CN103439103B - 液压顶压式阀门试验台伺服控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压顶压式阀门试验台伺服控制系统，PLC可编程控制器接收水压传感器S1实时采集的被测阀门内腔水压值P1，油压传感器S2实时采集的油压值P2，并根据被测阀门的通径和采集的水压值P1和顶压油缸的缸径和采集的顶压油缸的油压值P2，计算出被测阀门内腔高压水的总推力F1和顶压油缸的总顶力F2；PLC可编程控制器输出按照水压值P1、F2/F1比值与系统设定的测试要求水压值P0、K1、K2差值进行逻辑控制的信号给气驱高压水泵控制阀、气驱高压油泵控制阀、顶压油缸增压阀、顶压油缸卸压阀、阀门内腔卸荷控制阀，用于阀门试验前、后，控制阀门同时加注试验水介质和液压油，并加压和同时泄放实现：K1≤F2/F1≤K2。

Description

液压顶压式阀门试验台伺服控制系统

技术领域

本发明涉及一种液压顶压式阀门试验台，尤其是一种液压顶压式阀门试验台的伺服控制系统。

背景技术

电力、化工、造纸、纺织、矿冶、城市给排水等行业使用的阀门，其连接型式主要有“法兰连接”和“焊接连接”两种。“法兰连接”型式的阀门在检测时，常采用“抱压式”装夹型式，“焊接连接”型式的阀门，由于没有法兰，无法采用“抱压式”装夹，在检测时，只能采用“液压顶压式”装夹型式，如图1所示。

目前阀门制造业内，用于测试“焊接连接”型式阀门的液压试验台，均未配置“伺服控制系统”。未配置“伺服控制系统”的液压试验台在进行阀门检测时，先以巨大的油缸顶压力顶紧阀门，然后再向阀门内腔注入试验介质水并对试验介质水进行加压，加压到要求值后，再进行一系列的阀门检测项目。

在试验介质水尚未加压时，巨大的油缸顶压力完全由被测阀门承载，被测阀门受挤变形较大，甚至产生不可逆转的塑性变形，极易损伤被测阀门，并直接影响检测结果的正确性。国内、外的阀门检测标准中，均有“阀门检测时，对阀门不得施加影响检测结果的外力”的要求，但基于整个行业的实际状况，几乎所有阀门制造商都未解决上述问题，在测试“焊接连接”型式的阀门时，均“违规”地、“无奈”地对被测阀门施以巨大的顶压力来进行检测的。

发明内容

本发明是要解决“焊接连接”型式的阀门测试时，油缸顶压力的控制问题，而提供一种液压顶压式阀门试验台伺服控制系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种液压顶压式阀门试验台伺服控制系统，包括触摸屏电脑、PLC可编程控制器、压力传感器、液压系统、水路系统、气驱高压油泵、低压水泵、气驱高压水泵、顶压油缸、顶压油缸增压阀、卸压阀、控制阀以及工控组态软件。PLC可编程控制器接受水压传感器S1实时采集的被测阀门内腔水压值P1以及油压传感器S2实时采集的油压值P2，PLC可编程控制器根据被测阀门的通径和采集的水压值P1，自动计算出被测阀门内腔高压水的总推力F1和根据顶压油缸的缸径和采集的顶压油缸的油压值P2，自动计算出顶压油缸的总顶力F2；PLC可编程控制器输出按照水压值P1、F2/F1的比值与系统设定的测试要求水压值P0、K1、K2的差值进行逻辑控制的信号给气驱高压水泵控制阀、气驱高压油泵控制阀、顶压油缸增压阀、顶压油缸卸压阀、阀门内腔左、右卸荷控制阀，用于阀门试验前，通过气驱高压水泵控制阀、气驱高压油泵控制阀和顶压油缸增压阀控制被测阀门同时加注试验水介质和液压油，并加压，实现：K1≤F2/F1≤K2，当试验水介质加压的水压值P1达到系统设定的测试要求水压值P0时停止加压；被测阀门试验完成后，通过顶压油缸卸压阀和阀门内腔左、右卸荷控制阀控制试验水介质和液压油的同时泄放，实现：K1≤F2/F1≤K2。气驱高压油泵高压出油口通过顶压油缸增压阀连接顶压油缸高压进油口，顶压油缸增压阀与顶压油缸高压进油口之间的连接管道上依次连接有油压传感器和油压电接点压力表，气驱高压油泵进气口通过气驱高压油泵控制阀连接气源组件。

气驱高压水泵高压出水口通过手动左、右加压阀连接阀门左、右进出水口，气驱高压水泵高压出水口连接有水压传感器和高压水电接点压力表，手动左、右加压阀与阀门左、右进出水口连接的管道上分别连接有阀门内腔左、右卸荷阀及阀门内腔左、右卸荷控制阀。

低压水泵出水口通过单向阀连接阀门左、右进水口，低压水泵出水口处设有低压水电接点压力表。

阀门左、右进出水口与阀门内腔左、右卸荷阀连接的管道上还连接有检漏装置。

本发明的有益效果是：

测试“焊接连接”型式阀门的液压试验台，配置了“伺服控制系统”后，能自动根据被测阀门的通径和压力等级以及试验项目，自动控制所需的油压顶紧力和自动控制试验介质的压力，并能控制油压作用力（总顶力）和水压力（总推力）按照设定的比值（该比值由用户按自身的工艺特点和要求设定，并有密钥管理权限控制），同步加压和同步泄压，使得作用在阀门上的“净压力”控制在一个很小的范围内，避免被测阀门受到过大的挤压力，大大地提高了检测结果的可靠性。

附图说明

图1是焊接连接型式的阀门在检测时，采用“液压顶压式”装夹型式示意图；

图2是本发明的检测功能原理图；

图3是本发明的逻辑控制框图；

图4是本发明的管路控制图；

图5是本发明的电气原理图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图2至图5所示，本发明的液压顶压式阀门试验台伺服控制系统，包括触摸屏电脑、PLC可编程控制器、液压系统、水路系统、气驱高压水泵控制阀9、气驱高压油泵控制阀7、顶压油缸增压阀6、顶压油缸卸压阀8、低压水泵5、阀门内腔左、右卸荷阀12、13、阀门内腔左、右卸荷控制阀10、11，水压传感器S1、油压传感器S2、油压电接点压力表16、低压水电接点压力表18、高压水电接点压力表17、气源组件21、检漏装置22以及工控组态软件等。

PLC可编程控制器接受水压传感器S1实时采集的水压值P1以及油压传感器S2实时采集的油压值P2，PLC可编程控制器根据被测阀门的通径和采集的水压值P1，自动计算出被测阀门内腔高压水的总推力F1；PLC可编程控制器还根据顶压油缸的缸径和采集的顶压油缸的油压值P2，自动计算出顶压油缸的总顶力F2；PLC可编程控制器将P1、F1、F2三个动态参数，与系统设定的测试要求水压值P0、比值K1及K2，进行逻辑运算和控制，并实时地发出控制信号给气驱高压水泵控制阀9、气驱高压油泵控制阀7、顶压油缸增压阀6、顶压油缸卸压阀8、阀门内腔左、右卸荷控制阀10、11，用于阀门试验前，通过气驱高压水泵控制阀9、气驱高压油泵控制阀7和顶压油缸增压阀6控制被测阀门1同时加注试验水介质和液压油，并加压，实现：K1≤F2/F1≤K2，当试验水介质加压的水压值P1达到系统设定的测试要求水压值P0时停止加压；被测阀门1试验完成后，通过顶压油缸卸压阀8和阀门内腔左、右卸荷控制阀10、11控制试验水介质和液压油的同时泄放，实现：K1≤F2/F1≤K2。气驱高压油泵3高压出油口通过顶压油缸增压阀6连接顶压油缸2高压进油口，顶压油缸增压阀6与顶压油缸2高压进油口之间的连接管道上依次连接有油压传感器S2和油压电接点压力表16，气驱高压油泵3进气口通过气驱高压油泵控制阀7连接气源组件21。气驱高压水泵4高压出水口通过手动左、右加压阀19、20连接阀门左、右进出水口，气驱高压水泵4高压出水口连接有水压传感器S1和高压水电接点压力表17，手动左、右加压阀19、20与阀门左、右进出水口连接的管道上分别连接有阀门内腔左、右卸荷阀12、13及阀门内腔左、右卸荷控制阀10、11。低压水泵5出水口通过单向阀连接阀门左、右进水口，低压水泵5出水口处设有低压水电接点压力表18。阀门左、右进出水口与阀门内腔左、右卸荷阀12、13连接的管道上还连接有检漏装置22。

如图3所示，在“伺服控制系统”的控制下，使得阀门在检测过程中能实现：

（1）阀门试验前，对阀门进行试验介质（水）加压和顶压油缸加注液压油时，控制系统自动控制试验介质（水）和液压油的同时加注，且能实现：K1≤F2/F1≤K2；

（2）控制系统自动控制试验介质（水）加压的压力值，当试验介质（水）加压的压力值达到要求值时自动停止加压；

（3）阀门试验完成后，泄放阀门试验介质（水）和泄放顶压油缸的液压油时，控制系统自动控制试验介质（水）和液压油的同时泄放，且能实现：K1≤F2/F1≤K2。

注：F1=阀门内腔试验高压水对外的总推力；

F2=油缸对盲板的顶压力；

K1：F2/F1比值的下限（1.05，数值可调，有密钥权限控制）；

K2：F2/F1比值的上限（1.08，数值可调，有密钥权限控制）。

上述的“伺服控制系统”的功能，见图2：

本发明的工作过程为：（见图3、图5）

在触摸屏上输入被测阀门的相关参数，将操作开关SA20，将控制状态设置为“自动”，线号305得电24VDC，将被测阀门装夹到位，操作按钮SB10，启动低压水泵5，向被测阀门1内腔注满水，在触摸屏上启动“伺服控制系统”，此后系统进行如下的自动控制：

根据被测阀门1的公称直径、由水压传感器S1实时采集的水压值P1，自动计算出阀门内腔试验高压水对外的实时总推力F1；根据设备顶压油缸的内径、由油压传感器S2实时采集的油压值P2，自动计算出顶压油缸对盲板的实时顶压力F2；同时还计算出比值F2/F1；比较比值F2/F1与K1、K2的差值，进行以下逻辑控制（见图3）：

（1）若P1=被测阀门1测试要求的水压值P0，此时被测阀门1内腔的水压值已经加压到要求的压力值，PLC可编程控制器（以下简称PLC）发出指令信号：

1.1.线号305与线号225断开，继电器KA15失电，电磁铁YA25、YA26失电，气驱高压油泵3停止，油压停止加压；

1.2.线号305与线号141断开，电磁铁YA20失电，气驱高压水泵4停止，水压停止加压；

1.3.“伺服控制系统”停止；

（2）若F2/F1≥K2，此时油缸顶压力过大，PLC发出指令信号：

2.1.线号305与线号225断开，继电器KA15失电，电磁铁YA25、YA26失电，气驱高压油泵3停止，油压停止加压；

2.2.线号305与线号141连通，电磁铁YA20得电，气驱高压水泵4工作，水压继续加压；

（3）若F2/F1≤K2，此时油缸顶压力过小，PLC发出指令信号：

3.1.线号305与线号225连通，继电器KA15得电，电磁铁YA25、YA26得电，气驱高压油泵3工作，油压继续加压；

3.2.线号305与线号141断开，电磁铁YA20失电，气驱高压水泵4停止，水压停止加压；

（4）若K1＜F2/F1＜K2，此时油缸顶压力合适，PLC发出指令信号：

4.1.线号305与线号225连通，继电器KA15得电，电磁铁YA25、YA26得电，气驱高压油泵3工作，油压继续加压；

4.2.线号305与线号141连通，电磁铁YA20得电，气驱高压水泵4工作，水压继续加压；

“伺服控制系统”在动态中进行上述的逻辑自动控制，能确保“油缸对盲板的顶压力F2”与“阀门内腔试验高压水对外的总推力F1”的比值F2/F1，控制在K1～K2（1.05～1.08）之间，使得作用在被测阀门上的“净压力”小到可以忽略不计，解决了“焊接连接”型式阀门检测时的一个难题。

Claims (5)

1.一种液压顶压式阀门试验台伺服控制系统，包括触摸屏电脑、PLC可编程控制器、水压传感器、油压传感器、液压系统、水路系统、气驱高压油泵（3）、低压水泵（5）、气驱高压水泵（4）、顶压油缸（2）、顶压油缸增压阀（6）、顶压油缸卸压阀、气驱高压水泵控制阀、气驱高压油泵控制阀、阀门内腔左、右卸荷控制阀以及工控组态软件，其特征在于：所述PLC可编程控制器接收水压传感器（S1）实时采集的被测阀门内腔的水压值P1的数据信号和油压传感器（S2）实时采集的顶压油缸的油压值P2的数据信号，PLC可编程控制器根据被测阀门的通径和采集的水压值P1，自动计算出被测阀门内腔高压水的总推力F1和根据顶压油缸的缸径和采集的顶压油缸的油压值P2，自动计算出顶压油缸的总顶力F2；PLC可编程控制器输出按照水压值P1、F2/F1的比值与系统设定的测试要求水压值P0、K1与K2的差值进行逻辑控制的信号,其中：K1为F2/F1比值的下限，设定为1.05，数值可调，有密钥权限控制，K2为F2/F1比值的上限，设定为1.08，数值可调，有密钥权限控制，给气驱高压水泵控制阀（9）、气驱高压油泵控制阀（7）、顶压油缸增压阀（6）、顶压油缸卸压阀（8）、阀门内腔左、右卸荷控制阀（10、11），用于阀门试验前，通过气驱高压水泵控制阀（9）、气驱高压油泵控制阀（7）和顶压油缸增压阀（6）控制被测阀门（1）同时加注试验水介质和液压油，并加压，实现：K1≤F2/F1≤K2，当试验水介质加压的水压值P1达到系统设定的测试要求水压值P0时停止加压；被测阀门试验完成后，通过顶压油缸卸压阀（8）和阀门内腔左、右卸荷控制阀（10、11）控制试验水介质和液压油的同时泄放，实现：K1≤F2/F1≤K2。

2.根据权利要求1所述的液压顶压式阀门试验台伺服控制系统，其特征在于：所述气驱高压油泵（3）高压出油口通过顶压油缸增压阀（6）连接顶压油缸（2）高压进油口，顶压油缸增压阀（6）与顶压油缸（2）高压进油口之间的连接管道上依次连接有油压传感器（S2）和油压电接点压力表（16），气驱高压油泵（3）进气口通过气驱高压油泵控制阀（7）连接气源组件（21）。

3.根据权利要求1所述的液压顶压式阀门试验台伺服控制系统，其特征在于：所述气驱高压水泵（4）高压出水口通过手动左、右加压阀（19、20）连接阀门左、右进出水口，气驱高压水泵（4）高压出水口连接有水压传感器（S1）和高压水电接点压力表（17），手动左、右加压阀（19、20）与阀门左、右进出水口连接的管道上分别连接有阀门内腔左、右卸荷阀（12、13）及阀门内腔左、右卸荷控制阀（10、11）。

4.根据权利要求1所述的液压顶压式阀门试验台伺服控制系统，其特征在于：所述低压水泵（5）出水口通过单向阀连接阀门左、右进水口，低压水泵（5）出水口处设有低压水电接点压力表（18）。

5.根据权利要求3所述的液压顶压式阀门试验台伺服控制系统，其特征在于：所述阀门左、右进出水口与阀门内腔左、右卸荷阀（12、13）连接的管道上还连接有检漏装置（22）。