一種多回路耐震壓力表檢驗裝置的設計及應用
發布時間：2019-08-26 發布作者：
摘要:概述了多回路耐震壓力表檢驗裝置系統的工作過程，介紹了系統監控軟件的設計與應用，提出了水壓試驗工裝的設計方法;應用表明，該檢驗裝置有效解決了生產的薄板焊接封閉承壓取暖爐具的密封性檢驗問題，順利完成了取暖爐具的量產任務，并且使得爐具出廠合格率達到98%以上。
民用取暖爐是將冷水加熱后，供給到暖氣片，完成散熱取暖，冷水再回流到取暖爐。要完成這樣一個循環就要求取暖爐具有一定的強度來承受內部的壓力，因此，密封性能的好壞直接影響爐具安全性的優劣。水壓試驗是檢測殼體質量的關鍵工序，爐具殼體的強度及密封性必須通過承壓試驗來判定其制造質量是否合格，確保爐具腔體的承壓能力［1－3］。
按照《民用水暖煤爐通用技術條件》(GB16154－2005)和《民用水暖煤爐熱性能試驗方法》(GB/T16155)的要求，針對兗煤藍天清潔能源有限公司生產的民用取暖爐腔體的形狀特點，設計了一套以穩定水壓技術為基礎的恒壓供水計算機監控系統工裝。本文介紹了該系統設計的計算機監控技術及水壓試驗工裝，并通過試驗對設計的水壓試驗工裝進行了驗證［4］。
1系統工作過程
根據生產的實際需求，要實現年產3萬臺爐具的任務，每天至少要檢驗100余臺爐具的密封性。設計一臺儲水箱和7路出水管道并配備1號大水泵和2號小水泵，共兩臺水泵。1號泵工頻運行做變量泵，2號泵工頻運行作為恒速泵使用。
單臺爐具腔體容水量約35L，1號泵電機(15kW)單臺注水用時約20s，2號泵(0.75kW)設計保壓運行，每個分支回路可以單獨計量控制，設計計算機監控系統調整機組運行時間。主要分為以下幾個階段:
(1)準備階段:1號水泵電機工頻啟動運行，儲水箱中注滿水，通過壓力表監測儲水箱中注滿水后壓力達到0.5MPa，儲水箱7個支路水管分別對插7個待檢驗爐體進水快速接口。
(2)工作階段:打開每個支路，控制電磁閥注水20s后自動關閉，自動切換啟動2號水泵，控制壓力保持在0.5MPa。人工使用吹塵槍檢查焊縫是否有滲漏，若2min保壓無滲漏，則驗證產品合格。
(3)收尾階段:合格爐具通過放水閥將水放到回收水槽;不合格爐具標記漏點重新補焊后。再開始進入下一組工作階段。
2系統監控軟件的設計與實現
根據軟件總體設計的要求和過程，對系統的信息管理及監控程序按不同的功能進行分解，劃分為不同的模塊。監控軟件主要包括數據采集和通信、設備狀態控制和數據管理3個部分。數據采集和通信部分采集水位、壓力、流量、電壓和電流等數據［5］，用于記錄、存儲和分析，并與PLC網絡通信。設備狀態控制部分根據采集到的數據判斷系統當前的運行狀態，并可通過修改運行參數調整設備工作狀態，并且設計了人機友好界面，滿足監控過程中信息的實時查詢和功能任務的調取。數據管理部分負責數據的統計、查詢以及打印輸出，并進行數據庫的備份和維護。系統軟件總體結構框圖如圖1所示。
整個系統具有數據采集、存儲和分析功能，并能夠通過分析和計算，制作相應的數據報表，數據采集部分由通信參數設定、數據處理、通信和數據存儲等模塊組成。參數設定模塊包括傳感器參數設定和通信參數設定。傳感器參數設定用于設置傳感器的采樣頻率、閥值等。通信參數設定用于設定PC機與PLC之間的通信參數和協議［6－7］。
數據處理模塊用于對從PLC讀取的數據按照約定的格式進行分解處理。對于采樣數據，運用濾波方法對其進行必要的處理后存入數組。通信模塊包括數據通信和通信測試。數據通信用于從PLC讀取各種數據和狀態信息，并下達控制命令和各種參數調整結果。通信測試模塊具有通信測試和診斷功能，確保通信狀態良好。數據存儲模塊將采集到的生產過程中的各種重要運行數據加以處理并存入相應的數據庫。系統主界面如圖2所示。
3 水壓試驗工裝的設計
3. 1 設計原則
水壓試驗工裝依據以下原則進行設計: 滿足 實驗中 7 臺爐體盛水量的要求，泄氣孔預留位置 合理，水箱注滿水后自動關閉泄氣閥; 有足夠的承壓強度以保證殼體在水壓工裝上進行測試; 盡 可能重量輕，選材合理; 選用快速接頭對接水管和爐體，并且管件有止回功能; 結構盡可能簡 化，避免成本過高［8－10］。
3.2水壓工裝的整體設計
為了快速實現儲水箱的排氣存水，把進水孔和排氣孔預留到儲水箱上部位置。整體設計成圓柱形，一側泄氣放水，另一側安裝有電接點壓力表和進水電磁閥。下部連接有7回路排水通道，管道設計止回快接件，通過壓力傳感器采集管路壓力，使用電磁閥控制管路的打開和閉合。
3.3水壓工裝的應用效果分析
設計完成的這套多回路
耐震壓力表實驗裝置充分利用自動化控制功能，實現了儲水箱的自動儲水、爐具注水和密封檢測等功能。檢測時間從純手工單臺30min縮短到現在7臺爐具只需要20min，同時實現了檢測過程壓力穩定，避免了壓力過高爐具形變的問題。2018年公司生產各類爐具3萬余臺，密封檢測裝置的投入使用有效提升了檢測效率，為生產任務的完成提供了保證。
3.4改進和優化
這套水密檢測裝置在密封檢測方面實現了自動化，由于反燒環保爐具有添煤口、觀察口和多個配風口的異形結構，在密封檢測前需要把多個窗口進行密封。測試時間主要用于封堵窗口，因此，有待開發自動封堵爐具窗口功能。
4結論
設計開發的簡單實用的多回路耐震壓力表試驗系統，有效解決了生產的薄板焊接封閉承壓取暖爐具的密封性檢驗問題，順利完成了取暖爐具的量產任務。經過檢驗的爐具出廠合格率達到 98%以 上。這種實驗裝置的設計應用，也為同類產品的檢驗提供了試驗手段。
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