压水相连通，增压泵3的出水口通过高压管路23与螺旋接头相连通，螺旋接头用于连接受试气瓶11，所述高压管道23上安装有压力传感器4、电接点压力表5和用于调节高压管道\n23压力的泄压阀组件，压力传感器4和电接点压力表5利用数据线（图1中虚线）连接操控平台；所述水套12用于容置受试气瓶11，水套12可密封形成一个密闭空间，水套12上设有进水口、出水口、排污口和排气口，进水口通过第二低压管路20经水套进水阀组件与低压水相连通，出水口通过补水管路24经量杯补水阀15与量杯16相连通，排污口开设在水套12底部，排污口连接有控制污水排放的排污阀13，排气口开设在水套12顶部，排气口连接有控制气体排放的排气阀14；所述量杯16放置在电子天平17上，量杯16一方面通过补水管路24经量杯补水阀15与水套12相连通，另一方面通过排水管路25经量杯排水阀18与循环泵19相连接，循环泵19连通至循环管路；所述电子天平17利用数据线连接操控平台。\n[0028] 如图1所示，所述操控平台包括A/D模块、PLC控制器和监控主机，压力传感器4经A/D模块与PLC控制器相连，电接点压力表5与PLC控制器相连，电子天平17与PLC控制器相连，PLC控制器与监控主机相连。所述压力传感器4用于采集高压管路23的压力信号，经A/D模块转换后传输给PLC控制器；所述电接点压力表5用于设定系统的最高工作压力；所述电子天平17用于采集重量信号，传输给PLC控制器；所述PLC控制器通过监控主机控制，监控主机是操控平台的核心部分，监控主机用于接收并处理来自PLC控制器的数据，并对PLC控制器发出指令，PLC控制器直接操纵与其相连的各电气元器件执行相应的动作。\n所述监控主机可采用现有的PC电脑，其中，显示器用于显示及观察水压试验相关参数的设置与运行情况，鼠标及键盘用于输入系统参数及发出操作指令。\n[0029] 如图1所示，所述增压泵3为气驱液泵，其工作介质是水，增压泵3的作用是将低压水经过加压变成高压水，然后通过高压管路23输送给受试气瓶11，进行水压试验。增压泵3通过进气管路22经增压泵进气阀1与压缩空气相连通，压缩空气的通断由增压泵进气阀1控制。\n[0030] 如图1所示，所述泄压阀组件包括手动泄压阀6、电动泄压阀7和微调阀8，手动泄压阀6与电动泄压阀7并联后再与微调阀8串联，微调阀8外接放空管。高压管路23进行保压及加压时，所述手动泄压阀6和电动泄压阀7处于关闭状态；高压管路23保压结束时，所述手动泄压阀6和/或电动泄压阀7打开，执行卸压动作，卸压的快慢速度通过微调阀8进行调节。\n[0031] 如图1所示，所述水套进水阀组件包括手动水套进水阀9和电动水套进水阀10，手动水套进水阀9和电动水套进水阀10并联在第二低压管路20上。手动水套进水阀9和电动水套进水阀10用于在试验前向水套12内加注水。\n[0032] 所述与水压试验系统配套的辅助系统采用图2~图5所示的设备，其主要由直线导轨26、推进气缸27、自动进料装置28、升降密封装置29、自动出料装置30、以及倒水干燥装置31组成，自动进料装置28用于将受试气瓶11送入试验位置，升降密封装置29用于将受试气瓶11装入或拉出水套12、自动出料装置30用于将受试气瓶11运出试验位置；自动进料装置28和自动出料装置30通过直线导轨26支撑，自动进料装置28和自动出料装置30分别通过推进气缸27带动，在直线导轨26上往复滑动；所述自动进料装置28和自动出料装置30对称地设置在直线导轨26的两端，升降密封装置29设置在自动进料装置28和自动出料装置30的中间位置处。\n[0033] 如图2、图3、图5所示，所述自动进料装置28和自动出料装置30结构相同，它们均包括底座35、用于承载并固定受试气瓶11的翻转架36、以及用于带动翻转架36翻转的翻转气缸40；所述推进气缸27固定在直线导轨26上，推进气缸27的活塞杆端与底座35连接，底座35下部设有滑块39，滑块39与直线导轨26作滑动配合；翻转架36设置在底座35顶部，翻转架36一端通过翻转轴37与底座35铰接；在翻转架36底部设置有用于吸附固定受试气瓶11的磁吸器；翻转气缸40的缸体尾端铰连在底座35上，翻转气缸40的活塞杆铰接有曲柄38，曲柄38另一端连接翻转轴37，翻转气缸40的活塞杆伸缩带动曲柄38摆动，曲柄38摆动带动翻转轴37转动，翻转轴37转动带动翻转架35翻转；所述推进气缸27、翻转气缸40、以及磁吸器均与操控平台中的PLC控制器相连，PLC控制器与监控主机相连。\n[0034] 如图4所示，所述升降密封装置29包括升降机34、水套盖及气瓶螺纹接头自动装卸装置32，升降机34上设有能够上下移动的移动板34a，移动板34a上安装有支座33，水套盖及气瓶螺纹接头自动装卸装置32安装在支座33上，水压试验系统中的水套12设置在直线导轨26的中心位置，水套12的中心与上方的水套盖及气瓶螺纹接头自动装卸装置32的中心上下相对；水套12与水套盖密封配合，形成一个密闭空间；所述升降机34、水套盖及气瓶螺纹接头自动装卸装置32均与操控平台中的PLC控制器相连，PLC控制器与监控主机相连。\n[0035] 本实用新型中所应用的水套盖及气瓶螺纹接头自动装卸装置32的结构及工作原理参见专利号为“ZL200920037608.6”，名称为“水套盖及气瓶螺纹接头自动装卸装置”的专利文件。其具体包括有有螺纹接头、转轴、大齿轮、小齿轮、电机、空心杆、弹性垫圈及薄型气缸。小齿轮与电机的输出轴联接，大齿轮、水套盖、转轴及螺纹接头的法兰盘同心固定连接在一起，大齿轮与小齿轮啮合传动。电机反转，螺纹接头旋入气瓶瓶口，反之螺纹接头退出。另外，空心杆上端设有螺纹结构，与薄型气缸活塞杆螺纹连接，空心杆下端也通过一个螺母托住垫片及弹性垫圈，弹性垫圈上表面托住螺纹接头下表面。薄型气缸的活塞杆向上移动，弹性垫圈受压膨胀，实现螺纹接头与气瓶瓶口的密封，活塞杆向下移动，弹性垫圈回复原状，退出密封状态。\n[0036] 如图2、图3所示，所述辅助系统还包括对受试气瓶11进行后处理的倒水干燥装置\n31，倒水干燥装置31包括干燥底架31a、用于承载并固定受试气瓶11的干燥翻转支架31c、以及用于带动干燥翻转支架31c翻转的干燥翻转气缸31b，干燥翻转支架31c设置在底架\n31a顶部并与底架31a铰接，在干燥翻转支架31c底部设置有用于吸附固定受试气瓶11的磁吸器，干燥翻转气缸31b的缸体铰连在底架31a上，干燥翻转气缸31b的活塞杆向上铰接在干燥翻转支架31c底部；所述干燥翻转气缸31b、磁吸器均与操控平台中的PLC控制器相连，PLC控制器与监控主机相连。\n[0037] 所述自动进料装置28、自动出料装置30、以及倒水干燥装置31中的磁吸器均采用电磁铁。\n[0038] 本实用新型的工作过程及工作原理如下：\n[0039] 1．在进行气瓶外侧法水压试验之前，预先设置水压试验的试验参数并保存（监控主机中装有外测法水压试验专用软件）。\n[0040] 2．设置初始工作状态。\n[0041] 3．受试气瓶11到位并固定在自动进料装置28上。\n[0042] 4．自动进料装置28上的翻转架动作，受试气瓶11翻转90度，瓶口朝上。\n[0043] 5．自动进料装置28通过推进气缸27驱动，将受试气瓶11送到试验位置。\n[0044] 6．升降机34动作，通过支座33带动水套盖及气瓶螺纹接头自动装卸装置32向下移动，水套盖及气瓶螺纹接头自动装卸装置32上的电机动作，螺纹接头旋入受试气瓶11瓶嘴，与受试气瓶11瓶嘴对接，同时水套盖及气瓶螺纹接头自动装卸装置32上的薄型气缸动作，螺纹接头与受试气瓶11瓶嘴密封；自动进料装置28释放受试气瓶11并退回原位。\n[0045] 7．升降机34动作，带动水套盖及气瓶螺纹接头自动装卸装置32向下移动，受试气瓶11完全进入水套12内部，水套12通过水套盖密封，进行水压试验。\n[0046] 8．手动水套进水阀9和/或电动水套进水阀10打开，排污阀13关闭，排气阀14打开，量杯补水阀15和量杯排水阀18打开，循环泵19启动，低压水经第二低压管路20注入到水套12中；确保水套12完全注满水且没有气泡，管路中的气泡也需排除干净，以提高水压试验的准确性。\n[0047] 8．将手动水套进水阀9、电动水套进水阀10、排污阀13、排气阀14和量杯补水阀\n15关闭，量杯排水阀18打开，利用循环泵19将量杯16中的储水量调节到适当高度，关闭循环泵19，然后将电子天平17去皮清零。\n[0048] 9．预设电接点压力表4的压力值，对整个系统进行超压保护。\n[0049] 10．打开增压泵进气阀1和增压泵进水阀2，增压泵3工作，水压试验开始，受试气瓶11在高压水的作用下膨胀变形，水套12中的水被挤到量杯16中；当水压上升到步骤1中设定的压力值时，增压泵3停止工作，进入保压阶段，保压一段时间后，手动泄压阀6和/或电动卸压阀7打开，高压管路23卸压，受试气瓶11也同时卸压；受试气瓶11由于卸压变形回复，密封的水套12内产生负压，量杯16中的水在负压的作用下回流到水套12中。当高压管路23及受试气瓶11中的压力值回复为零，量杯16中的水量回复稳定后，试验结束。\n[0050] 在整个水压试验过程中，量杯16的储水量不断发生变化，重量也不断变化，电子天平17采集这种变化的重量信号并传输给PLC控制器， PLC控制器再传给监控主机；而高压管路23的压力信号则通过压力传感器4采集，经A/D模块转换后传输给PLC控制器， PLC控制器再传给监控主机；监控主机将接到的数据进行分析整理，生成水压及储水量等相关参数变化的曲线，最终计算出受试气瓶11在一定水压下变形的绝对值与相对值，并与相关标准相对比，从而判断出该受试气瓶11是否合格。所述监控主机可以将水压试验的相关参数数据和变化曲线进行保存，必要时，可以打印输出。\n[0051] 11．水压试验完毕后，升降机34动作，带动水套盖及气瓶螺纹接头自动装卸装置\n32及受试气瓶11向上移动，受试气瓶11离开水套12，达到设定的高度后停住。\n[0052] 12．自动出料装置30在推进气缸27驱动下到位接住并固定住受试气瓶11，水套盖及气瓶螺纹接头自动装卸装置32的薄型气缸动作，解除螺纹接头与受试气瓶11瓶口的密封，然后水套盖及气瓶螺纹接头自动装卸装置32的电机反转，卸下螺纹接头。\n[0053] 13．推进气缸27动作，驱动自动出料装置30退回原位，自动出料装置30的翻转架复位，受试气瓶11到达水平位置，瓶口朝前，被送至倒水干燥装置31。\n[0054] 14．受试气瓶11到位后固定在干燥翻转支架31c上，干燥翻转气缸31b的活塞杆伸出，推动干燥翻转支架31c翻转70～75度，受试气瓶11被翻转至瓶口朝下70～75度；\n受试气瓶11连接压缩空管路以及热风或蒸汽管路阀门，首先开启压缩空气管路阀门，对气瓶内部进行加压排水，设定时间到后，关闭压缩空气管路阀门；然后开启热风或蒸汽管路阀门，对气瓶内部进行干燥，设定时间到后，关闭热风或蒸汽管路阀门；再次开启压缩空气管路阀门，对气瓶内部进行冷却，设定时间到后，倒水干燥装置31中的干燥翻转支架31c翻转复位，受试气瓶11也回复水平位置并被物流线运走，工作循环结束。