TWM448675U

TWM448675U - 複合式閥門測試機之控制裝置

Info

Publication number: TWM448675U
Application number: TW101220777U
Authority: TW
Inventors: Xuan-Ren Wang; Zhi-Qian Zhang
Original assignee: Lung Yun Casting Co Ltd
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2013-03-11

Description

複合式閥門測試機之控制裝置

本創作係一種閥門測試機的控制裝置，尤指一種具有複合測試功能之閥門測試機的控制裝置。

現有欲對閥門進行性能檢測時，多是以針對各項測試專用的測試機台分別檢測閥門的性能，例如以單一測試項目的機台分別檢測閥門之耐壓力度、耐溫性、使用壽命與閥門洩漏程度，使用單一測試項目的測試機台雖可提高測試的精確度，但是每次測試閥門時僅能針對單一種測試項目進行測試，會有以下缺點：

1.閥門測試機台的測試環境與實際使用環境不符：現有閥門測試機台多以常溫、常壓進行檢測，測試溫度範圍約為0-300℃、最高壓力指標為2250psi、閥門尺寸為1/2”~4”，但閥門實際使用可能是在高溫300℃以上、高壓3000psi以上的環境或在耐火高腐蝕介質的環境下被使用，若依照一般檢測條件或技術，無法確保閥門出廠的良率以及操作的安全性。

2.現有閥門測試機台僅提供單一項目測試，不敷高性能閥門的品質檢驗：現有閥門的性能檢測大致可區分為低溫、逸散、壓力、耐火、流量、壽命等六種，若閥門需進行二至三項以上的測試時，則需逐次使用單一項目的測試機台，而有耗時費力的問題；加上閥門實際使用時，會受前項所述之週邊環境影響，如僅以溫度與壓力作為檢測條件，不易達到檢測的實質效益。

3.閥門製造廠商需負擔高額的閥門檢測費用：若閥門需作兩項以上(高壓、低溫、耐火...等)之測試時，檢測成本將以倍數成長，另外因一般閥門測試機無法符合高性能閥門的檢測需求，高性能閥門必須委外測試，不僅耗費檢測程序與時間，檢測費用亦因檢測訴求而相對提高。

4.進行閥門檢測時須手動裝卸閥門，產生耗時與耗力的問題：閥門測試機台進行測試時，測試人員需從旁協助與監測，且測試人員無法離開現場，所耗費之人力成本也不容忽視。

由上述可知，現有閥門製造廠商多僅能針對閥門的溫度與壓力項目進行檢測，欲模擬閥門在實際使用環境下具有多種控制變因的測試條件，其測試的便利性即相對不足，另外有關閥門之使用壽命與閥門洩漏程度的測試或是高性能閥門的檢測需委託專業檢測單位進行，而專業檢測單位需針對欲檢測項目進行專用型檢測平台的客製化開發，其檢測功能的單一性高，但有開發成本較高且適用性較狹隘的問題，若欲利用專業檢測單位現有的高階檢測機台進行檢測，針對不同的檢測項目需要分別收費，當欲檢測多種項目時即需花費高額金錢，造成成本過高與效益降低的問題。

如前揭所述，現有閥門製造廠商不易針對閥門的實際使用環境進行測試，而高階或複雜的檢測項目必需委託專業檢測單位進行檢測，會有開發成本高昂的問題，若欲利用專業檢測單位的高階檢測機台進行檢測，則有成本過高與效益降低的問題，因此本創作主要目的在提供一複合式閥門測試機之控制裝置，可提供閥門測試機監測閥門之耐壓力度、耐溫性、使用壽命與閥門洩漏程度的複合功能測試，解決開發客製化平台之成本高昂以及使用高階檢測機台檢測成本過高的問題。

為達成前述目的所採取的主要技術手段係令前述複合式閥門測試機之控制裝置是裝設於一複合式閥門測試機上，其包含有：一微控制器，其包含有一校正單元與一個以上的測試單元；一人機介面模組，其與微控制器電連接，用以輸入資料或參數至微控制器，或輸出微控制器的測試資料；一感測器模組，其與微控制器電連接，包含有一個以上的溫度感測器與複數個壓力感測器，該溫度感測器與其中一壓力感測器是連接至複合式閥門測試機的測試輸入端，另一壓力感測器是連接至閥門測試機的測試輸出端；一輸出模組，其與微控制器電連接，包含有一增壓泵驅動單元、一進氣閥驅動單元、一加熱器驅動單元、一測漏閥驅動單元、一排氣閥驅動單元、一洩壓閥驅動單元與一測試閥旋轉驅動單元，各驅動單元的輸出端是分別與複合式閥門測試機連接，各驅動單元的輸入端是連接至微控制器之校正單元與測試單元，並接受其控制。

利用前述元件組成的複合式閥門測試機之控制裝置，由人機介面模組輸入測試閥的資料或參數至微控制器，再由微控制器的校正單元進行感測器模組、輸出模組與複合式閥門測試機之各元件的校正，微控制器校正完畢後即可透過測試單元對閥門測試機上的一測試閥進行耐壓力度、耐溫性、使用壽命與閥門洩漏程度，本創作之複合式閥門測試機可於單一閥門測試機上提供複合功能的測試，解決現有專業檢測單位開發客製化平台之成本高昂的問題，且不會有利用高階檢測機台檢測造成成本過高的問題。

本創作另一目的係提供一種具有通訊功能的複合式閥門測試機之控制裝置，主要係於微控制器進一步連接有一通訊模組，該通訊模組可將微控制器的訊號傳送至外部的電腦或是接收外部電腦的資料或訊號進行檢測，達到遠端監控測試的目的。

關於本創作之較佳實施例，請參閱圖1、2所示，圖1所示為一複合式閥門測試機10的基本架構圖，圖2所示為一複合式閥門測試機之控制裝置20的電路方塊圖，該複合式閥門測試機之控制裝置20是裝設於複合式閥門測試機10上並與其連接。

該複合式閥門測試機10包含有產生流體壓力的一增壓泵101與一氮氣瓶102，透過分別與其連接的一調壓閥103、103’、使其可提供最高8000psi之氣體或液體壓力以進行閥門的壓力測試，該流體可以是氮氣、水或其他液體；兩調壓閥103、103’連接至一進氣閥104與一逆止閥105以控制流體的通過並防止逆流；逆止閥105連接有一壓力桶106，壓力桶106外覆有一加熱器107用以加熱通過壓力桶106之流體的溫度，該加熱器107可提供最高350℃之氣體或液體溫度以進行溫度測試；該加熱器107連接至一洩壓閥108與一測試閥109的測試輸入端，該洩壓閥108用以釋放過高的壓力，又測試閥109的測試輸入端並連接有溫度與壓力的感測器以偵測進入測試輸入端之流體的溫度與壓力；該測試閥109的測試輸出端連接有一排氣閥110與一測漏閥111，該排氣閥110用以洩放測試完畢的流體，該測漏閥111連接有另一壓力的感測器，用以進行閥門洩漏程度的測試；該複合式閥門測試機10並設有一測試閥旋轉驅動器112，用以測試測試閥109的閥門使用壽命。

請參閱圖2所示，複合式閥門測試機之控制裝置20包含有一微控制器21、一人機介面模組22、一感測器模組23、一輸出模組24、一記憶模組25與一通訊模組26，微控制器21是分別與人機介面模組22、感測器模組23、輸出模組24、記憶模組25以及通訊模組26電連接，其中，該微控制器21其包含有一校正單元211與一個以上的測試單元212，該校正單元211用以校正複合式閥門測試機10的各元件，該測試單元211用以執行耐壓力度、耐溫性、閥門使用壽命與閥門洩漏程度的測試項目。

該人機介面模組22是用以輸入測試閥109的資料或各項測試的參數至微控制器21，並可輸出微控制器21之測試結果的資料；於本較佳實施例中，該人機介面模組22是一具有顯示功能的觸控面板。

該感測器模組23包含有一溫度感測器231、一第一壓力感測器232與一第二壓力感測器233，該溫度感測器231與第一壓力感測器232是連接至複合式閥門測試機10之測試閥109的測試輸入端，用以偵測進入測試輸入端之流體的溫度與壓力，第二壓力感測器232是透過測漏閥111連接至測試閥109的測試輸出端，用以進行閥門洩漏程度的測試。

該輸出模組24包含有一增壓泵驅動單元241、一進氣閥驅動單元242、一加熱器驅動單元243、一測漏閥驅動單元244、一排氣閥驅動單元245、一洩壓閥驅動單元246與一測試閥旋轉驅動單元247，各驅動單元的輸出端是分別與複合式閥門測試機10之對應的元件連接，各驅動單元的輸入端是連接至微控制器21之校正單元211與測試單元212，並接受其訊號以控制各元件的開啟或關閉。

該記憶模組25是用以記錄人機介面模組22輸入之測試閥109的資料或儲存各項測試的參數或測試結果。

該通訊模組26包含有一無線通訊單元261與一有線通訊單元262，用以將微控制器21的訊號傳送至外部的電腦(圖中未示)或是接收外部電腦的資料或訊號進行檢測，達到遠端監控測試的目的；於本較佳實施例中，該無線通訊單元261是使用WiFi的通訊協定，該有線通訊單元262是使用Ethernet(乙太)的通訊協定。

請參閱圖3所示，係為測試單元211的其中一種測試步驟，但不限於此，首先由使用者於人機介面模組22選擇欲進行的測試模式(301)，其包含有升溫降壓測試、恆溫恆壓測試、自動測試與手動測試；接著輸入或設定各個測試條件的參數(302)，其包含有選擇測試介質、測定洩漏壓力值、設定測試溫度與設定測試壓力值；再來是預備測試環境(303)，由校正單元211確認壓力桶106於滿水位狀態、進行歸零校正與加溫加壓至所設測試條件；進入測試流程(304)，其透過無線通訊單元261或有線通訊單元262進行監控；測試完畢後，提報測試結果(305)，由微控制器21產出壓力變化圖以判定測試閥109的閥門壽命；並解除測試環境(306)，其包含有確認加熱器107關閉、洩壓至小於10psi與使流體降溫至小於60℃；即可離開測試模式。

請參閱圖4所示，係為前述預備測試環境中由校正單元211確認壓力桶106於滿水位狀態的判斷流程，首先對壓力桶106進水，確認測漏閥111的壓力是否大於50psi(401)，若測漏閥111的壓力小於50psi則繼續進水，若測漏閥111的壓力大於50psi則開啟洩壓閥108排水(氣)(402)，並繼續確認測漏閥111的壓力是否小於或等於25psi(403)，若測漏閥111的壓力小於5psi則繼續排水(氣)，直到測漏閥111的壓力小於1psi，表示壓力桶106已注滿水。

請參閱圖5、6所示，係為加熱器107的兩種加溫方式，其包含有開放式加溫與封閉式加溫，圖5所示為開放式加溫，首先判斷測試閥109的溫度是否大於或等於99℃(501)，若小於95℃則繼續加熱，若大於或等於99℃則加壓至設定的測試壓力(502)，判斷測試壓力是否大於或等於測試閥值(503)，當測試壓力大於或等於測試閥值時，進入封閉式加溫；圖6所示為封閉式加溫，首先判斷測試壓力是否大於或等於測試閥值+100psi(601)，若測試壓力大於或等於測試閥值+100psi則洩壓0.25秒(602)，並再次判斷測試壓力是否等於測試閥值+100psi(603)，若測試壓力小於測試閥值則加壓至所設之測試壓力(604)，判斷測試閥109的溫度是否大於或等於測試閥值(605)，當測試閥109的溫度大於或等於測試閥值時，即可進入測試階段；其中各閥門旁的￮代表開啟狀態，×代表關閉狀態。

請參閱圖7所示，係參考AP1598作為測試規範，以恆溫恆壓條件為例，進入恆溫恆壓條件下之測試流程，排氣閥110及測漏閥111會開啟，先將測漏閥111壓力歸零(701)，關閉排氣閥110進行測漏閥111測漏(702)，如測漏閥111壓力超過10psi則立即結束測試(703)，此時會立即發出警示(704)，同時解除測試環境；如測漏閥111壓力壓力未超過10psi，則確認閥溫是否≦測試溫度-5℃(705)，如閥溫≦測試溫度-5℃則進入至封閉式加溫(706)，如閥溫>測試溫度-5℃則需確認測試壓力是否於測試閥值±25psi的範圍內(707)，如測試壓力>閥值+25psi則繼續加壓(708)，如測試壓力<閥值-25psi則開始洩壓(709)，直到測試壓力介於閥值±25psi方可持續進行第二次的檢測。

請參閱圖8所示，係為該人機介面模組22輸出微控制器21之加壓測試模式的結果，如圖所示，其可顯示各閥門的開關狀態、各壓力感測器232、233的壓力值、溫度感測器231的溫度值以及加熱器107的狀態，方便使用者了解並監控測試狀態。

由上述可知，人機介面模組22輸入微控制器21所需之測試的資料或參數，再由微控制器21的校正單元211進行感測器模組23與輸出模組24的校正，微控制器21校正完畢後透過測試單元212設定的測試項目控制複合式閥門測試機10，以對測試閥109進行耐壓力度、耐溫性、使用壽命與閥門洩漏程度，提供複合功能的測試，解決現有專業檢測單位開發客製化平台之成本高昂的問題，且不需利用高階檢測機台進行檢測以減少成本。

10‧‧‧複合式閥門測試機

101‧‧‧增壓泵

102‧‧‧氮氣瓶

103、103’‧‧‧調壓閥

104‧‧‧進氣閥

105‧‧‧逆止閥

106‧‧‧壓力桶

107‧‧‧加熱器

108‧‧‧洩壓閥

109‧‧‧測試閥

110‧‧‧排氣閥

111‧‧‧測漏閥

112‧‧‧測試閥旋轉驅動器

20‧‧‧複合式閥門測試機之控制裝置

21‧‧‧微控制器

211‧‧‧校正單元

212‧‧‧測試單元

22‧‧‧人機介面模組

23‧‧‧感測器模組

231‧‧‧溫度感測器

232‧‧‧第一壓力感測器

233‧‧‧第二壓力感測器

24‧‧‧輸出模組

241‧‧‧增壓泵驅動單元

242‧‧‧進氣閥驅動單元

243‧‧‧加熱器驅動單元

244‧‧‧測漏閥驅動單元

245‧‧‧排氣閥驅動單元

246‧‧‧洩壓閥驅動單元

247‧‧‧測試閥旋轉驅動單元

25‧‧‧記憶模組

26‧‧‧通訊模組

261‧‧‧無線通訊單元

262‧‧‧有線通訊單元

圖1：係本創作較佳實施例之閥門測試機的基本架構圖。

圖2：係本創作較佳實施例之控制裝置的電路方塊圖。

圖3：係本創作較佳實施例之測試步驟的流程圖。

圖4：係本創作較佳實施例之判斷壓力桶滿水的流程圖。

圖5：係本創作較佳實施例之開放式加溫的流程圖。

圖6：係本創作較佳實施例之封閉式加溫的流程圖。

圖7：係本創作較佳實施例之參考測試規範的流程圖。

圖8：係本創作較佳實施例之人機介面模組的使用示意圖。