一种自动控制充放气过程的压力容器气密性检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及压力容器检测技术领域，特别涉及一种自动控制充放气过程的压力容器气密性检测装置。


背景技术：

2.压力容器气密性检测是压力容器制造和使用过程中的一项重要工作，其中对压力容器进行充气和放气是气密性检测中的重要环节，目前主要依靠工人通过配气专用工装进行充放气操作，配气专用工装一般为纯机械结构，需要全手工操作，工人在压力容器充放气过程中需要不间断观察和调整充放气压力来控制充放气速度，工作强度大、容易疲劳和发生误操作，当充气压力过高、充放气速度过快时将对压力容器性能造成损害，甚至导致压力容器破裂，发生安全生产事故。


技术实现要素：

3.为了解决压力容器气密性检测过程中，人工操作工作强度大，易出错，存在安全隐患问题，本实用新型提出一种能够自动控制充放气过程的压力容器气密性检测装置，该装置在压力容器气密性检测过程中，能够自动调整控制充放气压力、流量，使充气更加平稳，防止发生过充和压力冲击问题，保证充放气过程中人员和设备的安全，并能降低工作强度，提高工作效率。
4.本实用新型所采用的技术方案是：该装置包括控制系统和气路系统，控制系统采用一定的控制策略实时控制气路系统中气流的压力和流量，使压力容器的充放气过程平稳迅速，避免压力冲击，并能自动完成气密性检测。
5.本装置控制系统包括数据采集元件、可编程控制器、执行元件、电源、显示设置面板，数据采集元件包括管路中的压力变送器和流量计；执行元件包括管路中各类电磁阀、电控阀；数据采集元件将测得的压力和流量值输送到可编程控制器，可编程控制器根据显示设置面板预设的数值计算出控制量，输送到执行元件，执行元件动作之后的管路压力和流量值由采集元件再次获得，整个控制过程为闭环控制，这能够实现在充放气过程中自动调节压力及流量，避免人工操作带来的不确定性因素。
6.本装置气路系统包括测压管路、充气管路、放气管路和安全管路，测压管路由测压口、精密压力表、测压端压力变送器、放气转换电磁阀组成，测压端压力变送器的模拟信号发送到可编程控制器，进行计算后可实时获得压力容器内的压力值。
7.优选的，充气管路由充气电磁阀、快速充放电磁阀、电气比例阀、节流阀、充气端压力变送器、流量计、单向阀、充气口组成，充气管路为单向通路，压力容器内的气体不会反向流出，充气管路和测压管路相互独立，这样设计可以避免充气过程中相互干涉，使数据采集元件获得的数据更加准确，有利于快速完成充气过程。
8.优选的，充气管路为双通路，即充气电磁阀之后，充气管路分为两路，一路由电气比例阀和小管径管线组成，另一路由快速充放电磁阀、节流阀和大管径管线组成，两个管路
为并联关系，在可编程控制器的控制下，开始为压力容器充气时，两路充气管路同时工作，总流量较大，快速将压力容器内的压力平稳提升到一定数值后，节流阀所在大流量充气管路停止工作，电气比例阀所在小流量充气管路继续工作，直至完成充气过程，这样设计能保证充气速度和精度，并减少了压力冲击。
9.优选的，放气管路共用测压管路和充气管路的部分元件，减少了系统的复杂性，放气管路由测压口、精密压力表、测压端压力变送器、放气转换电磁阀、电气比例阀、快速充放电磁阀、节流阀、排气电磁阀、放气口组成，在放气的过程中，可根据流量和压降控制要求，通过电气比例阀和节流阀并联管路调节放气速度。
10.优选的，本装置安全管路包括安全阀、手动开关阀和应急放气口，当本装置失效导致充气压力过大时，安全阀可自动打开通过应急放气口泄压；当本装置失效或断电无法自动放气时，则可使用手动开关阀通过应急放气口放气。
11.本实用新型的有益效果是，避免了传统压力容器气密性检测过程中人工操作带来的失误，消除安全隐患，并减少工作量，通过闭环自动控制使充放气过程快速、平稳，避免发生过充和压力冲击，保护人员及设备安全，提高检测质量和效率。
附图说明
12.图1是本实用新型的系统连接图，图2是本实用新型的气路工作原理图。图中部件标注：1、气源，2、进气口，3、过滤器，4、压力表，5、减压阀，6、气源端压力变送器，7、充气电磁阀，8、快速充放电磁阀，9、节流阀，10、电气比例阀，11、充气端压力变送器，12、流量计，13、排气电磁阀，14、单向阀，15、精密压力表，16、测压端压力变送器，17、手动开关阀，18、安全阀，19、放气转换电磁阀，20、放气口，21、应急放气口，22、压力容器，23、充气口，24、测压口。
具体实施方式
13.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述、显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
14.图1为本实用新型的系统连接图，本装置包括如下模块：管路、数据采集元件、执行元件、可编程控制器、电源和显示设置面板，本装置通过一根充气管和一根测压管与压力容器连接，对压力容器进行充放气和测压。
15.充放气过程中，数据采集元件将从管路各点获得的压力和流量测量值传递给可编程控制器，可编程控制器将显示设置面板输入的控制值与测量值进行对比，经过计算后发出控制指令，传递给执行元件，执行元件通过开关阀件调整管路各点的压力和流量，保证充放气过程按要求平稳完成；保压过程中，数据采集元件按照显示设置面板输入的气压测量时间间隔值进行测压，将获得的测压管压力值传递给可编程控制器，可编程控制器计算压降速率，判断该压力容器气密性是否合格，并将结果传递到显示设置面板。
16.图2是本装置的气路工作原理图，气源1通过进气口2连接在本装置上，本装置通过充气口23、测压口24分别与压力容器22的充气口和测压口相连。
17.气源处理部分包括进气口2、过滤器3、压力表4和减压阀5组成，主要对气源1中水
分、油、固体颗粒等污染物进行滤除并将压力调节到系统工作压力。
18.充气控制部分，由充气电磁阀7、快速充放电磁阀8、节流阀9、电气比例阀10、单向阀14、充气口23组成，主要完成充气速度控制和压力容器22内腔压力调整。
19.放气控制部分，主要由测压口24、放气转换电磁阀19、快速充放电磁阀8、节流阀9、电气比例阀10和排气电磁阀13组成，主要完成放气速度控制和压力容器22内腔压力调整。
20.压力、流量数据采集部分，主要由气源端压力变送器6、充气端压力变送器11、测压端压力变送器16和流量计12组成，用于将获得的压力和流量值传递给可编程控制器。
21.其他功能部件，主要由安全阀18、手动开关阀17、精密压力表15、其他管路及接头等组成。
22.其工作过程如下：
23.初始状态下，本装置中的充气电磁阀7、快速充放电磁阀8、电气比例阀10、排气电磁阀13、放气转换电磁阀19、手动开关阀17均处于截止状态，气源1的气体通过进气口2进入本装置，经过滤器3处理掉气源中的水分、油、固体颗粒等污染物，此时压力表4指示气源压力，气体经减压阀5减压至规定压力范围，并由气源端压力变送器6采集此时的压力值，送给可编程控制器处理，若压力值满足要求，提示正常，否则提示异常，需调整减压阀5使输出压力值满足要求。
24.当可编程控制器收到充气指令后，控制充气电磁阀7、快速充放电磁阀8加电，并逐步打开电气比例阀10，气体一路经快速充放电磁阀8、节流阀9到达充气端压力变送器11，另一路经电气比例阀10到达充气端压力变送器11。节流阀9所在管路为大管径管线，其流量较大且流量为定值；电气比例阀10所在管路为小管径管线，其最大流量较小且流量大小可在一定范围内调整，两路气流汇合后经流量计12、单向阀14和充气口23向压力容器22内腔充气，压力容器22内的气体通过测压口24作用在测压端压力变送器16上，此时，可编程控制器不间断采集充气端压力变送器11、测压端压力变送器16、流量计12的压力和流量数据，并根据控制策略，调整电气比例阀10的开度，使压力容器22的内腔压力快速上升到某一数值(例如，为设定压力值的95％)之后，关闭快速充放电磁阀8，只通过电气比例阀10所在小管径气路进行充气，可编程控制器控制电气比例阀10逐渐减小开度，直至达到设定压力值时完全关闭，充气结束，整个充气过程快速平稳且避免了压力冲击。
25.经过一定时间稳压消除温度对压力容器22内腔压力的影响后，可编程控制器计算测压端压力变送器16的压力值，若压力偏低则打开电气比例阀10进行补压；若压力值超出预定范围，则关闭充气电磁阀7，使供气断开，打开排气电磁阀13和放气转换电磁阀19，逐步打开电气比例阀10，压力容器22中的气体经测压口24、放气转换电磁阀19、电气比例阀10、排气电磁阀13和放气口20慢慢进行放气，使测压端压力变送器16的压力值满足要求。
26.压力满足要求，则所有电磁阀断电，管路系统开始保压，进行气密性检测，可编程控制器按设定的时间间隔采集测压端压力变送器16的数值，保压时间结束后，根据压力-时间曲线，进行气密性结果判定。
27.气密性检测结束后，可编程控制器控制放气转换电磁阀19、快速充放电磁阀8、排气电磁阀13加电，并逐步打开电气比例阀10，压力容器22中的气体经测压口24、放气转换电磁阀19后，一路经电气比例阀10到达排气电磁阀13；另一路经快速充放电磁阀8、节流阀9到达排气电磁阀13，两路气流汇合后，通过排气电磁阀13经放气口20进行放气。在放气的过程
中，可编程控制器不间断采集测压端压力变送器16的压力数据，并根据控制策略，调整电气比例阀10的开度，使压力容器22内腔压力快速平稳下降，直至完全排空气体。
28.特殊情况下，当本装置失效导致压力容器22内腔压力过大时，安全阀18可自动打开通过应急放气口21泄压；当本装置失效或断电无法自动放气时，则可打开手动开关阀17通过应急放气口21放气。