液壓試驗機優化設計淺議

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a摘要：目的為解決當前液壓試驗機存在的檢測效率低、精準度低、穩定性差、危險性高等問題，提供了一種恒定水壓試驗系統設計方案。方法在控制系統方面，可編程控制器通過接收來自壓力檢測模塊監測的水泵壓力數值，控制壓力調節模塊對水泵發送泄壓或加壓指令，水泵的工作頻率通過控制變頻器的輸出頻率進行調節。結果隨機抽選10組不同種類的容器進行液壓試驗，每組容器測試60次，成功率達到96.17%。結論新系統實現了智能調節水泵壓力自動進行恒定液壓試驗，降低設備操作難度的同時提高了檢測效率和檢驗質量。

關鍵詞：恒定水壓試驗系統；液壓試驗；可編程控制器；連接裝置

擬裝液體的所有設計型號的金屬、塑料和復合容器投入使用前，都必須順利通過適當的液壓試驗[1]。同時容器設計、制造方式或材料的每次改變，之后都必須重新進行試驗[2]。試驗前保證容器的密封性能不受封閉裝置的通風口影響，降低因封閉器出現滲漏現象而導致誤判的風險，提高液壓試驗結果的準確性和有效性[3]。檢測裝置必須能夠連續、均勻地施加試驗壓力，且在整個試驗期間保持恒定[4]。傳統的液壓試驗機多為半自動裝置，需手動進行注水補壓、放水泄壓以控制試驗容器內部施加的壓力，導致操作人員勞動強度大、檢測效率低下以及試驗結果存在較大的偏差。為解決現有液壓試驗裝置存在的技術問題，本文提供了一種恒定水壓試驗系統，可以實現智能調節水泵壓力進行自動恒定水壓試驗[5]。

1.控制系統設計

恒定水壓試驗系統結構組成如圖1所示，其包括：變頻器D700、水泵G0、可編程控制器A1、壓力檢測模塊和壓力調節模塊。通過壓力檢測模塊實時監測水泵G0的壓力數據，并由可編程控制器A1控制壓力調節模塊對水泵G0進行加壓或泄壓，通過調節變頻器D700頻率，實現了智能化恒定水壓試驗[6]。變頻器電路設計如圖2所示，可編程控制器A1與變頻器D700之間通過CAN總線通信，同時利用單相220v給開關電源V1供電，為設備提供穩定24V電源以防設備損壞、數據誤差偏大以及控制精度降低[7]。可編程控制器電路設計如圖3所示，設計有三路三對分別設置在水泵G0的進水管、出水管處的相應加載閥和泄壓閥。可編程控制器A1控制泄壓閥對水泵G0進行泄壓或控制加載閥對水泵G0進行加壓以產生對水泵G0的固定增益，即可編程控制器A1適于根據固定增益調節變頻器D700的輸出頻率，以對水泵G0的工作頻率進行調節[8]。壓力傳感器SP1適于監測水泵G0的壓力數據，通過AD轉換器A2將4-20ma信號傳輸至可編程控制器A1[9]。水缸限位模塊和變頻器故障報警模塊電路設計如圖4所示，可編程控制器A1適于通過水缸限位模塊獲取水缸液位超限信號，通過變頻器D700故障報警獲取變頻器D700故障信號，以控制水泵G0停止運行，能夠保護設備及使用人員的安全[10]。

2.系統穩定性與可靠性測試

通過液壓試驗來測試恒定水壓試驗系統的穩定性與可靠性，每20批試驗樣品為一組，記錄試驗壓力和保壓時間能否達到標準的相應要求，測試數據見表1。根據液壓試驗的測試數據，每批試驗樣品數量為6個，每組120次，10組樣品總計測試1200次。傳統的液壓試驗機成功率僅88.83%，試驗中壓力突增，容器內部受到瞬時高壓沖擊產生巨大形變破損；試驗中壓力偏低，無法達到試驗技術要求，不符合檢測結果準確性與穩定性的要求。優化后的液壓試驗機恒定水壓試驗系統運行相對穩定可靠，試驗完成率達96.17%，但新裝置存在連接閥內部水量回流導致的試驗不合格現象。

3.連接閥結構及原理

連接閥作為液壓試驗機與包裝容器連接的關鍵裝置，針對傳統連接閥在液壓試驗過程中內部出現的水回流現象，設計了一種防回流的連接閥來解決上述問題。新型連接閥包括螺紋筒、六角外筒、擋片、螺紋桿、防回流組件和通孔，整體結構如圖5所示。連接閥通過在螺紋筒的一端設置防回流筒，底端筒半徑大于頂端筒半徑，底端筒內設置有通過懸空盤連接的半浮球，半浮球會在水從底部反流時向上浮動將頂端筒的通孔封閉，實現防回流的功能[11]。防回流組件組成結構包括頂端筒、底端筒、半浮球和承托部，設置在螺紋桿一端的通孔內，主要用于防止水從螺紋桿流向螺紋筒的一端[12]。
4結語

針對當前液壓試驗機開展了研究，設計并優化了恒定水壓試驗系統。模塊化的功能設計使得液壓試驗機可以針對某個單獨的控制模塊進行升級，與傳統的水壓試驗機相比操作靈活方便、功能更多樣化，解決了傳統人工手動操作的效率低、危險性高等難題。增設故障報警模塊，提高了設備運行中的安全性。優化連接裝置增設防回流組件的設計，能夠保證連接閥承載單向水流的傳輸，有利于提高檢測結果的精準性和有效性。

作者:吳彬 朱雅 陳雪 單位:南京海關危險貨物與包裝檢測中心 常州依博羅斯達芬機械有限公司 常州工業及消費品檢驗有限公司