CN101881713A - 电脑控制移动量管外测法气瓶试验装置 - Google Patents

Abstract

电脑控制移动量管外测法气瓶试验装置，属于气瓶质量检测技术领域，它由水套部分、移动量管部分、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检测到量管由于气瓶变形产生的液位变化，并且在检测到液位变化的同时，可以有数控驱动实时控制量管位置，以确保量管内液面绝对位置不变。并通过对于量管数据变化获得全变形量、残余变形量并计算出残余变形率。解决了称重法容易受到外界条件干扰，并存在诸多诸如称重容器液面升高产生负压之类的难于避免的产生误差的因素。提高了试验精度，并使得试验操作方便、结果直观，是气瓶作外测法水压试验的理想设备。

Description

电脑控制移动量管外测法气瓶试验装置

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。伴随着环保汽车(如LPG汽车)工程的实施，天然气汽车在国内的推广应用，气瓶的使用量也与日俱增。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。美国作为世界上最大的气瓶生产和使用国，其气瓶水压试验装置无疑代表了当今气瓶水压试验装置的技术水平。其水压试验装置从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。美国几大气瓶水压试验装置生产厂家(如Galiso公司)提供了计算机测量控制气瓶水压试验装置。该计算机测控气瓶水压试验装置配有可运行在windows95/98，Windows/NT，Unix等操作平台的用户友好软件。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：

$\mathrm{\η}=\frac{{\mathrm{\ΔV}}^{\′}}{\mathrm{\ΔV}}\×100---(1-1)$

式中：η-受试瓶的容积的残余变形率，％

      ΔV′-受试瓶的残余变形量，ml

      ΔV-受试瓶的容积全变形量，ml

为测量容积残余变形率，所使用的实验装置有活动量管型，固定量管型和称量型。

经过了反复的试验与理论计算得到的结果表明，在多种方法中外测法中的活动量管法是理论误差最小，相对最精确的一种方法。称重法容易受到外界条件干扰，并存在诸多诸如称重容器液面升高产生负压之类的难于避免的产生误差的因素。并且活动量管法也在中华人民共和国国家标准中得到了推荐。因此本设备采用了活动量管法。考虑到人工操作的误差等因素，我们采用数控驱动浮动量管，以保证量管内部绝对水位线位置不变，达到测量目的。

发明内容

本文根据GB/T9251-1997《气瓶水压试验方法》的有关规定，设计了一套微机测控气瓶水压试验系统的流程

本装置水压试验的硬件主要包括数控驱动活动量管、水套、压力表、减压阀、加压泵等，我们在研制本装置时，主要依据GB/T9251-1997《气瓶水压试验方法》和CGAC-1《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。

量管选择符合我国气瓶水压试验标准和美国DOT法标准要求。并根据压力传感器获得的数据控制相关设备控制量管使其位置变化，以保证量管内部绝对水位线位置不变，达到测量目的。

水套的设计应考虑用外测法测试气瓶容积残余变形率的要求和水压试验中安全保护问题，水套满足被测气瓶的容积要求、机械强度，保障试验的安全性。可采用10mm厚透明有机玻璃或钢制材料制成直圆筒形，顶部设计了独特的密封端盖，进行试验时将气瓶垂直吊在端盖上，以减少对瓶体环向应力的影响，并可适应各种不同直径和长度的气瓶。为了达到试验的密封要求，在试验桶与端盖之间安装了密封圈。在水套底面有排压阀，用以排放水套内的污水。

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。按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。该压力测量仪表的定期检验周期不得超过一个月。

加压泵作为气瓶水压试验的一个重要组成部分，其作用是为了使受试瓶缓慢而平稳地升压，加压泵的流量不宜过大。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。。

本系统需要测量气瓶水压试验时试验压力，所以可以选用压力传感器或其他替代设备。

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。系统控制软件包括移动量管模块、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。

2)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。

3)摒弃了容积变形量测试系统中常规的外测称重法和内测法，本装置采用电脑控制的移动量管法。

4)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、水量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。

5)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/水量、压力/水量关系曲线。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。

6)可以由用户设定气瓶水压试验的压力和保压时间。

7)可以按照用户要求生成气瓶水压试验的各类试验报告。

8)用户可以修改控制参数，实现对气瓶的不同试验要求。

9)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，可以视异常的危险程度，终止系统运行。

附图说明

1-量管；2-量管支架(数字控制可带动量管根据需要沿竖直方向上下移动)；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-水套盖；15-水套；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。

具体实施方案

1)记录待试瓶的有关数据。

2)安装受试瓶

3)排气

开启阀16和11使试验用水注入水套15，当水套内的空气排净后关闭阀11_A，待量管内的水面对准支架的“水准线”时关闭阀16；开启阀8和9，启动水压泵21，排尽承压管道内的空气后停止水压泵21，关闭阀8。

4)在受到压力量管1内部液面位置产生变化的同时，数字控制驱动时时对活动量管高度位置进行调节，使内部液位绝对位置保持不变

5)静置

自动读取量管1内水面处的刻度值。静置30s后监测量管高度是否有飘移，若量管高度无飘移则可转入下步操作。否则重复本步操作。

6)量管零位调整

沿支架2调整量管位置，数字控制驱动使量管1上的“0”刻度线对准支架2上的水准线，利用阀12和16的开启或关闭调整量管内水面的高度，使水面对准“0”刻度线。

7)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21，关闭阀9后检查是否有泄漏。

若发现量管内的水面不断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，从水套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。

8)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。

9)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，沿支架下移量管1，使管内水面对准“水准线”，读取并记录量管1内水面处的刻度值，此值即受试瓶19的容积全变形值ΔV。

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。

10)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。

11)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。

Claims (3)

1.本电脑控制移动量管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：由水套部分、移动量管部分、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.能够检测到量管由于气瓶压力产生的液位变化；2.在检测到液位变化的同时，数控驱动实时控制量管位置，以确保量管内液面绝对位置不变，达到测量要求。它的特点有：

2.根据权利要求1所述的电脑控制移动量管外测法气瓶试验装置，其特征是：能够实时检测到量管由于气瓶压力产生的液位变化。

3.根据权利要求1所述的电脑控制移动量管外测法气瓶试验装置，其特征是：在检测到液位变化的同时，可以有数控驱动实时控制量管位置，以确保量管内液面绝对位置不变，达到测量要求。

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