長時間高壓保壓測試臺及測試工件方法
【專利摘要】一種長時間高壓保壓測試臺涉及一種高壓檢測設備，它包括殼體、壓力供應單元、增壓單元、壓力轉(zhuǎn)換單元，所述的壓力供應單元、增壓單元和壓力轉(zhuǎn)換單元均安裝于殼體內(nèi)；實現(xiàn)在長時間保壓過程中的壓降進行自動補償，保壓的起始壓力值控制精準，以達到自動補償過程中壓力波動精度要求非常嚴格的控制的目的；同時巧妙的設計避免了壓力泵的反復頻繁啟動，從而對壓力泵起到很好的保護作用。在長時間保壓過程中的壓降進行自動補償，保壓的起始壓力值控制精準，自動補償過程中壓力波動精度要求非常嚴格的控制，這樣才能真實客觀的模擬現(xiàn)實條件，與理論研究條件接近甚至一致。
【專利說明】
長時間高壓保壓測試臺及測試工件方法
技術(shù)領域
[0001]本發(fā)明涉及一種高壓檢測設備，特別涉及到一種需要長時間高壓保壓，壓降自補償，壓力精度嚴格控制保壓測試臺。
【背景技術(shù)】
[0002]長時間高壓保壓測試臺，是專門為核工業(yè)理化工程研究院的新產(chǎn)品，進行長時間靜壓保壓測試，檢驗產(chǎn)品的耐壓強度、疲勞壽命性能，以驗證產(chǎn)品設計結(jié)構(gòu)、新材料應用能力，而研發(fā)制造.此設備特殊優(yōu)點是通過氣液壓力轉(zhuǎn)換，能對測試工件長時間超高壓保壓過程中的壓降進行自動補償和壓力精度的嚴格控制，同時設備帶有環(huán)境溫度控制、應變采集和序進增壓的功能，對被測工件的長期力學性能進行研究提供真實客觀的數(shù)據(jù).在核工業(yè)，航空航天，深潛設備，汽車測試，新材料等行業(yè)領域，得到了越來越廣泛的嘗試和應用，前景看好。
[0003]目前國內(nèi)外，對于超高壓90MPa的長時間保壓測試系統(tǒng)，高壓增壓，常用的是用高壓栗直接注液升壓，或者是普通栗驅(qū)動增壓缸來升壓，這種方式壓力控制精度較差；自動補償，常用的是比例閥控制栗，或者壓力輸出路直接用比例閥，用PLC反饋，壓力降時進行增補，這種方式在中低壓系統(tǒng)還行，在超高壓情況下，補償過程易超過設定壓力，效果不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的發(fā)明目的是:提供一種長時間高壓保壓測試臺，可以實現(xiàn)在長時間保壓過程中的壓降進行自動補償，保壓的起始壓力值控制精準，以達到自動補償過程中壓力波動精度要求非常嚴格的控制的目的；同時巧妙的設計避免了壓力栗的反復頻繁啟動，從而對壓力栗起到很好的保護作用。
[0005]為完成上述發(fā)明目的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:一種長時間高壓保壓測試臺，它包括殼體、壓力供應單元、增壓單元、壓力轉(zhuǎn)換單元，所述的壓力供應單元、增壓單元和壓力轉(zhuǎn)換單元均安裝于殼體內(nèi)；其特征在于:所述的壓力供應單為壓縮空氣供單元，所述的壓縮空氣供應單元包括滑片式空壓機、氣體球閥、儲氣罐、壓縮空氣過濾器、冷干機;所述的滑片式空壓機、氣體球閥、儲氣罐、壓縮空氣過濾器、冷干機順序連接;所述的壓力供應單元提供常溫潔凈的壓縮空氣;氣體增壓器內(nèi)預充有壓縮氣體;所述的緩沖氣罐通過自身的氣控閥接氣液轉(zhuǎn)換器。
[0006]長時間高壓保壓測試臺，是由低壓氣驅(qū)液栗，高壓氣驅(qū)液栗，栗驅(qū)動空氣比例閥，氣液轉(zhuǎn)換裝置，高壓氣體調(diào)壓閥，高壓氣體緩沖裝置，壓力采集系統(tǒng)，PLC控制器和終端顯示設置系統(tǒng)。
[0007]為了達到長時間，高精度，壓力自補償靜壓保壓要求，采用氣液轉(zhuǎn)換的工作原理.即通過控制氣體，由氣體對壓力進行傳遞，從而達到控制液體壓力.氣體壓縮量大，氣體壓力比液體壓力更容易控制；同時由于工件壓力的泄漏，會造成壓力栗的頻繁啟動;而本專利則用壓縮氣體預存的方式，利用高縮氣體，進行預置這種壓力，保持壓力在沒有栗壓參與的情況下，進行長時間保壓，從而達到保護壓力栗的作用。
[0008]在壓力轉(zhuǎn)換單元將液體輸入工件前;還并聯(lián)接入一個預充裝置，所述的預充裝置包括水箱、預沖栗、氣控閥;所述的預充栗通過管道向測試工件或壓力轉(zhuǎn)換單元的壓力轉(zhuǎn)換器預沖液體。
[0009]對上述技術(shù)方案作進一步的改進和細化:
在壓力轉(zhuǎn)換單元的前端還設有一個高壓退缸栗;所述的高壓退缸栗的輸出端接壓力轉(zhuǎn)換器的反向端;推動壓力轉(zhuǎn)換器反向運動。
[0010]所述的增壓單元是由氣控閥、電磁閥、氣體增壓器;氣控閥打開，電磁閥得電，通過調(diào)節(jié)增壓器的驅(qū)動空氣調(diào)壓閥，改變驅(qū)動空氣壓力。
[0011]所述的壓力轉(zhuǎn)換單元包括氣體輸入端、活塞部分和液體部分;所述的氣體輸入端接受來自增壓單元的氣體，氣體推動活塞桿，由活塞推動液體，液體進入工件進行保壓。所述的液體為水。
[0012]采用外部驅(qū)動空氣氣源，作用低壓氣驅(qū)液栗，將測試介質(zhì)注入氣液轉(zhuǎn)換器，對測試工件進行排氣和預充.然后，低壓氣源，通過氣體增壓器進行增壓，經(jīng)過氣體緩沖器，壓力調(diào)節(jié)閥，高壓氣體進入氣液轉(zhuǎn)換器氣驅(qū)端，從而對測試液體介質(zhì)進行增壓，通過壓力調(diào)節(jié)器，壓力傳感器，和PLC控制器，控制不同的高壓氣體壓力輸出，進而達到對測試液體介質(zhì)的不同增壓壓力的需求和壓降自動補償.高壓氣驅(qū)液栗，通過比例調(diào)壓閥控制其驅(qū)動空氣，調(diào)節(jié)栗的出口壓力，對氣液轉(zhuǎn)換器進行退缸.可通過電腦界面對測試壓力的設置和顯示。
[0013]它還包括一個動態(tài)應變采集監(jiān)測控制系統(tǒng)；用于采集包預充退缸裝置中的:水箱液位開關，驅(qū)動空氣壓力傳感器，高壓液傳感器;氣體增壓裝置中的:進氣壓力傳感器，驅(qū)動空氣傳感器，高壓氣壓力傳感器;氣液轉(zhuǎn)換裝置中的:高壓壓力傳感器，接近開關的信息。
[0014]采用氣路調(diào)壓閥(自動調(diào)節(jié)補償能力)，液栗預充補液(水)，完全滿足長時間保壓過程中的壓降進行自動補償，節(jié)減人工操作和監(jiān)控;采用特殊研制氣液轉(zhuǎn)換器，通過控制氣，由氣來推液，明顯優(yōu)化起始增壓時，壓力精度的控制，幾乎與設定值(想要的壓力值)一致；
借用氣體壓力易于控制的物理特性，采用氣體調(diào)壓閥，當壓力降時，氣體調(diào)壓閥同步微調(diào)，補壓時，壓力精度的控制十分理想，比傳統(tǒng)的直接控制試驗介質(zhì)(液體)，壓力波動明顯改善；
實現(xiàn)對水的高壓壓力控制，比傳統(tǒng)的對液壓油的控制，健康環(huán)保，成本低廉。
[0015]1、為本配合上述設備，本專利提供一種工件測試方法，包括以下步驟:
(1)空壓機裝置啟動供氣
啟動空壓機，打開球閥，Sbar壓縮空氣進入儲氣罐，經(jīng)過空氣過濾器過濾，除油除水；啟動冷干機，壓縮空氣降溫冷卻，同時去除殘余的水蒸汽，為系統(tǒng)各用氣點提供常溫潔凈的壓縮空氣；
(2)預充裝置啟動預充測試介質(zhì)(水)
給水箱注入水，通過液位開關判斷注水高度，打開球閥，啟動預充栗，打開氣控閥，給測試工件和氣液轉(zhuǎn)換器的液側(cè)沖液，當氣液轉(zhuǎn)換器的活塞觸發(fā)到氣側(cè)接近開關，停止預充栗，預充完成；
(3)氣體增壓裝置啟動，系統(tǒng)增壓打開進氣閥，電磁閥得電，氣體增壓器啟動，將Sbar的壓縮空氣進行增壓，通過調(diào)節(jié)增壓器的驅(qū)動空氣調(diào)壓閥，改變驅(qū)動空氣壓力，從而得到不同高壓輸出，高壓空氣經(jīng)過緩沖儲氣罐，供給氣液轉(zhuǎn)換器；
(4)氣液轉(zhuǎn)換裝置開啟，將氣壓轉(zhuǎn)換為測試所需的液壓
氣液轉(zhuǎn)換器通過氣壓，推動轉(zhuǎn)換器活塞，活塞推動液體水，水壓縮產(chǎn)生壓力；
打開截止閥，調(diào)節(jié)減壓閥，調(diào)節(jié)到測試所需的目標壓力900bar，氣壓經(jīng)過氣液轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為測試所需水壓，對測試工件進行保壓.長時間保壓，系統(tǒng)有壓降時，通過調(diào)壓閥自動補償，達到保壓壓力平穩(wěn)和精準；
(4)退缸裝置啟動，讓氣液轉(zhuǎn)換器活塞順利退回。
【附圖說明】
[0016]圖1為空壓機的原理圖。
[0017]圖2為轉(zhuǎn)換器的供氣原理圖。
[0018]圖3為預充退缸裝置原理圖。
[0019]圖4為轉(zhuǎn)換器的連接圖。
【具體實施方式】
[0020]為了更好的說明本專利的特點，下面結(jié)合附圖作進一步的說明:
設備分為預充部分，氣液壓力控制和轉(zhuǎn)換部分，轉(zhuǎn)換器退缸部分.外部驅(qū)動空氣氣源，作用低壓氣驅(qū)液栗，將測試介質(zhì)注入氣液轉(zhuǎn)換器，對測試工件進行排氣和預充.然后，低壓氣源，通過氣體增壓器進行增壓，經(jīng)過氣體緩沖器，壓力調(diào)節(jié)閥，高壓氣體進入氣液轉(zhuǎn)換器氣驅(qū)端，從而對測試液體介質(zhì)進行增壓，通過壓力調(diào)節(jié)器，壓力傳感器，和PLC控制器，控制不同的高壓氣體壓力輸出，進而達到對測試液體介質(zhì)的不同增壓壓力的需求和壓降自動補償.高壓氣驅(qū)液栗，通過比例調(diào)壓閥控制其驅(qū)動空氣，調(diào)節(jié)栗的出口壓力，對氣液轉(zhuǎn)換器進行退缸.可通過電腦界面對測試壓力的設置和顯示。
[0021 ] 1、空壓機裝置包含有滑片式空壓機，氣體球閥，儲氣罐，壓縮空氣過濾器，冷干機。
[0022]2、液體(水)預充退缸裝置包含有盛水水箱，水過濾器，低壓預充栗，高壓退缸栗，驅(qū)動栗空氣比例調(diào)壓閥，氣體安全閥，電磁閥，水高壓壓力表，水高壓卸荷閥。
[0023]3、氣體增壓裝置包含有氣體增壓器，進氣過濾器，進氣壓力表，進氣截止閥，驅(qū)動空氣過濾器，驅(qū)動空氣調(diào)壓閥，驅(qū)動空氣壓力表，安全閥，驅(qū)動空氣電磁閥，氣高壓安全閥，氣高壓壓力表，高壓氣卸荷閥，高壓儲氣緩沖罐。
[0024]4、氣液轉(zhuǎn)換裝置
包含有進氣截止閥，進氣調(diào)壓閥，氣液轉(zhuǎn)換器，進液氣控閥，進液單向閥，卸荷閥。
[0025]5、動態(tài)應變采集監(jiān)測控制系統(tǒng)
包含應變測試系統(tǒng)(PLC，工控機，顯示器);預充退缸裝置中的:水箱液位開關，驅(qū)動空氣壓力傳感器，高壓液傳感器;氣體增壓裝置中的:進氣壓力傳感器，驅(qū)動空氣傳感器，高壓氣壓力傳感器;氣液轉(zhuǎn)換裝置中的:高壓壓力傳感器，接近開關。
[0026]A)采用氣路調(diào)壓閥(自動調(diào)節(jié)補償能力)，液栗預充補液(水)，完全滿足長時間保壓過程中的壓降進行自動補償，節(jié)減人工操作和監(jiān)控； B)采用特殊研制氣液轉(zhuǎn)換器，通過控制氣，由氣來推液，明顯優(yōu)化起始增壓時，壓力精度的控制，幾乎與設定值(想要的壓力值)一致；
C)借用氣體壓力易于控制的物理特性，采用氣體調(diào)壓閥，當壓力降時，氣體調(diào)壓閥同步微調(diào)，補壓時，壓力精度的控制十分理想，比傳統(tǒng)的直接控制試驗介質(zhì)(液體)，壓力波動明顯改善；
D)實現(xiàn)對水的高壓壓力控制，比傳統(tǒng)的對液壓油的控制，健康環(huán)保，成本低廉。
[0027]實現(xiàn)長時間高壓自動保壓，分為六步。
[0028]1.、空壓機裝置I啟動供氣
啟動空壓機I，打開球閥，Sbar壓縮空氣進入儲氣罐10，經(jīng)過空氣過濾器過濾14，除油除水；啟動冷干機，壓縮空氣降溫冷卻，同時去除殘余的水蒸汽，為系統(tǒng)各用氣點提供常溫潔凈的壓縮空氣。
[0029]2.、預充裝置啟動預充測試介質(zhì)(水)
給水箱注入水，通過液位開關判斷注水高度，打開球閥，啟動預充栗3，打開氣控閥，給測試工件和氣液轉(zhuǎn)換器的液側(cè)沖液，當氣液轉(zhuǎn)換器的活塞觸發(fā)到氣側(cè)接近開關，停止預充栗，預充完成。
[0030]3、氣體增壓裝置11啟動，系統(tǒng)增壓
打開進氣閥，電磁閥得電，氣體增壓器啟動，將Sbar的壓縮空氣進行增壓，通過調(diào)節(jié)增壓器的驅(qū)動空氣調(diào)壓閥，(P增=P驅(qū)X壓力比+P入)，改變驅(qū)動空氣壓力，從而得到不同高壓輸出，高壓空氣經(jīng)過緩沖儲氣罐，供給氣液轉(zhuǎn)換器13。
[0031]4、氣液轉(zhuǎn)換裝置開啟，將氣壓轉(zhuǎn)換為測試所需的液壓氣液轉(zhuǎn)換器工作原理如圖4。即通過氣壓，推動轉(zhuǎn)換器活塞，活塞推動液體水，水壓縮產(chǎn)生壓力。
[0032]打開截止閥，調(diào)節(jié)減壓閥12，調(diào)節(jié)到測試所需的目標壓力900bar，氣壓經(jīng)過氣液轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為測試所需水壓，對測試工件5進行保壓.長時間保壓，系統(tǒng)有壓降時，通過調(diào)壓閥自動補償，達到保壓壓力平穩(wěn)和精準。
[0033]5、退缸裝置4啟動，讓氣液轉(zhuǎn)換器活塞順利退回。
[0034]整個測試過程中，退缸裝置4不一定會啟動.當測試工件在高壓液體介質(zhì)耐壓測試下，本身存在泄漏，一次長時間保壓(如15000小時)，由于測試工件泄漏，氣液轉(zhuǎn)換器為了達到氣液壓力平衡，活塞會往液測移動，當移動到接近液測底部，觸發(fā)液側(cè)接近開關，一次測試時間還沒到時，高壓退缸裝置啟動.電磁閥得電，退缸栗啟動，氣控閥打開，往轉(zhuǎn)換器液側(cè)栗液，克服高壓氣壓，活塞向氣側(cè)移動，轉(zhuǎn)換器退缸，繼續(xù)測試。
[0035]在長時間保壓過程中的壓降進行自動補償，保壓的起始壓力值控制精準，自動補償過程中壓力波動精度要求非常嚴格的控制，這樣才能真實客觀的模擬現(xiàn)實條件，與理論研究條件接近甚至一致。
【主權(quán)項】
1.一種長時間高壓保壓測試臺，它包括殼體、壓力供應單元、增壓單元、壓力轉(zhuǎn)換單元，所述的壓力供應單元、增壓單元和壓力轉(zhuǎn)換單元均安裝于殼體內(nèi)；其特征在于:所述的壓力供應單為壓縮空氣供單元，所述的壓縮空氣供應單元包括滑片式空壓機、氣體球閥、儲氣罐、壓縮空氣過濾器、冷干機;所述的滑片式空壓機、氣體球閥、儲氣罐、壓縮空氣過濾器、冷干機順序連接;所述的壓力供應單元提供常溫潔凈的壓縮空氣;所述的增壓單元包括氣體增壓器和緩沖氣罐;緩沖氣罐內(nèi)預充有壓縮氣體;所述的緩沖氣罐通過自身的氣控閥接氣液轉(zhuǎn)換器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長時間高壓保壓測試臺，其特征在于:在壓力轉(zhuǎn)換單元將液體輸入工件前;還并聯(lián)接入一個預充裝置，所述的預充裝置包括水箱、預沖栗、氣控閥;所述的預充栗通過管道向測試工件或壓力轉(zhuǎn)換單元的壓力轉(zhuǎn)換器預沖液體。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長時間高壓保壓測試臺，其特征在于:在壓力轉(zhuǎn)換單元內(nèi)還設有一個高壓退缸栗;所述的高壓退缸栗的輸出端接壓力轉(zhuǎn)換器的反向端;推動壓力轉(zhuǎn)換器反向運動。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長時間高壓保壓測試臺，其特征在于:所述的增壓單元是由氣控閥、電磁閥、氣體增壓器;氣控閥打開，電磁閥得電，通過調(diào)節(jié)增壓器的驅(qū)動空氣調(diào)壓閥，改變驅(qū)動空氣壓力。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長時間高壓保壓測試臺，其特征在于:所述的壓力轉(zhuǎn)換單元包括氣體輸入端、活塞部分和液體部分;所述的氣體輸入端接受來自增壓單元的氣體，氣體推動活塞桿，由活塞推動液體，液體進入工件進行保壓。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長時間高壓保壓測試臺，其特征在于:所述的液體為水。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長時間高壓保壓測試臺，其特征在于:它還包括一個動態(tài)應變采集監(jiān)測控制系統(tǒng)；用于采集包預充退缸裝置中的:水箱液位開關，驅(qū)動空氣壓力傳感器，高壓液傳感器;氣體增壓裝置中的:進氣壓力傳感器，驅(qū)動空氣傳感器，高壓氣壓力傳感器;氣液轉(zhuǎn)換裝置中的:高壓壓力傳感器，接近開關的信息。8.—種利用權(quán)利要求1所述長時間高壓保壓測試臺測試工件的方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)空壓機裝置啟動供氣 啟動空壓機，打開球閥，Sbar壓縮空氣進入儲氣罐，經(jīng)過空氣過濾器過濾，除油除水；啟動冷干機，壓縮空氣降溫冷卻，同時去除殘余的水蒸汽，為系統(tǒng)各用氣點提供常溫潔凈的壓縮空氣； (2)預充裝置啟動預充測試介質(zhì) 給水箱注入水，通過液位開關判斷注水高度，打開球閥，啟動預充栗，打開氣控閥，給測試工件和氣液轉(zhuǎn)換器的液側(cè)沖液，當氣液轉(zhuǎn)換器的活塞觸發(fā)到氣側(cè)接近開關，停止預充栗，預充完成； (3)氣體增壓裝置啟動，系統(tǒng)增壓 打開進氣閥，電磁閥得電，氣體增壓器啟動，將一定壓力壓縮空氣進行增壓，通過調(diào)節(jié)增壓器的驅(qū)動空氣調(diào)壓閥，改變驅(qū)動空氣壓力，從而得到不同高壓輸出，高壓空氣經(jīng)過緩沖儲氣罐，供給氣液轉(zhuǎn)換器進行補償； (4)氣液轉(zhuǎn)換裝置開啟，將氣壓轉(zhuǎn)換為測試所需的液壓 氣液轉(zhuǎn)換器通過氣壓，推動轉(zhuǎn)換器活塞，活塞推動液體水，水壓縮產(chǎn)生壓力； 打開截止閥，調(diào)節(jié)減壓閥，調(diào)節(jié)到測試所需的目標壓力，氣壓經(jīng)過氣液轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為測試所需水壓，對測試工件進行保壓.長時間保壓，系統(tǒng)有壓降時，通過調(diào)壓閥自動補償來自增壓器內(nèi)的氣壓，達到保壓壓力平穩(wěn)和精準； (5)退缸裝置啟動，讓氣液轉(zhuǎn)換器活塞順利退回。
【文檔編號】G01N3/02GK106053242SQ201610356344
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月26日
【發(fā)明人】張俊, 余濤, 徐小斌, 梁興龍
【申請人】麥格思維特(上海)流體工程有限公司