专利名称：一种水压试验机压力平衡装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种水压试验机，特别涉及一种利用独立的双闭环控制装置进行控制 的水压试验机。
背景技术：
水压试验机是将管子冲满水后两端密封加压到一定的压力，从而验证管子是否达 到API耐压标准。宝钢于1994年成套引进了德国先进的钢管水压试验机，该水压试验机在 国内外同类设备中是最先进的。该水压试验机的基本原理如下在钢管试压过程中，试验压力是按设定的过程进行升压的，理论上要求平衡缸 (支撑缸)的压力P1按照一定的比例实时跟随试验压力(增压缸)P3,
图1表示了这种平衡 关系。由图1可得
权利要求
1.一种水压试验机压力平衡装置，包括一增压系统，一平衡系统以及总线，所述增压系 统和平衡系统通过总线连接，其特征在于所述增压系统包括一增压器，作为所述增压系统的动力源； 一 PLC控制器，通过总线与所述平衡系统连接；一增压器控制阀，与所述PLC控制器和增压器连接，接收PLC控制器的压力信号，调节 增压器控制阀的开度，控制增压器流量；一增压缸，作为所述增压系统的执行元件，执行增压动作； 一 P/I传感器，与所述增压缸连接，用于反馈增压系统的实际压力值； 一 PI控制器，用以实现所述增压系统压力值的稳定调节；一比例溢流阀，与所述PI控制器连接，接收PI控制器的信号，调整阀的开度，实现所述 增压系统压力的无级调节；第一累加器，与所述增压缸、增压器控制阀和比例溢流阀连接，用以存储来自增压器控 制阀和比例溢流阀的压力信号，并将该信号累加后发送给增压缸；第二累加器，与PLC控制器、PI控制器和P/I传感器连接，用以存储来自PLC控制器的 压力信号和P/I传感器反馈的压力信号，并将该信号累加后发送给PI控制器。 所述平衡系统包括 一增压器，作为所述平衡系统的动力源；一液压轴控制器，通过总线与所述PLC控制器连接，接收由总线传送的PLC控制器压力 信号，根据该压力信号向所述平衡系统发送压力信号；一平衡缸，作为所述平衡系统的执行元件，执行增压动作； 一 P/I传感器，与所述平衡缸连接，用于反馈平衡系统的实际压力值； 一 PI控制器，用以实现所述平衡系统压力值的稳定调节；一累加器，与所述液压轴控制器、P/I传感器和PI控制器连接，用以存储来自液压轴控 制器的压力信号和P/I传感器反馈的压力信号，并将该信号累加后发送给PI控制器；一电液控制阀，与所述PI控制器、增压器和平衡缸连接，接收来自PI控制器的压力信 号，调节阀芯以控制增压器的流量。
2.如权利要求1所述的水压试验机压力平衡装置，其特征在于所述液压轴控制器为 数字式液压轴控制器。
3.如权利要求2所述的水压试验机压力平衡装置，其特征在于所述电液控制阀为高 频响比例阀或伺服阀。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的水压试验机压力平衡装置，其特征在于所述增 压系统中的增压器包括若干个增压泵。
5.一种水压试验机压力平衡装置控制方法，其特征在于包括如下步骤(1)准备阶段将试件放置到试压工位，然后密封试件，开始充水；(2)充水阶段开始充水后，为了平衡充水时的压力，设置一个平衡缸的初始压力值， 并将其传输给PLC控制器，PLC控制器又通过总线将其传输给液压轴控制器，同时平衡系统 的增压器通过电液控制阀向平衡缸提供压力源，液压轴控制器根据平衡系统I/P传感器的 反馈值和初始压力值对电液控制阀的阀芯进行控制，进而调节系统的压力；(3)增压阶段充水结束后，增压开始，增压系统的增压器开始增压，试件内水的压力通过增压系统的I/P传感器反馈给PLC控制器，PLC控制器通过总线将该值传输给液压轴 控制器，液压轴控制器根据该值控制平衡系统的压力，并将平衡系统I/P传感器反馈的实 际压力值与PLC通过总线传输的压力值进行比较，不断通过调整电液控制阀的阀芯来调整 偏差值，使增压系统和平衡系统始终处于动态平衡状态，直至达到设定压力值，试压完成；(4)卸压阶段保压时间到后，增压系统的增压器开始卸压，比例溢流阀按给定斜率卸 压，随之撤销平衡系统的跟随行为，卸压过程完成。
6.如权利要求5所述的水压试验机压力平衡装置控制方法，其特征在于所述步骤(3) 增压阶段还需设定增压时间，当超过设定增压时间压力仍未达到设定压力值时，系统报警， 增压器执行正常卸压程序。
7.如权利要求6所述的水压试验机压力平衡装置控制方法，其特征在于所述步骤(3) 增压阶段还包括当增压压力超过设定压力值的10%或平衡缸位移超过设定范围时，系统 报警，增压系统增压器停止增压，断开平衡缸系统的跟随行为，增压系统紧急卸压。
8.如权利要求7所述的水压试验机压力平衡装置控制方法，其特征在于所述步骤(3) 增压阶段若发生泄漏，则系统报警，增压器执行正常卸压程序。
9.如权利要求8所述的水压试验机压力平衡装置控制方法，其特征在于所述步骤(4) 卸压阶段还需设定卸压时间，当超过设定卸压时间压力仍未卸掉时，系统报警，增压系统增 压器慢速后退卸压。
全文摘要
本发明公开了一种水压试验机压力平衡装置，包括增压系统、平衡系统和总线，增压系统包括增压器、PLC控制器、增压器控制阀和增压缸；平衡系统包括增压器、液压轴控制器、电液控制阀和平衡缸。该增压系统和平衡系统均具有动力源和执行元件，形成了两个独立又有机结合的闭环控制系统。此外本发明还公开了一种水压试验机压力平衡装置控制方法，其通过充水、增压、卸压等步骤对水压试验机压力平衡装置进行闭环控制，该装置和方法提高了装置压力平衡的稳定性，便于故障检修，确保了设备的长期稳定运行。
文档编号G01N3/12GK101995354SQ20091019463
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月27日 优先权日2009年8月27日
发明者任乔奇, 刘建民, 周勇德, 彭志牛, 李杰峰, 王小宝, 钱惠江, 顾皓 申请人:宝山钢铁股份有限公司