专利名称：变容积外测法气瓶试验装置的制作方法
技术领域：
气瓶属于国际范围内使用的移动式压力容器，其使用量广、范围广，可以反复充 装。我国的在役钢质无缝气瓶就有上千万只。气瓶储存的介质有氧气、氮气、氢气、石油天 然气等其它高压气体。为了减少气瓶泄漏或爆炸所导致财产损失和人身伤亡的可能性，必 须对出厂投入使用前的气瓶及对在服役的气瓶定期做水压试验来确定气瓶的弹、塑性变形 量。对气瓶进行水压试验，能够精确地获得气瓶容积全变形量，残余变形量，并可得到容积 残余变形率。将气瓶水压试验所测得容积残余变形率值与气瓶所规定判废的标准(其中 GB/T11640-89规定铝合金气瓶为5%，GB5199规定无缝钢瓶为3% )作比较，以作为气瓶合 格、降级使用或报废的依据。伴随气瓶水压试验的同时，气瓶水压试验装置也应运而生。水压试验装置从20-30 年代开始，经过了手工操作，60-70年代半自动控制，到了 80-90年代的计算机自动控制的 历程。特别是从九十年代，由于微型计算机广泛应用及软件开发技术不断进步，使得传统的 气瓶水压试验装置由硬件配置改善和提高转移到以测控软件配置水平的提高上来。计算机 测控气瓶水压试验装置不仅大大提高了试验结果的精度，而且也提高了气瓶水压试验的效 率及降低操作人员的劳动强度，使气瓶的漏判和误判可能性都大大减少。
背景技术：
国标GB/T9251-1997《气瓶水压试验方法》对气瓶水压试验方法、试验装置的基本 要求及试验操作要点作了明确规定。规定的气瓶水压试验方法有三种耐压试验、外测法气 瓶容积变形试验(简称外测法试验)、内测法气瓶容积变形试验(简称内测法试验)。而我 们选用了外测法试验外测法试验是对气瓶进行水压试验的同时从气瓶外测量其容积残余变形率。受试 瓶容积残余变形率按公式(1-2)计算
AV'η=^l χ loo(1-1)
Δν式中η-受试瓶的容积的残余变形率，％AV'-受试瓶的残余变形量，mlΔ V-受试瓶的容积全变形量，ml为测量容积残余变形率，本设备突破了传统的量管法和称重法，而采用变容积的 方法。此方法将残余变形量表现为封闭介质的等压容积变形，不仅解决了压力变化带来的 测量误差，也使测量结果更加直观可靠。在技术条件打到一定成熟的阶段，可将液体测压介 质改为气体测压介质，使整套设备运行更加轻便精确。
发明内容
本装置水压试验的硬件主要包括试压容器和测试介质及其微压检测部分、变容积 结构控制部分、气瓶压力检测部分、电气控制部分、微机跟踪部分连接组装结构而成。我们
3在研制本装置时，主要参考GB/T9251-1997《气瓶水压试验方法》和CGAC-I《压缩气体气瓶 的水压试验方法》相关要求选择设计的，下面主要介绍这些硬件的相关技术参数及设计要 求。活塞式测量装置的设计参考我国气瓶水压试验标准和美国DOT法对于量管的标 准要求。并以在微压检测装置的测控支持下控制其活塞位置变化，以保证测试介质在容器 内绝对压力值不变，即使得活塞式测量装置的变化量直观的转化为气瓶的全变形量、残余 变形量，达到测量目的。试压容器的设计应参考外测法测试气瓶容积残余变形率对于水套的要求和水压 试验中安全保护问题，介质容器满足被测气瓶的容积要求、机械强度，保障试验的安全性。 为了达到试验时对于不同介质的密封要求。并在容器底部设计有排出介质的系统。本装置可采用电接点压力表，可以对试验压力的上限进行设定，起到超压保护作 用。参考我国气瓶水压试验标准和美国DOT法标准规定必须安装能显示试验压力的电接 点压力测量仪表，用于读取试验压力的压力测量仪表的精度级别不低于1. 5级。加压泵作为气瓶水压试验的一个重要组成部分使受试瓶缓慢而平稳地升压，其流 量不宜过大。加压泵的选择同样需要考虑气瓶水压试验标准中对泵的性能要求。本设计需要对介质容器内部压强进行测量，以便反馈并控制活塞式测量装置，控 制容器容积使得测试介质内部压强保持不变。可以选择微压检测装置等相关测量仪器以获 得压强数据。试验装置的控制系统可采用计算机独立控制、PLC独立控制或上下位机分布式两 级控制方式。控制过程和数据采集通过通信接口协同完成。系统控制软件包括变形量测 量模块、通信模块、压力数据模块、阀泵启停模块、水路电磁阀控制模块、气路电磁阀控制模 块、各类按钮指示灯控制模块等。用户操控软件包括与数控气瓶驱动通信、系统参数的设 置、实验数据的记录、水压试验的控制等。本系统得主要特点有1)本控制系统可采用计算机独立控制、PLC独立控制或上下位机分布式两级控制 方式。压力测试系统采用压力变送器来测量系统的压力信号，并在数字滤波之后在屏幕上 实时显示。2)借用变容积的方式保持内部介质压强不变，根据体积变化得出测试结果，本装 置摒弃传统方法而采用数控变容积外测法。3)控制过程和数据采集通过通信接口协同完成，设置原始参数、实时监测试验条 件、动态处理试验数据、实时试验压力曲线绘制以及试验报告输出等功能。并实现在试验时 对高压泵、电磁阀的动作控制和试验过程中的数据采集。4)在试验中可以图形方式动态显示试验过程中的时间/压力、时间/变形、压力/ 变形关系曲线。系统保存了试验过程的全部数据，用户可以在需要的时候查看试验过程中 的气瓶的全部试验数据和各类试验曲线。5)可以由用户设定气瓶水压试验的压力和保压时间。6)可以按照用户要求生成气瓶水压试验的各类试验报告。7)用户可以修改控制参数，实现对气瓶的不同试验要求。8)本系统对工作状态进行实时监视提供系统超压报警等异常报警，可以视异常
4的危险程度，终止系统运行。
1-活塞式测量装置；2-活塞式测量装置支架(数字控制可带动活塞式测量装置 根据需要沿水平方向左右移动)；4-试验用水槽；5-压力测试仪表(读取试验压力用)； 6-精密压力表(校验其他压力试验仪表用)；7-压力测量仪表(指示、控制泵出口压力 用)；12-活接头；13-专用接头；14-容器密封装置；15-试压容器；17-爆破片；19-受试瓶； 21-试压泵；3、11、16、18、20-低压阀；8、9、10_高压阀；22-微压测量传感器。
具体实施方案1)记录待试瓶的有关数据。2)安装受试瓶3)活塞式测量装置归零数字控制驱动活塞式测量装置压出内部所有液体，并从阀体排除，使内部压力保 持原值。4)检漏启动水压泵21，当压力测量仪表5和7的示值升到受试瓶19的公称工作压力时， 停止水压泵11，关闭阀9后检查是否有泄漏。若发现量微压检测装置的示值上升或压力测量仪表5的示值下降，则表示有泄 漏，应开启阀8，卸掉压力，从容器15中取出受试瓶19。若判明受试瓶瓶体泄漏，则应记入 记录并中止该受试瓶的试验。5)升压在确认无泄漏的情况下开启阀9，重新启动水压泵21。当压力测量仪表5和7的 示值升到受试瓶19的试验压力时，停止水压泵21，关闭阀9。6)保压从关闭好阀9起开始保压计时。达到规定的保压时间后，数控装置根据当前容器 内液压控制活塞式测量装置移动，直到容器内介质压力恢复加压前压力。读取并记录活塞 式测量装置示值，此值即受试瓶19的容积全变形值Δ V。保压期间内若压力测量仪表5的 示值下降，则应记入记录并中止该受试瓶的试验。7)卸压开启阀9，缓慢卸压。待压力表5的示值归“零”读取数据，获得残余变形量。8)卸下受试瓶从实验装置中卸下受试瓶19，从受试瓶上卸下专用接头13。
权利要求
本变容积外测法气瓶试验装置，属于气瓶质量检测技术领域，其特征是由试压容器和测试介质部分、微压检测部分、变容积结构部分、气瓶压力检测部分、电气控制部分、微机跟踪部分连接组装结构而成。其技术特点在于1.微压检测部分能够检测到试压容器内测试介质由于气瓶变形产生的压强变化；2.在检测到压强变化的同时，可以实时控制活塞式测量装置的位置，以确保试压容器内测试介质绝对压强不变，达到测量要求并测得全变形量、残余变形量及计算出残余变形率；3.测试介质可有根据不同的技术水平可选择液态或气态。
2.根据权利要求1所述的变容积外测法气瓶试验装置，其特征是微压检测部分能够 检测到试压容器内测试介质由于气瓶变形产生的压强变化。
3.根据权利要求1所述的变容积外测法气瓶试验装置，其特征是在检测到压强变化 的同时，可以实时控制活塞式测量装置的位置，以确保试压容器内测试介质绝对压强不变， 达到测量要求并测得全变形量、残余变形量及计算出残余变形率。
4.根据权利要求1所述的变容积外测法气瓶试验装置，其特征是测试介质可根据不 同的技术水平可选择液态或气态。
全文摘要
变容积外测法气瓶试验装置，属于气瓶质量检测技术领域，它由试压容器及测试介质部分、微压检测部分、变容积结构控制部分、气瓶压力检测部分、电气控制部分、微机跟踪部分连接组装结构而成，其技术特点在于能够借助微压检测部分检测试压容器内测试介质因气瓶变形产生的压强变化，变容积结构控制部分根据反馈数据控制活塞式测量装置位置，以确保容器内测试介质压强不变，并根据活塞式测量装置位置变化获得全变形量、残余变形量并计算出残余变形率。在技术条件支持的情况下介质可以选择液体或者气体。提高了试验精度，并使得试验操作方便、结果直观，是气瓶试验的理想设备。
文档编号G01N3/12GK101881714SQ20091005071
公开日2010年11月10日 申请日期2009年5月7日 优先权日2009年5月7日
发明者刘小成 申请人:刘小成