专利名称：一种多功能高压设备安全性能检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及高压设备试验技术领域，特别是指一种多功能高压设备安全性能检测装置。
背景技术：
随着科学技术的进步和发展，高压技术在科学研究和工业生产方面得到了日益广泛的应用。高压设备的工作压力很高，设备存储的能量很大，具有极大的危险性。就液体介质的高压设备而言，高压下液体压缩性明显提高，压缩比显著增大，例如水在1000MPa下的压缩比可达20％左右，所以高压设备中储存的能量很大，具有极大的潜在危险，一旦发生破坏事故，后果将是灾难性的。因此，为了检测设备的宏观强度、焊接接头致密性和垫圈的密封性，检验容器的安全裕度、结构设计的合理性与可靠性，保证高压设备的安全运行，需要对高压设备进行耐压试验、疲劳试验、爆破试验和应力测试分析等安全性能测试。
目前，国内现有的高压设备性能测试装置和试验机功能大都比较单一，通常采用手动操作的方式，也不能进行应力测试分析。中国专利ZL99215552.5提供了超高压试压检测站，它由高压泵、阀门、压力表和管路等组成，用于高压设备及零部件密封性和耐压强度的测定，系统采用手动操作的方式，增压方式单一，无法实现脉冲增压操作，系统没有自动控制系统，也无法实现超压自动停机卸载、数据采集和应力测试分析等功能。中国专利CN200410155199.1提供了一种压力容器液压疲劳试验系统，它是一个由油路加压、保压、卸压装置和测量控制系统组成的专门用于压力容器疲劳试验的系统，虽然采用计算机自动控制，但无法调节升压速率，该系统也不具备耐压试验和爆破试验的功能。中国专利ZL93246639.7提供了压力试验机，它由液压控制回路、压力缸体和分配阀组成，仅用于检验承压设备的耐压强度，不能进行疲劳试验，该试验机采用液压油为动力源，升压速率较慢，采用手动操作方式，无法实现自动控制。
如何设计出一套既能实现高压设备多种性能测试，又能保证试验过程安全可靠的多功能自动控制试验装置，对于保证高压设备安全运行和掌握高压设备性能具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种多功能高压设备安全性能检测装置，用以对高压设备进行耐压试验、疲劳试验、爆破试验和应力测试分析等。
多功能高压设备安全性能检测装置由气体动力系统、注水排气系统、压力升降系统、测量控制系统和安全保护系统组成。气体动力系统，包括由气体管路连通的空气压缩机、过滤器、二位二通电磁阀组、减压阀、安全阀、二位三通电磁阀；注水排气系统包括由液体管路连通的水箱、低压过滤器、低压泵、蓄能器、高压过滤器、低压气动阀；压力升降装置包括由液体管路连通的第一高压泵、第二高压泵、第三高压泵、第一高压气动阀、第二高压气动阀、第三高压气动阀、比例溢流阀、低压阀。测量控制系统包括低压压力传感器、第一高压压力传感器、第二高压压力传感器、第三高压压力传感器、计算机、控制器、打印机、应变仪、位移传感器，所述的控制器由R232通讯控制器、485-232转换模块、主控模块、A/D采集模块、输出模块和电源模块组成。安全保护系统，包括安全阀、第一高压阀、第二高压阀、第三高压阀。进行高压测试时，由注水排气装置将压力介质经液体管线快速充填至高压设备中，并将设备中的气体排出。由压力升降系统完成加压、保压和卸压操作。测试过程所需动力由气体动力系统提供。测量控制系统监测和控制整个检测过程，并输出过程数据。当压力过载时，由安全保护系统保障整套装置的安全。
本发明可以实现高压设备多功能安全性能测试，包括耐压试验、疲劳试验、爆破试验和应力测试分析等。装置具有输出压力范围广，压力稳定，升压迅速，自控性好，操作简便等优点。此外，装置具有超压保护功能，安全性能好。
图1是多功能高压设备安全性能检测装置示意图；图2是本发明测量控制系统原理图；图中空气压缩机1、过滤器2、二位二通电磁阀组3、低压泵4、蓄能器5、高压过滤器6、减压阀7、压力表8、安全阀9、二位三通电磁阀10、第一高压泵11、第二高压泵12、第二高压压力传感器13、第一高压压力传感器14、第一高压阀15、计算机16、控制器17、打印机18、第一高压压力表19、第一高压气动阀20、第二高压压力表21、低压阀22、第二高压气动阀23、比例溢流阀24、第三高压压力表25、第三高压气动阀26、第三高压阀27、第三高压压力传感器28、第二高压阀29、第三高压泵30、低压气动阀31、低压压力传感器32、水箱33、低压过滤器34、应变仪35、位移传感器36、R232通讯控制器S1、485-232转换模块S2、主控模块S3、A/D采集模块S4、输出模块S5、电源模块S6。
具体实施例方式
如图1所示，多功能高压设备安全性能检测装置包括气体动力系统、注水排气系统、压力升降系统、测量控制系统、安全保护系统，气体动力系统依次连接有空气压缩机1、过滤器2、二位二通电磁阀组3、减压阀7、安全阀9、二位三通电磁阀10，并与低压泵4、第一高压泵11、第二高压泵12、第三高压泵30和低压气动阀31、第一高压气动阀20、第二高压气动阀23、第三高压气动阀26的进气口相连；注水排气系统依次连接有水箱33、低压过滤器34、低压泵4、蓄能器5、低压气动阀31、高压过滤器6，并与第一高压泵11、第二高压泵12、第三高压泵30的进液口相连；压力升降系统，包括相并联的第一高压泵11、第二高压泵12、第三高压泵30，第一高压泵11与第一高压气动阀20相连，第二高压泵12、第二高压气动阀23、比例溢流阀24依次相连，第三高压泵30与第三高压气动阀26相连，低压阀22位于第二高压气动阀23和比例溢流阀24之间的支线管路上；测量控制系统，包括计算机16、控制器17，低压压力传感器32、第一高压压力传感器14、第二高压压力传感器13、第三高压压力传感器28、应变仪35、位移传感器36，低压压力传感器32位于蓄能器5出口管路上，第一高压压力传感器14、第二高压压力传感器13、第三高压压力传感器28分别位于第一高压泵11、第二高压泵12、第三高压泵30出口高压管路I、II、III上；安全保护系统，包括安全阀9、第一高压阀15、第二高压阀29、第三高压阀27，安全阀9位于减压阀7和二位三通电磁阀10之间的支线管路上，第一高压阀15、第二高压阀29、第三高压阀27分别位于第一高压泵11、第二高压泵12、第三高压泵30出口的卸压管路上。
所述的控制器17由R232通讯控制器S1、485-232转换模块S2、主控模块S3、A/D采集模块S4、输出模块S5和电源模块S6组成，控制器17通过R232通讯控制器S1与计算机16相接，通过A/D采集模块S4与低压压力传感器32、第一高压压力传感器14、第二高压压力传感器13、第三高压压力传感器28、应变仪35、位移传感器36相连，通过主控模块S3与二位三通电磁阀10和二位二通电磁阀组3相连。
此外，减压阀上配有压力表8，液体管路上设有第一高压压力表19、第二高压压力表21和第三高压压力表25，辅助显示压力。
注水过程中，低压泵将水箱中的水充填入蓄能器，由蓄能器将水充入高压设备中，并为后端第一高压泵、第二高压泵或第三高压泵提供液源。在一定压力下开启第一高压气动阀、第二高压气动阀或第三高压气动阀，可将高压设备中的气体排出。液体管路上的低压过滤器和高压过滤器除去水中的杂质和微粒，防止增压泵和液压阀受损。低压气动阀在卸压时关闭，以防止蓄能器内压力介质流失。
当高压设备中注满水并排出空气后，装置开始增压。
增压过程中，由第一高压泵、第二高压泵或第三高压泵为高压设备增压，分别输出三个不同的压力段I、II和III。根据不同的工作压力选择不同的压力输出口。三个输出段可单独工作，也可同时工作，而且互不影响。压力达到设定值时，增压泵停止工作，高压设备处于保压状态。保压达到设定时间时，开启第一高压气动阀、第二高压气动阀或第三高压气动阀，装置卸压。
疲劳试验过程所需压力由第II输出段输出，通过比例溢流阀和低压阀调整压力下限值，调节方式为手动调节。
低压泵、第一高压泵、第二高压泵和第三高压泵均为气动液体增压泵，由气体驱动。低压气动阀、第一高压气动阀、第二高压气动阀和第三高压气动阀也由气体驱动。所需压缩空气由空气压缩机提供。压缩空气经过滤器，除去其中的油污、水分和粉尘，防止气体管路上的相关构件和增压泵受损。系统通过二位二通电磁阀组调整升压速率。过滤后的空气通过减压阀调压，以满足增压泵和气动阀的要求。减压阀上配有压力表，可以显示气压大小。经减压阀调压后的压缩空气由二位三通电磁阀控制通断，从而控制增压泵的启动或停机，控制气动阀的开启或关闭。
工作过程中所有工作状态由低压压力传感器、第一高压压力传感器、第二高压压力传感器和第三高压压力传感器采集，并传输到控制器的A/D采集模块，控制器的主控模块根据计算机设定的参数进行数据比较和逻辑判断，并向电磁阀和电磁阀组自动发出指令实现对增压泵和气动阀的控制，向二位二通电磁阀组发出指令实现对升压速率的控制。计算机与控制器通过R232通讯控制器进行数据传输，系统配备有应变仪和位移传感器，可以测量设备的静态应变和周长变化量，并将数据传递给控制器。计算机中配备专业控制软件，可以在人机界面上设定工作压力、保压时间、脉冲频率、脉冲压力上限值、交变循环次数、升压速率和报警压力等过程参数，并实现整个过程的自动控制。计算机通过专业软件可以输出压力、周长变化量、应变的关系。
为保证装置安全运行，在气体管路上设置安全阀，保证装置压力不会过载。另外，通过自动控制实现超压卸载功能，当压力超过设定的报警压力时，可以自动停机卸载并发出报警信号。为防止自动控制出现故障系统无法卸压，在液压管路上设置第一高压阀、第二高压阀、第三高压阀，即使自动控制失灵也可手动卸压。
权利要求
1.一种多功能高压设备安全性能检测装置，其特征在于它包括气体动力系统、注水排气系统、压力升降系统、测量控制系统、安全保护系统，气体动力系统依次连接有空气压缩机1、过滤器2、二位二通电磁阀组3、减压阀7、安全阀9、二位三通电磁阀10，并与低压泵4、第一高压泵11、第二高压泵12、第三高压泵30和低压气动阀31、第一高压气动阀20、第二高压气动阀23、第三高压气动阀26的进气口相连；注水排气系统依次连接有水箱33、低压过滤器34、低压泵4、蓄能器5、低压气动阀31、高压过滤器6，并与第一高压泵11、第二高压泵12、第三高压泵30的进液口相连；压力升降系统，包括相并联的第一高压泵11、第二高压泵12、第三高压泵30，第一高压泵11与第一高压气动阀20相连，第二高压泵12、第二高压气动阀23、比例溢流阀24依次相连，第三高压泵30与第三高压气动阀26相连，低压阀22位于第二高压气动阀23和比例溢流阀24之间的支线管路上；测量控制系统，包括计算机16、控制器17，低压压力传感器32、第一高压压力传感器14、第二高压压力传感器13、第三高压压力传感器28、应变仪35、位移传感器36，低压压力传感器32位于蓄能器5出口管路上，第一高压压力传感器14、第二高压压力传感器13、第三高压压力传感器28分别位于第一高压泵11、第二高压泵12、第三高压泵30出口高压管路上；安全保护系统，包括安全阀9、第一高压阀15、第二高压阀29、第三高压阀27，安全阀9位于减压阀7和二位三通电磁阀10之间的支线管路上，第一高压阀15、第二高压阀29、第三高压阀27分别位于第一高压泵11、第二高压泵12、第三高压泵30出口的卸压管路上。
2.根据权利要求1所述的一种多功能高压设备安全性能检测装置，其特征在于，所述的控制器17由R232通讯控制器S1、485-232转换模块S2、主控模块S3、A/D采集模块S4、输出模块S5和电源模块S6组成，控制器17通过R232通讯控制器S1与计算机16相接，通过A/D采集模块S4与低压压力传感器32、第一高压压力传感器14、第二高压压力传感器13、第三高压压力传感器28、应变仪35、位移传感器36相连，通过主控模块S3与二位三通电磁阀10和二位二通电磁阀组3相连。
全文摘要
本发明公开了一种多功能高压设备安全性能检测装置。它包括气体动力系统、注水排气系统、压力升降系统、测量控制系统和安全保护系统。进行高压测试时，由注水排气系统将压力介质经液体管线快速充填至高压设备中，并将设备中的气体排出。由压力升降系统完成加压、保压和卸压操作。处理过程所需动力由气体动力系统提供。测量控制系统监测和控制整个检测过程，并输出过程数据。当压力过载时，由安全保护系统保障安全。该装置可以对高压设备进行安全性能测试，包括耐压试验、疲劳试验、爆破试验和应力测试分析，具有增压快、压力稳定、操作简便和安全可靠等优点。
文档编号G01M99/00GK1828257SQ20061005028
公开日2006年9月6日 申请日期2006年4月10日 优先权日2006年4月10日
发明者郑津洋, 陈虹港, 徐平, 马歆, 张永, 徐阳 申请人:浙江大学