CN106053242A - 长时间高压保压测试台及测试工件方法 - Google Patents

长时间高压保压测试台及测试工件方法 Download PDF

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Abstract

一种长时间高压保压测试台涉及一种高压检测设备，它包括壳体、压力供应单元、增压单元、压力转换单元，所述的压力供应单元、增压单元和压力转换单元均安装于壳体内；实现在长时间保压过程中的压降进行自动补偿，保压的起始压力值控制精准，以达到自动补偿过程中压力波动精度要求非常严格的控制的目的；同时巧妙的设计避免了压力泵的反复频繁启动，从而对压力泵起到很好的保护作用。在长时间保压过程中的压降进行自动补偿，保压的起始压力值控制精准，自动补偿过程中压力波动精度要求非常严格的控制，这样才能真实客观的模拟现实条件，与理论研究条件接近甚至一致。

Description

长时间高压保压测试台及测试工件方法
技术领域
本发明涉及一种高压检测设备，特别涉及到一种需要长时间高压保压，压降自补偿，压力精度严格控制保压测试台。
背景技术
长时间高压保压测试台，是专门为核工业理化工程研究院的新产品，进行长时间静压保压测试，检验产品的耐压强度、疲劳寿命性能，以验证产品设计结构、新材料应用能力，而研发制造. 此设备特殊优点是通过气液压力转换，能对测试工件长时间超高压保压过程中的压降进行自动补偿和压力精度的严格控制，同时设备带有环境温度控制、应变采集和序进增压的功能，对被测工件的长期力学性能进行研究提供真实客观的数据. 在核工业，航空航天，深潜设备，汽车测试，新材料等行业领域，得到了越来越广泛的尝试和应用，前景看好。
目前国内外，对于超高压90MPa的长时间保压测试系统，高压增压，常用的是用高压泵直接注液升压，或者是普通泵驱动增压缸来升压，这种方式压力控制精度较差；自动补偿，常用的是比例阀控制泵，或者压力输出路直接用比例阀，用PLC反馈，压力降时进行增补，这种方式在中低压系统还行，在超高压情况下，补偿过程易超过设定压力，效果不理想。
发明内容
本发明的发明目的是：提供一种长时间高压保压测试台，可以实现在长时间保压过程中的压降进行自动补偿，保压的起始压力值控制精准，以达到自动补偿过程中压力波动精度要求非常严格的控制的目的；同时巧妙的设计避免了压力泵的反复频繁启动，从而对压力泵起到很好的保护作用。
为完成上述发明目的，本发明是这样实现的：一种长时间高压保压测试台，它包括壳体、压力供应单元、增压单元、压力转换单元，所述的压力供应单元、增压单元和压力转换单元均安装于壳体内；其特征在于：所述的压力供应单为压缩空气供单元，所述的压缩空气供应单元包括滑片式空压机、气体球阀、储气罐、压缩空气过滤器、冷干机；所述的滑片式空压机、气体球阀、储气罐、压缩空气过滤器、冷干机顺序连接；所述的压力供应单元提供常温洁净的压缩空气；气体增压器内预充有压缩气体；所述的缓冲气罐通过自身的气控阀接气液转换器。
长时间高压保压测试台，是由低压气驱液泵，高压气驱液泵，泵驱动空气比例阀，气液转换装置，高压气体调压阀，高压气体缓冲装置，压力采集系统，PLC控制器和终端显示设置系统。
为了达到长时间，高精度，压力自补偿静压保压要求，采用气液转换的工作原理.即通过控制气体，由气体对压力进行传递，从而达到控制液体压力.气体压缩量大，气体压力比液体压力更容易控制；同时由于工件压力的泄漏，会造成压力泵的频繁启动；而本专利则用压缩气体预存的方式，利用高缩气体，进行预置这种压力，保持压力在没有泵压参与的情况下，进行长时间保压，从而达到保护压力泵的作用。
在压力转换单元将液体输入工件前；还并联接入一个预充装置，所述的预充装置包括水箱、预冲泵、气控阀；所述的预充泵通过管道向测试工件或压力转换单元的压力转换器预冲液体。
对上述技术方案作进一步的改进和细化：
在压力转换单元的前端还设有一个高压退缸泵；所述的高压退缸泵的输出端接压力转换器的反向端；推动压力转换器反向运动。
所述的增压单元是由气控阀、电磁阀、气体增压器；气控阀打开，电磁阀得电，通过调节增压器的驱动空气调压阀，改变驱动空气压力。
所述的压力转换单元包括气体输入端、活塞部分和液体部分；所述的气体输入端接受来自增压单元的气体，气体推动活塞杆，由活塞推动液体，液体进入工件进行保压。所述的液体为水。
采用外部驱动空气气源，作用低压气驱液泵，将测试介质注入气液转换器，对测试工件进行排气和预充. 然后，低压气源，通过气体增压器进行增压，经过气体缓冲器，压力调节阀，高压气体进入气液转换器气驱端，从而对测试液体介质进行增压，通过压力调节器，压力传感器，和PLC控制器，控制不同的高压气体压力输出，进而达到对测试液体介质的不同增压压力的需求和压降自动补偿. 高压气驱液泵，通过比例调压阀控制其驱动空气，调节泵的出口压力，对气液转换器进行退缸.可通过电脑界面对测试压力的设置和显示。
它还包括一个动态应变采集监测控制系统；用于采集包预充退缸装置中的：水箱液位开关，驱动空气压力传感器,高压液传感器；气体增压装置中的：进气压力传感器，驱动空气传感器，高压气压力传感器；气液转换装置中的：高压压力传感器，接近开关的信息。
采用气路调压阀（自动调节补偿能力），液泵预充补液（水），完全满足长时间保压过程中的压降进行自动补偿，节减人工操作和监控；采用特殊研制气液转换器，通过控制气，由气来推液，明显优化起始增压时，压力精度的控制，几乎与设定值（想要的压力值）一致；
借用气体压力易于控制的物理特性，采用气体调压阀，当压力降时，气体调压阀同步微调，补压时，压力精度的控制十分理想，比传统的直接控制试验介质（液体），压力波动明显改善；
实现对水的高压压力控制，比传统的对液压油的控制，健康环保，成本低廉。
1、为本配合上述设备，本专利提供一种工件测试方法，包括以下步骤：
（1）空压机装置启动供气
启动空压机，打开球阀，8bar压缩空气进入储气罐，经过空气过滤器过滤，除油除水；启动冷干机，压缩空气降温冷却，同时去除残余的水蒸汽，为系统各用气点提供常温洁净的压缩空气；
（2）预充装置启动预充测试介质（水）
给水箱注入水，通过液位开关判断注水高度，打开球阀，启动预充泵，打开气控阀，给测试工件和气液转换器的液侧冲液，当气液转换器的活塞触发到气侧接近开关，停止预充泵，预充完成；
（3）气体增压装置启动，系统增压
打开进气阀，电磁阀得电，气体增压器启动，将8bar的压缩空气进行增压, 通过调节增压器的驱动空气调压阀，改变驱动空气压力，从而得到不同高压输出，高压空气经过缓冲储气罐，供给气液转换器；
（4）气液转换装置开启，将气压转换为测试所需的液压
气液转换器通过气压，推动转换器活塞，活塞推动液体水，水压缩产生压力；
打开截止阀，调节减压阀，调节到测试所需的目标压力900bar,气压经过气液转换器，转换为测试所需水压，对测试工件进行保压.长时间保压，系统有压降时，通过调压阀自动补偿，达到保压压力平稳和精准；
（4）退缸装置启动，让气液转换器活塞顺利退回。
附图说明
图1为空压机的原理图。
图2为转换器的供气原理图。
图3为预充退缸装置原理图。
图4为转换器的连接图。
具体实施方式
为了更好的说明本专利的特点，下面结合附图作进一步的说明：
设备分为预充部分，气液压力控制和转换部分，转换器退缸部分.
外部驱动空气气源，作用低压气驱液泵，将测试介质注入气液转换器，对测试工件进行排气和预充. 然后，低压气源，通过气体增压器进行增压，经过气体缓冲器，压力调节阀，高压气体进入气液转换器气驱端，从而对测试液体介质进行增压，通过压力调节器，压力传感器，和PLC控制器，控制不同的高压气体压力输出，进而达到对测试液体介质的不同增压压力的需求和压降自动补偿. 高压气驱液泵，通过比例调压阀控制其驱动空气，调节泵的出口压力，对气液转换器进行退缸.可通过电脑界面对测试压力的设置和显示。
1、空压机装置包含有滑片式空压机，气体球阀，储气罐，压缩空气过滤器，冷干机。
2、液体（水）预充退缸装置包含有盛水水箱，水过滤器，低压预充泵，高压退缸泵，驱动泵空气比例调压阀，气体安全阀，电磁阀，水高压压力表，水高压卸荷阀。
3、气体增压装置 包含有气体增压器，进气过滤器，进气压力表，进气截止阀，驱动空气过滤器，驱动空气调压阀，驱动空气压力表，安全阀，驱动空气电磁阀，气高压安全阀，气高压压力表，高压气卸荷阀，高压储气缓冲罐。
4、气液转换装置
包含有进气截止阀，进气调压阀，气液转换器，进液气控阀，进液单向阀，卸荷阀。
5、动态应变采集监测控制系统
包含应变测试系统（PLC,工控机，显示器）；预充退缸装置中的：水箱液位开关，驱动空气压力传感器,高压液传感器；气体增压装置中的：进气压力传感器，驱动空气传感器，高压气压力传感器；气液转换装置中的：高压压力传感器，接近开关。
A） 采用气路调压阀（自动调节补偿能力），液泵预充补液（水），完全满足长时间保压过程中的压降进行自动补偿，节减人工操作和监控；
B）采用特殊研制气液转换器，通过控制气，由气来推液，明显优化起始增压时，压力精度的控制，几乎与设定值（想要的压力值）一致；
C）借用气体压力易于控制的物理特性，采用气体调压阀，当压力降时，气体调压阀同步微调，补压时，压力精度的控制十分理想，比传统的直接控制试验介质（液体），压力波动明显改善；
D） 实现对水的高压压力控制，比传统的对液压油的控制，健康环保，成本低廉。
实现长时间高压自动保压，分为六步。
1.、空压机装置1启动供气
启动空压机1，打开球阀，8bar压缩空气进入储气罐10，经过空气过滤器过滤14，除油除水；启动冷干机，压缩空气降温冷却，同时去除残余的水蒸汽，为系统各用气点提供常温洁净的压缩空气。
2.、预充装置启动预充测试介质（水）
给水箱注入水，通过液位开关判断注水高度，打开球阀，启动预充泵3，打开气控阀，给测试工件和气液转换器的液侧冲液，当气液转换器的活塞触发到气侧接近开关，停止预充泵，预充完成。
3、气体增压装置11启动，系统增压
打开进气阀，电磁阀得电，气体增压器启动，将8bar的压缩空气进行增压, 通过调节增压器的驱动空气调压阀，(P增=P驱x压力比+P入)，改变驱动空气压力，从而得到不同高压输出，高压空气经过缓冲储气罐，供给气液转换器13。
4、气液转换装置开启，将气压转换为测试所需的液压气液转换器工作原理如图4。即通过气压，推动转换器活塞，活塞推动液体水，水压缩产生压力。
打开截止阀，调节减压阀12，调节到测试所需的目标压力900bar,气压经过气液转换器，转换为测试所需水压，对测试工件5进行保压.长时间保压，系统有压降时，通过调压阀自动补偿，达到保压压力平稳和精准。
5、退缸装置4启动，让气液转换器活塞顺利退回。
整个测试过程中，退缸装置4不一定会启动. 当测试工件在高压液体介质耐压测试下，本身存在泄漏，一次长时间保压（如15000小时），由于测试工件泄漏，气液转换器为了达到气液压力平衡，活塞会往液测移动，当移动到接近液测底部，触发液侧接近开关，一次测试时间还没到时，高压退缸装置启动.电磁阀得电，退缸泵启动，气控阀打开，往转换器液侧泵液，克服高压气压，活塞向气侧移动，转换器退缸,继续测试。
在长时间保压过程中的压降进行自动补偿，保压的起始压力值控制精准，自动补偿过程中压力波动精度要求非常严格的控制，这样才能真实客观的模拟现实条件，与理论研究条件接近甚至一致。

Claims (8)

1.一种长时间高压保压测试台，它包括壳体、压力供应单元、增压单元、压力转换单元，所述的压力供应单元、增压单元和压力转换单元均安装于壳体内；其特征在于：所述的压力供应单为压缩空气供单元，所述的压缩空气供应单元包括滑片式空压机、气体球阀、储气罐、压缩空气过滤器、冷干机；所述的滑片式空压机、气体球阀、储气罐、压缩空气过滤器、冷干机顺序连接；所述的压力供应单元提供常温洁净的压缩空气；所述的增压单元包括气体增压器和缓冲气罐；缓冲气罐内预充有压缩气体；所述的缓冲气罐通过自身的气控阀接气液转换器。
2.根据权利要求1所述的一种长时间高压保压测试台，其特征在于：在压力转换单元将液体输入工件前；还并联接入一个预充装置，所述的预充装置包括水箱、预冲泵、气控阀；所述的预充泵通过管道向测试工件或压力转换单元的压力转换器预冲液体。
3.根据权利要求1所述的一种长时间高压保压测试台，其特征在于：在压力转换单元内还设有一个高压退缸泵；所述的高压退缸泵的输出端接压力转换器的反向端；推动压力转换器反向运动。
4.根据权利要求1所述的一种长时间高压保压测试台，其特征在于：所述的增压单元是由气控阀、电磁阀、气体增压器；气控阀打开，电磁阀得电，通过调节增压器的驱动空气调压阀，改变驱动空气压力。
5.根据权利要求1所述的一种长时间高压保压测试台，其特征在于：所述的压力转换单元包括气体输入端、活塞部分和液体部分；所述的气体输入端接受来自增压单元的气体，气体推动活塞杆，由活塞推动液体，液体进入工件进行保压。
6.根据权利要求1所述的一种长时间高压保压测试台，其特征在于：所述的液体为水。
7.根据权利要求1所述的一种长时间高压保压测试台，其特征在于：它还包括一个动态应变采集监测控制系统；用于采集包预充退缸装置中的：水箱液位开关，驱动空气压力传感器,高压液传感器；气体增压装置中的：进气压力传感器，驱动空气传感器，高压气压力传感器；气液转换装置中的：高压压力传感器，接近开关的信息。
8.一种利用权利要求1所述长时间高压保压测试台测试工件的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）空压机装置启动供气
启动空压机，打开球阀，8bar压缩空气进入储气罐，经过空气过滤器过滤，除油除水；启动冷干机，压缩空气降温冷却，同时去除残余的水蒸汽，为系统各用气点提供常温洁净的压缩空气；
（2）预充装置启动预充测试介质
给水箱注入水，通过液位开关判断注水高度，打开球阀，启动预充泵，打开气控阀，给测试工件和气液转换器的液侧冲液，当气液转换器的活塞触发到气侧接近开关，停止预充泵，预充完成；
（3）气体增压装置启动，系统增压
打开进气阀，电磁阀得电，气体增压器启动，将一定压力压缩空气进行增压, 通过调节增压器的驱动空气调压阀，改变驱动空气压力，从而得到不同高压输出，高压空气经过缓冲储气罐，供给气液转换器进行补偿；
（4）气液转换装置开启，将气压转换为测试所需的液压
气液转换器通过气压，推动转换器活塞，活塞推动液体水，水压缩产生压力；
打开截止阀，调节减压阀，调节到测试所需的目标压力,气压经过气液转换器，转换为测试所需水压，对测试工件进行保压.长时间保压，系统有压降时，通过调压阀自动补偿来自增压器内的气压，达到保压压力平稳和精准；
（5）退缸装置启动，让气液转换器活塞顺利退回。
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