CN102645373A - 一种用于气气中冷器压力交变试验的计算机测控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于气气中冷器压力交变试验的计算机测控系统，包括工控机、数据采集模块、温度传感器、压力传感器、触摸屏、可编程控制器，所述的工控机连接显示屏和可编程控制器，可编程控制器分别连接数据采集模块和触摸屏，所述的数据采集模块分别连接温度传感器和压力传感器，计算机测控系统在设定的时间间隔内采集气循环系统1至3个循环的数据，在显示屏上显示气循环系统实时运行时温度、压力、设定值、实时运行曲线、波形和报警信号，并在触摸屏上对其进行调整值，以测定试件的耐疲劳强度。与现有技术相比，本发明具结构设计新颖实用，便于操作和维护，安全性能较高等优点。

Description

一种用于气气中冷器压力交变试验的计算机测控系统

技术领域

本发明涉及一种用于气气中冷器压力交变试验的计算机测控系统，尤其是涉及一种可以模拟换热设备在实际工况条件下进行的抗疲劳强度的用于气气中冷器压力交变试验的计算机测控系统。

背景技术

内燃机气气中冷器是高档轿车或大型机车内必不可少的部件，其性能好坏，直接影响到内燃机是否运行正常、耗能大小、尾气排放等多种指标，而气气中冷器的压力交变试验，则是保证气气中冷器质量的必要设备，国内目前还未有单位能够满足当其项目指标中提出的技术性能曲线图形，以锯齿形居多，无法达到产品要求的试验性能指标。因此，需要一种能够满足实际工况条件下进行的抗疲劳强度的用于气气中冷器压力交变试验的计算机测控系统。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构设计新颖实用，便于操作和维护，安全性能较高，试验台的人机交互界面友好，操作简单；压力控制和控温精度高；外观美观、简洁、大方的用于气气中冷器压力交变试验的计算机测控系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：用于气气中冷器压力交变试验的计算机测控系统，其特征在于，包括工控机、数据采集模块、温度传感器、压力传感器、触摸屏、可编程控制器，所述的工控机连接显示屏和可编程控制器，可编程控制器分别连接数据采集模块和触摸屏，所述的数据采集模块分别连接温度传感器和压力传感器，计算机测控系统在设定的时间间隔内采集气循环系统1至3个循环的数据，在显示屏上显示气循环系统实时运行时温度、压力、设定值、实时运行曲线、波形和报警信号，并在触摸屏上对其进行调整值，以测定试件的耐疲劳强度。

所述的温度传感器包括探测箱体温度的测温铂电阻a和测温铂电阻b，探测加热器b后温度的测温铂电阻c、测温铂电阻d和测温铂电阻e，探测的排气温度的测温铂电阻f，探测的加热器a后温度的测温铂电阻g。

所述的压力传感器包括压力传感器a、压力传感器b、压力传感器c、压力传感器d、压力传感器e、压力传感器f。

所述的压力传感器还包括压差传感器。

上述计算机测控系统用于检测控制气气中冷器压力交变试验的气循环系统，以便测定试件的耐疲劳强度，所述的气循环系统由气源1经进口手动调压阀2和三联件3进入气动角座阀a4后分两路，经电动调压阀5和气动角座阀b7或者手动调压阀11和气动角座阀c13进入气动角座阀d15，再通过加热器a21和加热器b23加热进入气动角座阀e24，流入到试件27，最后通过气动角座阀f28排出大气；

所述的气循环系统包括试运行模式和正常运行模式，试运行模式时，电动调压阀5和气动调压阀b7均处于关闭状态，手动调压阀11和气动角座阀c13处于开启状态；正常运行模式时，电动调压阀5和气动调压阀b7均处于开启状态，手动调压阀11和气动角座阀c13处于关闭状态，正常运行时，由试件27两侧的气动角座阀e24和气动角座阀f28的交替动作实现多种波形的压力交变循环，以测定试件27的耐疲劳强度。

所述的三联件3滤去气源1中的水汽和油雾，三联件3两端连接差压传感器10。

所述的电动调压阀5后设有压力传感器a6，所述的手动调压阀11后设有压力传感器b12，所述的气动角座阀d15前设有压力传感器c14，所述的气动角座阀e24和试件27之间依次设有压力传感器e25、压力传感器f26和压力传感器d19。

所述的加热器a21后设有测温铂电阻g22，所述的加热器b23后设有测温铂电阻c16，所述的气动角座阀e24和试件27之间依次测温铂电阻d17和测温铂电阻e18，所述的气动角座阀f28前设有测温铂电阻f20，所述的试件27的箱体上设有测温铂电阻a和测温铂电阻b。

所述的计算机测控系统的数据采集模块分别采集测温铂电阻a、测温铂电阻b探测的箱体温度，测温铂电阻g22探测的加热器a21后的温度，探测的加热器b23后设置的测温铂电阻c16、测温铂电阻d17和测温铂电阻e18的探测温度以及测温铂电阻f20探测的排气温度；

并采集压力传感器a6探测的气动角座阀b7前压力、压力传感器b12探测的气动角座阀c13前压力、压力传感器c14探测的气动角座阀d15前压力，压力传感器e25、压力传感器f26和压力传感器d19探测的试件27前压力；

将数据采集模块采集的数据输入工控机，由可编程控制器进行实时控制和调节，并通过带有可编程控制器的计算机检测系统，实时取得各被测参量的试验数据和最终计算结果，由计算机进行处理并输出结果。

所述的计算机测控系统自动关闭气动角座阀24和气动角座阀28，进行试件泄露检验，此时试件27内的压力会下降，如无泄露，则自动进入正常运行模式，如此完成一个压力循环周期，周而复始，当设定的循环次数完成后，试验结束。

所述的试件27前设置高压报警29，加热器a21前设置低压报警30，使试验顺利进行，并设有安全阀，防止压力或者温度过高。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明结构设计新颖实用，便于操作和维护，实施过程中在硬件和软件两个方面设置报警和保护，安全性能较高；试验台的人机交互界面友好，操作简单；压力控制和控温精度高；外观美观、简洁、大方，是一种安全可靠的检测设备。

本发明采用手自动可切换的控制方式，即在电脑或PLC损坏的情况下，利用系统配置的仪表也可对产品进行试验；在自动状态，采用控制与采集分离的理念，PLC负责系统工况点的设定和控制，而计算机则负责数据的采集；在手动状态，则完全由仪表来进行控制和技术，其中，在控制交变部分，则专门设计了无触点的电子转换方式，增加使用寿命；在自动状态，完全不需人为干预，可实现无人操作，一旦试验完成，设备将根据程序自动关闭系统和切断电源；同时可获得压力范围在0～350kPa内不同类型波，如正弦波、上梯形波、双梯形波和锯齿波。

附图说明

图1为本发明的计算机测控系统结构示意图；

图2为本发明的气循环系统结构示意图。

其中：1-气源、2-进口手动调压阀、3-三联件、4-气动角座阀a、5-电动调压阀、6-压力传感器a、7-气动角座阀b、测温铂电阻a(图未示)、测温铂电阻b(图未示)、10-加热器a、11-手动调压阀、12-压力传感器b、13-气动角座阀c、14-压力传感器c、15-气动角座阀d、16-测温铂电阻c、17-测温铂电阻d、18-测温铂电阻e、19-压力传感器d、20-测温铂电阻f、21-加热器a、22-测温铂电阻g、23-加热器b、24-气动角座阀e、25-压力传感器e、26-压力传感器f、27-试件、28-气动角座阀f、29-高压报警、30-低压报警。

具体实施方式

以下结合附图说明对本发明的结构和工作原理做进一步的详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

实施例

本发明是要提供一种能够满足实际工况条件下进行的抗疲劳强度的用于气气中冷器压力交变试验的计算机测控系统。试验台设有手动和自动运行两种模式，试验台可以提供如下试验工况：

试验介质：空气(除去油、水、杂质)；

试验介质温度：常温～300℃；

试验介质压力：0.5～3.5bar；

最大试验次数：100万次；

试验波形：正弦波、上梯形波、双梯形波和锯齿波；

试件容积：小于20L。

本发明的技术方案是：用于气气中冷器压力交变试验的计算机测控系统由气循环系统和计算机测控系统构成，同时设有手动和自动运行两种模式。如图1-2所示：

(1)、气循环系统

所述的气循环系统由气源1经进口手动调压阀2和三联件3进入气动角座阀a4后分两路，经电动调压阀5和气动角座阀b7或者手动调压阀11和气动角座阀c13进入气动角座阀d15，再通过加热器a21和加热器b23加热进入气动角座阀e24，流入到试件27，最后通过气动角座阀f28排出大气；

所述的气循环系统包括试运行模式和正常运行模式，试运行模式时，电动调压阀5和气动调压阀b7均处于关闭状态，手动调压阀11和气动角座阀c13处于开启状态；正常运行模式时，电动调压阀5和气动调压阀b7均处于开启状态，手动调压阀11和气动角座阀c13处于关闭状态，正常运行时，由试件27两侧的气动角座阀e24和气动角座阀f28的交替动作实现多种波形的压力交变循环，以测定试件27的耐疲劳强度。

气动角座阀a4前设有三联件3主要是为了滤去气源1中的水分、油雾等。其中，加热器a21后设有测温铂电阻g22，所述的加热器b23后设有测温铂电阻c16，根据温度设定来调节加热器功率。试件前设有高压报警29，而加热器前设有低压报警30。为了观察试验过程中气气中冷器是否泄漏，根据单次循环次数的设定和保压时间的设定，系统会自动关闭气动角座阀24和气动角座阀28，进行试件泄露检验，此时试件内的压力会下降，如果下降至规定的压力误差范围时，就可认为气气中冷器存在泄漏。必须指出，此方法只能对泄漏量大的气气中冷器检漏有效，但对于微漏或者在保压时间内未达到一定的泄漏量，则较难判断。

(2)、计算机测控系统

所述的计算机测控系统包括工控机、CFP-1804数据采集模块、温度传感器(即测温铂电阻a、测温铂电阻b、测温铂电阻c16、测温铂电阻d17、测温铂电阻e18、测温铂电阻f20、测温铂电阻g22)、压力传感器(即压力传感器a6、压力传感器b12、压力传感器c14、压力传感器d19、压力传感器e25、压力传感器f26)、触摸屏、可编程控制器PLC、LABVIEW软件等组成；

CFP-1804数据采集模块在设定的时间间隔内采集1至3个循环的数据(采集点可用以时间为基准，也可按循环为基准(设定多少循环)。在显示屏上显示有实时运行时温度、压力、设定值、实时运行曲线、波形和报警信号。在主控制界面上，对所有设定值可进行调整，如循环次数、交变频率及压力(在设计范围内)、数据存储文件名和文件夹等均可根据用户要求进行调整。

该系统的试验介质：空气(除去油、水、杂质)；试验介质温度：常温～300℃；试验介质压力：0.5～3.5bar；最大试验次数：100万次；试验波形：正弦波、上梯形波、双梯形波和锯齿波；试件容积：小于20L。

本发明的工作流程为：

打开计算机测控系统，运行程序，观察被测数据，如温度和压力等数据是否正常，如一切正常，则输入试验相关参数，如温度、交变压力、交变次数等，设置完成后，点击控制板面上的启动按钮，此时，系统运行设备由可编程控制器控制，且按预先设置的参数进行试验运行。首先进入试运行模式，据单次循环次数的设定和保压时间的设定，系统会自动关闭气动角座阀24和气动角座阀28，进行试件泄露检验，此时试件内的压力会下降，如无泄露，则经过X min后自动进入正常运行模式。如此完成一个压力循环周期，周而复始，当设定的循环次数完成后，试验结束。

具体工作流程：压缩空气气源1通过进口手动调压阀2调压进入三联件3后，滤去空气中的水分等，经过气动角座阀a4调压后分为两路，分别为试运行模式(低压回路)和正常运行模式(高压回路)。试运行模式(低压回路)下，经手动调压阀11调压进入气动角座阀c13后，经过气动角座阀d15进入到加热器a21和加热器b23，再经过气动角座阀e24，随后流过试件27，最后通过气动角座阀f28由连接管路排至大气环境；此时，电动调压阀5和气动调压阀b7均处于关闭状态。而正常运行模式(高压回路)经电动调压阀5调压进入气动角座阀b7后，经过气动角座阀d15进入到加热器a21和加热器b23，再经过气动角座阀e24，随后流过试件27，最后通过气动角座阀f28由连接管路排至大气环境；此时，手动调压阀11和气动调压阀c13均处于关闭状态。正常运行时，由试件27两侧的气动角座阀e24和气动角座阀f28的交替动作实现多种波形的压力交变循环，如此完成一个压力循环周期，周而复始，当设定的循环次数完成后，试验结束。值得指出，试验系统通过交变时间来确定压力交变性能曲线的形状；图1中设有高压报警29和低压报警30，来确保试验的顺利进行；并设有安全阀，防止压力或者温度过高。

此外，由计算机分别测得测温铂电阻a、测温铂电阻b探测的箱体温度，测温铂电阻g22探测的加热器a21后的温度，测温铂电阻c16探测的加热器b23的温度，测温铂电阻d17和测温铂电阻e18的探测温度以及测温铂电阻f20探测的排气温度；并采集压力传感器a6探测的气动角座阀b7前压力、压力传感器b12探测的气动角座阀c13前压力、压力传感器c14探测的气动角座阀d15前压力，压力传感器e25、压力传感器f26和压力传感器d19探测的试件27前压力，由计算机进行处理并输出结果。

本试验台工作时，所有的运动部件和设备，均通过计算机发出指令，由可编程控制器进行实时控制和调节(如流量、水侧、油侧的温度、压力等)，并通过由LabVIEW编程的带有可编程控制器的计算机检测系统，实时取得各被测参量的试验数据和最终计算结果。

Claims (5)

1.一种用于气气中冷器压力交变试验的计算机测控系统，其特征在于，包括工控机、数据采集模块、温度传感器、压力传感器、触摸屏、可编程控制器，所述的工控机连接显示屏和可编程控制器，可编程控制器分别连接数据采集模块和触摸屏，所述的数据采集模块分别连接温度传感器和压力传感器，计算机测控系统在设定的时间间隔内采集气循环系统1至3个循环的数据，在显示屏上显示气循环系统实时运行时温度、压力、设定值、实时运行曲线、波形和报警信号，并在触摸屏上对其进行调整值，以测定试件的耐疲劳强度。

2.根据权利要求1所述的用于气气中冷器压力交变试验的计算机测控系统，其特征在于，所述的温度传感器包括探测箱体温度的测温铂电阻a和测温铂电阻b，探测加热器b后温度的测温铂电阻c、测温铂电阻d和测温铂电阻e，探测的排气温度的测温铂电阻f，探测的加热器a后温度的测温铂电阻g。

3.根据权利要求1所述的用于气气中冷器压力交变试验的计算机测控系统，其特征在于，所述的压力传感器包括压力传感器a、压力传感器b、压力传感器c、压力传感器d、压力传感器e、压力传感器f。

4.根据权利要求1所述的用于气气中冷器压力交变试验的计算机测控系统，其特征在于，所述的压力传感器还包括压差传感器。

5.根据权利要求1所述的用于气气中冷器压力交变试验的计算机测控系统，其特征在于，所述的数据采集模块采集的数据输入工控机，由可编程控制器进行实时控制和调节，并通过带有可编程控制器的计算机检测系统，实时取得各被测参量的试验数据和最终计算结果，由计算机进行处理并输出结果。

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