CN116973094A - 安全阀自动测试控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供安全阀自动测试控制系统，包括系统装置，所述系统装置包括触摸屏、外壳、电动柱塞泵、动力输出装置和PID控制板，所述电动柱塞泵、动力输出装置和PID控制板均安装在外壳内部，相对于现有技术，针对传统分体式手动液压泵结构简单、控制精度低、功能单一等缺点，压力传感器和流量传感器用于监测、精确控制柱塞泵的输送精度和定量精度，而激光传感器用于监测液压缸驱动阀杆移动的距离，再反馈到PID控制系统中，精确阀杆的移动距离，与输送精度和定量精度配合，运用PID算法、电动柱塞泵、压力传感器、流量传感器、激光传感器相结合的方式优化安全阀测试，设备的软硬件集成度高、工作精度高、操作简单方便。

Description

安全阀自动测试控制系统

技术领域

本发明涉及安全阀检测技术领域，具体为安全阀自动测试控制系统。

背景技术

安全阀是广泛应用于电力、石油化工行业中承压设备的超压保护装置，是系统安全运行的保障，安全阀校验技术主要有离线校验和在线校验两大类，由于在线校验在整定安全阀的开启压力时生产系统不需要停车，生产照常进行，使得安全阀的校验变得简便和迅速，在一些特殊场合，如安装于蒸汽锅炉系统上的安全阀由于工作温度高，其热态时整定压力与冷态时的整定压力存在较大差异，因此要求安全阀在冷态整定后再进行热态在线校验，以准确确定其热态开启压。

现有弹簧式安全阀在线校验阀瓣微启识别技术中，对于一个阀瓣关闭且处于正常运行状态的弹簧式安全阀，其向下作用于阀瓣的弹簧预紧力，一部分用来抵抗介质作用力，另一部分产生阀门密封件之间的相互压紧力，根据安全阀在线校验系统的工作原理，需要在校验加压过程中对阀瓣的稳定状态以及实时的附加压力进行监测，从而确保记录下阀瓣微动瞬间的压力值。

但是该种技术对安全阀进行测试时，手动液压泵用于实现液体取样，取样的控制部分主要采用的技术方案是的方案手柄带动凸轮驱动柱塞不断地升降的方案，这种方案只能通过控制手柄运动行程进行精度的调节，对检验人员的操作手法要求较高，检测无法做到标准化，控制精度有限，且尺寸大，较为笨重，不方便携带。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供安全阀自动测试控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明结构新颖，运用PID算法、电动柱塞泵、压力传感器、流量传感器、激光传感器相结合的方式优化安全阀测试，设备的软硬件集成度高、工作精度高、操作简单方便。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：安全阀自动测试控制系统，包括系统装置，所述系统装置包括触摸屏、外壳、电动柱塞泵、动力输出装置和PID控制板，所述电动柱塞泵、动力输出装置和PID控制板均安装在外壳内部，所述外壳正面安装有触摸屏，所述系统装置的系统包括参数设置模块、定量控制模块、输送控制模块和故障报警模块，所述系统装置一侧通过液压管和连接线连接有信号采集装置，所述信号采集装置包括安全阀，且信号采集装置顶部安装有信号采集模块。

进一步的，所述动力输出装置包括伺服比例阀、进油管、出油管、压力传感器和三通。

进一步的，所述外壳内部安装有电源，且电源连接PID控制板，所述PID控制板分别电性连接触摸屏、步进电机、信号采集装置，所述步进电机机械连接电动柱塞泵，所述电动柱塞泵机械连接动力输出装置，所述动力输出装置机械连接压力传感器。

进一步的，所述信号采集模块包括壳体、称重传感器、采集板和激光传感器，所述系统装置的连接线与信号采集模块电性连接。

进一步的，所述PID控制板的控制系统包含急停、触摸屏、开关、按键及信号采集模块和防漏采集模块组成，所述防漏采集模块与安全阀口连接。

进一步的，所述信号采集装置包括阀杆，所述安全阀顶部固定有阀杆，且安全阀顶部位于阀杆的外围固定有测试支架，所述测试支架顶部固定有连接头，且连接头内插接安装有螺杆，所述螺杆位于测试支架的顶部表面上安装有液压缸，且螺杆穿出信号采集模块通过螺母固定，所述液压缸通过液压管与系统装置连接。

进一步的，所述外壳顶部安装有把手，且外壳底部四角处安装有脚垫。

本发明的有益效果：本发明的安全阀自动测试控制系统，包括系统装置；触摸屏；外壳；电动柱塞泵；动力输出装置；伺服比例阀；进油管；出油管；压力传感器；三通；PID控制板；信号采集装置；安全阀；阀杆；测试支架；连接头；螺杆；液压缸；信号采集模块；壳体；称重传感器；采集板；激光传感器；

1.该安全阀自动测试控制系统相对于现有技术，针对传统分体式手动液压泵结构简单、控制精度低、功能单一等缺点，压力传感器和流量传感器用于监测、精确控制柱塞泵的输送精度和定量精度，而激光传感器用于监测液压缸驱动阀杆移动的距离，再反馈到PID控制系统中，精确阀杆的移动距离，与输送精度和定量精度配合，运用PID算法、电动柱塞泵、压力传感器、流量传感器、激光传感器相结合的方式优化安全阀测试，设备的软硬件集成度高、工作精度高、操作简单方便。

附图说明

图1为本发明安全阀自动测试控制系统的整体结构示意图；

图2为本发明安全阀自动测试控制系统的系统装置结构示意图；

图3为本发明安全阀自动测试控制系统的动力输出装置结构示意图；

图4为本发明安全阀自动测试控制系统的信号采集装置结构拆分示意图；

图5为本发明安全阀自动测试控制系统的信号采集模块结构示意图；

图6为本发明安全阀自动测试控制系统的系统流程图；

图7为PID算法对控制系统进行校正的原理图。

图中：1、系统装置；11、触摸屏；12、外壳；13、电动柱塞泵；14、动力输出装置；141、伺服比例阀；142、进油管；143、出油管；144、压力传感器；145、三通；15、PID控制板；2、信号采集装置；21、安全阀；22、阀杆；23、测试支架；24、连接头；25、螺杆；26、液压缸；3、信号采集模块；31、壳体；32、称重传感器；33、采集板；34、激光传感器。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

请参阅图1至图7，本发明提供一种技术方案：安全阀自动测试控制系统，包括系统装置1，所述系统装置1包括触摸屏11、外壳12、电动柱塞泵13、动力输出装置14和PID控制板15，所述电动柱塞泵13、动力输出装置14和PID控制板15均安装在外壳12内部，所述外壳12正面安装有触摸屏11，所述系统装置1的系统包括参数设置模块、定量控制模块、输送控制模块和故障报警模块，所述系统装置1一侧通过液压管和连接线连接有信号采集装置2，所述信号采集装置2包括安全阀21，且信号采集装置2顶部安装有信号采集模块3，所述外壳12顶部安装有把手，且外壳12底部四角处安装有脚垫，系统装置1在把手和脚垫的作用下方便携带，通过连接线和液压管与信号采集装置2连接，对安全阀21进行测试。

本实施例，所述动力输出装置14包括伺服比例阀141、进油管142、出油管143、压力传感器144和三通145，所述外壳12内部安装有电源，且电源连接PID控制板15，所述PID控制板15分别电性连接触摸屏11、步进电机、信号采集装置2，所述步进电机机械连接电动柱塞泵13，所述电动柱塞泵13机械连接动力输出装置14，所述动力输出装置14机械连接压力传感器144，PID给电动柱塞泵13供电(其中电动柱塞泵13可根据程序设定，进行点动或固定流量进行液压输出)，驱动液压油依次通过过滤器、伺服比例阀141、压力传感器144，其中压力传感器144会对输出油压进行检测，当压力不足或不稳定时，会将信号反馈给PID控制板15进行分析和控制，保持压力的稳定输出，当液压油经液压管输送给液压缸26，液压缸26会驱动阀杆22向上运动；

电动柱塞泵13根据系统定量或在线流量的设定进行液压油的可控调节输出(一级调节机构)，油液依次经进油管142，过滤器，再经过伺服比例阀141出油管143通过三通145与压力传感器144串联(二级调节机构)，最后进行液压油的精准，线性流量控制的可控输出；

电动柱塞泵13组成：减速步进电机、固定板、二级减速器、前端盖、偏心轴、轴承、护罩、磁豆、编码器板、泄压舵机、手动/自动泄压杆、吸污磁铁、油盖、油箱、进油过滤/堵头组件、活塞组件、泄压阀、泵体、过滤器/进液单向阀、出液单向阀、泵盖等组成，优点在于：无脉动精确输送，通过齿轮来提供持续的精确的流体输送，输送精度可达+/-0.5％；体积小、真空吸料能力强、输送压力高、平稳，可以实现低黏度液体中高压输送；柱塞泵适用于高压、小流量的场合，较高的效率和良好的运行性能，吸入性能好，能抽吸各种不同介质、不同粘度的液体

电动柱塞泵13工作原理：通过步进减速电机驱动柱塞泵做往复运动，使得泵腔工作容积周期变化来进行加压，最后输出高压油液，首先步进减速电机带动偏心轮驱动柱塞泵上的活塞向下运动，泵腔工作容积逐渐变小，内部压力增大，进液单向阀关闭，泵腔上的出液单向阀开启，活塞继续向下压到底部，泵腔内部压力释放完毕，出液单向阀在弹簧弹力作用下关闭进行压力保持，至此完成油液的排出动作，当活塞压到底部后在弹簧弹力作用下推动活塞向上运动，此时泵腔工作容积增大，内部产生负压，进液单向阀开启，油液进入泵腔后，内部压力达到平衡，进液单向阀在弹簧作用下进行关闭，至此完成油液的吸入动作，泄压活塞与泄压杆连接，泄压杆与泄压舵机连接，当需要泄压时，泄压舵机对泄压杆施加压力将泄压活塞拉起，液压油经泄压流道使高压油液从泵腔流经泄压活塞与油箱连接的泄油孔迅速返回油箱，然后泄压舵机回位，在没有压力情况下泄压活塞通过弹簧弹力进行复位，使泄压流道重新恢复密封状态。

伺服比例阀141组成：采用直动式滑阀结构，比如电磁铁；后端刚性连接一个LVDT位置传感器；根据放大器；输入电信号的大小提供方向控制及无压力补偿的流量控制；此系列伺服比例阀141是将一个四边超精密加工的阀芯；装在高精密加工并淬硬的阀套；内滑动，以获得很高的遮盖精度。

伺服比例阀141工作原理：相应的参考信号产生对应的电磁铁吸力，电磁铁吸力作用在靠弹簧复位的阀芯上，驱动阀而实现要求的液压参数调节，比例电磁铁将输入的电流信号转换成力、位移机械信号输出，进而控制压力、流量及方向等参数，其输出的流量和压力可以不受负载变化的影响，比例阀一般都具有压力补偿性能，输出压力和流量。

伺服比例阀141优点：能连续按比例地控制液压系统的压力和流量，实现对执行机构的位置、速度、力量的控制，并能减少压力变换时的冲击；电信号便于传递，能简单地实现远距离控制；与断续控制相比，系统简化，减少了元件数量，简化了油路；体积小、重量轻、结构简单、成本较低；使用功率小、发热少、噪声低；不会发生火灾，不污染环境，受温度变化的影响小。

软件控制

采用PID算法：就是“比例(proportional)、积分(integral)、微分(derivative)”，是一种常见的“保持稳定”控制算法。

PID算法在闭环系统的控制中，可自动对控制系统进行准确且迅速的校正。

本实施例，所述信号采集模块3包括壳体31、称重传感器32、采集板33和激光传感器34，所述系统装置1的连接线与信号采集模块3电性连接，所述信号采集装置2包括阀杆22，所述安全阀21顶部固定有阀杆22，且安全阀21顶部位于阀杆22的外围固定有测试支架23，所述测试支架23顶部固定有连接头24，且连接头24内插接安装有螺杆25，所述螺杆25位于测试支架23的顶部表面上安装有液压缸26，且螺杆25穿出信号采集模块3通过螺母固定，所述液压缸26通过液压管与系统装置1连接，按顺序将压母、信号采集模块3、液压缸26、螺杆25、连接头24、测试支架23、阀杆22等连接起来，做好安全阀21检测的准备工作，再分别通过液压管、信号线与液压系统，PID控制接口连接，完成整个系统的安装，压力传感器144和流量传感器用于监测、精确控制柱塞泵的输送精度和定量精度，而激光传感器34用于监测液压缸26驱动阀杆22移动的距离，再反馈到PID控制系统中，精确阀杆22的移动距离，与输送精度和定量精度配合，通过多个方面优化安全阀21测试，设备的软硬件集成度高、工作精度高、操作简单方便。

本实施例，所述PID控制板15的控制系统包含急停、触摸屏11、开关、按键及信号采集模块3和防漏采集模块组成，所述防漏采集模块与安全阀21口连接，防漏采集模块可以根据安全阀21检测的介质配套使用(当安装阀21输入气体时，用气体压力采集模块去判断是否安全阀21是否开启，防止漏气，当安全阀21内输送为液体时，用液体采集模块去判断是否安全阀21是否开启，防止液体的遗漏，进而避免影响对安全阀21测试的精准度，其中图6采用的是气体压力采集模块，也可以替换为液体采集模块)信号采集模块3会实时采集安全阀21整定压力，防漏采集模块实时去判断是否安全阀21是否开启，此两模块通过将实时采集的信号传输给PID控制板15，PID控制板15会依据当下安全阀21的整定压力及流道直径等数据，并依据内置数据库系统，自动实时控制加压速度，当安全阀21开启后，会自动泄压并判定整定压力是否合格。

使用装置时，将压母、信号采集模块3、液压缸26、螺杆25、连接头24、测试支架23、阀杆22等连接起来，做好安全阀21检测的准备工作，再分别通过液压管、信号线与液压系统，PID控制接口连接，完成整个系统的安装，按下开关，系统开始上电后先对油箱油量是否不足进行判断，若油箱油量不足，则系统立即停止工作并将信号反馈PID控制板15进行油量提示，当油量足够，PID给电动柱塞泵13供电(其中电动柱塞泵13可根据程序设定，进行点动或固定流量进行液压输出)，驱动液压油依次通过过滤器、伺服比例阀141、压力传感器144，其中压力传感器144会对输出油压进行检测，当压力不足或不稳定时，会将信号反馈给PID控制板15进行分析和控制，保持压力的稳定输出，当液压油经液压管输送给液压缸26，液压缸26会驱动阀杆22向上运动，信号采集模块3会实时采集安全阀21整定压力，防漏采集模块实时去判断是否安全阀21是否开启，此两模块通过将实时采集的信号传输给PID控制板15，激光传感器34用于监测液压缸26驱动阀杆22移动的距离，再反馈到PID控制系统中，精确阀杆的移动距离，PID控制板15会依据当下安全阀21的整定压力及流道直径等数据，并依据内置数据库系统，自动实时控制加压速度，当安全阀21开启后，会自动泄压并判定整定压力是否合格。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，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。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.安全阀自动测试控制系统，包括系统装置(1)，其特征在于：所述系统装置(1)包括触摸屏(11)、外壳(12)、电动柱塞泵(13)、动力输出装置(14)和PID控制板(15)，所述电动柱塞泵(13)、动力输出装置(14)和PID控制板(15)均安装在外壳(12)内部，所述外壳(12)正面安装有触摸屏(11)，所述系统装置(1)的系统包括参数设置模块、定量控制模块、输送控制模块和故障报警模块，所述系统装置(1)一侧通过液压管和连接线连接有信号采集装置(2)，所述信号采集装置(2)包括安全阀(21)，且信号采集装置(2)顶部安装有信号采集模块(3)。

2.根据权利要求1所述的安全阀自动测试控制系统，其特征在于：所述动力输出装置(14)包括伺服比例阀(141)、进油管(142)、出油管(143)、压力传感器(144)和三通(145)。

3.根据权利要求2所述的安全阀自动测试控制系统，其特征在于：所述外壳(12)内部安装有电源，且电源连接PID控制板(15)，所述PID控制板(15)分别电性连接触摸屏(11)、步进电机、信号采集装置(2)，所述步进电机机械连接电动柱塞泵(13)，所述电动柱塞泵(13)机械连接动力输出装置(14)，所述动力输出装置(14)机械连接压力传感器(144)。

4.根据权利要求1所述的安全阀自动测试控制系统，其特征在于：所述信号采集模块(3)包括壳体(31)、称重传感器(32)、采集板(33)和激光传感器(34)，所述系统装置(1)的连接线与信号采集模块(3)电性连接。

5.根据权利要求1所述的安全阀自动测试控制系统，其特征在于：所述PID控制板(15)的控制系统包含急停、触摸屏(11)、开关、按键及信号采集模块(3)和防漏采集模块组成，所述防漏采集模块与安全阀(21)口连接。

6.根据权利要求1所述的安全阀自动测试控制系统，其特征在于：所述信号采集装置(2)包括阀杆(22)，所述安全阀(21)顶部固定有阀杆(22)，且安全阀(21)顶部位于阀杆(22)的外围固定有测试支架(23)，所述测试支架(23)顶部固定有连接头(24)，且连接头(24)内插接安装有螺杆(25)，所述螺杆(25)位于测试支架(23)的顶部表面上安装有液压缸(26)，且螺杆(25)穿出信号采集模块(3)通过螺母固定，所述液压缸(26)通过液压管与系统装置(1)连接。

7.根据权利要求1所述的安全阀自动测试控制系统，其特征在于：所述外壳(12)顶部安装有把手，且外壳(12)底部四角处安装有脚垫。