CN114486541A - 高压气瓶耐压试验及自动充气装置 - Google Patents

高压气瓶耐压试验及自动充气装置 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种高压气瓶耐压试验及自动充气装置，包括人机界面HMI、可编程控制器PLC、充气管路和排气管路；充气管路从进气端开始依次为空滤、油滤、截止阀、第一压力开关、第一电动阀、调压阀、第一管道型限流阀、电磁阀、第二压力开关；排气管路沿气流流动方向依次为安全阀、第三压力开关、第二管道型限流阀和第二电动阀；第二压力开关的出口以及安全阀的入口通过三通管道接头连接待试验或待充气的气瓶；本发明设计合理，通过PLC控制，可实现稳定可靠控制，并且其电、气路简单，可靠，HMI显示控制直观明了，形象逼真，模拟实际场景强，增强了工业自动化控制及非现场监控，提升了工场自动化管理等特点。

Description

高压气瓶耐压试验及自动充气装置
技术领域
本发明涉及高压气瓶耐压试验及自动充气技术领域，具体为一种高压气瓶耐压试验及自动充气装置。
背景技术
在高压气瓶耐压试验及自动充气时，经常需要人工手动操作，出现人、机、物共处情况，操作者面临潜在危险，而且自动化程度较低。
发明内容
为实现自动控制及监控，人、机、物料分离，减少危险，本发明提出一种简单，可靠，安全，直观(可视)的高压气瓶耐压试验及自动充气装置，实现人、机、物料分离的自动控制处理，仅保留部分手动环节，从而增强可靠性及安全。
本发明的技术方案为：
一种高压气瓶耐压试验及自动充气装置，包括人机界面HMI、可编程控制器PLC、充气管路和排气管路；
充气管路从进气端开始依次为空滤、油滤、截止阀、第一压力开关、第一电动阀、调压阀、第一管道型限流阀、电磁阀、第二压力开关；排气管路沿气流流动方向依次为安全阀、第三压力开关、第二管道型限流阀和第二电动阀；第二压力开关的出口以及安全阀的入口通过三通管道接头连接待试验或待充气的气瓶；
可编程控制器PLC的信号入口接有耐压试验输入信号和自动充气输入信号，包括耐压试验开启信号、充气开启信号、第一压力开关通断信号、截止阀通断信号、第二压力开关通断信号、定时器信号、第三压力开关通断信号、气瓶手阀通断信号、自动/手动选择信号、开始信号、复位信号、停止信号、第一电动阀通断信号；
可编程控制器PLC的信号出口与直流电源之间接有第一电动阀线圈、第二电动阀线圈、电磁阀线圈、定时器线圈、报警器、截止阀开关指示灯、耐压完成指示灯、一阶泄压指示灯、二阶泄压指示灯、充气完成指示灯、泄压完成指示灯、气瓶手阀开关指示灯、红色指示灯和绿色指示灯；
人机界面HMI与可编程控制器PLC相连，显示相关信息。
一种利用上述装置进行气瓶定时耐压试验的方法。包括以下过程：
进行定时耐压试验时，首先按下“耐压试验”按钮，选择“手动”模式，将气瓶按要求接入管路，打开瓶体阀门，按下为瓶罐阀门加装的阀门状态开关的“开”按钮；打开截止阀，并按下截止阀状态“开”按钮；
通过第一压力开关检测气源压力是否达标，若气源气压不达标，则报警提示，做气源处理，若气源气压达标，则打开第一电动阀，调节调压阀及第一管道型限流阀到规定要求后，关闭第一电动阀，切换至“自动”模式，按压“开始”按钮，PLC检测输入执行条件，若条件不具备，则报警提示，待检查完善后，按压“复位”按钮，若条件具备，则PLC控制打开第一电动阀和电磁阀；当第二压力开关测得气压达到规定的设定值后，PLC控制第一电动阀和电磁阀锁闭，且定时器打开，当定时耐压时间到，则PLC控制警报呼叫且耐压完成指示灯亮；
按压“复位”按钮，警报解除，PLC控制第二电动阀打开泄压，当第三压力开关测得压力值达到一阶泄压要求，第三压力开关输出信号给PLC，PLC控制第二电动阀关闭，警报呼叫且一阶泄压指示灯亮，此时锁好气瓶手阀，并按压气瓶阀门状态开关的的“关”按钮，再按压“复位”开关后，一阶泄压指示灯清除，继续进行二阶泄压，当泄压到第三压力开关的第二设定值后，第三压力开关向PLC输出信号，泄压电动阀关闭，警报呼叫且二阶泄压指示灯亮，按压“复位”开关后，二阶泄压指示灯清除，移走瓶罐，一个定时耐压结束。
若继续耐压试验，按自动流程操作，若不继续试验，按“停止”结束试验；耐压试验端口能够接一个气瓶，也能够接多个气瓶或组合气瓶，依据需要设置。
定时耐压中过程，若出现相应时间内压力下降不在要求范围内情况，触发第二压力开关的第二设定值，则警报呼叫且红色指示灯亮，警示异常，在按压“复位”开关后，PLC控制第二电动阀泄压，当第三压力开关达一阶泄压规定值后关闭第二电动阀，警报呼叫以及红色指示灯亮持续，人工检查异常并做移罐处理，之后再按压“复位”开关，进一步泄压至要求值，之后检查异常做处理，若恢复正常，则按压“复位”开关，警报呼叫以及红色指示灯亮清除。
一种利用上述装置进行充气的方法，包括以下过程：
进行充气时，按下“充气”按钮，选择“手动”模式，将气瓶按要求接入管路，打开瓶体阀门，按下为瓶罐阀门加装的阀门状态开关的“开”按钮；打开截止阀，并按下截止阀状态“开”按钮；
第一压力开关首先检测气源压力是否达标，若气源气压不达标，则报警提示，做气源处理，若气源气压达标，则打开第一电动阀，调节调压阀及第一管道型限流阀到规定要求后，关闭第一电动阀，切换至“自动”模式，按压“开始”按钮，PLC检测输入执行条件，若条件不具备，则报警提示，待检查完善后，按压“复位”开关，若条件具备，则PLC控制打开第一电动阀和电磁阀，对气瓶进行充气，当第二压力开关测得气压达到规定的设定值后，PLC控制第一电动阀和电磁阀锁闭，警报呼叫，充气完成指示灯闪烁，此时关好气瓶阀门，并按压气瓶阀门状态开关的的“关”按钮，再按压“复位”开关后，警报停止，充气完成指示灯灭；
PLC控制第二电动阀打开泄压，当第三压力开关测得压力值达到要求后，则PLC控制第二电动阀关闭，警报呼叫且泄压完成指示灯亮，按压“复位”开关后，警报以及泄压完成指示灯清除，移走气瓶。
若需再充，连接好气瓶，重复自动过程；若多瓶充气，可设多个充口，依需要设置接口；若充气结束，关好进气口截止阀，并按截止阀“关”按钮，按“停止”开关，充气结束。
有益效果
本发明的有益效果为：本发明设计合理，通过PLC控制，可实现稳定可靠控制，并且其电、气路简单，可靠，HMI显示控制直观明了，形象逼真，模拟实际场景强，增强了工业自动化控制及非现场监控，提升了工场自动化管理等特点。
在进行耐压试验和气瓶充气时，一次手动操作检测气源合格，安装气瓶后，自动充气，达规定值停止充气，定时耐压，结束自动泄压，或者压力达到要求，自动停止，锁好气瓶阀门，充气完成。操作控制自动化，增强环节控制，自动监控、可视，实现工业自动化，大大降低了操作者面临的潜在危险。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明的管路图；
图2为瓶罐耐充电路图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1和图2所示，本实施例中的高压气瓶耐压试验及自动充气装置，包括人机界面HMI、可编程控制器PLC、充气管路和排气管路。
充气管路从进气端开始依次为空滤、油滤、截止阀、第一压力开关、第一电动阀、调压阀、第一管道型限流阀、电磁阀、第二压力开关；排气管路沿气流流动方向依次为安全阀、第三压力开关、第二管道型限流阀和第二电动阀。第二压力开关的出口以及安全阀的入口通过三通管道接头连接待试验或待充气的气瓶。
可编程控制器PLC的信号入口接有耐压试验输入信号和自动充气输入信号，包括耐压试验开启信号、充气开启信号、第一压力开关通断信号、截止阀通断信号、第二压力开关通断信号、定时器信号、第三压力开关通断信号、气瓶手阀通断信号、自动/手动选择信号、开始信号、复位信号、停止信号、第一电动阀通断信号。
可编程控制器PLC的信号出口与直流电源之间接有第一电动阀线圈、第二电动阀线圈、电磁阀线圈、定时器线圈、报警器、截止阀开关指示灯、耐压完成指示灯、一阶泄压指示灯、二阶泄压指示灯、充气完成指示灯、泄压完成指示灯、气瓶手阀开关指示灯、红色指示灯和绿色指示灯。
人机界面HMI与可编程控制器PLC相连，显示相关信息。
进行定时耐压试验时，按下“耐压试验”按钮，选择“手动”模式，将气瓶按要求接入管路，打开瓶体阀门，按下为瓶罐阀门加装的阀门状态开关“开”按钮，气瓶手阀向可编程控制器PLC提供气瓶手阀通断信号，并利用气瓶手阀开关指示灯显示。
打开气源侧的截止阀，并按相应的截止阀状态按钮(“开”按钮)，截止阀向可编程控制器PLC提供截止阀通断信号，并利用截止阀开关指示灯显示。
第一压力开关首先检测气源压力是否达标，通过第一压力开关显示气源气压，若气源气压不达标，则报警提示，做气源处理，若气源气压检测OK，则打开第一电动阀，调节高压调压阀及第一管道型限流阀到规定要求后，关闭第一电动阀，切换至“自动”模式，启动“开始”，PLC检测输入执行条件，若条件不具备，则报警提示，待检查完善后，按压“复位”开关，若条件具备，则PLC控制打开高压电动阀(第一电动阀)和电磁阀。当第二压力开关测得气压达到规定的设定值后，PLC控制高压电动阀和电磁阀锁闭，且定时器打开，当定时耐压时间到，则PLC控制警报呼叫且耐压完成指示灯亮。
按压“复位”开关后，警报解除，PLC控制泄压电动阀(第二电动阀)打开泄压，当第三压力开关测得压力值达到一阶泄压要求，第三压力开关输出信号给PLC，PLC控制泄压电动阀关闭，警报呼叫且一阶泄压指示灯亮，此时锁好气瓶手阀，并按压相应气瓶手阀开关按钮的“关”按钮，再按压“复位”开关后，一阶泄压指示灯清除，继续进行二阶泄压，当泄压到第三压力开关的第二设定值后，泄压压力开关(第三压力开关)向PLC输出信号，泄压电动阀关闭，警报呼叫且二阶泄压指示灯亮，按压“复位”开关后，二阶泄压指示灯清除，移走瓶罐，一个定时耐压结束。
若继续耐压试验，按自动流程操作，若不继续试验，按“停止”结束试验。耐压试验端口可接一个气瓶，也可接多个气瓶或组合气瓶，依据需要设置；此过程中，不增设电磁阀、第二电动阀手动。
定时耐压中，若出现相应时间内压力下降不在要求范围内等异常，第二压力开关的第二设定值触发，则警报呼叫且红色指示灯亮，警示异常，按压“复位”开关后，PLC控制第二电动阀泄压，第三压力开关达一阶泄压规定值后关闭第二电动阀，警报呼叫以及红色指示灯亮持续，人工检查异常并做移罐处理，之后再按压“复位”开关，进一步泄压至要求值，之后检查异常做处理，若恢复正常，则按压“复位”开关，警报呼叫以及红色指示灯亮才可清除。
也可查阅HMI报警记录，报警内容及时间均有记录，在此过程中，人机界面中制作的模拟动画各部件，都依靠感应器信号实时动作显示，直观明了，同时操作面板设置各按钮与人机界面设置各触控按钮均可实现相应操控功能，实时监控及报警界面的实时查询，有利于异常解决。
进行充气时，按下“充气”按钮，先切换至手动状态，将气瓶按要求接入管路，按下为瓶罐阀门加装的阀门状态开关“开”按钮，气瓶手阀向可编程控制器PLC提供气瓶手阀通断信号，并利用气瓶手阀开关指示灯显示。
打开气源侧的截止阀，并按相应的截止阀状态按钮(“开”按钮)，截止阀向可编程控制器PLC提供截止阀通断信号，并利用截止阀开关指示灯显示。
第一压力开关首先检测气源压力是否达标，通过第一压力开关显示气源气压，若气源气压不达标，则报警提示，做气源处理，若气源气压检测OK，则打开第一电动阀，调节高压调压阀及第一管道型限流阀到规定要求后，关闭第一电动阀，切换至“自动”模式，启动“开始”，PLC检测输入执行条件，若条件不具备，则报警提示，待检查完善后，按压“复位”开关，若条件具备，则PLC控制打开高压电动阀(第一电动阀)和电磁阀，对气瓶进行充气，当第二压力开关测得气压达到规定的设定值后，PLC控制高压电动阀和电磁阀锁闭，警报呼叫，充气完成指示灯闪烁，此时关好气瓶阀门，并按相应气瓶手阀指示“关”按钮，按压“复位”开关后，警报停止，充气完成指示灯灭。
PLC控制泄压电动阀(第二电动阀)打开泄压，当第三压力开关测得压力值达到要求后，则PLC控制泄压电动阀关闭，警报呼叫且泄压完成指示灯亮，按压“复位”开关后，警报，泄压完成指示灯清除，移走气瓶。
若需再充，连接好气瓶，重复自动步骤，若多瓶充气，可设多个充口，依需要设置接口。若充气结束，关好进气口高压截止阀，并按截止阀“关”按钮，按“停止”，充气结束。
本发明设计合理，操作简单方便，不但解决了过程自动控制的问题，还可视(HMI)直观明了，警报提醒等较直观合理。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种高压气瓶耐压试验及自动充气装置，其特征在于：包括人机界面HMI、可编程控制器PLC、充气管路和排气管路；
充气管路从进气端开始依次为空滤、油滤、截止阀、第一压力开关、第一电动阀、调压阀、第一管道型限流阀、电磁阀、第二压力开关；排气管路沿气流流动方向依次为安全阀、第三压力开关、第二管道型限流阀和第二电动阀；第二压力开关的出口以及安全阀的入口通过三通管道接头连接待试验或待充气的气瓶；
可编程控制器PLC的信号入口接有耐压试验输入信号和自动充气输入信号，包括耐压试验开启信号、充气开启信号、第一压力开关通断信号、截止阀通断信号、第二压力开关通断信号、定时器信号、第三压力开关通断信号、气瓶手阀通断信号、自动/手动选择信号、开始信号、复位信号、停止信号、第一电动阀通断信号；
可编程控制器PLC的信号出口与直流电源之间接有第一电动阀线圈、第二电动阀线圈、电磁阀线圈、定时器线圈、报警器、截止阀开关指示灯、耐压完成指示灯、一阶泄压指示灯、二阶泄压指示灯、充气完成指示灯、泄压完成指示灯、气瓶手阀开关指示灯、红色指示灯和绿色指示灯；
人机界面HMI与可编程控制器PLC相连，显示相关信息。
2.一种利用权利要求1所述装置进行气瓶定时耐压试验的方法，其特征在于：包括以下过程：
进行定时耐压试验时，首先按下“耐压试验”按钮，选择“手动”模式，将气瓶按要求接入管路，打开瓶体阀门，按下为瓶罐阀门加装的阀门状态开关的“开”按钮；打开截止阀，并按下截止阀状态“开”按钮；
通过第一压力开关检测气源压力是否达标，若气源气压不达标，则报警提示，做气源处理，若气源气压达标，则打开第一电动阀，调节调压阀及第一管道型限流阀到规定要求后，关闭第一电动阀，切换至“自动”模式，按压“开始”按钮，PLC检测输入执行条件，若条件不具备，则报警提示，待检查完善后，按压“复位”按钮，若条件具备，则PLC控制打开第一电动阀和电磁阀；当第二压力开关测得气压达到规定的设定值后，PLC控制第一电动阀和电磁阀锁闭，且定时器打开，当定时耐压时间到，则PLC控制警报呼叫且耐压完成指示灯亮；
按压“复位”按钮，警报解除，PLC控制第二电动阀打开泄压，当第三压力开关测得压力值达到一阶泄压要求，第三压力开关输出信号给PLC，PLC控制第二电动阀关闭，警报呼叫且一阶泄压指示灯亮，此时锁好气瓶手阀，并按压气瓶阀门状态开关的的“关”按钮，再按压“复位”开关后，一阶泄压指示灯清除，继续进行二阶泄压，当泄压到第三压力开关的第二设定值后，第三压力开关向PLC输出信号，泄压电动阀关闭，警报呼叫且二阶泄压指示灯亮，按压“复位”开关后，二阶泄压指示灯清除，移走瓶罐，一个定时耐压结束。
3.根据权利要求2所述装置进行气瓶定时耐压试验的方法，其特征在于：若继续耐压试验，按自动流程操作，若不继续试验，按“停止”结束试验；耐压试验端口能够接一个气瓶，也能够接多个气瓶或组合气瓶，依据需要设置。
4.根据权利要求2所述装置进行气瓶定时耐压试验的方法，其特征在于：定时耐压中过程，若出现相应时间内压力下降不在要求范围内情况，触发第二压力开关的第二设定值，则警报呼叫且红色指示灯亮，警示异常，在按压“复位”开关后，PLC控制第二电动阀泄压，当第三压力开关达一阶泄压规定值后关闭第二电动阀，警报呼叫以及红色指示灯亮持续，人工检查异常并做移罐处理，之后再按压“复位”开关，进一步泄压至要求值，之后检查异常做处理，若恢复正常，则按压“复位”开关，警报呼叫以及红色指示灯亮清除。
5.一种利用权利要求1所述装置进行充气的方法，其特征在于：包括以下过程：
进行充气时，按下“充气”按钮，选择“手动”模式，将气瓶按要求接入管路，打开瓶体阀门，按下为瓶罐阀门加装的阀门状态开关的“开”按钮；打开截止阀，并按下截止阀状态“开”按钮；
第一压力开关首先检测气源压力是否达标，若气源气压不达标，则报警提示，做气源处理，若气源气压达标，则打开第一电动阀，调节调压阀及第一管道型限流阀到规定要求后，关闭第一电动阀，切换至“自动”模式，按压“开始”按钮，PLC检测输入执行条件，若条件不具备，则报警提示，待检查完善后，按压“复位”开关，若条件具备，则PLC控制打开第一电动阀和电磁阀，对气瓶进行充气，当第二压力开关测得气压达到规定的设定值后，PLC控制第一电动阀和电磁阀锁闭，警报呼叫，充气完成指示灯闪烁，此时关好气瓶阀门，并按压气瓶阀门状态开关的的“关”按钮，再按压“复位”开关后，警报停止，充气完成指示灯灭；
PLC控制第二电动阀打开泄压，当第三压力开关测得压力值达到要求后，则PLC控制第二电动阀关闭，警报呼叫且泄压完成指示灯亮，按压“复位”开关后，警报以及泄压完成指示灯清除，移走气瓶。
6.根据权利要求5所述装置进行充气的方法，其特征在于：若需再充，连接好气瓶，重复自动过程；若多瓶充气，可设多个充口，依需要设置接口；若充气结束，关好进气口截止阀，并按截止阀“关”按钮，按“停止”开关，充气结束。
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