專利名稱：變?nèi)莘e量管外測法氣瓶試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
氣瓶屬于國際范圍內(nèi)使用的移動式壓力容器，其使用量廣、范圍廣，可以反復(fù)充 裝。我國的在役鋼質(zhì)無縫氣瓶就有上千萬只。伴隨著環(huán)保汽車工程的實(shí)施，天然氣汽車在 國內(nèi)的推廣應(yīng)用，氣瓶的使用量也與日俱增。氣瓶儲存的介質(zhì)有氧氣、氮?dú)?、氫氣、石油?然氣等其它高壓氣體。為了減少氣瓶泄漏或爆炸所導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)損失和人身傷亡的可能性，必 須對出廠投入使用前的氣瓶及對在服役的氣瓶定期做水壓試驗(yàn)來確定氣瓶的彈、塑性變形 量。對氣瓶進(jìn)行水壓試驗(yàn)，能夠精確地獲得氣瓶容積全變形量，殘余變形量，并可得到容積 殘余變形率。將氣瓶水壓試驗(yàn)所測得容積殘余變形率值與氣瓶所規(guī)定判廢的標(biāo)準(zhǔn)作比較， 以作為氣瓶合格、降級使用或報(bào)廢的依據(jù)。伴隨氣瓶水壓試驗(yàn)的同時(shí)，氣瓶水壓試驗(yàn)裝置也應(yīng)運(yùn)而生。美國作為世界上最 大的氣瓶生產(chǎn)和使用國，其氣瓶水壓試驗(yàn)裝置無疑代表了當(dāng)今氣瓶水壓試驗(yàn)裝置的技術(shù) 水平。其水壓試驗(yàn)裝置從20-30年代開始，經(jīng)過了手工操作，60-70年代半自動控制，到了 80-90年代的計(jì)算機(jī)自動控制的歷程。特別是從九十年代，由于微型計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用及軟件 開發(fā)技術(shù)不斷進(jìn)步，使得傳統(tǒng)的氣瓶水壓試驗(yàn)裝置由硬件配置改善和提高轉(zhuǎn)移到以測控軟 件配置水平的提高上來。美國幾大氣瓶水壓試驗(yàn)裝置生產(chǎn)廠家提供了計(jì)算機(jī)測量控制氣瓶 水壓試驗(yàn)裝置。該計(jì)算機(jī)測控氣瓶水壓試驗(yàn)裝置配有可運(yùn)行在各種操作平臺的用戶友好軟 件。計(jì)算機(jī)測控氣瓶水壓試驗(yàn)裝置不僅大大提高了試驗(yàn)結(jié)果的精度，而且也提高了氣瓶水 壓試驗(yàn)的效率及降低操作人員的勞動強(qiáng)度，使氣瓶的漏判和誤判可能性都大大減少。
背景技術(shù)：
國標(biāo)GB/T9251-1997《氣瓶水壓試驗(yàn)方法》對氣瓶水壓試驗(yàn)方法、試驗(yàn)裝置的基本 要求及試驗(yàn)操作要點(diǎn)作了明確規(guī)定。規(guī)定的氣瓶水壓試驗(yàn)方法有三種耐壓試驗(yàn)、外測法氣 瓶容積變形試驗(yàn)(簡稱外測法試驗(yàn))、內(nèi)測法氣瓶容積變形試驗(yàn)(簡稱內(nèi)測法試驗(yàn))。而我 們選用了外測法試驗(yàn)外測法試驗(yàn)是對氣瓶進(jìn)行水壓試驗(yàn)的同時(shí)從氣瓶外測量其容積殘余變形率。受試 瓶容積殘余變形率按公式(1-2)計(jì)算
Δν’η = ^=— X 100(1-1)
Δν式中η-受試瓶的容積的殘余變形率，％AV'-受試瓶的殘余變形量，mlΔ V-受試瓶的容積全變形量，ml為測量容積殘余變形率，所使用的實(shí)驗(yàn)裝置有活動量管型，固定量管型和稱量型。經(jīng)過了反復(fù)的試驗(yàn)與理論計(jì)算得到的結(jié)果表明，很多外測法容易受到外界條件干 擾，并存在諸多諸如稱重容器液面升高產(chǎn)生負(fù)壓之類的難于避免的產(chǎn)生誤差的因素。因此 本設(shè)備采用了變?nèi)莘e量管法?？紤]到人工操作的誤差等因素，我們采用數(shù)控驅(qū)動活塞，以保 證量管內(nèi)部絕對水位線位置不變，達(dá)到測量目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明參考了 GB/T9251-1997《氣瓶水壓試驗(yàn)方法》的有關(guān)規(guī)定，設(shè)計(jì)了一套微機(jī) 測控氣瓶水壓試驗(yàn)系統(tǒng)的流程本裝置水壓試驗(yàn)的硬件主要包括數(shù)控驅(qū)動活塞、液位管、水套、壓力表、減壓閥、加 壓泵等，我們在研制本裝置時(shí)，主要參考了 GB/T9251-1997《氣瓶水壓試驗(yàn)方法》和CGAC-I 《壓縮氣體氣瓶的水壓試驗(yàn)方法》相關(guān)要求選擇設(shè)計(jì)的，下面主要介紹這些硬件的相關(guān)技術(shù) 參數(shù)及設(shè)計(jì)要求。活塞計(jì)量量管及液位管的設(shè)計(jì)參考了我國氣瓶水壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和美國DOT法標(biāo)準(zhǔn) 要求。并以數(shù)控驅(qū)動控制其位置變化，以保證量管內(nèi)部絕對水位線位置不變，達(dá)到測量目 的。水套的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮用外測法測試氣瓶容積殘余變形率的要求和水壓試驗(yàn)中安全 保護(hù)問題，水套滿足被測氣瓶的容積要求、機(jī)械強(qiáng)度，保障試驗(yàn)的安全性。本裝置可采用電接點(diǎn)壓力表，可以對試驗(yàn)壓力的上限進(jìn)行設(shè)定，起到超壓保護(hù)作 用。該壓力測量儀表的定期檢驗(yàn)周期不得超過一個(gè)月。本裝置電氣自動化控制各電磁閥的動作和活塞計(jì)量量管中活塞的移動。采集模塊 將傳感器采集的數(shù)據(jù)由模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號?？刂齐娫簇?fù)責(zé)對電磁閥提供電源電源選擇需要根據(jù)所選控制裝置決定，其額定輸出功率必須大于各種模塊等的總 消耗功率之和，并且要留有30%的余量。本系統(tǒng)需要測量氣瓶水壓試驗(yàn)時(shí)的試驗(yàn)壓力，故選用壓力傳感器。試驗(yàn)裝置的控制系統(tǒng)采用了分布式兩級控制方式(計(jì)算機(jī)獨(dú)立控制與PLC獨(dú)立控 制亦可)。本系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有1)本控制系統(tǒng)采用了分布式兩級控制方式。上位計(jì)算機(jī)可以采用電腦計(jì)算機(jī)，下 位機(jī)則可以采用由可編程控制器(PLC)、信號采集模塊、電源模塊、通信模塊、壓力傳感器、 通信模塊等組成。2)壓力測試系統(tǒng)的改進(jìn)采用壓力變送器來測量系統(tǒng)的壓力信號，送入下位機(jī)中 進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)化，上位機(jī)通過通信程序模塊讀取壓力值，并在屏幕上實(shí)時(shí)顯示。3)容積變形量測試系統(tǒng)的改進(jìn)在外測法和內(nèi)測法中，本裝置采用數(shù)控驅(qū)動的變 容積量管外測法。4)控制過程和數(shù)據(jù)采集通過通信模塊由上、下位機(jī)協(xié)同完成，上位機(jī)用于設(shè)置原 始參數(shù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測試驗(yàn)條件、動態(tài)處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)試驗(yàn)壓力、水量曲線繪制以及試驗(yàn)報(bào) 告輸出等功能。下位機(jī)實(shí)現(xiàn)在試驗(yàn)時(shí)對高壓泵、活塞、電磁閥的動作控制和試驗(yàn)過程中的數(shù) 據(jù)采集。5)在試驗(yàn)中可以圖形方式動態(tài)顯示試驗(yàn)過程中的時(shí)間/壓力、時(shí)間/水量、壓力/ 水量關(guān)系曲線。系統(tǒng)保存了試驗(yàn)過程的全部數(shù)據(jù)，用戶可以在需要的時(shí)候查看試驗(yàn)過程中 的氣瓶的全部試驗(yàn)數(shù)據(jù)和各類試驗(yàn)曲線。6)可以由用戶設(shè)定氣瓶水壓試驗(yàn)的壓力和保壓時(shí)間。7)可以按照用戶要求生成氣瓶水壓試驗(yàn)的各類試驗(yàn)報(bào)告。
8)用戶可以修改控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對氣瓶的不同試驗(yàn)要求。9)本系統(tǒng)對工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視提供系統(tǒng)超壓報(bào)警等異常報(bào)警，可以視異常 的危險(xiǎn)程度，終止系統(tǒng)運(yùn)行。附面說明1-液位管；2-液位管支架；4-試驗(yàn)用水槽；5-壓力測試儀表(讀取試驗(yàn)壓力用)； 6-精密壓力表(校驗(yàn)其他壓力試驗(yàn)儀表用)；7-壓力測量儀表(指示、控制泵出口壓力用)； 12-活接頭；13-專用接頭；14-水套蓋；15-水套；17-爆破片；19-受試瓶；21-試壓泵；3、 11、16、18、20_低壓閥；8、9、10_高壓閥；22-活塞計(jì)量量管；23-活塞計(jì)量量管支架；24-液 位檢測裝置
具體實(shí)施方案1)記錄受試瓶的有關(guān)數(shù)據(jù)2)安裝受試瓶3)排氣開啟閥16和11使試驗(yàn)用水注入水套15，當(dāng)水套內(nèi)的空氣排凈后關(guān)閉閥IIa，待液 位管內(nèi)的水面對準(zhǔn)支架的“水準(zhǔn)線”時(shí)關(guān)閉閥16 ；開啟閥8和9，啟動水壓泵21，排盡承壓管 道內(nèi)的空氣后停止水壓泵21，關(guān)閉閥8。4)在受到壓力液位管1內(nèi)部液面位置產(chǎn)生變化的同時(shí)，數(shù)字控制驅(qū)動實(shí)時(shí)對活塞 位置調(diào)節(jié)，使液位管內(nèi)部液位絕對位置保持不變5)靜置自動獲取液位管1內(nèi)水面處的液位位置。靜置30s后監(jiān)測液位管中液位高度是否 有飄移，若無飄移則可轉(zhuǎn)入下步操作。否則重復(fù)本步操作。6)液位管零位調(diào)整調(diào)整活塞22位置，使液位管1上的“0”刻度線對準(zhǔn)支架2上的水準(zhǔn)線，利用閥12 和16的開啟或關(guān)閉調(diào)整液位管內(nèi)水面的高度，使水面對準(zhǔn)“0”刻度線。7)檢漏啟動水壓泵21，當(dāng)壓力測量儀表5和7的示值升到受試瓶19的公稱工作壓力時(shí)， 停止水壓泵11，關(guān)閉閥9后檢查是否有泄漏。若發(fā)現(xiàn)量管內(nèi)的水面不斷上升或壓力測量儀表5的示值下降，則表示有泄漏，應(yīng) 開啟閥8，卸掉壓力，從水套15中取出受試瓶19。若判明受試瓶瓶體泄漏，則應(yīng)記入記錄并 中止該受試瓶的試驗(yàn)。8)升壓在確認(rèn)無泄漏的情況下開啟閥9，重新啟動水壓泵21。當(dāng)壓力測量儀表5和7的 示值升到受試瓶19的試驗(yàn)壓力時(shí)，停止水壓泵21，關(guān)閉閥9。9)保壓從關(guān)閉閥9起開始保壓計(jì)時(shí)。達(dá)到規(guī)定的保壓時(shí)間后，沿支架左移活塞22，使液位管內(nèi)水面對準(zhǔn)“水準(zhǔn)線”，讀取 并記錄活塞內(nèi)刻度值的變化量，此值即受試瓶19的容積全變形值A(chǔ)V。保壓期間內(nèi)若壓力測量儀表5的示值下降，則應(yīng)記入記錄并中止該受試瓶的試驗(yàn)。10)卸壓開啟閥9，緩慢卸壓。待壓力表5的示值歸“零”讀取數(shù)據(jù)，獲得殘余變形量。11)卸下受試瓶從實(shí)驗(yàn)裝置中卸下受試瓶19，從受試瓶上卸下專用接頭13。
權(quán)利要求
本變?nèi)莘e量管外測法氣瓶試驗(yàn)裝置，屬于氣瓶質(zhì)量檢測技術(shù)領(lǐng)域，其特征是由水套部分、液位檢測部分、活塞計(jì)量量管部分、壓力檢測部分、電氣控制部分、微機(jī)跟蹤部分連接組裝結(jié)構(gòu)而成。其技術(shù)特點(diǎn)在于1.可以檢測液位管中由于氣瓶變形產(chǎn)生的液位變化；2.在檢測到液位變化的同時(shí)，數(shù)控驅(qū)動時(shí)控制活塞位置，以確保液位管內(nèi)液面絕對位置不變，活塞計(jì)量量管中的變化量即氣瓶的全變形量和殘余變形量并計(jì)算出殘余變形率；3.裝置運(yùn)作的全過程由電腦數(shù)控，無需人為干預(yù)。它的特點(diǎn)有
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變?nèi)莘e量管外測法氣瓶試驗(yàn)裝置，其特征是檢測液位管中 由于氣瓶變形產(chǎn)生的液位變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變?nèi)莘e量管外測法氣瓶試驗(yàn)裝置，其特征是在檢測到液位 變化的同時(shí)，可以有數(shù)控驅(qū)動時(shí)控制活塞位置，以確保液位管內(nèi)液面絕對位置不變，活塞計(jì) 量量管中的變化量即氣瓶的全變形量和殘余變形量并計(jì)算出殘余變形率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變?nèi)莘e量管外測法氣瓶試驗(yàn)裝置，其特征是裝置運(yùn)作的全 過程由電腦數(shù)控，無需人為干預(yù)。
全文摘要
變?nèi)莘e量管外測法氣瓶試驗(yàn)裝置，屬于氣瓶質(zhì)量檢測技術(shù)領(lǐng)域，它由水套部分、液位檢測部分、活塞計(jì)量量管部分、壓力檢測部分、電氣控制部分、微機(jī)跟蹤部分連接組裝結(jié)構(gòu)而成，其技術(shù)特點(diǎn)在于可以檢測液位管中由于氣瓶變形產(chǎn)生的液位變化，在檢測到液位變化的同時(shí)，數(shù)控驅(qū)動時(shí)控制活塞位置，以確保液位管內(nèi)液面絕對位置不變，活塞計(jì)量量管中的變化量即氣瓶的全變形量和殘余變形量并計(jì)算出殘余變形率。解決了其他外測法容易受到外界條件干擾，意在突破傳統(tǒng)外測法及其相關(guān)氣瓶水壓試驗(yàn)裝置從某種程度上對于氣瓶行業(yè)發(fā)展的影響和制約。提高了試驗(yàn)精度，并使得試驗(yàn)操作方便、結(jié)果直觀，是氣瓶作外測法水壓試驗(yàn)的理想設(shè)備。
文檔編號G01B13/24GK101881712SQ200910050709
公開日2010年11月10日 申請日期2009年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月7日
發(fā)明者劉小成 申請人:劉小成