呼吸器用氣瓶批量式自動充氣氣密性檢驗工藝研究

楊永霞，宏巖，張新忠

1.中國石油長慶油田分公司技術監測中心（陜西西安710018）2.中國石油長慶油田分公司第十一采油廠（陜西西安710018）

呼吸器用氣瓶批量式自動充氣氣密性檢驗工藝研究

楊永霞1，宏巖1，張新忠2

1.中國石油長慶油田分公司技術監測中心（陜西西安710018）2.中國石油長慶油田分公司第十一采油廠（陜西西安710018）

碳纖維纏繞氣瓶氣密性檢驗是否滿足要求對于氣瓶的安全使用至關重要。針對傳統氣密性檢驗工藝存在檢驗效率低、勞動強度大、安全風險大、檢驗質量及數據溯源性無法保證等弊端，提出了一種新的氣密性檢驗工藝，能實現氣瓶的批量式檢驗、自動充氣檢驗、一鍵啟動檢驗等，極大地創新了氣密性試驗技術，提高了自動化程度，解決了傳統檢驗工藝存在的問題。

批量式；自動充氣；一鍵啟動；智能化

正壓式消防空氣呼吸器是一種自給開放式消防空氣呼吸器[1]，在油田生產井下作業、密閉空氣作業、油氣區等高危作業環境下為作業人員提供氧氣，以保證救援人員可以安全地進行滅火、搶險救災和救護工作。碳纖維氣瓶是正壓式空氣呼吸器的重要組成部分，屬于特種設備范疇[2]，它的作用是為作業人員在危險區域作業提供氧氣，進行有效的呼吸系統保護，碳纖維氣瓶的設計使用年限為15年[3]。碳纖維氣瓶必須具備良好的耐腐蝕性、絕緣性、減震性、氣密性，氣瓶使用前必須按照GB 24161—2009《呼吸器用復合氣瓶定期檢驗與評定》、GB/T 12137—2015《氣瓶氣密性試驗方法》的要求進行氣密性試驗[4-5]，如果氣瓶在使用過程中發生泄漏，將會帶來嚴重的后果，一是縮短氧氣的有效使用時間，在作業時間長的空間內對人員的生命造成威脅；二是氣瓶內部為壓縮氧氣，與密閉空間內可能存在的易燃易爆氣體混合，極易發生爆炸，引發嚴重的事故。因此氣瓶的氣密性檢驗有著極為重要的意義。

1 試驗工藝原理

氣瓶批量式自動充氣氣密性檢驗工藝是通過中國石油長慶油田分公司技術監測中心（以下簡稱中心）獨立研發的氣瓶氣密性試驗裝置來實現的，設計高壓充氣系統，通過調節減壓閥，將高壓氣源（35MPa）的壓力減至所需要試驗的壓力（1～30MPa），再將待檢的氣瓶安裝在夾具閥塊上，打開加壓氣控閥進行充氣增壓，達到壓力設定值后，穩壓3s。通過氣瓶升降機構下降氣瓶使氣瓶被水池中的水淹沒，采用攝像頭觀察是否有泄漏冒泡現象，試驗完成后，系統自動卸壓，將氣瓶升出水面拆卸位置，完成氣瓶的氣密性試驗。工藝原理如圖1所示。

圖1 工藝原理圖

2 關鍵技術

2.1 批量化檢驗技術

氣密性試驗裝置采用四工位設計，如圖2所示，控制系統并聯結構設計，保證各工位檢驗的獨立性，可以獨立完成單缸、雙缸、三缸和四缸的試驗工作，也可以同時實現4只氣瓶的試驗工作，實現了批量化的檢驗，提高了檢驗效率。

圖2 氣密性試驗裝置圖

2.2 自動充氣檢驗技術

傳統的氣瓶氣密性檢驗中，先通過壓縮機進行氣瓶內部壓縮氣體的充裝，然后由操作人員將充裝完成的氣瓶沉入水箱內進行氣密性觀察試驗。

在本裝置中，采用中心專用的高壓試驗氣系統做為氣密性試驗的充氣起源，將氣源連接到氣密性試驗機氣瓶接口上，通過快速安裝接口進行氣瓶和氣源系統的連接（圖3）。

圖3 自動充氣接口

試驗時，將氣瓶通過快速接口進行安裝，選擇試驗工位，啟動試驗按鈕，氣瓶下降沉入水中，高壓系統自動給氣瓶充氣，當壓力達到設計給定壓力后，自動穩壓進行觀察。

2.3 一鍵啟動自動化檢驗技術

為提高整套系統的自動化程度，減輕工作人員的作業壓力，在氣瓶氣密性檢驗裝置中采用了一鍵啟動檢驗技術。將大部分的作業工序由設備自動完成，并且在程序設計上對各工序進行合理有效銜接，保證了檢驗工作的順利高效進行。氣瓶氣密性一鍵啟動檢驗流程如圖4所示，除氣瓶安裝、拆卸需要檢驗人員手工作業完成外，充氣增壓、氣瓶升降、泄壓等工作全部由檢驗設備自動完成。

圖4 一鍵啟動檢驗流程

3 優勢分析

3.1 簡化了檢驗工序

該檢驗工藝較傳統檢驗工藝在工序上得到極大的簡化，檢驗工序對比如圖5所示。新檢驗工藝利用實驗室公用氣管線進行充氣，減少了氣瓶高壓充氣室、壓縮機等的配置，將氣瓶充氣直接氣密性試驗裝置上進行，減少了氣瓶充氣前后的搬運過程。

圖5 兩種氣密性試驗工藝比較

3.2 提高了自動化程度

由圖5可知，傳統檢驗方法中，幾乎所有工序由手動作業完成，而新的檢驗工藝由于采用一鍵啟動技術，大部分工序都由設備自動完成，在很大程度上機械自動化代替了手工作業，極大地提高了自動化程度，使得氣瓶檢驗技術得到新的發展與突破。

3.3 提高了檢驗質量

傳統的氣密性檢驗過程無法進行系統的數據采集記錄，只人為記錄檢驗結果，人為影響因素很大，質量無法保證，也不能滿足數據溯源的需求。

在新的檢驗工藝中，開發了數據處理與應用分析技術。該技術將檢驗工序自動銜接，實現了過程自動控制、示值數據自動采集、檢驗結論自動判定、智能分析等，在氣密性試驗中能全程記錄充氣增壓、穩壓壓力及時間、穩壓曲線等，并監控拍攝試驗過程，同步傳輸到上一級的數字化管理平臺數據庫中鎖定。既保證了記錄的原始客觀性，又支持多關鍵字查詢，增強了碳纖維氣瓶檢驗的質量溯源性，杜絕了人為干預。

3.4 提高了檢驗效率

在氣瓶氣密性檢驗過程中，影響檢驗效率的最主要步驟是氣瓶的充氣過程。以往完成4只氣瓶的充氣過程就需要1.5 h甚至更長，而氣密性檢驗觀察過程所占用的時間很短，采用傳統的檢驗工藝，完成4只氣瓶的氣密性試驗大概需要2 h。新的檢驗工藝簡化了工序，創新了檢驗工藝，采用自動化檢驗，完成4只氣瓶的氣密性試驗最多需要0.5 h，檢驗效率得到極大提高。

3.5 保障了人員作業安全

新技術在很大程度上采用了機械化、自動化作業代替手工作業。一是自動充氣、自動升降技術完全取代了檢驗人員充氣帶壓作業；二是采用視頻遠程監控避免了檢驗人員肉眼直接觀察的安全風險；三是采用公用氣管線進行充氣，管理規范，避免了壓縮機充氣過程中的安全風險；四是地坑式水槽、安全防護玻璃設置為作業安全提供了保障。

4 結論

新的檢驗工藝在技術先進性、檢驗效率、檢驗質量、作業安全等各個方面都較傳統的工藝有很大的提高，具有廣泛的推廣和應用價值。

[1]全國消防標準化技術委員會消防員防護裝備分技術委員會.正壓式消防空氣呼吸器：GA 124—2013[S].北京：中國標準出版社，2013.

[2]國家質檢總局令第46號：氣瓶安全監察規定[Z].

[3]中國特種設備檢測研究院.氣瓶安全技術監察規程：TSG R0006—2014[S].北京：新華出版社,2015.

[4]全國氣瓶標準化技術委員會.呼吸器用復合氣瓶定期檢驗與評定：GB 24161—2009[S].北京：中國標準出版社,

2010.

[5]全國氣瓶標準化技術委員會.氣瓶氣密性試驗方法：GB/T 12137—2015[S].北京：中國標準出版社,2016.

Whether the tightness test of the carbon fiber wrapped cylinder meets the requirements is essential for the safe use of the cylinder.In view of the disadvantages of traditional airtight inspection technology,such as low inspection efficiency,great labor intensity, great safety risk,poor inspection quality and poor data traceability,a new airtight inspection technology has been put forward.It can realize the batch inspection,automatic gas charging test,one button start test,etc.,and greatly improved the tightness test technology,improved the degree of automation and solved the problems existing in the traditional inspection process.It can realize the batch inspection,automatic gas charging test,one button start test,etc.,and greatly improves the automation degree of tightness test and solves the problems existing in the traditional inspection process.

batch;automatic charging;one button start;intellectualization

2017-05-11

楊永霞（1984-），女，工程師，主要從事產品質量檢驗工作。