CN107884130B - 高压球阀气密性测试装置及测试和校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压球阀气密性测试装置及测试和校准方法。所述的测试装置包括工作台面和测试工装，测试工装安装固定在工作台面的上表面中央位置，测试工装用于对被测球阀的测试；所述的测试工装包括工作台安装板、工装底板、夹紧气缸固定板、夹紧气缸、出气夹块、进气夹块、夹块滑轨、进气夹块弹簧、旋转螺栓、安全挡杆、开阀气缸固定板、开阀气缸、开阀电机固定支架、开阀电机和球阀阀柄旋转工装。本发明克服了现有手动气密性测试所遇到的测试精度低、操作复杂、测试效率低、安全缺少保障的问题，为了实现对球阀的气密性自动测试与调节，以可编程控制器为核心实现对测试过程的控制，本发明测试精度高、装夹方便、测试安全。

Description

高压球阀气密性测试装置及测试和校准方法

技术领域

本发明涉及气密性测试装置，尤其是涉及了一种高压球阀气密性测试装置及测试和校准方法。

背景技术

高压球阀是特种行业常用的重要部件，高压球阀具有旋转90度的动作，旋塞体为球体，有圆形通孔或通道通过其轴线。球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向，它只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。目前高压球阀的气密性测试手段一般为手动测试，将测试软管通入水中观察泄漏的气泡数量来判断被测球阀的好坏。手动测试精度低、操作复杂、测试效率低、安全无保障，导致最终测试的结果值不准确、一致性差，而且在高压测试气通入情况下，如果操作不规范容易造成人员受伤，准确快速和安全便捷的测试成为高压球阀生产企业的技术瓶颈。因此开发设计测试方便、测试结果准确、测试效率高、操作安全的高压球阀气密性测试装置及测试方法，是满足高压球阀生产企业的需求、提高高压球阀质量的有效途径。

发明内容

为了克服手动测试时的各种缺点，提高整体工作效率、准确性和安全性，本发明提供了一种高压球阀气密性测试装置及测试和校准方法。

本发明采用的技术方案是：

一、一种高压球阀气密性测试装置：

所述的测试装置包括工作台面和测试工装，测试工装安装固定在工作台面的上表面中央位置，测试工装用于对被测球阀的测试；

所述的测试工装包括工作台安装板、工装底板、夹紧气缸固定板、夹紧气缸、出气夹块、进气夹块、夹块滑轨、进气夹块弹簧、旋转螺栓、安全挡杆、开阀气缸固定板、开阀气缸、开阀电机固定支架、开阀电机和球阀阀柄旋转工装；测试工装通过工作台安装板固定在工作台面上，工作台面正下方安装有水槽，水槽底部经水槽支撑板连接双轴气缸的输出杆，经双轴气缸运动带动水槽上下升降；工装底板安装固定在工作台安装板的上表面，夹紧气缸固定板垂直安装固定在工装底板的一侧上，夹紧气缸水平安装固定在夹紧气缸固定板侧面，夹紧气缸的活塞杆与出气夹块固定连接，工装底板中部上安装有夹块滑轨，出气夹块底部嵌装在夹块滑轨上并沿夹块滑轨移动，进气夹块安装固定在工装底板另一侧上，出气夹块靠近进气夹块一侧的端面上固定安装有水测试工装和出气接头，进气夹块靠近出气夹块一侧的端面上固定安装有进气夹块弹簧和进气接头，被测球阀两端支撑连接在水测试工装和进气夹块弹簧之间，出气夹块一侧通过旋转螺栓和安全挡杆的一端铰接，安全挡杆另一端设有凸块，凸块连接在进气夹块外侧，；工装底板侧方的工作台安装板上垂直安装开阀气缸固定板，开阀气缸固定板顶部安装开阀气缸，开阀气缸的活塞杆与位于开阀气缸下方的开阀电机固定支架连接，开阀气缸滑轨竖直安装在开阀气缸固定板上，开阀电机固定支架嵌装在开阀气缸滑轨上，并能沿开阀气缸滑轨上下移动，开阀电机固定支架安装有开阀电机，开阀电机的输出轴与球阀阀柄旋转工装同轴连接，球阀阀柄旋转工装连接到被测球阀的阀柄上。

还包括加强立板，加强立板连接在开阀气缸固定板与工作台安装板之间，加强立板一侧直角边与开阀气缸固定板侧面连接固定，加强立板另一侧直角边与工作台安装板上表面连接固定。

还包括安装在测试工装操作显示面板上的触摸屏、压力表、合格指示灯、不合格指示灯、启动键和急停键，触摸屏安装在测试工装正上方的操作显示面板上，合格指示灯和不合格指示灯并排居中安装在触摸屏的正下方，压力表安装在合格指示灯的左侧，启动键和急停键并排居中安装在工作台面正下方外侧中间位置。

二、一种高压球阀气密性测试方法：

步骤一，将被测球阀安装在出气夹块和进气夹块之间，以旋转螺栓为轴心旋转安全挡杆使安全挡杆扣在进气夹块外侧；

步骤二，控制夹紧气缸的活塞杆推动出气夹块，使得出气夹块在夹块滑轨上沿水平方向往进气夹块方向运动直到夹紧位置被测球阀被夹紧；

步骤三，开阀气缸的活塞杆下压推动开阀电机固定支架，使得开阀电机固定支架沿着开阀气缸滑轨向下运动，同时带动开阀电机向下运动进而带动球阀阀柄旋转工装下压到被测球阀的阀柄，球阀阀柄旋转工装在开阀电机旋转带动下带动被测球阀阀柄转过90度角度到关阀位置；

步骤四，测试气通入进气夹块，测试气通过进气夹块上的进气口进入被测球阀，稳压延时后断开测试气，此时测试被测球阀的内泄漏值；

步骤五，内泄漏测试完成后，球阀阀柄旋转工装在开阀电机旋转带动下带动被测球阀阀柄反转90度角度到开阀位置，打开进气，稳压延时后断开测试气，此时测试被测球阀的外泄漏值；

步骤六，外泄漏测试完成后排出断开测试气，复位夹紧气缸和开阀气缸，抬起安全挡杆，取下被测球阀，测试结束。

三、一种高压球阀气密性校准方法：

步骤一，将被测球阀安装在出气夹块和进气夹块之间，以旋转螺栓为轴心旋转安全挡杆使安全挡杆扣在进气夹块外侧；

步骤二，控制夹紧气缸的活塞杆推动出气夹块，使得出气夹块在夹块滑轨上沿水平方向往进气夹块方向运动直到夹紧位置被测球阀被夹紧，使得被测球阀被夹紧在进气接头和水测试工装之间；

步骤三，开阀气缸的活塞杆下压推动开阀电机固定支架，使得开阀电机固定支架沿着开阀气缸滑轨向下运动，同时带动开阀电机向下运动进而带动球阀阀柄旋转工装下压到被测球阀的阀柄，球阀阀柄旋转工装在开阀电机旋转带动下带动被测球阀阀柄转过90度角度到关阀位置；

步骤四，通过双轴气缸推动水槽支撑板连同水槽一并上升，水槽内注满水，水槽上升后水位没过被测球阀；

步骤五，测试气通入进气夹块，测试气通过进气夹块上的进气口进入被测球阀，稳压延时后断开测试气，此时测试被测球阀的内泄漏值；并观察水中泄漏的气泡，根据气泡数量计算获得真实泄漏值，具体过程为：一分钟时间内，记录水中泄漏的气泡数量，通过计算单个气泡的体积，再乘以气泡数量，计算结果便是真实泄漏值；

步骤六，将双轴气缸推动水槽支撑板连同水槽下降复位，通过真实泄漏值和内泄漏值比较来进行校准。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用立式操作台结构，操作、维护和改进容易，采用PLC控制器实现测试过程的全自动控制、实现压力锁定，并内置压力零点校准系统。

2、代替目前人工切换球阀状态，除了拆装被测阀，整个测试过程无需人工操作，整个测试过程自动化程度高。

3、增加了保险装置，安全挡杆在操作失误的情况下，会自动锁紧测试夹具，保证被测球阀不会弹出测试工装伤人，也能防止高压测试气体喷出，保证测试过程安全。

附图说明

图1是本发明的正视图。

图2是图1的斜角侧视图。

图3是本发明的测试工装正视图。

图4是图3的侧视图。

图5是图3的俯视图。

图6是图3的斜角侧视图。

图7是工装夹具部分的左侧视图。

图8是图7的右侧视图。

图9是水测试工装斜角侧视图。

图10是球阀阀柄旋转工装的结构示意图。

图11是本发明实施测试流程图。

图12是本发明实施校准流程图。

图中：1.触摸屏，2.压力表，3.合格指示灯，4.不合格指示灯，5.工作台面5，6.启动键，7.急停键，8.测试工装，9.水槽，10.水槽支撑板，11.双轴气缸，12.工装底板，13.夹紧气缸固定板，14.夹紧气缸，15.出气夹块，16.进气夹块，17.夹块滑轨，18.进气夹块弹簧，19.水测试工装，20.被测球阀，21.旋转螺栓，22.安全挡杆，23.开阀气缸固定板，24.开阀气缸，25.开阀电机固定支架，26.开阀电机，27.球阀阀柄旋转工装，28.工装台安装板，29.加强立板，30.开阀气缸滑轨，31.进气接头，32.出气接头。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明具体实施中装置包括工作台面5和测试工装8，测试工装8安装固定在工作台面5的上表面中央位置，测试工装8用于对被测球阀20的测试；

如图3～6所示，测试工装8包括工作台安装板28、工装底板12、夹紧气缸固定板13、夹紧气缸14、出气夹块15、进气夹块16、夹块滑轨17、进气夹块弹簧18、旋转螺栓21、安全挡杆22、开阀气缸固定板23、开阀气缸24、开阀电机固定支架25、开阀电机26和球阀阀柄旋转工装27；测试工装8通过工作台安装板28固定在工作台面5上，工作台面5正下方安装有水槽9，水槽9底部经水槽支撑板10连接双轴气缸11的输出杆，双轴气缸11固定安装于测试装置底部，经双轴气缸11运动带动水槽9上下升降。

如图3～6所示，工装底板12安装固定在工作台安装板28的上表面，夹紧气缸固定板13垂直安装固定在工装底板12的一侧上，夹紧气缸14水平安装固定在夹紧气缸固定板13侧面，夹紧气缸14的活塞杆与出气夹块15固定连接。如图7～8所示，工装底板12中部上安装有夹块滑轨17，出气夹块15底部嵌装在夹块滑轨17上并沿夹块滑轨17移动，进气夹块16安装固定在工装底板12另一侧上，出气夹块15靠近进气夹块16一侧的端面上固定安装有水测试工装9和出气接头32，水测试工装9套在出气接头32外，进气夹块16靠近出气夹块15一侧的端面上固定安装有进气夹块弹簧18和进气接头31，进气夹块弹簧18套在进气接头31外，被测球阀20两端支撑连接在水测试工装9和进气夹块弹簧18之间，使得被测球阀20安装在出气夹块15和进气夹块16之间，出气夹块15一侧通过旋转螺栓21和安全挡杆22的一端铰接，安全挡杆22另一端设有凸块，凸块连接在进气夹块16外侧，凸块用于限位进气夹块16和出气夹块15之间距离的凸块；工装底板12侧方的工作台安装板28上垂直安装开阀气缸固定板23，加强立板29连接在开阀气缸固定板23与工作台安装板28之间，加强立板29一侧直角边与开阀气缸固定板23侧面连接固定，加强立板29另一侧直角边与工作台安装板28上表面连接固定。

水测试工装9如图9所示，主体为套筒结构，并在套筒一端设置四个沿圆周间隔均布且沿轴向延伸的耳部，耳部连接到被测球阀的出口端。

如图3～6所示，开阀气缸固定板23顶部安装开阀气缸24，开阀气缸24的活塞杆与位于开阀气缸24下方的开阀电机固定支架25连接，开阀气缸滑轨30竖直安装在开阀气缸固定板23上，开阀电机固定支架25嵌装在开阀气缸滑轨30上，并能沿开阀气缸滑轨30上下移动，开阀电机固定支架25安装有开阀电机26，开阀电机26的输出轴与球阀阀柄旋转工装27同轴连接，球阀阀柄旋转工装27连接到被测球阀20的阀柄上，球阀阀柄旋转工装27具体结构如图10所示。

如图1～2所示，在测试工装操作显示面板上安装有触摸屏1、压力表2、合格指示灯3、不合格指示灯4、启动键6和急停键7，触摸屏1安装在测试工装8正上方的操作显示面板上，合格指示灯3和不合格指示灯4并排居中安装在触摸屏1的正下方，压力表2安装在合格指示灯3的左侧，启动键6和急停键7并排居中安装在工作台面5正下方外侧中间位置。

如图11所示，采用本发明装置针对高压球阀进行气密性测试过程如下：

步骤一，将被测球阀20安装在出气夹块15和进气夹块16之间，以旋转螺栓21为轴心旋转安全挡杆22使安全挡杆22扣在进气夹块16外侧；

步骤二，控制夹紧气缸14的活塞杆推动出气夹块15，使得出气夹块15在夹块滑轨17上沿水平方向往进气夹块16方向运动直到夹紧位置被测球阀20被夹紧；

步骤三，开阀气缸24的活塞杆下压推动开阀电机固定支架25，使得开阀电机固定支架25沿着开阀气缸滑轨30向下运动，同时带动开阀电机26向下运动进而带动球阀阀柄旋转工装27下压到被测球阀20的阀柄，球阀阀柄旋转工装27在开阀电机26旋转带动下带动被测球阀20阀柄转过90度角度到关阀位置；

步骤四，测试气通入进气夹块16，测试气通过进气夹块16上的进气口进入被测球阀20，稳压延时后断开测试气，此时测试被测球阀20的内泄漏值；

步骤五，内泄漏测试完成后，球阀阀柄旋转工装27在开阀电机26旋转带动下带动被测球阀20阀柄反转90度角度到开阀位置，打开进气，稳压延时后断开测试气，此时测试被测球阀20的外泄漏值；

步骤六，外泄漏测试完成后排出断开测试气，复位夹紧气缸14和开阀气缸24，抬起安全挡杆22，取下被测球阀20，测试结束。

如图12所示，采用本发明装置针对高压球阀进行气密性校准过程如下：

步骤一，将被测球阀20安装在出气夹块15和进气夹块16之间，以旋转螺栓21为轴心旋转安全挡杆22使安全挡杆22扣在进气夹块16外侧；

步骤二，控制夹紧气缸14的活塞杆推动出气夹块15，使得出气夹块15在夹块滑轨17上沿水平方向往进气夹块16方向运动直到夹紧位置被测球阀20被夹紧，使得被测球阀20被夹紧在进气接头31和水测试工装19之间；

步骤三，开阀气缸24的活塞杆下压推动开阀电机固定支架25，使得开阀电机固定支架25沿着开阀气缸滑轨30向下运动，同时带动开阀电机26向下运动进而带动球阀阀柄旋转工装27下压到被测球阀20的阀柄，球阀阀柄旋转工装27在开阀电机26旋转带动下带动被测球阀20阀柄转过90度角度到关阀位置；

步骤四，通过双轴气缸11推动水槽支撑板10连同水槽9一并上升，水槽9内注满水，水槽9上升后水位没过被测球阀20；

步骤五，测试气通入进气夹块16，测试气通过进气夹块16上的进气口进入被测球阀20，稳压延时后断开测试气，此时测试被测球阀20的内泄漏值；并观察水中泄漏的气泡，根据气泡数量计算获得真实泄漏值，具体过程为：一分钟时间内，记录水中泄漏的气泡数量，通过计算单个气泡的体积，再乘以气泡数量，计算结果便是真实泄漏值；

步骤六，将双轴气缸11推动水槽支撑板10连同水槽9下降复位，校准测试结束，通过真实泄漏值和内泄漏值比较来进行校准。

若真实泄漏值和内泄漏值相同，则说明气密性无需校准。

若真实泄漏值和内泄漏值是否相同，则判断工装夹具是否有问题，如果工装夹具都没有问题则修正传感器系数，使内泄漏值和真实泄漏值一致。

Claims (6)

1.一种高压球阀气密性测试装置，其特征在于：所述的测试装置包括工作台面（5）和测试工装（8），测试工装（8）安装固定在工作台面（5）的上表面中央位置，测试工装（8）用于对被测球阀（20）的测试；

所述的测试工装（8）包括工作台安装板（28）、工装底板（12）、夹紧气缸固定板（13）、夹紧气缸（14）、出气夹块（15）、进气夹块（16）、夹块滑轨（17）、进气夹块弹簧（18）、旋转螺栓（21）、安全挡杆（22）、开阀气缸固定板（23）、开阀气缸（24）、开阀电机固定支架（25）、开阀电机（26）和球阀阀柄旋转工装（27）；测试工装（8）通过工作台安装板（28）固定在工作台面（5）上，工作台面（5）正下方安装有水槽（9），水槽（9）底部经水槽支撑板（10）连接双轴气缸（11）的输出杆，经双轴气缸（11）运动带动水槽（9）上下升降；工装底板（12）安装固定在工作台安装板（28）的上表面，夹紧气缸固定板（13）垂直安装固定在工装底板（12）的一侧上，夹紧气缸（14）水平安装固定在夹紧气缸固定板（13）侧面，夹紧气缸（14）的活塞杆与出气夹块（15）固定连接，工装底板（12）中部上安装有夹块滑轨（17），出气夹块（15）底部嵌装在夹块滑轨（17）上并沿夹块滑轨（17）移动，进气夹块（16）安装固定在工装底板（12）另一侧上，出气夹块（15）靠近进气夹块（16）一侧的端面上固定安装有水测试工装（19）和出气接头（32），进气夹块（16）靠近出气夹块（15）一侧的端面上固定安装有进气夹块弹簧（18）和进气接头（31），被测球阀（20）两端支撑连接在水测试工装（19）和进气夹块弹簧（18）之间，出气夹块（15）一侧通过旋转螺栓（21）和安全挡杆（22）的一端铰接，安全挡杆（22）另一端设有凸块，凸块连接在进气夹块（16）外侧；工装底板（12）侧方的工作台安装板（28）上垂直安装开阀气缸固定板（23），开阀气缸固定板（23）顶部安装开阀气缸（24），开阀气缸（24）的活塞杆与位于开阀气缸（24）下方的开阀电机固定支架（25）连接，开阀气缸滑轨（30）竖直安装在开阀气缸固定板（23）上，开阀电机固定支架（25）嵌装在开阀气缸滑轨（30）上，并能沿开阀气缸滑轨（30）上下移动，开阀电机固定支架（25）安装有开阀电机（26），开阀电机（26）的输出轴与球阀阀柄旋转工装（27）同轴连接，球阀阀柄旋转工装（27）连接到被测球阀（20）的阀柄上。

2.根据权利要求1所述的一种高压球阀气密性测试装置，其特征在于：还包括加强立板（29），加强立板（29）连接在开阀气缸固定板（23）与工作台安装板（28）之间，加强立板（29）一侧直角边与开阀气缸固定板（23）侧面连接固定，加强立板（29）另一侧直角边与工作台安装板（28）上表面连接固定。

3.根据权利要求1所述的一种高压球阀气密性测试装置，其特征在于：还包括安装在测试工装操作显示面板上的触摸屏（1）、压力表（2）、合格指示灯（3）、不合格指示灯（4）、启动键（6）和急停键（7），触摸屏（1）安装在测试工装（8）正上方的操作显示面板上，合格指示灯（3）和不合格指示灯（4）并排居中安装在触摸屏（1）的正下方，压力表（2）安装在合格指示灯（3）的左侧，启动键（6）和急停键（7）并排居中安装在工作台面（5）正下方外侧中间位置。

4.应用于权利要求1所述装置的一种高压球阀气密性测试方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

步骤一，将被测球阀（20）安装在出气夹块（15）和进气夹块（16）之间，以旋转螺栓（21）为轴心旋转安全挡杆（22）使安全挡杆（22）扣在进气夹块（16）外侧；

步骤二，控制夹紧气缸（14）的活塞杆推动出气夹块（15），使得出气夹块（15）在夹块滑轨（17）上沿水平方向往进气夹块（16）方向运动直到夹紧位置被测球阀（20）被夹紧；

步骤三，开阀气缸（24）的活塞杆下压推动开阀电机固定支架（25），使得开阀电机固定支架（25）沿着开阀气缸滑轨（30）向下运动，同时带动开阀电机（26）向下运动进而带动球阀阀柄旋转工装（27）下压到被测球阀（20）的阀柄，球阀阀柄旋转工装（27）在开阀电机（26）旋转带动下带动被测球阀（20）阀柄转过90度角度到关阀位置；

步骤四，测试气通入进气夹块（16），测试气通过进气夹块（16）上的进气口进入被测球阀（20），稳压延时后断开测试气，此时测试被测球阀（20）的内泄漏值；

步骤五，内泄漏测试完成后，球阀阀柄旋转工装（27）在开阀电机（26）旋转带动下带动被测球阀（20）阀柄反转90度角度到开阀位置，打开进气，稳压延时后断开测试气，此时测试被测球阀（20）的外泄漏值；

步骤六，外泄漏测试完成后排出断开测试气，复位夹紧气缸（14）和开阀气缸（24），抬起安全挡杆（22），取下被测球阀（20），测试结束。

5.应用于权利要求1所述装置的一种高压球阀气密性校准方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

步骤一，将被测球阀（20）安装在出气夹块（15）和进气夹块（16）之间，以旋转螺栓（21）为轴心旋转安全挡杆（22）使安全挡杆（22）扣在进气夹块（16）外侧；

步骤二，控制夹紧气缸（14）的活塞杆推动出气夹块（15），使得出气夹块（15）在夹块滑轨（17）上沿水平方向往进气夹块（16）方向运动直到夹紧位置被测球阀（20）被夹紧，使得被测球阀（20）被夹紧在进气接头（31）和水测试工装（19）之间；

步骤三，开阀气缸（24）的活塞杆下压推动开阀电机固定支架（25），使得开阀电机固定支架（25）沿着开阀气缸滑轨（30）向下运动，同时带动开阀电机（26）向下运动进而带动球阀阀柄旋转工装（27）下压到被测球阀（20）的阀柄，球阀阀柄旋转工装（27）在开阀电机（26）旋转带动下带动被测球阀（20）阀柄转过90度角度到关阀位置；

步骤四，通过双轴气缸（11）推动水槽支撑板（10）连同水槽（9）一并上升，水槽（9）内注满水，水槽（9）上升后水位没过被测球阀（20）；

步骤五，测试气通入进气夹块（16），测试气通过进气夹块（16）上的进气口进入被测球阀（20），稳压延时后断开测试气，此时测试被测球阀（20）的内泄漏值；并观察水中泄漏的气泡，根据气泡数量计算获得真实泄漏值；

步骤六，将双轴气缸（11）推动水槽支撑板（10）连同水槽（9）下降复位，通过真实泄漏值和内泄漏值比较来进行校准。

6.根据权利要求5所述的一种高压球阀气密性校准方法，其特征在于：

所述步骤五中，根据气泡数量计算获得真实泄漏值，具体过程为：一分钟时间内，记录水中泄漏的气泡数量，通过计算单个气泡的体积，再乘以气泡数量，计算结果作为真实泄漏值。