胶管水压试验系统改造

黄流辉

广州胶管厂有限公司黄流辉

摘要：水压试验是胶管出厂前的常规检测手段，以此判断其性能是否达到基本要求。在试验时由操作人员按照技术部门规定的定压时间和压力来操作试压机，但实际生产中因为操作人员的工作责任心等人为因素可能造成定压压力、时间、胶管条数未能按照技术要求执行的情况。在本公司也曾出现过在水压试验时因人为因素未能发现产品缺陷而导致不合格产品流出公司，对公司的声誉及今后发展都产生了不好的影响。为了解决这个问题，我们使用工业控制计算机、PLC以及一些电控气控阀门，对在用试压机进行全自动改造，确保定压时间、压力和条数都符合技术要求。

关键词：耐压试验；工控机；PLC一、概述耐压试验是橡胶液压软管成品检验的关键项目，试验的目的是检测胶管的工作层和增强层是否良好、整体受压是否达到要求。常用的试压装置是一台3缸往复式电动试压泵，将常压水压入被试验胶管内，当达到工艺要求压力后，操作工将试压泵关闭，胶管处于定压状态。在规定时间内，压力表压力出现下降情况或在升压过程中达不到规定压力，甚至是可以看到胶管某个位置喷水出来，可以认为这条胶管有内在缺陷（胶管装夹时密封不好而泄漏的情况除外），相反，在预定时间内没有出现泄压现象，则胶管达到要求。

在定压试验整个过程中，由两个操作工负责，其中一人负责操作试压机的开停、升降压、定压计时以及胶管一端的装夹（螺杆压紧式），另一名操作工在另外一端负责胶管装夹及装卸。

这样的全人工操作，对定压压力准确度、定压时间、定压历史数据均难以有准确的保证，操作人员责任心稍微不足的情况下，会导致缺陷产品流到市场，导致企业及用户的利益受到影响。

因此，在这样的背景下，我们想了很多方案来解决该问题。

二、改造方案经过对一系列方案的比较及可行性分析，最终认为本文的方案最为合适，本方案的主要功能是：A.可以手动、自动模式进行定压试验；B.自动模式时，定压时间和压力达到规定值时才算完成一条管的一次试验；C.定压历史记录可以查阅；D.能够自动补压或稳压；E.液压式胶管夹紧装置。

本试验系统由3大部分组成，分别为：主机；控制系统；夹持装置。实现出芯、定压功能，可以全自动或手动，操作工只需将胶管放到夹持装置上，按下相应操作按钮，即可夹紧胶管。然后根据胶管的规格，在电脑上输入对应的压力及时间，然后点击开始按钮。当达到定压时间后，自动泄压，操作人员即可。

1.主机主机分为主泵和辅助泵，主泵为电动试压泵，电机18KW，最高工作压力100MPa，最大流量950L/h，基本上应用于全部软芯法钢丝编织胶管的脱芯和定压。而脱芯时使用该机型，其效率也高。

在定压过程中，会出现胶管夹持部分泄漏而需要补压的情况，而需要定压的胶管规格和压力等级有很多种，为了延长设备使用寿命，使压力更加精确，本方案选择使用高压小流量试压泵来进行补压（比变频器直接控制主泵有更高的可靠性和实用性，特备是对超高压小规格胶管定压，而且运行成本也低），也就是本文所指的辅助泵，电机5.5KW，最高工作压力125MPa，最大流量64L/h。当需要对小规格、低压力（16MPa以内）的胶管定压时，也只需使用辅助泵即可，既节能又避免主泵的降级使用带来的损耗。

下图为本方案主机原理图，每个压力点配置一个压力变送器和压力表，主要目的为确保压力准确及方便判断各种故障。

由于主泵的输出脉动比较大，因此，这里配置2个防震油压表，其中1个为主泵原厂自带。辅助泵输出流量低，脉动小，这里只配置普通超高压压力表。

2.控制系统控制系统由操作台和控制阀块构成。操作台由硬件和软件组成，硬件由以工控机和PLC构成的控制系统，其中工控机选择研华；PLC选用三菱FX3U-16MR，模拟量模块选用FX2N-4AD。工控机作为系统大脑，负责数据录入、过程监控、历史查询。PLC与工控机通讯连接，负责外部模拟量读取转换，并待工控机读取，根据工控机指令来控制泵的开停、外部显示及按钮状态读取。下图为控制系统原理简图。

试验软件方面，本方案使用组态王制作试验软件，带有实时监控及历史查询功能。因胶管在加压过程中会出现膨胀现象，而且我们对定压的胶管压力要求不是很高，可以有7%以内的上偏差，因此本方案没有使用PID调节，况且使用PID调节时需要配置变频器。而在补压状态下，泵处于高负荷状态，低频率起动困难，容易烧坏变频器。

两台泵的控制方面，主泵和辅助泵做如下分工：A、自动模式：胶管出芯时，只使用主泵；对规格为10mm以内、压力在20MPa以内的胶管定压，只使用辅助泵；其余大的规格及高压力等级的胶管，使用主泵直接加压，补压时使用辅助泵。

B、手动模式：为了方便控制，出芯、定压均使用主泵。

定压控制方面，根据工艺要求，定压的两个控制参数为时间和压力。本实验软件能够设置定压时间及压力，在自动模式下，当定压压力到达设定值后，开始定压计时。时间没到时，机器不停机（除了按急停开关），当定压时间到后，系统自动卸压，并将本次试验录入到定压报表内，以供管理人员查看，当定压时间没到而停机时，本次试验不录入定压报表。查看历史数据、定压规则等关键参数，需要管理员输入密码方能操作。

控制阀块由高压单向阀、手动卸压阀、高压气动卸压阀组成。高压单向阀用于防止其中一个泵开启是，会将高压水倒压到另外一台泵。手动卸荷阀用于手动模式或气动卸荷阀出现故障时，气动卸荷阀用于自动模式。

3.胶管夹持装置改造前的胶管夹持装置是手轮带动螺杆压紧式，操作人员需要用加力杠杆作用在手轮上才能夹紧胶管，有时夹胶管过程中会使夹紧装置移位，导致被试验胶管与试压泵高压钢管不对中而泄漏。这种夹紧方式劳动强度大、效率低，胶管在定压过程中容易泄漏。本方案使用液压夹紧方式来代替人工方式，既高效又可靠。

夹持装置由液压站、控制阀门、液压缸及龙门架组成，其中液压站带有风冷式油冷却器，防止油温过高。每套定压系统配有2个液压缸，液压缸装在龙门架上，并配有手动换向阀，分别用于胶管两端的夹紧，而一个液压站可以提供我司的3套定压系统使用。

三、使用总结本实验系统突破了传统的胶管定压方式，使生产设备更进一步的与现行科技同步，为今后工厂信息化管理、数据共享打下良好基础。液压夹持装置更是受操作人员青睐，其方便、易用，劳动强度大大降低。由于本系统需要使用计算机操作，因此，操作人员暂时没有由以往的纯人工操作适应过来，相信这不会持续太久，而且，这对管理人员查看胶管定压情况及质量管理有了非常大的帮助。由于本系统为首次制作，还存在很多细节需要修改，如参数录入、记录表查看等。因此，本系统操作的易用性、通用性的完善，将会是成为下一个新课题。