电-气比例调压阀组在高压气密试验台中的应用

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

目前，高压气动产品气密试验-般采用手动调压、计时保压、记录试验数据方式，试验台系统原理图见图 1所示。

图1 试验台系统原理图手动控制调压方式使用方便，但高压气体具有危险陛，进行手动调压时，操作人员处在高压气密试验产品旁，由于客观存在的管路、管路连接件强度下降或与产品连接不牢固、试验员精力不集中及高压气密试验产品本身质量问题等因素，在实际操作时稍有不慎就会发生高压气体伤人及破坏财物事故，在日常试验中偶有发生高压气体伤人事件。其次，气密保压时间、试验数据也需专人计录，操作不方便。

科学技术的发展，为实现高压气动产品气密试验自动化控制提供了条件，采用电-气比例调压阀组调压，通过人机界面设定参数及压力传感器信号反馈，可实现 自动调压。

2 电.气比例调压阀组控制设计方案自动控制的高压气密试验台采用人机界面、程序控制器PLC、输入输出控制拈、电磁阀以及由电子压力控制器和气动调压阀组成的电-气比例调压阀组控制结构，系统控制原理图见图2所示。

G1.高压过滤器 G2.低压过滤器D1～D4.高压电磁阀 D5.低压电磁阀B1、B2.压力传感器 P1、P2.压力表JR.电子压力控制器 x1.消音器图2 系统控制原理图整个高压气密试验台按人机界面设置的试验参数自动调压输出、自动保压计时，通过打愈打印实时试验数据。电控原理框图见图3所示。

3 主要元器件选型3.1 人机界面 TPC1561H根据高压气密试验台自动化控制要求，人机界面收稿 日期：2012-07.31作者简介：李武立(1973-)，男，浙江奉化人，工程师，本科，主要从事气动、液压自动化控制设计工作。

2012年第 12期 液压与气动人机界面l-- 数字量输入CPU拈 数字量输出A/D转换拈D/A转换拈图 3电控原 理框图选用 TPC1561H型，这款屏为 l5”TFvr液晶屏 ，分辨率为1024 X 768，自带2个 USB标准接口，1个 RS232/485EXT接 口，2个 RS232/485标 准 COM 口，采 用MCGS全功能组态软件，支持打印输出，功能强大。

3.2 程序控制器PLC、模拟量控制拈程序控制器 PLC选用 $700 CPU224XP型，32位浮点计算、位处理速度0.22 s，2个 RS485标准通讯接口，可扩展数字量或模拟量拈。

模拟量控制拈选用 EM23 1和 EM232模拟量输入输出拈，跟CPU224XP主机配套，模拟量4输入，单极性满量程12位0～32000。2输出4-20 mA电流信号，模数转换时间<250 s。

3.3 高低压电磁阀高压电磁阀选用 KB系列电磁阀，电磁阀耐压 40MPa，为了提高电磁阀动作的响应速度，电磁阀线圈选用220 V双线圈结构，这样阀动作的速度可提高到0.075 S，比24 V线圈结构动作响应提高了50%。

3.4 电.气比例调压阀组电.气比例调压阀组由气动调压阀和电子压力控制器两部分组成，两者配套使用。这款调压阀组结构紧凑、性能可靠，整个调压阀组的控制原理是通过 4～20 mA电流给定信号，控制电子压力控制器的先导气源大小，进而控制主阀以达到对高压高流量气体的控制，从而实现对进口高压进行连续无级调节，调压阀组连体结构见图4所示。

驱动气入 口入图4 调压阀组连体结构图1)气动调压阀气动调压阀采用空压启动方式，具有反馈自排气功能，阀体内安装标准的 15 m滤清器，与电子压力控制器配合使用可达到0.1%的高精度 自动控制。气动调压阀外形见图5所示。

图 5 气动调压 阀主要技术参数为：最大人 口压力 60 MPa，出口压力 O.5-41 MPa，额定流量 Cv0.06 L·min～，最大扭矩 3.95 Nm。

2)电子压力控制器电子压力控制器是采用电子信号控制压力的器件，采用大量程气体压力调节和外部传感器组合结构，可控制0-0.8 MPa范围内的干燥、洁净的输入气体压力，它具有电信号PID闭环反镭制功能，响应时间快，控制精度可达0.1%。具有体积孝调节精度高等特点。电子压力控制器外形见图6所示。

图 6 电子压 力控 制器电子压力控制器还具有 RS485通讯功能，相关控制参数可通过专业软件 Tescom Windows调谐程序设置，该程序可监控运行、生成曲线、切换模式、读写内部变量等功能。

主要技术参数为：入口压力0～O.8 MPa，内部滤清器40 m，控制电源 24 V，给定信号4-20 mA，反馈信号4-20 mA，控制方式 PID闭环控制，启动时间<240 ms，线性度±0.05%，测量精度0.1%。

4 工作原理和流程4.1 电气安装原理图根据图2系统控制原理，进行电气控制设计，原理图如图7所示。

4.2 组态软件、应用程序控制设计按照系统控制要求，进行人机界面组态画面、程序控制器PLC程序设计。

100 液压与气动 2012年第12期交图7 电气安装原理图整个系统控制、参数设置、数据打印都在人机界面上完成，控制组态画面如图8所示。

图 8 控制组态画 面4.3 系统操作流程系统操作时首先确认系统气密良好 ，管路、接头无泄漏，然后出气口连接好被试产品。

接通电源，人机界面出现图8控制组态画面，试验前，先进行试验压力和保压时问设定，在界面下方的保压、压力设定框内分别输入保压时间和试验压力，打开电磁阀D1，看 B1显示压力是否为 37 MPa，如进气压力为37 MPa，可进行下-步操作。

点击界面左下方试验开按钮，系统 自动打开供气电磁阀 D2、D3、驱动气源电磁阀 D5，同时压力设定值通过程序控制器 D/A拈将数字量转化为模拟量4～20 mA电流信号，控制JR调压器 1、2脚设进行自动调节，压力传感器 B2显示调节后的压力值，当压力传感器B2显示压力等于设定压力值时，JR调压器4-20mA电流信号停止输出，当压力显示过冲大于设定压力时，程序自动控制4～20 mA电流信号通过JR调压器3、4脚进行自排气精密调节，使调节后的压力等于JR调压器设定压力，当压力稳定等于设定压力时，系统自动关闭电磁阀D3按设定的保压时间进行保压，保压时间-到，压力传感器 B2值与设定压力值进行比较，当压力传感器B2值等于设定压力值时，表明产品气密试验合格，并用绿色指示灯显示，当压力传感器 B2值小于设定压力值时，表明产品气密试验不合格，有泄漏现象，并用红色指示灯显示。试验完毕自动打开电磁阀D4放气。

整个试验过程自动控制，点击界面右下方数据打哟钮，打愈自动打印试验压力、保压时间、合格与否的报表数据。

按紧急停止按钮，系统 自动关闭电磁阀 D1、D2、D3、D5，同时打开电磁阀 D4放气 ，以确保安全。

5 结论经实际使用证明，采用电.气比例调压阀组自动调压的高压气密试验台，消除了人工控制调压所产生的弊端，高压气动试验产品数据在人机界面上设定后，系统自动调压，自动计时保压，试验数据可打印，试验完毕自动放气，无需人工调节，消除了高压气伤人事故的发生，确保了试验人员的安全。系统操作简便，试验数据准确。