變容積外測法氣瓶試驗裝置的製作方法
2023-05-27 02:13:51 2
專利名稱：變容積外測法氣瓶試驗裝置的製作方法
技術領域：
氣瓶屬於國際範圍內使用的移動式壓力容器，其使用量廣、範圍廣，可以反覆充 裝。我國的在役鋼質無縫氣瓶就有上千萬隻。氣瓶儲存的介質有氧氣、氮氣、氫氣、石油天 然氣等其它高壓氣體。為了減少氣瓶洩漏或爆炸所導致財產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來確定氣瓶的彈、塑性變形 量。對氣瓶進行水壓試驗，能夠精確地獲得氣瓶容積全變形量，殘餘變形量，並可得到容積 殘餘變形率。將氣瓶水壓試驗所測得容積殘餘變形率值與氣瓶所規定判廢的標準(其中 GB/T11640-89規定鋁合金氣瓶為5%，GB5199規定無縫鋼瓶為3% )作比較，以作為氣瓶合 格、降級使用或報廢的依據。伴隨氣瓶水壓試驗的同時，氣瓶水壓試驗裝置也應運而生。水壓試驗裝置從20-30 年代開始，經過了手工操作，60-70年代半自動控制，到了 80-90年代的計算機自動控制的 歷程。特別是從九十年代，由於微型計算機廣泛應用及軟體開發技術不斷進步，使得傳統的 氣瓶水壓試驗裝置由硬體配置改善和提高轉移到以測控軟體配置水平的提高上來。計算機 測控氣瓶水壓試驗裝置不僅大大提高了試驗結果的精度，而且也提高了氣瓶水壓試驗的效 率及降低操作人員的勞動強度，使氣瓶的漏判和誤判可能性都大大減少。
背景技術：
國標GB/T9251-1997《氣瓶水壓試驗方法》對氣瓶水壓試驗方法、試驗裝置的基本 要求及試驗操作要點作了明確規定。規定的氣瓶水壓試驗方法有三種耐壓試驗、外測法氣 瓶容積變形試驗(簡稱外測法試驗)、內測法氣瓶容積變形試驗(簡稱內測法試驗)。而我 們選用了外測法試驗外測法試驗是對氣瓶進行水壓試驗的同時從氣瓶外測量其容積殘餘變形率。受試 瓶容積殘餘變形率按公式(1-2)計算
AV'η=^l χ loo(1-1)
Δν式中η-受試瓶的容積的殘餘變形率，％AV'-受試瓶的殘餘變形量，mlΔ V-受試瓶的容積全變形量，ml為測量容積殘餘變形率，本設備突破了傳統的量管法和稱重法，而採用變容積的 方法。此方法將殘餘變形量表現為封閉介質的等壓容積變形，不僅解決了壓力變化帶來的 測量誤差，也使測量結果更加直觀可靠。在技術條件打到一定成熟的階段，可將液體測壓介 質改為氣體測壓介質，使整套設備運行更加輕便精確。
發明內容
本裝置水壓試驗的硬體主要包括試壓容器和測試介質及其微壓檢測部分、變容積 結構控制部分、氣瓶壓力檢測部分、電氣控制部分、微機跟蹤部分連接組裝結構而成。我們
3在研製本裝置時，主要參考GB/T9251-1997《氣瓶水壓試驗方法》和CGAC-I《壓縮氣體氣瓶 的水壓試驗方法》相關要求選擇設計的，下面主要介紹這些硬體的相關技術參數及設計要 求。活塞式測量裝置的設計參考我國氣瓶水壓試驗標準和美國DOT法對於量管的標 準要求。並以在微壓檢測裝置的測控支持下控制其活塞位置變化，以保證測試介質在容器 內絕對壓力值不變，即使得活塞式測量裝置的變化量直觀的轉化為氣瓶的全變形量、殘餘 變形量，達到測量目的。試壓容器的設計應參考外測法測試氣瓶容積殘餘變形率對於水套的要求和水壓 試驗中安全保護問題，介質容器滿足被測氣瓶的容積要求、機械強度，保障試驗的安全性。 為了達到試驗時對於不同介質的密封要求。並在容器底部設計有排出介質的系統。本裝置可採用電接點壓力表，可以對試驗壓力的上限進行設定，起到超壓保護作 用。參考我國氣瓶水壓試驗標準和美國DOT法標準規定必須安裝能顯示試驗壓力的電接 點壓力測量儀表，用於讀取試驗壓力的壓力測量儀表的精度級別不低於1. 5級。加壓泵作為氣瓶水壓試驗的一個重要組成部分使受試瓶緩慢而平穩地升壓，其流 量不宜過大。加壓泵的選擇同樣需要考慮氣瓶水壓試驗標準中對泵的性能要求。本設計需要對介質容器內部壓強進行測量，以便反饋並控制活塞式測量裝置，控 制容器容積使得測試介質內部壓強保持不變。可以選擇微壓檢測裝置等相關測量儀器以獲 得壓強數據。試驗裝置的控制系統可採用計算機獨立控制、PLC獨立控制或上下位機分布式兩 級控制方式。控制過程和數據採集通過通信接口協同完成。系統控制軟體包括變形量測 量模塊、通信模塊、壓力數據模塊、閥泵啟停模塊、水路電磁閥控制模塊、氣路電磁閥控制模 塊、各類按鈕指示燈控制模塊等。用戶操控軟體包括與數控氣瓶驅動通信、系統參數的設 置、實驗數據的記錄、水壓試驗的控制等。本系統得主要特點有1)本控制系統可採用計算機獨立控制、PLC獨立控制或上下位機分布式兩級控制 方式。壓力測試系統採用壓力變送器來測量系統的壓力信號，並在數字濾波之後在屏幕上 實時顯示。2)借用變容積的方式保持內部介質壓強不變，根據體積變化得出測試結果，本裝 置摒棄傳統方法而採用數控變容積外測法。3)控制過程和數據採集通過通信接口協同完成，設置原始參數、實時監測試驗條 件、動態處理試驗數據、實時試驗壓力曲線繪製以及試驗報告輸出等功能。並實現在試驗時 對高壓泵、電磁閥的動作控制和試驗過程中的數據採集。4)在試驗中可以圖形方式動態顯示試驗過程中的時間/壓力、時間/變形、壓力/ 變形關係曲線。系統保存了試驗過程的全部數據，用戶可以在需要的時候查看試驗過程中 的氣瓶的全部試驗數據和各類試驗曲線。5)可以由用戶設定氣瓶水壓試驗的壓力和保壓時間。6)可以按照用戶要求生成氣瓶水壓試驗的各類試驗報告。7)用戶可以修改控制參數，實現對氣瓶的不同試驗要求。8)本系統對工作狀態進行實時監視提供系統超壓報警等異常報警，可以視異常
4的危險程度，終止系統運行。
1-活塞式測量裝置；2-活塞式測量裝置支架(數字控制可帶動活塞式測量裝置 根據需要沿水平方向左右移動)；4-試驗用水槽；5-壓力測試儀表(讀取試驗壓力用)； 6-精密壓力表(校驗其他壓力試驗儀表用)；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-容器密封裝置；15-試壓容器；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-微壓測量傳感器。
具體實施方案1)記錄待試瓶的有關數據。2)安裝受試瓶3)活塞式測量裝置歸零數字控制驅動活塞式測量裝置壓出內部所有液體，並從閥體排除，使內部壓力保 持原值。4)檢漏啟動水壓泵21，當壓力測量儀表5和7的示值升到受試瓶19的公稱工作壓力時， 停止水壓泵11，關閉閥9後檢查是否有洩漏。若發現量微壓檢測裝置的示值上升或壓力測量儀表5的示值下降，則表示有洩 漏，應開啟閥8，卸掉壓力，從容器15中取出受試瓶19。若判明受試瓶瓶體洩漏，則應記入 記錄並中止該受試瓶的試驗。5)升壓在確認無洩漏的情況下開啟閥9，重新啟動水壓泵21。當壓力測量儀表5和7的 示值升到受試瓶19的試驗壓力時，停止水壓泵21，關閉閥9。6)保壓從關閉好閥9起開始保壓計時。達到規定的保壓時間後，數控裝置根據當前容器 內液壓控制活塞式測量裝置移動，直到容器內介質壓力恢復加壓前壓力。讀取並記錄活塞 式測量裝置示值，此值即受試瓶19的容積全變形值Δ V。保壓期間內若壓力測量儀表5的 示值下降，則應記入記錄並中止該受試瓶的試驗。7)卸壓開啟閥9，緩慢卸壓。待壓力表5的示值歸「零」讀取數據，獲得殘餘變形量。8)卸下受試瓶從實驗裝置中卸下受試瓶19，從受試瓶上卸下專用接頭13。
權利要求
本變容積外測法氣瓶試驗裝置，屬於氣瓶質量檢測技術領域，其特徵是由試壓容器和測試介質部分、微壓檢測部分、變容積結構部分、氣瓶壓力檢測部分、電氣控制部分、微機跟蹤部分連接組裝結構而成。其技術特點在於1.微壓檢測部分能夠檢測到試壓容器內測試介質由於氣瓶變形產生的壓強變化；2.在檢測到壓強變化的同時，可以實時控制活塞式測量裝置的位置，以確保試壓容器內測試介質絕對壓強不變，達到測量要求並測得全變形量、殘餘變形量及計算出殘餘變形率；3.測試介質可有根據不同的技術水平可選擇液態或氣態。
2.根據權利要求1所述的變容積外測法氣瓶試驗裝置，其特徵是微壓檢測部分能夠 檢測到試壓容器內測試介質由於氣瓶變形產生的壓強變化。
3.根據權利要求1所述的變容積外測法氣瓶試驗裝置，其特徵是在檢測到壓強變化 的同時，可以實時控制活塞式測量裝置的位置，以確保試壓容器內測試介質絕對壓強不變， 達到測量要求並測得全變形量、殘餘變形量及計算出殘餘變形率。
4.根據權利要求1所述的變容積外測法氣瓶試驗裝置，其特徵是測試介質可根據不 同的技術水平可選擇液態或氣態。
全文摘要
變容積外測法氣瓶試驗裝置，屬於氣瓶質量檢測技術領域，它由試壓容器及測試介質部分、微壓檢測部分、變容積結構控制部分、氣瓶壓力檢測部分、電氣控制部分、微機跟蹤部分連接組裝結構而成，其技術特點在於能夠藉助微壓檢測部分檢測試壓容器內測試介質因氣瓶變形產生的壓強變化，變容積結構控制部分根據反饋數據控制活塞式測量裝置位置，以確保容器內測試介質壓強不變，並根據活塞式測量裝置位置變化獲得全變形量、殘餘變形量並計算出殘餘變形率。在技術條件支持的情況下介質可以選擇液體或者氣體。提高了試驗精度，並使得試驗操作方便、結果直觀，是氣瓶試驗的理想設備。
文檔編號G01N3/12GK101881714SQ20091005071
公開日2010年11月10日 申請日期2009年5月7日 優先權日2009年5月7日
發明者劉小成 申請人:劉小成