HP0811型气密性检测试验台及其应用.docx

288(测控技术2011年30卷增刊hp一08 1 1型气密性检测试验台及其应用于忠华1，郭磊1，侯波2(1中航工业沈阳飞机工业(集团)有限公司，辽宁沈阳 110034：2沈阳航空航天大学，辽宁沈阳110136)摘要：针对目前国内各领域尤其是航空领域对于高压气密性检测装置的迫切需求，成功研制出一种气密 性检测试验台(hp一081l型)。这种基于工控机和plc控制的检测设备，可对不同体积，不同检测压力 的各种容器、阀体、管件等进行气密性检测，并实现了自动化检测，快速、精确地达到预定的检测压力 值，有效提高了检测效率、精度，缩短了检测时间。该试验台的气密测试压力最高可达到35 mpa，完 全能满足航空、汽车等领域对气密生高压、高精度的要求。本文详细地介绍了气密性试验台的组成、工 作原理及应用。关键词：气密性；高压；试验台；压力传感器中图分类号：v216 文献标识码：a 文章编号：10008829(2011)so028804the checking air-tightness detector of hp一08 1 1 and their applicationyu zhong-hual，guo leil，hou b02(1avic shenyang aircraft corporation,shenyang 1 10034，china；2shenyang aerospace university,shenyang 1 10136，china)abstract：in view of the present domestic various areas，especially in the aerospace sector for highpressureair tighmess test device，the urgent needs of success develops a testing equipment，whose modelis l ip一08 1 1 this testing equipment based on industrial computer and plc contr01can check the air-tighmess of most kinds of work-piece such as containers or valves or pipes and tubes or connecting pieces in different sizes，different test pressure and different precision requirements，realized the automation testing，can achieve predetermined fast and accurate testing pressuresits highest air-tighmess testing pressure is up to 35 mpa，can fully meet the aerospaceautomotive and other areas of hi【gh tighmess and hjigh precision requirementst11etestbed compositionworking principle and application are introducedkey words：air-tighmess；high-pressure；testing equipment；transducer气密检澳n也称泄漏检测，属于性能指标范畴，主手段。 要用于检测密闭容器的气密性状态。气密检测技术广因此，我国多数企业投入了大量的人力和物力开 泛应用在航空、汽车、燃气具、化工、医疗器具等行发相应的气密检测装置，本试验台就是根据某航空企 业，尤其在航空工业，对于管件、阀体等高压容器的业产品气密性能的实际检测要求，研发出的一种高精检测尤为重要。产品气密性不好会引起泄漏，将直接度、自动气密性检测试验装置。该试验台采用plc和 影响产品的可靠性、经济性和整体性能，导致在实际压力传感器为核心部件，结合独特的气路结构设计，使用中出现机器失灵、运行异常、效率较低、寿命缩 利用plc控制与上位工控机的控制软件相互通信，可 短等问题 。所以，气密性检测在现代工业体现着越 以实现对不同体积、不同检测压力、不同精度要求的 来越重要的作用，是保证产品质量、安全性能的重要 容器、阀体、管件、连接件等产品自动进行检测，有效提高了检测效率、精度，缩短了检测时间，该试验收稿日期：20110527台气密测试压力可达到35vpa，并可以长期稳定地在 作者简介：于忠华(1960一)，女，辽宁沈阳人，工程师；郭磊 具有强电、机械振动等干扰和油、水等污染的作业环 (1983一)，男，辽宁兴城人，技术厂长；侯波(1985一)，男，境下可靠工作。陕西人，硕士研究生hp0811型气密性检测试验台及其应用28912气密性检测试验台的工作原理1气密性检测试验台简介目前，应用较为广泛的气密性检测方法是压力检本试验台实现了操作过程自动化，工控机配置了 测，分为差压检测法和直压检测法。差压检测法是向 软件系统，能够对不同工件设定不同的工艺参数，自 被测工件腔内充以一定压力的气体，被测工件通过差 动记录操作人员检测过程的每个操作步骤和有关数 压传感器与标准件相连组成一个比较系统，如果工件 据，方便质量管理和跟踪，提高了检测结果的准确性。 有泄漏便会引起被测工件腔内气压下降，差压传感器 实际应用表明，该试验台有效提高了检测效率，大大 会失去平衡，通过压力差来判别工件的合格性。直压 缩短了检测时间，减轻了劳动强度，提高了操作人员 检测法是连接被测工件，使工件浸入水中，充入压缩 的工作安全性。空气，然后在一定时间内收集泄漏出来的气泡，根据11气密性检测试验台的组成气泡能直接观察到泄漏的部位和泄漏情况h1。虽然， 气密性检测试验台主要由输入显示、工控机、plc这两种测试方法都能满足气密性检测的要求，但差压控制器、气动部分、气源等5部分组成。如图l所示， 测试法的成本较高，结构复杂，而且现阶段的差压传 试验台的输入显示部分实现人机对话，操作人员通过 感器都不能很好的满足高压气密性检测的要求，工业 工控机设定工件工艺参数，plc控制器根据设定的参 中也还没有形成相应的检测标准。从应用情况来看，数指令，控制气动及气源部分从而自动完成整个检测 直压测试法成本较低，不需要标准工件。因此，在工过程。程实际中常采用简单可靠的直压检测结合气泡法来进 行气密性能检测怕1。图1气密性检测试验台工作结构简图p输入部分为触摸屏，操作人员通过触摸屏输入检 测工艺参数和各种控制操作指令等，显示部分为液晶 显示屏及压力表，主要用于显示检测过程，记录检测 结果以及系统检测压力值等。工控机配置了高质量的 软件，可实现用户管理、工艺参数及工艺流程录入、 检测结果自动记录、控制参数的修改等操作，以及自 动记录每个操作人员的检测过程操作步骤，便于质量管理和跟踪。plc控制器是试验台的主要控制单元，用图2气密试验台工作原理于接收各种检测参数的输入，并根据设定的命令，通过plc本身提供的命令函数控制电信号的发送来控制 图2所示为气密试验台工作原理。整个检测过程 电磁阀的开闭，从而控制管路、气路的开闭，泵和阀 包括准备、增压、稳压、保压、卸压等5个阶段。检 门的工作状态心1。气动部分是气密试验台的电气转换 测系统工作时，首先进行系统内部检测，关闭所有阀 系统，它主要由电磁阀、调压阀、气控球阀、溢流阀、 门，进行系统内部的泄漏检查，并判定检测系统本身 过滤器和压力传感器等组成。压力传感器是气密试验 无泄漏，确保检测准确无误。检测系统没有工作时处 台的监测元件，用于实时监测系统管路中的气体压力 于等待阶段，所用电磁阀均关闭。开始工作时首先连 变化情况。在驱动气体端和预增压气体端分别安装调 接标准件，通过工控机的触摸屏输入工件的工艺参数， 压阀和过滤器，通过调压阀可精确输出驱动气体和预 plc根据设定的工艺参数，通过自身的控制程序，发 增气体压力，从而控制气驱泵高压输出压力。过滤器 送电信号先打开电磁阀15，管路中充入待增压的气体， 是用于保证气体的过滤精度，避免固体颗粒进入泵的 气体流入气泵增压端，检测系统进入准备阶段，打开 压缩缸，造成缸体磨损，以保证气压泵的工作性能和 电磁阀6，风压气流流入气泵驱动端，在气体驱动下气 延长其寿命，并保证获取洁净的高压气体。气源由驱 泵开始工作并增压气源，检测系统进入增压阶段，根 动气源、增压气源和气泵组成，用于提供气动控制和 据压力表7或压力表12显示的系统压力值。当满足预 工作压力气体。选用柱塞式气驱气体增压泵，工作时 定检测压力时，关闭电磁阀6，气泵停止工作，检测系 没有电火花产生，可以安全地应用在各种工作场所瞄。 统进入稳压阶段。在此阶段由工控机结合plc控制相290测控技术2011年30卷增刊应的电磁阀及气泵对系统进行补压。等待系统压力稳 控制不同的电磁阀的开闭来控制气动管路的开闭，工 定后，进入保压阶段，对工件进行检测。当到达检测 作时，打开相应电磁阀使驱动气源进入管路，气体驱 时间，系统进入卸压阶段，打开电磁阀4、气控球阀 动增压泵的工作，增压工作气体，达到检测压力值后， lo，进行卸压。卸压完毕后，关闭所用电磁阀。关闭相应电磁阀，使管路系统保压，进行工件气密性为了保证检测压力值的精度，在低压检测时，电 检测，到达设定的检测时间后，控制打开相应电磁阀， 磁阀5打开，气体驱动气控球阀9打开，由压力表7使气控球阀打开卸压。完成工件检测并记录检测结果。 显示系统压力值。高压检测时，电磁阀5关闭，气控采用压力传感器实时采集系统压力数据并送至plc， 球阀9关闭，将压力表7隔离出检测气路，切换由高 由控制程序对压力数据进行分析，如果检测压力不足， 量程压力表13显示系统压力值。以保护压力表7不受发送控制信号打开相应的电磁阀，启动气驱泵补压。 高压气体损坏。管路中的溢流阀8、ll是一道安全保如果测试压力满足预定的压力值，发送控制信号关闭 障，当系统压力超过规定值时，溢流阀8、ll自动开 电磁阀，系统保压。基于plc和压力传感器的自动补 启释放压力。p1接口连接工厂风压提供的驱动气源，压在整个检测中是动态过程，会一直保证系统准确的 p2接口连接冷气瓶提供增压气源。p3接口连接检测试 检测压力，直到检测结束。图3为气密试验台的工作 件。 流程图。13试验台主要技术性能指标气密性试验最高工作压力为35 mpa：jr气密性试验打压时，升压速率不超过2 mpas：用户登录耐压试验的试验压力介质氮气；l气密试验时，试验压力误差不超过+5录入1=艺参数检测仪可以计算机自动控制，也可以现场面板手动操作；上 0工厂风压提供的驱动气源压力大于05 mpa，i检测压力20mpa，检测压力一20mpa，气控球阀8关闭气控球阀8打开冷气瓶提供增压气源气压大于15 mpa；工作电压220 v交流电。jr2hp081 1型气密试验台的应用气驱泵打压j嘲y在工业领域普遍应用的气密性检测装置，自动化分析系统压力数据程度不高，工件的气密检测需要操作人员手动完成。在气密性检测过程中，当压缩气体迅速移至密闭的被 测工件腔后，系统气体压力降以及系统管路连接处存 在气体微泄漏，都会造成检测系统压力值不足。这时， 需要对系统及时补压。在以往运用的气密检测装置中， 操作人员通过压力表观测系统压力值，手动打开相应 阀门进行补压，并要经过一定的时间才能使压力稳定 下来，然后再进行检测。显然，以往的气密检测装置 检测效率比较低，检测时间较长，容易受人为因素影记录检测数据审n响，检测精度不高。鉴于此，本试验台选用工控机、plc、气驱增压泵、压力传感器、电磁阀、气控球阀等元器件，通过 工控机设定工艺参数，plc根据设定的工艺参数控制关闭所有阀门电磁阀及气控球阀等开闭，实现了整个检测过程自动 i化，同时plc分析压力传感器实时采集的系统压力数(结束)据，一旦检测压力不足及时补压。详细检测过程为：采用工控机作为上位管理机进行用户管理、工艺参数图3气密试验台工作流程图 设定、检测结果记录等操作。plc作为下位控制机实该气密性检测设备的研制是与国内某航空企业的 现生产过程的自动控制，plc连接所用电磁阀，通过联合科研项目，是针对企业的实际需求提出的。该检hp一0811型气密性检测试验台及其应用291测仪已于2008年10月交付使用。高压检测设备的稳定 范围内对工件进行气密试验，是完全可行的，并且适 性和可靠性一直是困扰实际应用的问题。该检测仪器 合批量生产零部件的泄露检测，自动化程度高，在检 在企业里已经正式投入使用近3年的时间，对企业产品 测精度上有了很大的提高，加快了检测的速度。随着 中上百种管件进行批量的气密性检测，没有出现错误 工业生产的大力发展，为保证产品的品质，传统气密 检测结果和故障。应用表明，其性能比较稳定，达到 性检测的方法已不能满足企业大规模生产的要求。研 了设计要求。在检测试验中，操作人员可以离开高压制出这样一种检测准确、自动化程度高而价格低的气 测试现场，程序通过对压力曲线变化的监测，可自动 密性试验台，对企业提高生产效率、减轻工作强度、 识别被测零件是否合格，大大提高了生产效率和操作 提高产品质量、降低成本有着重大的意义。 人员的安全性。 参考文献：【l】1关伟兹，宋宝玉，曲建俊泄漏检测方法及试漏机设计中3结束语的几个问题【j】机械工程师，2003(3)hp一0811型试验台采用了结构简单、实用的直压【2】屈圭液压与气压传动m】北京：机械工业出版社，2002 检测方案，通过高性能压力传感器来输出系统压力数【3】 smc(中国)有限公司现代实用气动技术【m】北京：机械 据，运用plc作为下位控制机实现生产过程自动控制，工业出版社，1999 利用工控机良好的人机对话界面和数据处理功能实现【4】傅晓云，杜经民，李宝仁气密自动检测装置的研究【j】 对plc的监控，工控机与plc结合组成高性价比的控液压与气动，2005(5) 制系统。特别在检测稳压阶段，改进了传统手动补压，【5】王妮娜，叶鹏，蒲洁高压容器充气及气密性试验检测系 实现了试验台自动补压，大大提高了检测效率。统的设计【j】机械，2003(30)实践证明，该气密性检测试验台在其最高压力值口征稿启事测控技术以国防及工业领域中的测试测量与控制技术为核心，涉及多个学科领域，如计算机技术、电子技术、自动 控制技术、传感器及仪表技术、网络与通信技术、自动测试技术和虚拟与仿真技术等。本刊开辟的栏目和内容主要有：专家 论坛、综述、技术专题、仪表与传感器、数据采集与处理、控制系统、总线与网