專利名稱：一種水壓試驗(yàn)機(jī)壓力平衡裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水壓試驗(yàn)機(jī)，特別涉及一種利用獨(dú)立的雙閉環(huán)控制裝置進(jìn)行控制 的水壓試驗(yàn)機(jī)。
背景技術(shù)：
水壓試驗(yàn)機(jī)是將管子沖滿水后兩端密封加壓到一定的壓力，從而驗(yàn)證管子是否達(dá) 到API耐壓標(biāo)準(zhǔn)。寶鋼于1994年成套引進(jìn)了德國(guó)先進(jìn)的鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)，該水壓試驗(yàn)機(jī)在 國(guó)內(nèi)外同類設(shè)備中是最先進(jìn)的。該水壓試驗(yàn)機(jī)的基本原理如下在鋼管試壓過(guò)程中，試驗(yàn)壓力是按設(shè)定的過(guò)程進(jìn)行升壓的，理論上要求平衡缸 (支撐缸)的壓力P1按照一定的比例實(shí)時(shí)跟隨試驗(yàn)壓力(增壓缸)P3,

圖1表示了這種平衡 關(guān)系。由圖1可得
權(quán)利要求
1.一種水壓試驗(yàn)機(jī)壓力平衡裝置，包括一增壓系統(tǒng)，一平衡系統(tǒng)以及總線，所述增壓系 統(tǒng)和平衡系統(tǒng)通過(guò)總線連接，其特征在于所述增壓系統(tǒng)包括一增壓器，作為所述增壓系統(tǒng)的動(dòng)力源； 一 PLC控制器，通過(guò)總線與所述平衡系統(tǒng)連接；一增壓器控制閥，與所述PLC控制器和增壓器連接，接收PLC控制器的壓力信號(hào)，調(diào)節(jié) 增壓器控制閥的開(kāi)度，控制增壓器流量；一增壓缸，作為所述增壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，執(zhí)行增壓動(dòng)作； 一 P/I傳感器，與所述增壓缸連接，用于反饋增壓系統(tǒng)的實(shí)際壓力值； 一 PI控制器，用以實(shí)現(xiàn)所述增壓系統(tǒng)壓力值的穩(wěn)定調(diào)節(jié)；一比例溢流閥，與所述PI控制器連接，接收PI控制器的信號(hào)，調(diào)整閥的開(kāi)度，實(shí)現(xiàn)所述 增壓系統(tǒng)壓力的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)；第一累加器，與所述增壓缸、增壓器控制閥和比例溢流閥連接，用以存儲(chǔ)來(lái)自增壓器控 制閥和比例溢流閥的壓力信號(hào)，并將該信號(hào)累加后發(fā)送給增壓缸；第二累加器，與PLC控制器、PI控制器和P/I傳感器連接，用以存儲(chǔ)來(lái)自PLC控制器的 壓力信號(hào)和P/I傳感器反饋的壓力信號(hào)，并將該信號(hào)累加后發(fā)送給PI控制器。 所述平衡系統(tǒng)包括 一增壓器，作為所述平衡系統(tǒng)的動(dòng)力源；一液壓軸控制器，通過(guò)總線與所述PLC控制器連接，接收由總線傳送的PLC控制器壓力 信號(hào)，根據(jù)該壓力信號(hào)向所述平衡系統(tǒng)發(fā)送壓力信號(hào)；一平衡缸，作為所述平衡系統(tǒng)的執(zhí)行元件，執(zhí)行增壓動(dòng)作； 一 P/I傳感器，與所述平衡缸連接，用于反饋平衡系統(tǒng)的實(shí)際壓力值； 一 PI控制器，用以實(shí)現(xiàn)所述平衡系統(tǒng)壓力值的穩(wěn)定調(diào)節(jié)；一累加器，與所述液壓軸控制器、P/I傳感器和PI控制器連接，用以存儲(chǔ)來(lái)自液壓軸控 制器的壓力信號(hào)和P/I傳感器反饋的壓力信號(hào)，并將該信號(hào)累加后發(fā)送給PI控制器；一電液控制閥，與所述PI控制器、增壓器和平衡缸連接，接收來(lái)自PI控制器的壓力信 號(hào)，調(diào)節(jié)閥芯以控制增壓器的流量。
2.如權(quán)利要求1所述的水壓試驗(yàn)機(jī)壓力平衡裝置，其特征在于所述液壓軸控制器為 數(shù)字式液壓軸控制器。
3.如權(quán)利要求2所述的水壓試驗(yàn)機(jī)壓力平衡裝置，其特征在于所述電液控制閥為高 頻響比例閥或伺服閥。
4.如權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的水壓試驗(yàn)機(jī)壓力平衡裝置，其特征在于所述增 壓系統(tǒng)中的增壓器包括若干個(gè)增壓泵。
5.一種水壓試驗(yàn)機(jī)壓力平衡裝置控制方法，其特征在于包括如下步驟(1)準(zhǔn)備階段將試件放置到試壓工位，然后密封試件，開(kāi)始充水；(2)充水階段開(kāi)始充水后，為了平衡充水時(shí)的壓力，設(shè)置一個(gè)平衡缸的初始?jí)毫χ担?并將其傳輸給PLC控制器，PLC控制器又通過(guò)總線將其傳輸給液壓軸控制器，同時(shí)平衡系統(tǒng) 的增壓器通過(guò)電液控制閥向平衡缸提供壓力源，液壓軸控制器根據(jù)平衡系統(tǒng)I/P傳感器的 反饋值和初始?jí)毫χ祵?duì)電液控制閥的閥芯進(jìn)行控制，進(jìn)而調(diào)節(jié)系統(tǒng)的壓力；(3)增壓階段充水結(jié)束后，增壓開(kāi)始，增壓系統(tǒng)的增壓器開(kāi)始增壓，試件內(nèi)水的壓力通過(guò)增壓系統(tǒng)的I/P傳感器反饋給PLC控制器，PLC控制器通過(guò)總線將該值傳輸給液壓軸 控制器，液壓軸控制器根據(jù)該值控制平衡系統(tǒng)的壓力，并將平衡系統(tǒng)I/P傳感器反饋的實(shí) 際壓力值與PLC通過(guò)總線傳輸?shù)膲毫χ颠M(jìn)行比較，不斷通過(guò)調(diào)整電液控制閥的閥芯來(lái)調(diào)整 偏差值，使增壓系統(tǒng)和平衡系統(tǒng)始終處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，直至達(dá)到設(shè)定壓力值，試壓完成；(4)卸壓階段保壓時(shí)間到后，增壓系統(tǒng)的增壓器開(kāi)始卸壓，比例溢流閥按給定斜率卸 壓，隨之撤銷(xiāo)平衡系統(tǒng)的跟隨行為，卸壓過(guò)程完成。
6.如權(quán)利要求5所述的水壓試驗(yàn)機(jī)壓力平衡裝置控制方法，其特征在于所述步驟(3) 增壓階段還需設(shè)定增壓時(shí)間，當(dāng)超過(guò)設(shè)定增壓時(shí)間壓力仍未達(dá)到設(shè)定壓力值時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警， 增壓器執(zhí)行正常卸壓程序。
7.如權(quán)利要求6所述的水壓試驗(yàn)機(jī)壓力平衡裝置控制方法，其特征在于所述步驟(3) 增壓階段還包括當(dāng)增壓壓力超過(guò)設(shè)定壓力值的10%或平衡缸位移超過(guò)設(shè)定范圍時(shí)，系統(tǒng) 報(bào)警，增壓系統(tǒng)增壓器停止增壓，斷開(kāi)平衡缸系統(tǒng)的跟隨行為，增壓系統(tǒng)緊急卸壓。
8.如權(quán)利要求7所述的水壓試驗(yàn)機(jī)壓力平衡裝置控制方法，其特征在于所述步驟(3) 增壓階段若發(fā)生泄漏，則系統(tǒng)報(bào)警，增壓器執(zhí)行正常卸壓程序。
9.如權(quán)利要求8所述的水壓試驗(yàn)機(jī)壓力平衡裝置控制方法，其特征在于所述步驟(4) 卸壓階段還需設(shè)定卸壓時(shí)間，當(dāng)超過(guò)設(shè)定卸壓時(shí)間壓力仍未卸掉時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，增壓系統(tǒng)增 壓器慢速后退卸壓。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種水壓試驗(yàn)機(jī)壓力平衡裝置，包括增壓系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)和總線，增壓系統(tǒng)包括增壓器、PLC控制器、增壓器控制閥和增壓缸；平衡系統(tǒng)包括增壓器、液壓軸控制器、電液控制閥和平衡缸。該增壓系統(tǒng)和平衡系統(tǒng)均具有動(dòng)力源和執(zhí)行元件，形成了兩個(gè)獨(dú)立又有機(jī)結(jié)合的閉環(huán)控制系統(tǒng)。此外本發(fā)明還公開(kāi)了一種水壓試驗(yàn)機(jī)壓力平衡裝置控制方法，其通過(guò)充水、增壓、卸壓等步驟對(duì)水壓試驗(yàn)機(jī)壓力平衡裝置進(jìn)行閉環(huán)控制，該裝置和方法提高了裝置壓力平衡的穩(wěn)定性，便于故障檢修，確保了設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
文檔編號(hào)G01N3/12GK101995354SQ20091019463
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2009年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月27日
發(fā)明者任喬奇, 劉建民, 周勇德, 彭志牛, 李杰峰, 王小寶, 錢(qián)惠江, 顧皓 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司