CN103439066A - 人防设备用全自动气密检测机 - Google Patents

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张顺
邵加锁
华芳
张建仁
彭玉凤
张大军
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Abstract

本发明涉及一种人防设备用全自动气密检测机，包括空气压缩机，其出气口依次通过手动调压阀、气流比例调节阀与密闭门超压室检测腔连通，可编程控制器PLC的输入端分别与流量变送器、微压变送器相连，可编程控制器PLC的输入输出端分别与气流比例调节阀、人机交互单元相连。本发明功能齐全、程序可靠、反应灵敏、数据精准、性能优良，操作方便，通过多次进行人防工程防护设备的密闭测试，其过程完全符合RFJ01-2004、RFJ04-2009的规定和要求，并达到了满意的实用效果。

Description

人防设备用全自动气密检测机
技术领域
本发明涉及人防设备检测仪器领域，尤其是一种人防设备用全自动气密检测机。
背景技术
国家人防行业标准RFJ01-2002、RFJ04-2009对密闭门和防护密闭门的密闭性能提出了检测要求，确定了各种规格型号的最大允许漏气量及测试方法。气体密闭性能试验方法通常有流量法和压降法两种，RFJ01-2002中规定人防工程防护设备的密闭性能测试采用流量法，采用人工判读系统或自动调节及判读系统均可，然而由于该项检测需要建造专门的气密室，配置专门的检测设备仪器，较难开展；压降法是将待检测的密封室内填充一定压力的气体，一般需要维持24小时后检测压降率来判别密封室是否漏气，该方法耗时长，效率低。
目前，国内还没有全自动的气密检测系统，仅有少数单位能进行人工手动调节及判读的检测；或者只是在检测过程中仍然需要较多人工参与的半自动气密检测系统。人工手动和半自动调节方式操作难度较大，调节反应较慢，检测效率低下，检测精度受人工因素影响较大，系统误差较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种检测效率高、精度高，自动化程度高的人防设备用全自动气密检测机。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种人防设备用全自动气密检测机，包括空气压缩机，其出气口依次通过手动调压阀、气流比例调节阀与密闭门超压室检测腔连通，可编程控制器PLC的输入端分别与流量变送器、微压变送器相连，可编程控制器PLC的输入输出端分别与气流比例调节阀、人机交互单元相连。
所述空气压缩机的出气口、手动调压阀、气流比例调节阀、密闭门超压室检测腔的气体取样口之间均通过进气管路连通；所述可编程控制器PLC的输出端与声光报警单元的输入端相连；电源电路向空气压缩机、可编程控制器PLC供电。
所述流量变送器安装在气流比例调节阀与密闭门超压室检测腔的气体取样口之间的进气管路上；所述微压变送器安装在密闭门超压室检测腔的气体取样口位置处。
所述人机交互单元采用触摸屏，所述声光报警单元采用声光报警器，可编程控制器PLC的输入输出端与触摸屏相连，可编程控制器PLC的输出端与声光报警器相连。
所述电源电路包括第一自动开关Q1，其两个静触点分别接220V市电的零线N1、火线L1，电源工作指示灯L1挂接在第一自动开关Q1的静触点和220V市电之间，第一自动开关Q1的两个动触点分别引出零线N2、火线L2，熔断器FU1的一端挂接在火线L2上、熔断器FU2的一端挂接在零线N2上，熔断器FU1、FU2的另一端均与开关电源TC1的输入端相连，开关电源TC1的输出端输出+24V直流电至可编程控制器PLC，漏电保护器F1挂接在零线N2、火线L2上，空气压缩机通过第二自动开关Q2挂接在零线N2、火线L2上。
所述可编程控制器PLC采用CP1H-XA40T-D，CP1H-XA40T-D内置AD模块和DA模块，流量变送器、微压变送器的输出端接CP1H-XA40T-D的模拟量输入端口，CP1H-XA40T-D的开关量输入端口分别与手动/自动按钮SB1、急停按钮S1的一端相连，手动/自动按钮SB1、急停按钮S1的另一端均接+24V直流电。
所述CP1H-XA40T-D的模拟量输出端口与气流比例调节阀的输入端相连，CP1H-XA40T-D内设定气流比例调节阀的设置值范围为4～20mA，CP1H-XA40T-D的开关量输出端口分别与固态继电器SSR1、SSR2、SSR3的一端相连，固态继电器SSR1与控制阀EV1的开关串联，固态继电器SSR2与控制阀EV2的开关串联，固态继电器SSR3与控制阀EV3的开关串联；CP1H-XA40T-D的开关量输出端口与声光报警器相连；CP1H-XA40T-D的开关量输出端口分别与小型继电器K1、K2、K3的线圈相连；控制阀EV1、EV2、EV3的开关、声光报警器、小型继电器K1、K2、K3的线圈均接+24V直流电。
由上述技术方案可知，本发明在空气压缩机开始供气后，实时监测密闭门超压室检测腔内的压力及进气量，并根据设定值自动调节气流比例调节阀的开度，使得检测腔的压力逐步进入并稳定在设定的区域，如50Pa或100Pa，此时的流量变送器的检测值即为在该检测压力下此检测腔的泄漏量，当检测腔内达到标准压力状态下的测得泄露流量值与设定值比较，超过即为不合格品，并通过声光报警提示。本发明功能齐全、程序可靠、反应灵敏、数据精准、性能优良，操作方便，通过多次进行人防工程防护设备的密闭测试，其过程完全符合RFJ01-2004、RFJ04-2009的规定和要求，并达到了满意的实用效果。
附图说明
图1是本发明的系统结构框图。
图2是本发明中电源电路的电气原理图。
图3、4分别是本发明中可编程控制器PLC的开关量输入、模拟量输入的电气原理图。
图5、6分别是本发明中可编程控制器PLC的开关量输出、模拟量输出的电气原理图。
图7是本发明中密闭门超压室检测腔腔体内充压过程的压力变化示意图。
图8是本发明中人机交互界面的状态监视界面图。
具体实施方式
一种人防设备用全自动气密检测机，包括空气压缩机1，其出气口依次通过手动调压阀2、气流比例调节阀3与密闭门超压室检测腔连通，可编程控制器PLC的输入端分别与流量变送器4、微压变送器5相连，可编程控制器PLC的输入输出端分别与气流比例调节阀3、人机交互单元6相连。所述空气压缩机1的出气口、手动调压阀2、气流比例调节阀3、密闭门超压室检测腔的气体取样口之间均通过进气管路8连通；所述可编程控制器PLC的输出端与声光报警单元7的输入端相连；电源电路9向空气压缩机1、可编程控制器PLC供电。所述流量变送器4安装在气流比例调节阀3与密闭门超压室检测腔的气体取样口之间的进气管路8上；所述微压变送器5安装在密闭门超压室检测腔的气体取样口位置处。所述人机交互单元6采用触摸屏，所述声光报警单元7采用声光报警器，可编程控制器PLC的输入输出端与触摸屏相连，可编程控制器PLC的输出端与声光报警器相连，如图1所示。
如图1所示，本检测机的可编程控制器PLC可以实现对流量变送器4和微压变送器5及气体比例调节阀3的输出电信号进行AD转换，同时给气体比例调节阀3提供4～20mA的设定值信号。人机交互单元6实现人机交互，提供参数设置、状态显示等功能。当空气压缩机1开始供气后，系统通过微压变送器5和流量变送器4实时监测密闭腔体内的压力及进气量，通过气流比例调节阀3实时监测实际气流量，并根据4～20mA的设定值适时控制气流比例调节阀3的开度，比如，设定值为10mA，若气流比例调节阀只达到9.9mA,则需要根据10mA的设定值来继续调整其开度，继续充气，使得防护设备形成的超压室检测腔的压力逐步进入并稳定保持在设定的区域，如50Pa或100Pa，此时流量变送器4的输出值即为在该检测压力下此超压室的泄漏量，当密闭腔体内达到标准压力状态下的测得泄露流量值与合格品设置值比较，超过即为不合格品，并通过声光报警器提示。
如图2所示，所述电源电路9包括第一自动开关Q1，其两个静触点分别接220V市电的零线N1、火线L1，电源工作指示灯L1挂接在第一自动开关Q1的静触点和220V市电之间，第一自动开关Q1的两个动触点分别引出零线N2、火线L2，熔断器FU1的一端挂接在火线L2上、熔断器FU2的一端挂接在零线N2上，熔断器FU1、FU2的另一端均与开关电源TC1的输入端相连，开关电源TC1的输出端输出+24V直流电至可编程控制器PLC，漏电保护器F1挂接在零线N2、火线L2上，空气压缩机1通过第二自动开关Q2挂接在零线N2、火线L2上。系统的主工作电源为220VAC，有电时，电源工作指示灯L1亮，当系统电源过压、欠压及后续设备过载时第一自动开关Q1会断开，合上第一自动开关Q1，后接设备有电，当合上第二自动开关Q2后，空气压缩机1工作，空气压缩机1内部带有压力检测元件，可以自动根据内部压力实现空气压缩机1的起停。熔断器FU1、FU2可以对开关电源TC1起过流及短路保护,漏电保护器F1可以防止操作人员在操作过程中的触电发生。
如图3、4所示，所述可编程控制器PLC采用CP1H-XA40T-D，CP1H-XA40T-D内置AD模块和DA模块，流量变送器4、微压变送器5的输出端接CP1H-XA40T-D的模拟量输入端口，CP1H-XA40T-D的开关量输入端口分别与手动/自动按钮SB1、急停按钮S1的一端相连，手动/自动按钮SB1、急停按钮S1的另一端均接+24V直流电。CP1H-XA40T-D内置4通道的AD模块和DA模块，将微压变送器5、流量变送器4的输出接到模拟量输入端口，CP1H-XA40T-D采用24VDC供电，手动/自动按钮SB1可实现系统的手动和自动切换，当系统发生故障需要紧急停机时按下急停按钮S1。
如图5、6所示，所述CP1H-XA40T-D的模拟量输出端口与气流比例调节阀3的输入端相连，CP1H-XA40T-D内设定气流比例调节阀3的设置值范围为4～20mA，CP1H-XA40T-D的开关量输出端口分别与固态继电器SSR1、SSR2、SSR3的一端相连，固态继电器SSR1与控制阀EV1的开关串联，固态继电器SSR2与控制阀EV2的开关串联，固态继电器SSR3与控制阀EV3的开关串联；CP1H-XA40T-D的开关量输出端口与声光报警器相连；CP1H-XA40T-D的开关量输出端口分别与小型继电器K1、K2、K3的线圈相连；控制阀EV1、EV2、EV3的开关、声光报警器、小型继电器K1、K2、K3的线圈均接+24V直流电，小型继电器K1、K2、K3作为系统备用扩展用。
如图7所示，首先检查整个被测设备的密闭腔体是否符合RFJ01-2002、RFJ04-2009的相关要求，通电后开始设定各种状态及参数，如操作模式、充压时间、稳压时间、压力参数、流量参数等，然后开机将空气压缩机1接入至检漏机，预先通过进气调节阀门调节控制一次气体压力为0.4～0.6MPa,，气体经进气管路8进入手动调节阀2二次调压，一般为0.15MPa～0.35MPa，预先调节后进入气流比例调节阀3，有控制地充入密闭门超压室检测腔。
密闭门超压室检测腔腔体内的压力随着气体的增加由零不断增高，逐渐逼近目标值，RFJ01-2002中规定防护门为100Pa，密闭门为50Pa，腔体内压力变化曲线如图7所示。压力监测是从密闭腔体取样口引出气体至微压变送器5，测出腔体内的实时压力值，反馈至可编程控制器PLC并反映在人机交互单元6的监控面板上，可编程控制器PLC按预先编制好的程序逻辑，根据密闭腔体内压力实时变化值控制气流比例调节阀3的开度不断变化，直至腔体内的压力达到并稳定在预先设定的目标值。在此状态下，密闭腔体泄露出的气体数量与进入腔体的气体流量达到动态平衡，进气管路8中测得的流量值就等同于该密闭腔体的漏气量。流量监测由安装在进气管路8上的流量变送器4实时测量出流量数值反馈至可编程控制器PLC并反映在人机交互单元6的监控面板上。
图7中垂直轴P为腔体内压力数值，水平轴T为与其相对应的时间，t1、t2、t3、t4是由气流比例调节阀3开度的运动速度K所决定，黑线为腔体内压力变化曲线。P0、P1、P2、P3、P4、K1、K2、K3、K4、k5均在开机前设定输入。以某次测定产品GM1020为例，设定的P0为50、P1为30、P2为35、P3为40、P4为45，同时对应的控制气流比例调节阀3开度的电信号K1、K2、K3、K4分别设定为1/4、1/10、1/30、1/60、1/90。以上过程可以作以下描述，开机初期，气流比例调节阀3以每4秒钟1个信号的速度快速打开，当腔体内迅速升至30Pa后改为10秒1个信号的较快速度开启，腔体内压力达到35Pa后又改为30秒1个信号的较慢速开启，当压力为40Pa时又再次改为每60秒1个电信号的慢速开启，当压力为45Pa时最终以每90秒1个电信号的速度很缓慢地进入P0区域，RFJ04-2009中规定P0为50Pa，读数有效区域为50+2Pa，若P值超过52Pa后，气流比例调节阀3就减小开度，使腔体内的压力继续维持在有效区域内。某次测试3樘门（的密闭性能测试主要参数记录如表1所示。
表1
Figure BDA0000378811360000061
如图8所示，人机交互单元6的界面包括检测工位窗口、状态监视窗口、运行控制窗口等，在状态监视窗口中，提供了压力设定、压力检测、流量检测、检测结果等界面，显示直观明了。
综上所述，本发明在空气压缩机1开始供气后，实时监测密闭门超压室检测腔内的压力及进气量，并根据设定值自动调节气流比例调节阀3的开度，使得检测腔的压力逐步进入并稳定在设定的区域，如50Pa或100Pa，此时的流量变送器4的检测值即为在该检测压力下此检测腔的泄漏量，当检测腔内达到标准压力状态下的测得泄露流量值与设定值比较，超过即为不合格品，并通过声光报警提示。本发明功能齐全、程序可靠、反应灵敏、数据精准、性能优良，操作方便，通过多次进行人防工程防护设备的密闭测试，其过程完全符合RFJ01-2004、RFJ04-2009的规定和要求，并达到了满意的实用效果。

Claims (7)

1.一种人防设备用全自动气密检测机，其特征在于：包括空气压缩机（1），其出气口依次通过手动调压阀（2）、气流比例调节阀（3）与密闭门超压室检测腔连通，可编程控制器PLC的输入端分别与流量变送器（4）、微压变送器（5）相连，可编程控制器PLC的输入输出端分别与气流比例调节阀（3）、人机交互单元（6）相连。
2.根据权利要求1所述的人防设备用全自动气密检测机，其特征在于：所述空气压缩机（1）的出气口、手动调压阀（2）、气流比例调节阀（3）、密闭门超压室检测腔的气体取样口之间均通过进气管路（8）连通；所述可编程控制器PLC的输出端与声光报警单元（7）的输入端相连；电源电路（9）向空气压缩机（1）、可编程控制器PLC供电。
3.根据权利要求2所述的人防设备用全自动气密检测机，其特征在于：所述流量变送器（4）安装在气流比例调节阀（3）与密闭门超压室检测腔的气体取样口之间的进气管路（8）上；所述微压变送器（5）安装在密闭门超压室检测腔的气体取样口位置处。
4.根据权利要求2所述的人防设备用全自动气密检测机，其特征在于：所述人机交互单元（6）采用触摸屏，所述声光报警单元（7）采用声光报警器，可编程控制器PLC的输入输出端与触摸屏相连，可编程控制器PLC的输出端与声光报警器相连。
5.根据权利要求2所述的人防设备用全自动气密检测机，其特征在于：所述电源电路（9）包括第一自动开关Q1，其两个静触点分别接220V市电的零线N1、火线L1，电源工作指示灯L1挂接在第一自动开关Q1的静触点和220V市电之间，第一自动开关Q1的两个动触点分别引出零线N2、火线L2，熔断器FU1的一端挂接在火线L2上、熔断器FU2的一端挂接在零线N2上，熔断器FU1、FU2的另一端均与开关电源TC1的输入端相连，开关电源TC1的输出端输出+24V直流电至可编程控制器PLC，漏电保护器F1挂接在零线N2、火线L2上，空气压缩机（1）通过第二自动开关Q2挂接在零线N2、火线L2上。
6.根据权利要求2所述的人防设备用全自动气密检测机，其特征在于：所述可编程控制器PLC采用CP1H-XA40T-D，CP1H-XA40T-D内置AD模块和DA模块，流量变送器（4）、微压变送器（5）的输出端接CP1H-XA40T-D的模拟量输入端口，CP1H-XA40T-D的开关量输入端口分别与手动/自动按钮SB1、急停按钮S1的一端相连，手动/自动按钮SB1、急停按钮S1的另一端均接+24V直流电。
7.根据权利要求6所述的人防设备用全自动气密检测机，其特征在于：所述CP1H-XA40T-D的模拟量输出端口与气流比例调节阀（3）的输入端相连，CP1H-XA40T-D内设定气流比例调节阀（3）的设置值范围为4～20mA，CP1H-XA40T-D的开关量输出端口分别与固态继电器SSR1、SSR2、SSR3的一端相连，固态继电器SSR1与控制阀EV1的开关串联，固态继电器SSR2与控制阀EV2的开关串联，固态继电器SSR3与控制阀EV3的开关串联；CP1H-XA40T-D的开关量输出端口与声光报警器相连；CP1H-XA40T-D的开关量输出端口分别与小型继电器K1、K2、K3的线圈相连；控制阀EV1、EV2、EV3的开关、声光报警器、小型继电器K1、K2、K3的线圈均接+24V直流电。
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