CN112229729A - 一种材料性能测试设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种材料性能测试设备，包括水箱，所述水箱的出口分别连接低压泵的入口和高压泵的入口，所述低压泵的出口分别连接第一蓄能器和第一气控减压阀的入口，所述高压泵的出口分别连接第二蓄能器和第二气控减压阀的入口，所述第一气控减压阀的出口连接第一气动保压阀的入口，所述第二气控减压阀的出口连接第二气动保压阀的入口，所述第一气动保压阀和所述第二气动保压阀出口汇集并连接高压输出口和气动泄压阀。本发明测试效率高、操作方便、安全稳定，保证测试的准确性，本发明设有单独的蓄能器，实验时，利用水作为介质，对测试件均匀受压。

Description

一种材料性能测试设备
技术领域
本发明涉及材料性能测试领域，具体来说，涉及一种材料性能测试设备。
背景技术
石油行业产能近年来日益上升，配套的服役设备也大幅增长，质量问题不容忽视。但是，该行业的大多数企业对已投入使用设备的检测一直停留在工人手工检测的水平或半自动检测阶段，并没有相应的自动化检测设备或是检测流水线，只能针对单一的检测项目进行逐一检测。由于一些材料长期处于高压或压力交替变换等条件下运行，在设备运行一段时间以后，需要对设备中的某些特殊材料的性能进行检测，确定其性能是否发生变化或出现材质劣化，从而确定这种材料是否能够安全运行。传统的测试材料力学性能的方法，需要取样与实际接近的试件或产品进行性能测试，但是由于试件或产品体积较大，必将影响测试设备的设计和制造。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种材料性能测试设备，能够解决上述问题。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种材料性能测试设备，包括水箱，所述水箱的出口分别连接低压泵的入口和高压泵的入口，所述低压泵的出口分别连接第一蓄能器和第一气控减压阀的入口，所述高压泵的出口分别连接第二蓄能器和第二气控减压阀的入口，所述第一气控减压阀的出口连接第一气动保压阀的入口，所述第二气控减压阀的出口连接第二气动保压阀的入口，所述第一气动保压阀和所述第二气动保压阀出口汇集并连接高压输出口和气动泄压阀。
进一步的，所述第一气控减压阀的驱动气源入口连接第一电子压力控制器，所述第二气控减压阀的驱动气源入口连接第二电子压力控制器，所述第一电子压力控制器和所述第二电子压力控制器连接驱动气源。
进一步的，所述低压泵的出口和所述第一蓄能器之间设置有第一单向阀，所述高压泵的出口和所述第二蓄能器之间设置有第二单向阀。
进一步的，所述第一气控减压阀的泄压口设置有第三单向阀，所述第二气控减压阀的泄压口设置有第四单向阀。
进一步的，所述水箱的出口依次设置有第一截止阀和过滤器。
进一步的，所述低压泵的入口和所述过滤器之间设置有第二截止阀，所述高压泵的入口和所述过滤器之间设置有第三截止阀
进一步的，所述第三单向阀、所述第四单向阀和所述气动泄压阀汇集并连接节流阀，所述节流阀连接于所述第一截止阀和所述过滤器。
进一步的，所述低压泵的驱动气源入口连接第一调速阀，所述高压泵驱动气源入口连接第二调速阀。
进一步的，还包括回表口，所述回表口分别连接第一压力变送器和切换阀。
进一步的，所述切换阀连接第二压力变送器和安全阀。
本发明的有益效果：
1、本发明测试效率高、操作方便、安全稳定，保证测试的准确性，实验时，利用水作为介质，对测试件均匀受压。除此之外，本发明设有单独的蓄能器，通过电子压力控制器控制气控减压阀，使增压泵将水增压至指定压力，存在蓄能器中，实验时，蓄能器可稳压持续输出，避免气动液泵输出变动的原因造成输出不稳定，进而对测试结果产生干涉的情况。
2、本发明利用电-气比例阀驱动气动泵增压，升压速度可控，升压范围可调。
3、本发明的废液可循环利用；
4、本发明设计了回表路，保证测试精度更加准确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是材料性能测试设备的结构示意图。
图中：1.低压泵，2.高压泵，3.水箱，4.第一蓄能器，5.第二蓄能器，6.第一气控减压阀，7.第二气控减压阀，8.第一气动保压阀，9.第二气动保压阀，10.高压输出口，11.气动泄压阀，12.第一电子压力控制器，13.第二电子压力控制器，14.第一单向阀，15.第二单向阀，16.第三单向阀，17.第四单向阀，18.第一截止阀，19.过滤器，20.第二截止阀，21.第三截止阀，22.节流阀，23.第一调速阀，24.第二调速阀，25.回表口，26.第一压力变送器，27.切换阀，28.第二压力变送器，29.安全阀。
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所示，根据本发明实施例所述的一种材料性能测试设备，包括水箱3，所述水箱3的出口分别连接低压泵1的入口和高压泵2的入口，所述低压泵1的出口分别连接第一蓄能器4和第一气控减压阀6的入口，所述高压泵2的出口分别连接第二蓄能器5和第二气控减压阀7的入口，所述第一气控减压阀6的出口连接第一气动保压阀8的入口，所述第二气控减压阀7的出口连接第二气动保压阀9的入口，所述第一气动保压阀8和所述第二气动保压阀9出口汇集并连接高压输出口10和气动泄压阀11。
在本发明的一个具体实施例中，所述第一气控减压阀6的驱动气源入口连接第一电子压力控制器12，所述第二气控减压阀7的驱动气源入口连接第二电子压力控制器13，所述第一电子压力控制器12和所述第二电子压力控制器13连接驱动气源。
在本发明的一个具体实施例中，所述低压泵1的出口和所述第一蓄能器4之间设置有第一单向阀14，所述高压泵2的出口和所述第二蓄能器5之间设置有第二单向阀15。
在本发明的一个具体实施例中，所述第一气控减压阀6的泄压口设置有第三单向阀16，所述第二气控减压阀7的泄压口设置有第四单向阀17。
在本发明的一个具体实施例中，所述水箱3的出口依次设置有第一截止阀18和过滤器19。
在本发明的一个具体实施例中，所述低压泵1的入口和所述过滤器19之间设置有第二截止阀20，所述高压泵2的入口和所述过滤器19之间设置有第三截止阀21
在本发明的一个具体实施例中，所述第三单向阀16、所述第四单向阀17和所述气动泄压阀11汇集并连接节流阀22，所述节流阀22连接于所述第一截止阀18和所述过滤器19。
在本发明的一个具体实施例中，所述低压泵1的驱动气源入口连接第一调速阀23，所述高压泵2驱动气源入口连接第二调速阀24。
在本发明的一个具体实施例中，还包括回表口25，所述回表口25分别连接第一压力变送器26和切换阀27。
在本发明的一个具体实施例中，所述切换阀27连接第二压力变送器28和安全阀29。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
在具体使用时，根据本发明的一种材料性能测试设备，其包括有：气动液泵、电子压力控制器、气控减压阀、蓄能器、电气控制系统和集成机柜等；机柜为机电一体化结构，将机械元件和电气元件全部集成在一个机柜内，并将操作阀门和显示仪表安装在机柜的正面操作面板上。机柜内部设有机械电气隔板，介质水有单独的水箱，与循环管路相通。
本发明是以水为增压介质，增压介质经水箱流入气动增压泵内。以空压机产生的低压压缩空气作为动力源，利用电子压力控制器精确控制气动泵按设定速度增压，用于测试事件的疲劳、强度、或爆破。在升压过程中，压力变送器实时采集压力并转化为电信号，显示屏记录压力-时间数据，位移-时间数据，同时可生成相应曲线，供后续分析研究。试验数据可指定输出格式用于保存。
本发明一种材料性能强度的测试设备，主要用于各型号产品液压强度试验和液压疲劳试验，具备自动控制液压强度加载、液压压力循环、液压爆破等功能，能够按照设置实现自动升压、保压、降压和压力循环，能够在试验过程中实现监测实验件被测部位应变情况。根据测试要求及测试件容积、压力的特点，选用气动液泵为增压核心设备，设计大、小两种不同压力测试模式。气动液泵分别对不同体积，不同压力工件进行液压强度试验及液压疲劳试验。同时又能保证增压时间、精度，达到客户要求稳定升压速度和高测试精度，使试验效果更准确，达到理想实验结果。
系统可根据试验要求升压速度自动调整实际增压升压速度，避免升压过快，容易控制试压压力稳定。这种设计模式也可在试压中降低功耗，使设备运行成本降低，达到环保节能目的。气动液泵输出压力与驱动气压力成正比例关系，系统通过精密电气比例阀控制气动液泵驱动气压力已达到控制其输出压力的效果，精密电气比例阀响应速度快，控制准确，可精确实现降压速度控制及压力的准确性，配合反馈压力信号，确保试验中每个压力阶梯达到用户要求试验压力并保证控制精度。考虑到压力范围广，系统设计两路均采用闭环控制，分别控制10MPa和100MPa两档，保证控制精度准确。
系统测试过程开始前，可对保压时间、试验压力在量程内可任意设置。增压过程中，升压速率可在一定范围内设定（数值输入）,并可根据预先设定压力级别自动进行保压（可选择静态保压或动态保压），达到保压时间并合格后自动进行升压直到最后最高试验压力。泄压过程为分级泄压保压，泄压速率可在控制界面输入，逐步、按照输入泄压速率泄掉压力。
以上试验在增压前输入，输入后试验流程和测试件信息可保存，以后再有相同试验直接调取存档数据即可，不必重复输入，方便用户使用。
本系统的控制目标压力为0~10MPa、5-100MPa采用远程气控调压阀来实现。对于目标压力的控制，目前通用的方法是采用气室压力来控制调压阀出口下游压力，要实现远程自动控制，只需要远程调整气室压力即可。而气室的控制压力为0~100psi，且介质通常为空气。
远程PID（比例-积分-微分）控制使得气控调压阀下游压力始终维持在设定的目标压力。尤其针对远程控制升（降）压应用而言，将升压（降压）过程分解为数量众多的定压目标，而使得试验过程中每一个时刻的测试压力都与此时的目标设定压力相匹配。
本发明选用电子压力控制器的型号为ER5000 ，ER5000可用来单独控制0–100psig/0–6.9bar清洁干燥惰性气体的压力，也可连接至气动调压器或阀门实现共同控制。在与TESCOM调压器一起使用时，ER5000可为气体和液体提供从真空至 30,000psig/2068bar的压力控制，Cv可达12。无论是作为机械调压器的指挥器还是用来单独控制，ER5000均能实现真正意义上的闭环控制，且具有卓越的精度和响应时间。
如图1所示，本系统管路流程包含驱动空气路、介质加注路、高压输出路、泄压路、循环回路。
驱动气路，经过滤调压阀连接五个电磁阀5SV01-05,和两个电子压力控制器6ER5000，电磁阀通过电磁线圈控制阀杆的来回摆动实现气路的开闭，进而控制两个气驱液泵启停和气动阀的开闭，电子压力控制器是基于微处理器的PID（比例-积分-微分）控制器，可为宽广范围应用提供精确压力算法和压力控制。
介质加注路，是将测试介质加入介质箱中，通过介质箱出口的球阀、介质过滤器给两个气驱液泵提供测试介质。
高压输出路，由电子压力控制器控制低压空气的输出压力作为驱动力，通过调节电子压力控制器后端的空气压力，控制气控减压阀的升压范围。气控减压阀输出端后，配置气动截止阀，控制高压介质的输出，其中气控减压阀的开关由电子压力控制器来控制。
泄压路，由气动泄压阀和节流阀组成，若需要系统泄压，可通过控制气动泄压阀动作，从而卸掉系统压力。
操作面板安装了平板触屏工控机（内置人机界面软件）、操作按钮、键盘鼠标抽屉、高压路压力表、空气驱动路压力表，调速阀，手动截止阀和手动泄压阀。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种材料性能测试设备，包括水箱（3），其特征在于，所述水箱（3）的出口分别连接低压泵（1）的入口和高压泵（2）的入口，所述低压泵（1）的出口分别连接第一蓄能器（4）和第一气控减压阀（6）的入口，所述高压泵（2）的出口分别连接第二蓄能器（5）和第二气控减压阀（7）的入口，所述第一气控减压阀（6）的出口连接第一气动保压阀（8）的入口，所述第二气控减压阀（7）的出口连接第二气动保压阀（9）的入口，所述第一气动保压阀（8）和所述第二气动保压阀（9）出口汇集并连接高压输出口（10）和气动泄压阀（11）。
2.根据权利要求1所述的材料性能测试设备，其特征在于，所述第一气控减压阀（6）的驱动气源入口连接第一电子压力控制器（12），所述第二气控减压阀（7）的驱动气源入口连接第二电子压力控制器（13），所述第一电子压力控制器（12）和所述第二电子压力控制器（13）连接驱动气源。
3.根据权利要求2所述的材料性能测试设备，其特征在于，所述低压泵（1）的出口和所述第一蓄能器（4）之间设置有第一单向阀（14），所述高压泵（2）的出口和所述第二蓄能器（5）之间设置有第二单向阀（15）。
4.根据权利要求3所述的材料性能测试设备，其特征在于，所述第一气控减压阀（6）的泄压口设置有第三单向阀（16），所述第二气控减压阀（7）的泄压口设置有第四单向阀（17）。
5.根据权利要求4所述的材料性能测试设备，其特征在于，所述水箱（3）的出口依次设置有第一截止阀（18）和过滤器（19）。
6.根据权利要求5所述的材料性能测试设备，其特征在于，所述低压泵（1）的入口和所述过滤器（19）之间设置有第二截止阀（20），所述高压泵（2）的入口和所述过滤器（19）之间设置有第三截止阀（21）。
7.根据权利要求6所述的材料性能测试设备，其特征在于，所述第三单向阀（16）、所述第四单向阀（17）和所述气动泄压阀（11）汇集并连接节流阀（22），所述节流阀（22）连接于所述第一截止阀（18）和所述过滤器（19）。
8.根据权利要求7所述的材料性能测试设备，其特征在于，所述低压泵（1）的驱动气源入口连接第一调速阀（23），所述高压泵（2）驱动气源入口连接第二调速阀（24）。
9.根据权利要求1所述的材料性能测试设备，其特征在于，还包括回表口（25），所述回表口（25）分别连接第一压力变送器（26）和切换阀（27）。
10.根据权利要求9所述的材料性能测试设备，其特征在于，所述切换阀（27）连接第二压力变送器（28）和安全阀（29）。
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