專利名稱：壓力控制器安全性能檢測用液氣聯(lián)控裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種壓力控制器安全性能檢測用液氣聯(lián)控裝置，屬于壓力控制器技術領域。
背景技術：
目前，在家用和類似用途壓力控制器安全和性能檢測中，需要以液體和/或氣體 (通常是空氣)為介質，在一 eoitfa至4. 壓力范圍內(nèi)，壓力變化滿足可編程要求(線性、 恒值、矩形和梯形曲線)，試驗設備滿足可靠性要求(至少百萬次壓力變化級別)。但是，氣體介質在1. 至4. 壓力范圍內(nèi)，壓力可編程和設備可靠性的實現(xiàn)，具有一定難度，具體表現(xiàn)在普通空氣壓縮機排氣壓力不超過1. 2MPa，電-氣比例控制閥工作壓力通常不超過IMPa ；如采用增壓缸閉環(huán)控制，活塞要來回往復運動，活塞環(huán)極易磨損，一旦密封性能劣化，增壓缸將失去增壓功能。因此，要解決氣體介質在一至4. 2ΜΙ^壓力范圍內(nèi)，以同時滿足壓力可編程和設備可靠性要求的壓力控制器安全性能檢測用的控制裝置尚未問世。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為了解決氣體介質在一 60kPa至4. 2MPa壓力范圍內(nèi)，以同時滿足壓力可編程和設備可靠性要求的壓力控制器安全性能檢測控制裝置中的技術問題。
本發(fā)明為解決上述技術問題，采用的技術方案是壓力控制器安全性能檢測用
液氣聯(lián)控裝置，其特征在于，該裝置包括液壓比例系統(tǒng)、氣壓控制系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)，液壓比例系統(tǒng)、氣壓控制系統(tǒng)通過電磁換向閥和作為液-氣能量轉換器的隔模式蓄能器連接成液氣聯(lián)合控制系統(tǒng)，液壓比例系統(tǒng)、氣壓控制系統(tǒng)和液氣聯(lián)合控制系統(tǒng)分別和計算機控制系統(tǒng)及PID調(diào)節(jié)器連接，分別控制液體和/或氣體為介質，在一 60kPa至4. 2MPa壓力范圍內(nèi)的壓力控制器安全性能檢測，在計算機控制系統(tǒng)中的工控機和PID調(diào)節(jié)器的作用下實現(xiàn)以閉環(huán)控制為特征的電-液比例控制系統(tǒng)， 氣-液比例控制系統(tǒng)，輸出壓力按照計算機控制系統(tǒng)中預設定的輸入壓力曲線進行變化；所述液壓比例系統(tǒng)由液壓源、溢流閥、電磁換向閥、第一隔膜式蓄能器、電液比例減壓閥組成，溢流閥與液壓源并聯(lián)，構成恒壓源，電液比例減壓閥串接在恒壓源與第一負載之間，所述第一負載包括測試滑塊和其上裝有的被試的壓力控制器樣品，所述的負載接有第一壓力傳感器；所述的氣壓控制系統(tǒng)包括負壓控制、常氣壓比例控制二個獨立的子系統(tǒng)，常氣壓比例控制子系統(tǒng)主要包括空壓機、電-氣比例減壓閥、針閥、第二負載、第二壓力傳感器，負壓控制子系統(tǒng)主要包括空壓機、電 -氣比例減壓閥、真空發(fā)生器、消聲器、第二負載、第二壓力傳感器；所述第二負載包括測試滑塊和其上裝有的被試的壓力控制器樣品；所述液氣聯(lián)合控制系統(tǒng)是由液壓比例系統(tǒng)通過電磁換向閥、第二隔膜式蓄能器和氣壓控制系統(tǒng)相連接而成，所述第二隔膜式蓄能器液壓側和電磁換向閥連接，氣壓側分別與針閥、單向閥相連接； 所述計算機控制系統(tǒng)包括工業(yè)控制計算機、數(shù)據(jù)采集卡、溫度傳感器、壓力傳感器、信號采集卡、伺服放大器、輸出電路板、電液和電氣比例閥內(nèi)置電子控制器、人機界面。所述的第一隔膜式蓄能器、第二隔膜式蓄能器為同一種蓄能器，所述液壓比例系統(tǒng)中的第一隔膜式蓄能器作為液壓儲能元件，以穩(wěn)定系統(tǒng)壓力，所述液氣聯(lián)合控制系統(tǒng)中的第二隔膜式蓄能器作為液-氣能量轉換器，所述第二隔膜式蓄能器液壓側電磁換向閥連接，氣壓側通過針閥接入測試閥塊，被試樣品安裝在測試閥塊上，形成封閉氣壓回路。所述的液壓和氣壓系統(tǒng)采用單獨的測試閥塊，每個測試閥塊上配置三個測試接口，接口型式為快速接頭轉三通喇叭口與被測樣品安裝，每個測試閥塊配置一根兩米長承壓軟管。所述的計算機控制系統(tǒng)包括工業(yè)控制計算機、數(shù)據(jù)采集卡、壓力傳感器、溫度傳感器、信號采集卡、伺服放大器、輸出電路板、電液和電氣比例閥內(nèi)置的電子控制器、人機界
所述數(shù)據(jù)采集卡完成
1)五個模擬量輸入信號液壓、氣壓和真空的壓力量信號(0 10V)，以及液壓、氣壓的溫度量信號(0 5V);
2)六個開關量輸入信號的采集試驗中試樣的有源通斷信號和無源通斷信號各3個；
3)一個模擬量輸出信號電-液或電-氣比例減壓閥的輸入信號(0 10V)；
4 )三個開關量信號的傳送控制電磁換向閥和電液和電氣比例閥內(nèi)置的電子控制器的啟停狀態(tài)。本發(fā)明的有益效果是采用隔離式蓄能器作為液壓儲能元件，起到穩(wěn)定系統(tǒng)壓
力的功能，克服了現(xiàn)有技術中用增壓缸使活塞極易磨損的缺點，采用隔離式蓄能器作為作為液-氣能量轉換器，通過液壓比例控制實現(xiàn)高氣壓閉環(huán)控制，液壓比例系統(tǒng)、氣壓控制系統(tǒng)和液氣聯(lián)合控制系統(tǒng)分別和計算機控制系統(tǒng)及PID調(diào)節(jié)器連接，分別控制液體和/ 或氣體為介質，在一 eOltfa至4. 壓力范圍內(nèi)的壓力控制器安全性能檢測，能夠滿足檢測標準意義范圍內(nèi)兩種介質、全程壓力范圍內(nèi)的各類家用和類似用途壓力控制器關于制造偏差與漂移、溫升和耐久性項目的安全與性能檢測需求。


圖1為壓力控制器安全性能檢測用液氣聯(lián)控裝置原理圖； 圖2為計算機控制系統(tǒng)原理圖3為壓力線性上升曲線圖； 圖4為壓力線性下降曲線圖； 圖5為恒值保壓曲線圖； 圖6為壓力矩形變化曲線圖； 圖7為壓力梯形變化曲線圖。
具體實施例方式壓力控制器安全性能檢測用液氣聯(lián)控裝置，由圖1所示，該裝置包括液壓比例系統(tǒng)、氣壓控制系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)，液壓比例系統(tǒng)、氣壓控制系統(tǒng)通過電磁換向閥和作為液-氣能量轉換器的隔模式蓄能器連接成液氣聯(lián)合控制系統(tǒng)，液壓比例系統(tǒng)、氣壓控制系統(tǒng)和液氣聯(lián)合控制系統(tǒng)分別和計算機控制系統(tǒng)及PID調(diào)節(jié)器連接，分別控制液體和/或氣體為介質，在一 60kPa至4. 2MPa壓力范圍內(nèi)的壓力控制器安全性能檢測，在計算機控制系統(tǒng)中的工控機和PID調(diào)節(jié)器的作用下實現(xiàn)以閉環(huán)控制為特征的電-液比例控制系統(tǒng)， 氣-液比例控制系統(tǒng)，輸出壓力按照計算機控制系統(tǒng)中預設定的輸入壓力曲線進行變化； 所述液壓比例系統(tǒng)由液壓源1、溢流閥2、電磁換向閥3、第一隔膜式蓄能器4、電液比例減壓閥5組成，溢流閥2與液壓源1并聯(lián)，構成恒壓源，電液比例減壓閥5串接在恒壓源與第一負載6之間，溢流閥2和電液比例減壓閥5雖然同屬壓力控制閥，但溢流閥2與液壓源1 并聯(lián)，構成恒壓源；電液比例減壓閥5串接在恒壓源1與第一負載6之間，向負載6提供大小可調(diào)的恒定工作壓力。電液比例減壓閥5的功能是降壓和穩(wěn)壓，并提供壓力隨輸入電信號變化的恒壓源，它是本發(fā)明液壓系統(tǒng)的關鍵元件，選用了意大利阿托斯(Atos)三通先導式比例減壓閥，型號RZG0-AE-033/100。所述第一負載6包括測試滑塊和其上裝有的被試的壓力控制器樣品，所述的負載6接有第一壓力傳感器7 ；所述的氣壓控制系統(tǒng)包括負壓控制、常氣壓比例控制二個獨立的子系統(tǒng)，常氣壓比例控制子系統(tǒng)主要包括空壓機10、電-氣比例減壓閥11、針閥15、第二負載16、第二壓力傳感器17，負壓控制子系統(tǒng)主要包括空壓機 10、電-氣比例減壓閥11、真空發(fā)生器13、消聲器14、第二負載16、第二壓力傳感器17 ；所述第二負載16包括測試滑塊和其上裝有的被試的壓力控制器樣品；所述液氣聯(lián)合控制系統(tǒng)是由液壓比例系統(tǒng)通過電磁換向閥8、第二隔膜式蓄能器9和氣壓控制系統(tǒng)相連接而成， 所述第二隔膜式蓄能器9液壓側和電磁換向閥8連接，氣壓側分別與針閥15、單向閥12相連接；這里所用的液-氣轉換控制技術，即通過隔膜式蓄能器的結構特點，實現(xiàn)以控制液壓系統(tǒng)壓力來控制氣壓系統(tǒng)壓力的目的。從系統(tǒng)集成型控制的層面上定義，也可看作是實現(xiàn)了液壓與氣壓控制系統(tǒng)之間的耦合。所述隔膜式蓄能器選用賀德克(HYDAC)生產(chǎn)的隔膜式蓄能器(型號SB0210-2E1/112A9-210AK)。所述計算機控制系統(tǒng)包括工業(yè)控制計算機、數(shù)據(jù)采集卡、溫度傳感器、壓力傳感器、信號采集卡、伺服放大器、輸出電路板、電液和電氣比例閥內(nèi)置電子控制器、人機界面。所述的第一隔膜式蓄能器4、第二隔膜式蓄能器9為同一種蓄能器，所述液壓比例系統(tǒng)中的第一隔膜式蓄能器4作為液壓儲能元件，以穩(wěn)定系統(tǒng)壓力，所述液氣聯(lián)合控制系統(tǒng)中的第二隔膜式蓄能器9作為液-氣能量轉換器，所述第二隔膜式蓄能器9液壓側電磁換向閥8連接，氣壓側通過針閥15接入第二負載16，被試樣品安裝在測試閥塊上，形成封閉氣壓回路。所述的液壓和氣壓系統(tǒng)采用單獨的測試閥塊，每個測試閥塊上配置三個測試接口，接口型式為快速接頭轉三通喇叭口與被測樣品安裝，每個測試閥塊配置一根兩米長承壓軟管。由圖2所示，計算機控制系統(tǒng)包括工業(yè)控制計算機、數(shù)據(jù)采集卡、壓力傳感器、溫度傳感器、信號采集卡、伺服放大器、輸出電路板、電液和電氣比例閥內(nèi)置的電子控制器、人機界面；
數(shù)據(jù)采集卡完成
1)五個模擬量輸入信號液壓、氣壓和真空的壓力量信號(0 10V)，以及液壓、氣壓的溫度量信號(0 5V);2)六個開關量輸入信號的采集試驗中試樣的有源通斷信號和無源通斷信號各3個；
3)一個模擬量輸出信號電-液或電-氣比例減壓閥的輸入信號(0 10V)；
4 )三個開關量信號的傳送控制電磁換向閥和電液和電氣比例閥內(nèi)置的電子控制器的啟停狀態(tài)。所述的工業(yè)控制計算機通過線性模塊、保壓模塊、矩形/梯形模塊完成以下三線性編程、恒值保壓和矩形、梯形曲線編程
1)線性編程功能
根據(jù)設定的壓力值，液氣聯(lián)控裝置的壓力傳感器7、17處的壓力，按照圖3、圖4曲線的規(guī)律近似線性地變化上述壓力變化曲線中，Ps為技術指標中壓力調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的任一設定值，Pmax和Rnin為設定的壓力報警值，kl和k2為曲線斜率，其中，對kl無要求，對k2的要求I k2 I < 2000 Pa/min。2)恒值保壓功能
根據(jù)設定的壓力值，綜合測試平臺接口測試點處的壓力，按照圖5曲線的規(guī)律保壓，4 小時內(nèi)壓力波動度< 士2%，上述壓力變化曲線中，I^s為技術指標中壓力調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的任一設定值，tl為規(guī)定的最長保壓時間。3)矩形、梯形曲線編程功能
根據(jù)設定壓力的上、下限值、周期和周期數(shù)，液氣聯(lián)控裝置的壓力傳感器7、17處的壓力，按照圖6、圖7曲線的規(guī)律，完成近似矩、梯形變化的功能上述壓力變化曲線中，Psl和 Ps2為技術指標中壓力調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的任一設定值，ts為設定周期(ts > k)，ns為設定周期數(shù)。對于梯形變化曲線，斜率k可編程。
權利要求
1.壓力控制器安全性能檢測用液氣聯(lián)控裝置，其特征在于，該裝置包括液壓比例系統(tǒng)、氣壓控制系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)，液壓比例系統(tǒng)、氣壓控制系統(tǒng)通過電磁換向閥和作為液-氣能量轉換器的隔模式蓄能器連接成液氣聯(lián)合控制系統(tǒng)，液壓比例系統(tǒng)、氣壓控制系統(tǒng)和液氣聯(lián)合控制系統(tǒng)分別和計算機控制系統(tǒng)及PID調(diào)節(jié)器連接，分別控制液體和/或氣體為介質，在一 60kPa至4. 2MPa壓力范圍內(nèi)的壓力控制器安全性能檢測，在計算機控制系統(tǒng)中的工控機和PID調(diào)節(jié)器的作用下實現(xiàn)以閉環(huán)控制為特征的電-液比例控制系統(tǒng)， 氣-液比例控制系統(tǒng)，輸出壓力按照計算機控制系統(tǒng)中預設定的輸入壓力曲線進行變化； 所述液壓比例系統(tǒng)由液壓源(1)、溢流閥(2)、電磁換向閥(3)、第一隔膜式蓄能器(4)、電液比例減壓閥(5)組成，溢流閥(2)與液壓源(1)并聯(lián)，構成恒壓源，電液比例減壓閥(5)串接在恒壓源與第一負載(6)之間，所述第一負載(6)包括測試滑塊和其上裝有的被試的壓力控制器樣品，所述的負載(6)接有第一壓力傳感器(7);所述的氣壓控制系統(tǒng)包括負壓控制、 常氣壓比例控制二個獨立的子系統(tǒng)，常氣壓比例控制子系統(tǒng)主要包括空壓機(10)、電-氣比例減壓閥(11)、針閥(15)、第二負載(16)、第二壓力傳感器(17)，負壓控制子系統(tǒng)主要包括空壓機(10)、電-氣比例減壓閥(11)、真空發(fā)生器(13)、消聲器(14)、第二負載(16)、第二壓力傳感器(17)；所述第二負載(16)包括測試滑塊和其上裝有的被試的壓力控制器樣品；所述液氣聯(lián)合控制系統(tǒng)是由液壓比例系統(tǒng)通過電磁換向閥(8)、第二隔膜式蓄能器(9) 和氣壓控制系統(tǒng)相連接而成，所述第二隔膜式蓄能器(9)液壓側和電磁換向閥(8)連接，氣壓側分別與針閥(15)、單向閥(12)相連接；所述計算機控制系統(tǒng)包括工業(yè)控制計算機、數(shù)據(jù)采集卡、溫度傳感器、壓力傳感器、信號采集卡、伺服放大器、輸出電路板、電液和電氣比例閥內(nèi)置電子控制器、人機界面。
2.根據(jù)權利要求1所述的壓力控制器安全性能檢測用液氣聯(lián)控裝置，其特征在于，所述的第一隔膜式蓄能器(4)、第二隔膜式蓄能器(9)為同一種蓄能器，所述液壓比例系統(tǒng)中的第一隔膜式蓄能器(4)作為液壓儲能元件，以穩(wěn)定系統(tǒng)壓力，所述液氣聯(lián)合控制系統(tǒng)中的第二隔膜式蓄能器(9)作為液-氣能量轉換器，所述第二隔膜式蓄能器(9)液壓側電磁換向閥(8)連接，氣壓側通過針閥(15)接入第二負載(16)，被試樣品安裝在測試閥塊上，形成封閉氣壓回路。
3.根據(jù)權利要求1所述的壓力控制器安全性能檢測用液氣聯(lián)控裝置，其特征在于，所述的液壓和氣壓系統(tǒng)采用單獨的測試閥塊，每個測試閥塊上配置三個測試接口，接口型式為快速接頭轉三通喇叭口與被測樣品安裝，每個測試閥塊配置一根兩米長承壓軟管。
4.根據(jù)權利要求1所述的壓力控制器安全性能檢測用液氣聯(lián)控裝置，其特征在于，所述的計算機控制系統(tǒng)包括工業(yè)控制計算機、數(shù)據(jù)采集卡、壓力傳感器、溫度傳感器、信號采集卡、伺服放大器、輸出電路板、電液和電氣比例閥內(nèi)置的電子控制器、人機界面；所述數(shù)據(jù)采集卡完成1)五個模擬量輸入信號液壓、氣壓和真空的壓力量信號(0 10V)，以及液壓、氣壓的溫度量信號(0 5V);2)六個開關量輸入信號的采集試驗中試樣的有源通斷信號和無源通斷信號各3個；3)一個模擬量輸出信號電-液或電-氣比例減壓閥的輸入信號(0 10V)；4)三個開關量信號的傳送控制電磁換向閥和電液和電氣比例閥內(nèi)置的電子控制器的啟停狀態(tài)；控制計算機通過線性模塊、保壓模塊、矩形/梯形模塊完成線性編程、恒值保壓和矩形、梯形曲線編程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種壓力控制器安全性能檢測用液氣聯(lián)控裝置，它包括液壓比例系統(tǒng)、氣壓控制系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)，液壓比例系統(tǒng)、氣壓控制系統(tǒng)通過電磁換向閥和蓄能器連接成液氣聯(lián)合控制系統(tǒng)，液壓比例系統(tǒng)、氣壓控制系統(tǒng)和液氣聯(lián)合控制系統(tǒng)分別和計算機控制系統(tǒng)及PID調(diào)節(jié)器連接，分別控制液體和/或氣體為介質，在計算機控制系統(tǒng)中的工控機和PID調(diào)節(jié)器的作用下實現(xiàn)以閉環(huán)控制為特征的電-液比例控制系統(tǒng)，氣-液比例控制系統(tǒng)，輸出壓力按照計算機控制系統(tǒng)中預設定的輸入壓力曲線進行變化。本發(fā)明的有益效果是在－60kPa至4.2MPa壓力范圍內(nèi)，能滿足壓力控制器關于制造偏差與漂移、溫升和耐久性項目的安全與性能檢測需求。
文檔編號G05B23/02GK102354201SQ20111015819
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月14日 優(yōu)先權日2011年6月14日
發(fā)明者吳燎蘭, 甘紅勝, 章稼新 申請人:上海出入境檢驗檢疫局機電產(chǎn)品檢測技術中心