CN111721636A - 承压设备耐压试验自动加载控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了承压设备耐压试验自动加载控制系统，属于控制系统技术领域，包括测量模块、分析计算终端、压力控制模块、数据采集记录模块、远程监控模块、摄像头，测量模块用于承压设备耐压试验时承压设备的压力值进和应力变化的测量与采集，并将测量到的压力值和应变传输给分析计算终端，分析计算终端用于将测量得到的压力值与人工输入的数值得到的工艺曲线进行比较，并且根据应变计算得出应力值，本发明科学合理，使用安全方便，压力控制模块用于使试压泵根据对比的结果控制电磁阀的开关，数据采集记录模块用于以固定的采样频率完成数据的采集并存储，摄像头用于对耐压实验过程进行视频采集。
Description
技术领域
本发明涉及控制系统技术领域，具体是承压设备耐压试验自动加载控制系统。
背景技术
江苏是我国的制造大省，而江苏制造的压力容器总量几乎可以占到全国制造压力容器总量的三分之一之多，江苏南部、中部等地区，不同规模的容器制造单位众多，通过平时工作的积累和相关企业的走访调研，发现省内绝大多数压力容器制造单位包括几家全国排名靠前的制造单位对压力容器进行耐压试验时，几乎还全部是人工操作与控制为主，技术与方法仍然停留在几十年前的状态，这些年的测量与控制技术的进步，并没有惠及到这个传统制造业的重要环节。
同时目前国内压力容器制造行业普遍处于粗放形管理水平，耐压试验的开展绝大部分都依赖人工操作，精确性和安全性得不到保障，对于产量比较大的容器制造厂而言，逐台完成容器的耐压试验需要大量的人力与时间的投入，因此在该环节需要一款将成熟的监控与控制技术应用于耐压试验的终端设备，提高操作便利精确性的同时还能大大提高效率，节省成本的同时还有利于规范耐压试验的工艺规程。
发明内容
本发明的目的在于提供承压设备耐压试验自动加载控制系统，以解决现有技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
承压设备耐压试验自动加载控制系统，包括测量模块、分析计算终端、压力控制模块、数据采集记录模块、远程监控模块、摄像头；
测量模块用于承压设备耐压试验时承压设备的压力值进和应力变化的测量与采集，并将测量到的压力值和应变传输给分析计算终端；
分析计算终端用于将测量得到的压力值与人工输入的数值得到的工艺曲线进行比较，并且根据应变结合承压设备的材料的弹性模量计算得出应力值；
压力控制模块用于使试压泵根据对比的结果控制电磁阀的开关，并将对比的结果传给数据采集记录模块；
数据采集单元用于采集测量的压力值和测量的压力值与工艺曲线提供数值的对比结果以及应变及应力值；
摄像头用于对耐压实验过程进行视频采集，并将采集到的画面存入分析计算终端；
远程监控模块用于让第三方客户或者授权账号用户既可以远程实时监督耐压试验过程又能观看到回放视频。
测量模块与分析计算终端之间通过电性连接传输电信号，分析计算终端与压力控制模块之间通过电性连接传输电信号，压力控制模块与数据采集记录模块之间通过电性连接传输电信号，测量模块与数据采集记录模块通过电性连接传输电信号，摄像头的输出端连接分析计算终端的输入端。
测量模块包括压力传感器、电阻应变片、压力表、触发单元 ；
压力传感器用于测量承压设备的压力；
电阻应变片粘贴在承压设备的强度计算不太方便的位置上，测量出进行耐压试验的压力容器的应变变化，电阻应变片包括塑料薄膜、敏感栅和绝缘膜，塑料薄膜、敏感栅和绝缘膜自下而上依次组合成电阻应变片；
压力表用于显示压力传感器测量到的压力值；
触发单元用于每秒触发一次压力传感器对压力值以及电阻应变片对应变的测量。
分析计算终端包括人机交互界面、数据分析模块、数据对比模块、数据库；
人机交互界面是用于输入试验参数并且能够控制的实验的紧急停止；
数据分析模块用于将输入的试验参数自动依据合理的升压速度编制好试压工艺曲线，同时也将应变与该承压设备的材料的弹性模量结合计算出应变力的数值变化，应变为a，承压设备的材料的弹性模量为b；
数据对比模块用于将根据工艺曲线提供数值与压力传感器数值进行比较；
数据库用于存储摄像头采集到的视频以及工艺曲线提供数值与压力传感器数值比较结果；
分析计算终端分析出来的结果传输给压力控制模块。
压力控制模块包括试压泵、压力缓冲罐、电磁阀、循环单元、和联动触动旁通阀；
试压泵用于根据分析计算终端传输来的对比结果的电信号，控制电磁阀是持续开启还是关闭，压力缓冲罐用于减缓打压的过程中压力会出现持续震荡，电磁阀用于控制承压设备内试验压力与升压时间，循环单元用于在每秒都循环一次试压泵对分析计算终端传输来的电信号的进行分析的过程。
人机交互界面上面设置有设计压力、试验压力、升压时间、保压时间、试验介质的选择和紧急停止功能键，人机交互界面能够在功能键上设置不同的数据合成工艺曲线与压力值进行对比。
应变为a，承压设备的材料的弹性模量为b；
根据公式：
P=a*b
其中，P为应力值，并且根据按照GB150设计标准，应力值应小于0.9倍的该材料的屈服强度，当应力值大于等于0.9倍的该材料的屈服强度表示该承压设备的在耐压试验中存在安全隐患，当应力值小于0.9倍的该材料的屈服强度表示该承压设备的在耐压试验中不存在安全隐患。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、压力传感器与触发单元能够以每秒一次的频率测量出来承压设备中的压力值，高频率的压力值的采集能够让分析计算控制终端可以准确地分析出是否需要将电磁阀持续开启或是关闭的结果。同时压力缓冲罐的存在能够将对承压设备造成的震荡减弱，并且满足试压泵的试压上限。
2、摄像头采集试压过程能够在分析计算终端连接上WIFI之后，第三方客户或者授权账号用户既可以远程实时监督耐压试验过程，结合相关方位摄像头基本可以满足耐压试验控制要求，同时利用大数据存储可以完成以往打压数据、视频录像等相关文件的回放。同时也能够帮助在试压过程结束之后回顾试压过程中的数据以及实验中细节。
3、压力容器在耐压试验过程中必然存在应变变化，在进行耐压试验的承压设备上安装的应变片能够更好的验证或者说测量耐压试验过程中该容器的应力水平，从而达到对整台压力容器进行应力水平的监控，也是对原先压力容器制造的材料的检验，除了实现了耐压试验还实现了应力应变测试方面的安全评价功能。
附图说明
图1为本发明承压设备耐压试验自动加载控制系统的模块结构示意图；
图2为本发明承压设备耐压试验自动加载控制系统的流程示意图；
图3为本发明承压设备耐压试验自动加载控制系统的承压试验的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，承压设备耐压试验自动加载控制系统，包括测量模块、分析计算终端、压力控制模块、数据采集记录模块、远程监控模块、摄像头；
测量模块用于承压设备耐压试验时承压设备的压力值进和应力变化的测量与采集，并将测量到的压力值和应变传输给分析计算终端；
分析计算终端用于将测量得到的压力值与人工输入的数值得到的工艺曲线进行比较，并且根据应变结合承压设备的材料的弹性模量计算得出应力值；
压力控制模块用于使试压泵根据对比的结果控制电磁阀的开关，并将对比的结果传给数据采集记录模块；
数据采集单元用于采集测量的压力值和测量的压力值与工艺曲线提供数值的对比结果以及应变及应力值；
摄像头用于对耐压实验过程进行视频采集，并将采集到的画面存入分析计算终端；
远程监控模块用于让第三方客户或者授权账号用户既可以远程实时监督耐压试验过程又能观看到回放视频。
测量模块与分析计算终端之间通过电性连接传输电信号，分析计算终端与压力控制模块之间通过电性连接传输电信号，压力控制模块与数据采集记录模块之间通过电性连接传输电信号，测量模块与数据采集记录模块通过电性连接传输电信号，摄像头的输出端连接分析计算终端的输入端。
测量模块包括压力传感器、电阻应变片、压力表、触发单元 ；
压力传感器用于测量承压设备的压力；
电阻应变片粘贴在承压设备的强度计算不太方便的位置上，测量出进行耐压试验的压力容器的应变变化，电阻应变片包括塑料薄膜、敏感栅和绝缘膜，所述塑料薄膜、敏感栅和绝缘膜自下而上依次组合成电阻应变片；
压力表用于显示压力传感器测量到的压力值；
触发单元用于每秒触发一次压力传感器对压力值以及电阻应变片对应变的测量。
分析计算终端包括人机交互界面、数据分析模块、数据对比模块、数据库；
人机交互界面是用于输入试验参数并且能够控制的实验的紧急停止；
数据分析模块用于将输入的试验参数自动依据合理的升压速度编制好试压工艺曲线，同时也将应变与该承压设备的材料的弹性模量结合计算出应变力的数值变化，应变为a，所述承压设备的材料的弹性模量为b；
数据对比模块用于将根据工艺曲线提供数值与压力传感器数值进行比较；
数据库用于存储摄像头采集到的视频以及工艺曲线提供数值与压力传感器数值比较结果；
分析计算终端分析出来的结果传输给压力控制模块。
压力控制模块包括试压泵、压力缓冲罐、电磁阀、循环单元、和联动触动旁通阀；
试压泵用于根据分析计算终端传输来的对比结果的电信号，控制电磁阀是持续开启还是关闭，压力缓冲罐用于减缓打压的过程中压力会出现持续震荡，电磁阀用于控制承压设备内试验压力与升压时间，循环单元用于在每秒都循环一次试压泵对分析计算终端传输来的电信号的进行分析的过程。
人机交互界面上面设置有设计压力，试验压力，升压时间，保压时间，试验介质的选择和紧急停止功能键，人机交互界面能够在功能键上设置不同的数据合成工艺曲线与压力值进行对比。
应变为a，承压设备的材料的弹性模量为b；
根据公式：
P=a*b
其中，P为应力值，并且根据按照GB150设计标准，应力值应小于0.9倍的该材料的屈服强度，当应力值大于等于0.9倍的该材料的屈服强度表示该承压设备的在耐压试验中存在安全隐患，当应力值小于0.9倍的该材料的屈服强度表示该承压设备的在耐压试验中不存在安全隐患。
实施例：
测量的应变为0.0005，承压设备的材料的弹性模量为2*105兆帕；
根据公式：
P=a*b=0.0005*2*105=100兆帕
其中，P为应力值，并且根据按照GB150设计标准，应力值应小于0.9倍的屈服强度，该材料的屈服强度为235兆帕。
235*0.9=211.5兆帕
根据上述应力值应小于0.9倍的屈服强度，将235乘以0.9得出211.5的计算结果，即应力值应小于211.5兆帕，根据计算的结果得知应力值为100兆帕，100兆帕小于0.9倍的屈服强度，可以得知承压设备的在进行耐压试验时不存在安全隐患。
其余部分与上述一致。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.承压设备耐压试验自动加载控制系统，其特征在于：包括测量模块、分析计算终端、压力控制模块、数据采集记录模块、远程监控模块、摄像头；
所述测量模块用于承压设备耐压试验时承压设备的压力值进和应力变化的测量与采集，并将测量到的压力值和应变传输给分析计算终端；
所述分析计算终端用于将测量得到的压力值与人工输入的数值得到的工艺曲线进行比较，并且根据应变结合承压设备的材料的弹性模量计算得出应力值；
所述压力控制模块用于使试压泵根据对比的结果控制电磁阀的开关，并将对比的结果传给数据采集记录模块；
所述数据采集记录模块用于以固定的采样频率完成压力值以及应力值数据的采集存储；
所述摄像头用于对耐压实验过程进行视频采集，并将采集到的画面存入分析计算终端；
所述远程监控模块用于让第三方客户或者授权账号用户既可以远程实时监督耐压试验过程又能观看到回放视频；
所述测量模块与分析计算终端之间通过电性连接传输电信号，所述分析计算终端与压力控制模块之间通过电性连接传输电信号，所述压力控制模块与数据采集记录模块之间通过电性连接传输电信号，所述测量模块与数据采集记录模块通过电性连接传输电信号，所述摄像头的输出端连接分析计算终端的输入端。
2.根据权利要求1所述的承压设备耐压试验自动加载控制系统，其特征在于：所述测量模块包括压力传感器、电阻应变片、压力表、触发单元；
所述压力传感器用于测量承压设备的压力；
所述电阻应变片粘贴在承压设备上，所述电阻应变片包括塑料薄膜、敏感栅和绝缘膜，所述塑料薄膜、敏感栅和绝缘膜自下而上依次组合成电阻应变片；
所述压力表用于显示压力传感器测量到的压力值；
所述触发单元用于每秒触发一次压力传感器对压力值以及电阻应变片对应变的测量。
3.根据权利要求1所述的承压设备耐压试验自动加载控制系统，其特征在于：所述分析计算终端包括人机交互界面、数据分析模块、数据对比模块、数据库；
所述人机交互界面是用于输入试验参数并且能够控制的实验的紧急停止；
所述数据分析模块用于将输入的试验参数自动依据合理的升压速度编制好试压工艺曲线，同时也将应变与该承压设备的材料的弹性模量结合计算出应变力的数值变化；
所述应变为a，所述承压设备的材料的弹性模量为b；
所述数据对比模块用于将根据工艺曲线提供数值与压力传感器数值进行比较；
所述数据库用于存储摄像头采集到的视频以及工艺曲线提供数值与压力传感器数值比较结果；
所述分析计算终端分析出来的结果传输给压力控制模块。
4.根据权利要求3所述的承压设备耐压试验自动加载控制系统，其特征在于：所述压力控制模块包括试压泵、压力缓冲罐、电磁阀、循环单元、和联动触动旁通阀；
所述试压泵用于根据分析计算终端传输来的对比结果的电信号，控制电磁阀是持续开启还是关闭，所述压力缓冲罐用于减缓打压的过程中压力会出现持续震荡，所述电磁阀用于控制承压设备内试验压力与升压时间，所述循环单元用于在每秒都循环一次试压泵对分析计算终端传输来的电信号的进行分析的过程。
5.根据权利要求4所述的承压设备耐压试验自动加载控制系统，其特征在于：所述数据对比模块进行对比时，当压力传感器数值在某一时间点低于到工艺曲线上相同时间的数值，意味着未达到工艺曲线的设定值，压力控制模块控制电磁阀开启进行补压，联动触动旁通阀关闭，进行补压，让压力传感器感应的数值上升达到工艺曲线的设定值；
当压力传感器数值在某一时间点高于到工艺曲线上相同时间的数值，压力控制模块控制电磁阀应当要关闭，联动触动旁通阀开启，让压力值回落到与工艺曲线上相同时间点的数值上。
6.根据权利要求5所述的承压设备耐压试验自动加载控制系统，其特征在于：所述人机交互界面上面设置有设计压力、试验压力、升压时间、保压时间、试验介质的选择和紧急停止功能键，所述人机交互界面能够在功能键上设置不同的数据合成工艺曲线与压力值进行对比。
7.根据权利要求6所述的承压设备耐压试验自动加载控制系统，其特征在于：所述紧急停止功能键一旦按下试压泵将停止工作，电磁阀迅速切断，联动触动旁通阀开启，完成泄压动作，当排除隐患需要重新试压时设置密码启动功能，需要相关安全责任人员输入密码后方可再次启动系统。
8.根据权利要求4所述的承压设备耐压试验自动加载控制系统，其特征在于：所述电磁阀的开启程度设置为手工可以自由调节，所述压力缓冲罐设置在试压泵与电磁阀之间，所述压力缓冲罐采取多接口设计可以便于多台压力容器同时进行试压。
9.根据权利要求1所述的承压设备耐压试验自动加载控制系统，其特征在于：所述数据采集记录模块包括数据采集单元、数据存储单元、数据显示单元；
所述数据采集单元用于采集测量的压力值和测量的压力值与工艺曲线提供数值的对比结果以及应变及应力值；
所述数据存储单元用于存储数据采集单元采集到的数据，所述数据显示单元用于将存储的记录数据以打印的形式显示。
10.根据权利要求3所述的承压设备耐压试验自动加载控制系统，其特征在于：
根据公式：
P=a*b
其中，P为应力值，并且根据按照GB150设计标准，应力值应小于0.9倍的该材料的屈服强度，当应力值大于等于0.9倍的该材料的屈服强度表示该承压设备的在耐压试验中存在安全隐患，当应力值小于0.9倍的该材料的屈服强度表示该承压设备的在耐压试验中不存在安全隐患。
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