CN218271343U - 一种小容腔工件氢气疲劳爆破试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小容腔工件氢气疲劳爆破试验装置，包括机柜、试验气路和控制装置；所述试验气路包括气瓶、压力表、压力变送器、电气比例阀、气控减压阀、手动截止阀及气动截止阀；电气比例阀作为气控减压阀的先导控制阀，对气控减压阀进行控制；试验气路包括高压气路和驱动气路；高压气路由手动截止阀、气控减压阀和气动截止阀依次串联连接组成；驱动气路将驱动气源的驱动气通过管路送到电气比例阀、气动截止阀；控制装置与电气比例阀、气动截止阀电连接。该试验装置适用的测试范围广，控制精度准，设备操作安全，可以选择正弦波、方波、三角波等曲线进行压力疲劳测试，生产效率高。

Description

一种小容腔工件氢气疲劳爆破试验装置

技术领域

本实用新型属于高压氢气测试技术领域，具体涉及一种小容腔工件氢气疲劳爆破试验装置。

背景技术

氢能源系统中所使用的各种阀门管件、安全泄放装置(爆破片、安全阀等)的研制及开发对氢能源发展非常重要，在氢用零部件的研发过程中，产品的氢气疲劳测试是其中的重要环节,也是对其进行性能评价的重要手段,氢用零部件在设计过程中对材质的选择及密封结构的设计一直是产品的关键参数，由于氢气的氢脆特性，当工件长时间使用时会对材质及密封造成较大的影响，使工件产生泄漏风险，造成安全隐患。

传统的氢气疲劳测试，通常只能进行低压测试，无法对高压阀门进行各种速率下的疲劳爆破试验，并且在测试过程中采用人工手动控制测试设备，通过人为判断后，手动进行增压及泄压，此种测试方法存在如下问题：

(1)测试效率低下。此种检测方法通常通过手动控制进行操作，效率较低；

(2)安全性较低。当使用人工手动进行测试时，如果发生氢气泄露事故，则会对人身安全及周围环境造成巨大的损害；

(3)此种检测方案能够测试的工件压力范围较小，无法对高压阀门进行有效的检测，适用范围过于单一。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种小容腔工件氢气疲劳爆破试验装置，适用的测试范围广，提高检测效率和控制精度，操作灵活，检测过程安全，检测压力高。

本实用新型的技术方案是一种小容腔工件氢气疲劳爆破试验装置，包括机柜、试验气路和控制装置；试验气路设置在机柜中；所述试验气路包括气瓶、压力表、压力变送器、电气比例阀、气控减压阀、手动截止阀及气动截止阀；电气比例阀作为气控减压阀的先导控制阀，对气控减压阀进行控制；试验气路包括高压气路和驱动气路；高压气路由手动截止阀、气控减压阀和气动截止阀依次串联连接组成，手动截止阀的进气端与高压气源连接，在手动截止阀的进气端并联连接有压力表和压力变送器，还通过手动截止阀并联连接有气瓶，气动截止阀的出气端与被试工件连接，在气动截止阀的出气端并联连接有压力表和压力变送器，还通过手动截止阀并联连接有气瓶，此外还通过气动截止阀并联连接有泄放口；驱动气路将驱动气源的驱动气通过管路送到电气比例阀、气动截止阀，用于驱动电气比例阀和气动截止阀；控制装置与电气比例阀、气动截止阀电连接，用于控制电气比例阀和气动截止阀。

所述控制装置包括上位计算机和下位机，上位计算机采用LABVIEW软件开发平台进行数据的采集，记录，存储，以及下发控制指令；下位机采用PLC进行下位的逻辑控制。

所述气瓶、压力表、压力变送器、气控减压阀、手动截止阀及气动截止阀的最高试验压力为140MPa，试验压力范围5－140MPa。

所述电气比例阀控制的试验压力的升降压速率为0.01MPa/s－100MPa/s。

所述电气比例阀控制的压力疲劳试验可以选择正弦波、方波或三角波曲线进行压力测试，上下限压力可以设定。

所述控制装置与机柜分离设置。

本实用新型所提供的一种小容腔工件氢气疲劳爆破试验装置具有以下优点：

1.提高生产效率。相比传统检测方式，试验装置具有快捷方便的特点，通过程序对试验装置进行参数设定及控制，一键启动，检测完成后自动停止。

2.通过电气比例阀和气控减压阀调整测试压力，适用的测试范围更广。

3.试验装置带有缓冲气瓶，可适用于小容腔工件的测试，尤其是高压阀门管件，爆破片，圆片等的疲劳爆破试验，控制精度准。

4.试验装置体积小重量轻，便于移动，可以远距离操作，提高设备操作安全性。

5.试验装置采用全自动化设计，可以在不同升降压速率范围内进行疲劳爆破试验，最高试验压力可达140MPa，控制速率在0.01MPa/s－100MPa/s。

6.压力疲劳试验可以选择正弦波、方波、三角波等曲线进行测试，上下限压力可以自由设定。

附图说明

图1为一种小容腔工件氢气疲劳爆破试验装置的整体结构示意图。

图2为试验气路的原理图。

图3为控制装置的原理框图。

图4为控制装置的整体结构示意图。

附图中的标号说明：

1.机柜、2.试验气路、3.控制装置

201.气瓶、202.压力表、203.压力变送器、204.电气比例阀、205.气控减压阀、206.手动截止阀、207.气动截止阀、208.高压气源、209.被试工件、210.泄放口、211.驱动气源

301.触摸屏

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

实施例1

本实施例所述的一种小容腔工件氢气疲劳爆破试验装置见图1到图4所示。

如图1、图2所示，一种小容腔工件氢气疲劳爆破试验装置，包括机柜1、试验气路2和控制装置3；试验气路2设置在机柜1中；所述试验气路2包括气瓶201、压力表202、压力变送器203、电气比例阀204、气控减压阀205、手动截止阀206及气动截止阀207；电气比例阀204作为气控减压阀205的先导控制阀，对气控减压阀205进行控制；试验气路2包括高压气路和驱动气路；高压气路由手动截止阀206、气控减压阀205和气动截止阀207依次串联连接组成，手动截止阀206的进气端与高压气源208连接，在手动截止阀206的进气端并联连接有压力表202和压力变送器203，还通过手动截止阀206并联连接有气瓶201，气动截止阀207的出气端与被试工件209连接，在气动截止阀207的出气端并联连接有压力表202 和压力变送器203，还通过手动截止阀206并联连接有气瓶201，此外还通过气动截止阀207 并联连接有泄放口210；驱动气路将驱动气源211的驱动气通过管路送到电气比例阀204、气动截止阀207，用于驱动电气比例阀204和气动截止阀207；控制装置3与电气比例阀204、气动截止阀207电连接，用于控制电气比例阀204和气动截止阀207。其中电气比例阀204 控制气控减压阀205用于对输入的高压气体进行调压，气瓶201主要用于缓冲及稳定输入输出压力，压力变送器203主要用于采集试验压力。试验气路2的原理图如图2所示。

如图3、图4所示，本实施例所述控制装置3包括上位计算机和下位机，上位计算机采用LABVIEW软件开发平台进行数据的采集，记录，存储，以及下发控制指令，触摸屏301用于操作；下位机采用PLC进行下位的逻辑控制，控制电气比例阀204和气动截止阀207工作。上位计算机和下位机分工明确，该控制装置3所有包含程序控制和逻辑运算的程序都在下位机来完成，上位计算机只是进行下发指令，采集数据，存储数据，历史查询等功能。上位计算机不参与逻辑控制的运算，这样就大大提高了控制装置3的稳定性以及可靠性。控制装置3的原理框图如图3所示。所述控制装置3与机柜1分离设置。

本实施例所述气瓶201、压力表202、压力变送器203、气控减压阀205、手动截止阀206 及气动截止阀207的最高试验压力为140MPa，试验压力范围5－140MPa。

本实施例所述试验压力的升降压速率为0.01MPa/s－100MPa/s。

本实施例所述压力疲劳试验可以选择正弦波、方波或三角波曲线进行压力测试，上下限压力可以设定。

本实施例所述的一种小容腔工件氢气疲劳爆破试验装置中所有配置均为高压阀门及传感器，并充分考虑安全裕量，根据1.5倍以上的最高工作压力对管件及阀门进行选型。试验装置中的管件及阀门的材质均为316L，此种材质具备良好的强度及抗氢脆属性。试验装置采用全自动控制，试验装置中使用的电气件均为防爆产品，满足ExⅡCT4氢气防爆等级。本实施例所述的试验装置采用机柜1与控制装置3分离设置方式，在测试时，机柜1与控制装置3 之间设置安全距离或隔离墙，保证测试时有足够的安全性。

在被试工件209进行高压氢气疲劳测试时，操作人员在控制软件上设定试验压力及疲劳测试等相应参数，开始试验后试验装置自动根据设定参数对被试工件209进行疲劳测试，测试过程中可通过软件实时读取测试参数，测试完后可自动生成测试参数及压力曲线。

本实施例所述的试验装置可以输入的高压氢气的最高压力为140MPa，采用精密的电气比例阀+气控调压阀的组合方式，可以在5－140MPa压力范围内任意调节，可以在0.01MPa/s－ 100MPa/s范围内进行任意升降压速率的压力疲劳和爆破试验。被试工件209位置处安装有压力变送器203，对被试工件209的压力进行实时测量。

控制装置3以PLC作为试验装置的控制手段，并采用Labview编写控制控制软件，对整体试验过程进行控制，通过计算机程序实现对试验装置中各电控部件的自动控制，从而达到试验目的。

试验装置的气路部分采用可移动封闭式机柜设计，所有手动截止阀206、压力表202、操作按钮等均安装在便于观查和操作的控制面板上。控制装置3采用小型化设计，将电气件集成在电控箱内部，通过触摸屏301进行控制及读数。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种小容腔工件氢气疲劳爆破试验装置，其特征是：包括机柜、试验气路和控制装置；试验气路设置在机柜中；所述试验气路包括气瓶、压力表、压力变送器、电气比例阀、气控减压阀、手动截止阀及气动截止阀；电气比例阀作为气控减压阀的先导控制阀，对气控减压阀进行控制；试验气路包括高压气路和驱动气路；高压气路由手动截止阀、气控减压阀和气动截止阀依次串联连接组成，手动截止阀的进气端与高压气源连接，在手动截止阀的进气端并联连接有压力表和压力变送器，还通过手动截止阀并联连接有气瓶，气动截止阀的出气端与被试工件连接，在气动截止阀的出气端并联连接有压力表和压力变送器，还通过手动截止阀并联连接有气瓶，此外还通过气动截止阀并联连接有泄放口；驱动气路将驱动气源的驱动气通过管路送到电气比例阀、气动截止阀，用于驱动电气比例阀和气动截止阀；控制装置与电气比例阀、气动截止阀电连接，用于控制电气比例阀和气动截止阀。

2.根据权利要求1所述的一种小容腔工件氢气疲劳爆破试验装置，其特征是：所述控制装置包括上位计算机和下位机，上位计算机采用LABVIEW软件开发平台进行数据的采集，记录，存储，以及下发控制指令；下位机采用PLC进行下位的逻辑控制。

3.根据权利要求1所述的一种小容腔工件氢气疲劳爆破试验装置，其特征是：所述气瓶、压力表、压力变送器、气控减压阀、手动截止阀及气动截止阀的最高试验压力为140MPa，试验压力范围5－140MPa。

4.根据权利要求1所述的一种小容腔工件氢气疲劳爆破试验装置，其特征是：所述电气比例阀控制的试验压力的升降压速率为0.01MPa/s－100MPa/s。

5.根据权利要求1所述的一种小容腔工件氢气疲劳爆破试验装置，其特征是：所述电气比例阀控制的压力疲劳试验可以选择正弦波、方波或三角波曲线进行压力测试，上下限压力可以设定。

6.根据权利要求1所述的一种小容腔工件氢气疲劳爆破试验装置，其特征是：所述控制装置与机柜分离设置。

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