便器用重力式沖水裝置綜合試驗機的改進與創新*

張　帆　談一兵　 陳媛媛

(1 中國建材檢驗認證集團(陜西)有限公司　西安　710116)(2 國家建筑衛生陶瓷質量監督檢驗中心　西安　710116)(3 許昌市質量技術監督檢驗測試中心　河南 許昌　461000)

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便器用重力式沖水裝置綜合試驗機的改進與創新*

張帆1,2談一兵3陳媛媛1

(1 中國建材檢驗認證集團(陜西)有限公司西安710116)(2 國家建筑衛生陶瓷質量監督檢驗中心西安710116)(3 許昌市質量技術監督檢驗測試中心河南 許昌461000)

摘要便器用重力式沖水裝置作為便器的核心部位，是最常見的自動控制水箱進排水的潔具配件，業內稱之為“馬桶心臟”，主要包括進水閥、排水閥和沖洗水箱3類產品。筆者主要對重力式沖水裝置綜合試驗機的軟件進行了部分改進與創新，使得模擬量數據采集能夠進行實時監控并自動記錄，大大提高了工作效率，實現了無紙化試驗。

關鍵詞重力式沖水裝置軟件創新實時監控工作效率

前言

伴隨著改革開放深入的發展，我國衛生潔具行業得以長足發展，并且形成了自有的技術特色，越來越多的生產企業提高了自己的競爭力。與此同時，衛生潔具——坐便器產品的發展約占便器類產品的80%左右，每年的坐便器市場需求量在4 000萬件以上。水箱配件作為便器的核心部件，是最常見的自動控制水箱進排水的潔具配件。

自2007年以來，國家質檢總局連續6年組織陶瓷坐便器產品質量抽查，雖然整體質量水平逐年穩步提高，但是業內稱之為“馬桶心臟”的水箱配件每年都存在或多或少的質量問題。在這種情況下，提高我國水箱配件產品質量就成了需要持續解決的問題。作為監控與檢測水箱配件質量的儀器設備——便器用重力式沖水裝置綜合試驗機自然就成為檢測產品質量的重要手段，成了企業占領市場的重要保證。

本文主要講述了SHWSCX-J-CTC便器用重力式沖水裝置綜合試驗機在軟件上的改進與創新研究，可最大化地滿足顧客的需求，提高了整體檢驗的工作效率。

1　設備簡述

SHWSCX-J-CTC便器用重力式沖水裝置綜合試驗機主要依據中國國家標準GB 26730-2011《衛生潔具 便器用重力式沖水裝置及潔具機架》中的相關條款設計，同時還兼容了北美標準ASSE 1002-2008《坐便器重力式沖洗水箱防虹吸進水閥技術要求》、歐洲標準EN14142-2005《有溢流功能的沖洗水箱進水閥》和EN 14055-2011《沖洗水箱》，以及澳洲標準AS 1772.2-2014《用水量為6/3 L或等效水量的坐便器 第二部分：水箱》中的相關條款，大大擴展了設備的測試性能和設備兼容性。

試驗機根據上述標準中進水閥產品進水流量、靜壓力密封性、動壓力密封性、耐壓性、防虹吸功能、再開啟功能、水擊，排水閥產品自閉密封性、溢流能力、排水流量以及沖洗水箱產品安全水位、排水流量、額定沖水量、再開啟功能等技術要求的試驗方法及其規定的技術參數進行設計制造，檢測設備實現了對便器用重力式沖洗裝置上述技術指標的檢測與分析。

便器用重力式沖水裝置綜合試驗機系統采用模塊及柔性和人工智能化方面的設計，同時采用PLC和人機界面，并根據不同的工位及不同的試驗要求，對試驗形式等有關參數的設置、試驗方式等進行選擇，使系統具有智能化。采用先進的觸摸屏嵌入式系統及PLC控制系統技術，具有檢測產品多樣性、先進性，工作穩定，運行可靠，操作方便等特點。

圖1　SHWSCX-J-CTC便器用重力式沖水裝置綜合試驗機

該試驗機主要由觸摸屏、PLC控制系統、水路、氣路(含真空)系統、執行機構、裝夾試驗測試臺等部分組成。

其中控制柜內的壓力測試系統，便于操作。設備的主要元器件采用進口或國內知名品牌廠家元器件，如壓力傳感變送元件、水泵的PID的變頻調節等。

SHWSCX-J-CTC便器用重力式沖水裝置綜合試驗機如圖1所示。

2　設備特點

1)滿足GB 26730-2011等標準有關強度、密封、水擊、虹吸等試驗。

圖2為本試驗機的執行機構。

圖3為本試驗機的虹吸工位。

圖4為本試驗機的耐壓流量工位、水擊工位。

1-過濾減壓閥(使壓力平穩的輸出，保證壓力穩定)2-精密減壓閥(調節介質的流量)3-二位五通電磁閥(控制液壓流動方向，包含開、關、停)4-氣管(連接部件的通道，介質的流通渠道)5-氣缸(導桿的伸縮運動，對按鈕進行按壓)

圖2執行機構

1-真空泵(產生真空裝置)2-真空罐(維持真空裝置)3-真空調節閥(對產生的負壓進行調節)4-壓力表(顯示調節后負壓數值)5-壓力計(提供管道中負壓數值)6-球閥(打開和關閉負壓)7-氣水分離器(將液體和氣體分離的裝置)8-壓力表(觀察實驗過程中壓力值變化)9-透明管(觀察實驗過程中虹吸變化)10-球閥(排掉真空罐中水分和壓力)11-球閥(排掉管道壓力)12-球閥(排掉氣水分離器水分和壓力)

圖3虹吸工位

1-閥門(控制自來水進水的打開和關閉)2-水槽(儲存水源裝置)3-水泵(液體增壓并輸送液體)4-排水閥(排掉水槽中的水)5-流量計(檢測管道中流量的大小)6-球閥(控制管路中流量大小)7-銅管(標準要求)8、10-壓力表(觀察實驗過程中壓力值變化)9、11-球閥(打開或者關閉試驗)

圖4耐壓流量工位、水擊工位

2)可對系統的試驗形式、運動狀況等情況實時進行監測。系統根據檢測值或給定值進行實時調節和控制。

3)在觸摸屏幕上可以生成系統工藝畫面、被控參數的實時數據、檢測工藝選擇畫面等。

4)系統運行穩定、安全、可靠；系統具有可維修性，便于維護和保養。

3　設備的改進與創新

3.1人機界面

人機界面(Human Machine Interaction，簡稱HMI)，是人與計算機之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，是計算機系統的重要組成部分。是指人和機器在信息交換和功能上接觸或互相影響的領域或稱界面所說人機結合面，信息交換，功能接觸或互相影響，指人和機器的硬接觸和軟接觸，此結合面不僅包括點線面的直接接觸，還包括遠距離的信息傳遞與控制的作用空間。

整個試驗可以實時監控，并且通過人機界面進行試驗參數的設定，并且實現對水泵、氣缸以及閥門等執行機構進行實時控制，因而可以實現對試驗參數的精確調節。

3.2高速采集系統

本試驗機采用高速數據采集板卡來實現對高速數據的采集、處理。通過對各個參數信號進行采集，形成信號曲線，可以實時進行連續高速的數據傳輸及Windows下更可靠的性能。在采樣時，可以自行完成對多路選通開關的控制。

在進行檢驗的過程中，采用了高速數據采集板卡，可以克服一般模擬量數據采集方式采樣頻率低，容易丟失采樣點的問題。高速數據采集板卡能夠對試驗中的各個參數進行實時監控，采樣頻率高，保證了水擊等試驗中的高速采樣速度200 Hz的要求，能夠生成曲線圖，該數據曲線可以實現導出打印等功能。

該試驗機還具有氣缸自動按壓和按壓力自動測量功能，有效避免了人的因素引起的按壓力和時間對于試驗的影響。在采集數據過程中可以自動記錄，實時生成曲線圖，并且按照要求進行試驗的記錄和輸出打印。

3.3液位傳感器

基于標準水箱和隱藏式水箱的差異，因此對以往的設備進行改進，增加了一個投入式液位傳感器，其是一種測量液位的壓力傳感器，基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，采用隔離型擴散硅敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器，將靜壓轉換為電信號，再經過溫度補償和線性修正，轉化成標準電信號。它是基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，采用國外先進的隔離型擴散硅敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器，將靜壓轉換為電信號，再經過溫度補償和線性修正，轉化成標準電信號(一般為4～20 mA/1～5 VDC)。

本試驗機分別采用安裝在水箱底部的液位傳感器和投入式液位傳感器，能夠方便準確地實現水箱液位測試。其機械結構對過載及腐蝕性介質具有高抵抗性；高精度、長期穩定的陶瓷電容和進口擴散硅測量單元；密封的電子模塊及雙濾波壓力補償系統可抵抗氣候現場變化的影響；電子模塊可輸出4～20 mA信號并同時帶有過壓保護的模塊。

3.4高精度稱重傳感器

稱重傳感器實際上是一種將質量信號轉變為可測量的電信號輸出的裝置。用傳感器應要考慮傳感器所處的實際工作環境，它關系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命，乃至整個衡器的可靠性和安全性。

通常，在傳感器的線性范圍內，希望靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時，與被測量對應的輸出信號值才比較大，有利于信號處理。但靈敏度高時，與被測量無關的外界噪聲也會被系統放大，影響測量精度。因此，本試驗機采用的高精度稱重傳感器具有較高的信噪比，可以盡量減少從外界引入的干擾信號。

并且在檢驗過程中，高精度稱量傳感器，能夠自動稱量補水量，計算出補水比例，并且能夠進行數據記錄和打印等功能。

3.5進水、排水流量

本試驗機采用國際知名品牌的電磁流量計，其所測得的體積流量，實際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響。為了測量排水閥的溢流速度，讓水箱水位保持穩定，因此認為排水閥的溢流速度等于進水閥速度。

對于進水流量、排水流量能夠自動計算，對多次試驗數據進行自動記錄，避免了人工計算、記錄的工作，實現了無紙化試驗，能夠自動分析多次試驗中的最大值、最小值、平均值等，并且能夠實現報表輸出。

3.6真空罐

基于以往的試驗，采用的是19 L的穩壓罐，在虹吸試驗中，水有可能會逆流到真空泵中，使得真空泵受損，大大降低了其使用壽命，增加了其維修成本，耗時耗力。因此，本試驗機將原來的19 L的穩壓罐改成了200 L的不銹鋼真空罐，又加裝了單向閥，這樣有效地避免了水抽進去會到達真空泵，增大了設備的耐久性。

4　結語

隨著我國改革開放的持續發展，衛生潔具產品的需求逐步增加，為了控制產品質量，生產企業、檢測機構對于檢測設備的需求量也在不斷地增加，便器用重力式沖水裝置綜合試驗機的設計正在逐步向著自動化、多功能、高精度、高可靠性方面發展。然而，隨著檢測設備的廣泛應用，檢測設備在實際調試與設備運行中，發生故障的情況也會與日俱增。因此，應當完善檢測設備的系統設計，持續改進與創新，做好運行前后的各項工作，避免在運行過程中出現異常的現象，從而最大化地提高工作效率。

參考文獻

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2015年9～12月衛浴領域節水認證(CQC)證書清單

序號證書編號產品名稱制造商發證日期證書截止時間240CQC13704097457坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-8-15241CQC13704097456坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-8-15242CQC13704097455坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-8-15243CQC13704094673坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-5-31244CQC13704097448坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-8-15245CQC13704097447坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-8-15246CQC13704094672坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-5-31247CQC13704090856坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-4-9248CQC13704090859坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-4-9249CQC13704090858坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-4-9250CQC13704090857坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-4-9251CQC15704136006坐便器東陶華東有限公司2015-11-302018-11-30252CQC13704097450坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-8-15253CQC13704097451坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-8-15254CQC13704097452坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-8-15255CQC15704130377坐便器東陶華東有限公司2015-11-302018-9-7256CQC13704097454坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-8-15257CQC13704095242坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23258CQC13704095233坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-8-26259CQC13704095231坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23260CQC13704095230坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23261CQC13704095223坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23262CQC13704095203坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23

263CQC14704106408坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14264CQC14704106406坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14265CQC14704106404坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14266CQC14704106409坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14267CQC14704106410坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14268CQC14704106413坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14269CQC14704108118坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302017-4-17270CQC14704108085坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302017-4-16271CQC14704106414坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14272CQC14704106411坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14273CQC14704117523坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302017-11-14274CQC15704127901坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302018-7-6275CQC15704123931坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302018-4-30276CQC15704123930坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302018-4-30277CQC15704123929坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302018-4-30278CQC15704123928坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302018-4-30279CQC13704095244坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23280CQC13704095246坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23281CQC13704095248坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23282CQC13704095247坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-8-2283CQC13704095249坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23284CQC13704095816坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23285CQC13704095817坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23286CQC13704095241坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23287CQC14704106405坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14288CQC13704095240坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23289CQC13704095239坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23290CQC13704095238坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23291CQC13704095237坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23292CQC13704095236坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23293CQC13704095235坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23294CQC13704095234坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23295CQC14704120441坐便器東陶(福建)有限公司2015-11-302017-12-23296CQC14704120312坐便器東陶(福建)有限公司2015-11-302017-12-22297CQC14704120339坐便器東陶(福建)有限公司2015-11-302017-12-22

(未完待續)

認證問答

問：中國質量認證中心在陶瓷行業開展的認證業務有哪些？

答：1)瓷質磚國家強制性產品認證(CCC)；

2)陶瓷磚、陶瓷食品包裝容器環保產品認證；

3)便器、衛浴產品節水認證；

4)建筑陶瓷磚(板)低碳產品認證；

5)環保產品(Ⅱ型)認證；

6)環境產品聲明(EPD)/環保產品(Ⅲ型)認證；

7)綠色建材評價；

8)水足跡/碳足跡評價。

問：什么是環保產品(Ⅱ型)認證？答：環保產品(Ⅱ型)認證也叫自我環境聲明，是建立在制造商和零售商自己聲稱的基礎之上。1998年9月由ISO TC 207/SC 3分技術委員會的第二工作小組負責制定的自我環境聲明ISO 14021草案出臺，經多方面的協商和征求意見，于1999年9月15日頒布，1999年11月正式成為國際標準。環保產品(Ⅱ型)認證，是根據企業產品的特點，企業自己進行環境聲明，經第三方驗證通過后，向消費者宣稱自己產品在設計、生產、使用、報廢等環節中對環境有益。環保產品(Ⅱ型)認證不受產品市場壽命和產品開發周期的限制，適用于所有的產品，尤其適用于具備消費者已經或可能高度關注的環境影響的產品。

問：什么是環保產品(Ⅲ型)認證/環境產品聲明(EPD)？答：環保產品(Ⅲ型)認證也被稱為環境產品聲明(EPD)，是依據ISO 14025經第三方認證機構核實和驗證的產品質量(或者服務質量)與環境表現的數據表達。是生命周期評價LCA的一種表現形式/語言。EPD通過評價產品或服務整個生命周期階段(包括原材料開采、制造加工、使用階段、報廢階段、運輸階段)的環境影響，可以使每一種產品都有一組量化的環境影響數值。

問：中國質量認證中心開展的環境產品聲明(EPD)業務范圍及流程？答：中國質量認證中心目前開展的環境產品聲明評價業務主要包括：陶瓷磚、衛生陶瓷產品、家具、建筑節能玻璃、建筑石膏、膠粘劑、砌體材料、砂漿、涂料、預拌混凝土、管材等產品。

環境產品聲明評價流程：企業提交申請、中國質量認證中心受理、資料審核、檢查員現場核查、評價人員對文件資料和工廠核查結果進行綜合評價、證書批準及報告頒發。

*作者簡介：張帆(1984-)，本科，工程師；主要從事陶瓷水暖檢測及檢測儀器研發制造。

中圖分類號：TQ174.76

文獻標識碼：B

文章編號：1002-2872(2016)07-0046-05

Improvement and Innovation to Testing Machine of Gravity Water Flushing Devices

Zhang Fan1,2Tan Yibing3,Chen Yuanyuan1

(1 China Building Material Test&Certification Group (Shaanxi) Co.,Ltd.,Xi'an,710116)(2 National Quality Supervision Inspection Center of Building and Sanitary Ceramics,Xi'an,710116)(3 Xuchang Quality and Technical Supervision Inspection and Testing Center,Henan,Xuchang,461000)

Abstract:As core part of the gravity water flushing devices, automatic control is the most common water tank into the drainage of the sanitary ware accessories, the industry is called "the heart" toilet, mainly by the inlet valve, drain valve and the button. This article mainly discusses the gravity flush device integrated tester software on some of the improvement and innovation, enables the analog data acquisition to real-time monitoring and automatic recording, greatly improving the work efficiency, to achieve the paperless test.

Key words:Gravity water flushing devices; Software innovation; Real-time monitoring; Work efficiency.