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  管材耐压爆破试验机的操作与维护 摘要: 本文论述了管材耐压爆破试验机的现状,对管材耐压爆破试验机的工作原 理及操作进行了分析, 并提出了其维护保养的要点,最后探讨了当前管材耐压爆 破试验机管的关键技术问题。 关键词:管材;耐压爆破试验机;增压泵;软件;维护 一、管材耐压爆破试验机的现状 随着我国煤炭行业的发展, 矿井深度的不断增加,要求试压的钢管比例越来 越高。 由于我国高压水压试验机设备的设计制造属于空白,冶金企业所使用的高 压水压试验机主要依赖进口。进口试验机生产线除价格很高外,花费大量外汇, 产能也远远不能满足国内市场的需要,因此,我国急需开发工艺先进、自动化程 度高、性价比合理、适用于高钢级钢管的高压水压试验机。 二、管材耐压爆破试验机原理 微机控制管材静液压爆破试验机爆破增压系统 (核心部件)采用清洁自来水 作为增压介质,压缩空气作为驱动力源,至额定增压,专门针对大管径的钢管进 行水压和爆破试验,测试钢管的屈服压力、最高压力和爆破极限压力,从而保证 钢管在高压和强扭矩环境下的使用性能。 试压的管材的一般壁厚 t ? p,则其横向应力为: D ,属于薄壁。试压时封闭两端,受液体的内压 20 纵向应力为: 可见,纵向应力为横向应力的 2 倍,故破裂试压的管材一般先沿纵向裂开。 取 选型。 ,由 D 可确定爆破的最高水压,从而对爆破试验系统元件 三、管材耐压爆破试验机系统的主要组成及操作 (一)气动增压泵 工作原理: 压缩空气驱动大面积端活塞上下运动, 小面积端装有两个单向阀, 活塞的一吸一抽得到高压液体输出。输出压力可高达 700MPa,适用水、液压油 等大部分介质。结构上由驱动空气入口、驱动空气管路、气动活塞、顶部挺杆、 先导阀口、换向阀、底部挺杆、先导排气口、消声器、入口单向阀、出口单向阀 等部分组成。 气动增压泵与电动泵相比具有以下优点:可保持在任何预定压力下,不再消 耗能量和产生热量;气动增压泵不产生热量,不会有火花和火焰危险;压力线性 输出,容易人工控制;达 700MPa 的增压能力,满足大多数高压需要;容易应用 于自动控制系统中;连续启停,不受限制,并无不良影响;气动活塞环及其它气 动部件在工作状态时不需要添加润滑油, 节省运行成本, 并可防止油气污染环境; 气动增压泵以压缩空气为动力源,不需使用电源;气动增压泵运行时不需要使用 润滑油。 (二)空气部分 1、驱动空气系统 使用单级、风冷、箱式低噪声螺杆空气压缩机,通过 PLC 的组态界面显示 控制。 2、空气缓冲罐 采用蓄能器补压,可实现无源控制,减少了电机和加压系统的工作时间,提 高加压系统的使用寿命,同时也保证了压力精度。缓冲罐设计压力为 1.0MPa。 罐体设有安全阀,保证罐安全工作。下面设有排污阀,可排出压缩空气中污物, 同时设有压力表,可直观显示空气压力。 3、空气干燥系统 空气干燥系统采用冷冻式干燥机,露点在 -15℃(常压下)。 (三)控制部分 控制部分主要由电磁阀、压力传感器、工业控制软件 PLC、工控机、电视 监控和激光打印机组成。 1、工业控制软件 采用组态王软件进行界面设计和工艺流程设计,如下图,界面设计按能够记 录爆破整个过程的压力变化、最高压力。并能够打印和在计算机中输出(jpeg 格 式或 bmp 格式)的压力-时间关系曲线, 试压过程中压力信号和时间值用图形和数 字同时显示,时间轴随时间的推进自行压缩,数据要能够随时存贮,并有断电数 据保护功能和数据曲线修复功能,存贮的数据要方便事后查询,有数据放大和遍 历功能。软件采用 Windows 模式中的菜单控制和工具条按钮控制两种控制试验 的方式。可单屏和分屏动态显示时间-压力曲线。 图 界面设计和工艺流程 设备的运行、 管道流通和阀门的工作状态采用动画设计,参数值显示采用动 态伸缩条,使整体效果更为形象直观,可实现各界面间的自由切换,加上融合了 数据处理算法,具有实时、可靠、高速等特点。设计跳出报警菜单功能,避免不 正常操作和参数异常现象,增加整个装置和系统的可靠性和安全性。 2、PLC 以 PLC 可作为下位机,接进压力等传感器的信号,根据工艺要求,对所有 的设备及阀门进行控制。同时通过 PPI 电缆、PLC 与组态软件进行通讯,各个设 备及阀门的运行状态可动态地出现在工控机显示屏上。 3、电视监控 电视监控由普通型工控机、 键盘、 鼠标、 可刻录光驱、 前置 USB 接口、 43cm 彩管显示器,光学自动变焦摄像头、云台控制解码器、云台和球罩等组成。摄像 界面可在显示器中进行各种显示方式的切换、放大、全拍、抓拍和回放;并可进 行刻录和备份。 控制系统及监控系统均安装于集中控制柜内,控制柜安装于控制室内,方便 操作人员操作、观察。采用双显示屏,一个用于摄像监视,一个用于数据输入及 曲线在线生成。 四、设备维护与保养 1、定期检查,保持零件、部件的完整性。 2、定期对试验介质的更换(一般是每做完一次试验就更换一次),定期对 介质箱清洗。 3、定期对过滤器进行清洗(两个月一次),清洗方法是用扳手松开过滤器 侧面的螺帽松开,清出杂质。再用扳手将螺帽上紧。 4、每次做完试验后必须对试验仓内进行清洗。清洗是一定不要忘记漏油板 下面也要进行清洗。 5、定期检查油雾中是否有油,是否低于下限位,如没油或油少请及时加油。 油雾器适用油可用透平 1 号油(ISOVG32)或粘度较低的空压机润滑油。 6、设备每连续运行 8 小时以上需对过滤器进行一次排水。否则驱动气体中 的杂质和水分就会进入增压泵的驱动缸内,以损坏缸内的密封圈。 7、确定气控阀驱动气压的压力是否保持在 6KG 左右。 五、关键技术问题 (一)腐蚀问题 由于水有较强的锈蚀作用, 所有元件材料必须有良好抗腐蚀性。阀体等部件 材料必须具有不生锈抗腐蚀抗磨损和抗流体冲蚀的性能。 不锈钢具有很高的抗腐 蚀能力、 拉伸强度和其它良好的机械性能, 在以水为介质的液压系统中广泛应用; 也可用铜合金或者特殊处理的铝合金材料;此外工程塑料和涂层金属零件也有应 用。 (二)磨损问题 水的粘度很低,仅为液压油的 1/40~1/50,很难形成润滑作用,可以选择合 适的材料和提高零件的精度来解决; (三)气蚀、密封问题 由于水的粘度低, 试验系统为保压系统,因此必须很好解决密封及截止泄漏 问题。 (四)水击问题 水比液压油易产生很大的冲击、振动和噪音。通过系统的优化设计和元件选 择及微机闭环控制可以消除水击现象。 电磁换向阀,单向阀,压力传感器等元件的精度要求很高。换向阀、单向阀 导通和截止应灵敏,泄漏量要小,密封性能要好。压力传感器应选用灵敏度好、 开关精度高的元件。 用蓄能器也能降低系统的刚度,减小压力波动。蓄能器作用是将压力液体的 液压能转换为热能贮存起来, 当系统需要时再由热能转化为液压能而做功。它可 以减少试压泵、电磁换向阀的起动次数,减少系统波动和冲击,补充系统压力。 一般选用气囊式蓄能器,充入氮气。 参考文献 [1]徐海涛. 液压软管总成可靠性评估方法及试验研究[D]. 燕山大学 2013 [2]李晓增,何国山,AG真人平台潘永红,刘东发,肖智仁. 消防产品水压测试系统的设计研究 [J]. 广东建材. 2014(12) [3] 王 泽 波,程建荣 . 温控水嘴综合性能检 测系统的研制 [J]. 制造业自动化 . 2009(08)