高效氣瓶外測法的研究與應(yīng)用

何 巖

(濟寧協(xié)力特種氣體有限公司 工程部，山東 濟寧 任城 南張 272055)

0 引 言

氣瓶在檢測過程中，需要對氣瓶上的瓶閥進行安裝和卸載，所以瓶閥裝卸是氣瓶檢驗過程中的重要一步，現(xiàn)有的瓶閥裝卸機在裝卸瓶閥時，一次只能裝卸一支氣瓶，并且在整個裝卸瓶閥的過程中都需要操作人員進行操作，待裝卸瓶閥的氣瓶放在瓶位上，然后操作人員人工對準裝卸瓶閥卡具，把卡具卡在瓶閥上，氣瓶的夾緊、放松都需要操作人員操作氣動閥控制，每裝卸一次瓶閥都得操作幾次按鈕和氣動閥，操作非常繁瑣，效率較低。

氣瓶檢測現(xiàn)有的技術(shù)狀況主要是單瓶位、純手工控制，水壓試驗過程如下：

1. 根據(jù)需打壓的氣瓶先后順序，逐只檢驗外觀、年限。

2. 將外檢過的氣瓶手動放置在立式瓶閥機上，卸瓶閥、倒水、沖洗。

3. 用內(nèi)窺燈查看氣瓶內(nèi)壁，無異常，然后灌水、靜置、進行打壓。

4. 逐只水壓試驗完畢，將氣瓶放置到瓶閥機，倒水、上瓶閥。循環(huán)結(jié)束。

1 多瓶位氣瓶外測法試驗裝置主要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

多瓶位氣瓶外測法試驗裝置主要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括：PLC控制系統(tǒng)，多瓶位自動瓶閥裝卸系統(tǒng)，氣瓶吊裝、稱重系統(tǒng)，密封試壓系統(tǒng)。

2 現(xiàn)有標準氣瓶內(nèi)測法水壓試驗存在的問題

1. 首先對要進行水壓試驗的氣瓶卸瓶閥，一次只能進行1只瓶閥裝卸。

2. 卸完瓶閥后要進行氣瓶翻轉(zhuǎn)、倒水，人工拿水管對準瓶閥向里面注入高壓水流，沖洗氣瓶內(nèi)部。

3. 以上步驟完成后，要進行灌水后靜置，需要相當長的時間等待氣瓶內(nèi)部水里的氣泡消失。如水里有氣泡，打壓結(jié)果是不準確的，基本上相當于頭一天灌水，第二天才能進行打壓試驗，速度相對較慢。

4. 打壓過程是通過高壓泵往氣瓶內(nèi)逐步加壓，待壓力達到設(shè)定值22.5 MPa時停止打壓進入保壓階段。

5. 測量氣瓶外部尺寸，放壓后測量水位高度，根據(jù)水的體積計算氣瓶殘余變形量，得出結(jié)論判定氣瓶合格與否。

6. 最后，合格的氣瓶進行倒水、裝瓶閥，水壓試驗結(jié)束。

3 本外測法氣瓶水壓試驗裝置

外測法氣瓶水壓試驗裝置(以下簡稱外測法)，5瓶位瓶閥裝卸機構(gòu)和倒水、沖洗機構(gòu)集成為一體，PLC控制機構(gòu)為遠程控制并實時采集數(shù)據(jù)，通過通信線路發(fā)送實時控制指令。

外測法工作過程：

1. 將需要進行裝卸瓶閥的氣瓶放置到瓶閥機固定瓶位。

2. 在顯示器輸入相對應(yīng)瓶閥裝卸瓶位序號，選擇“卸瓶閥”或“裝瓶閥”，再選擇手動或自動，點擊“啟動”，設(shè)備開始按照選項自動運行。

3. 設(shè)備首先進行一個翻轉(zhuǎn)動作，待翻轉(zhuǎn)超過氣瓶瓶體和水平面平行的位置點后，氣瓶開始整體向瓶閥方向下滑，進而使多個瓶位瓶閥基本成一條直線。

4. 整體框架繼續(xù)翻轉(zhuǎn)，各個瓶閥接觸到瓶閥方向矯正塊后，進行一個旋轉(zhuǎn)動作，繼續(xù)下降瓶閥即進入裝卸瓶閥的卡具內(nèi)。旋轉(zhuǎn)電機按照程序設(shè)定進行前后移動調(diào)整，開始旋轉(zhuǎn)，通過時間和扭矩控制，進行裝卸瓶閥的停止信號。瓶閥卸下后自動由傳送帶輸送到設(shè)備的瓶閥收集盒，然后氣瓶繼續(xù)翻轉(zhuǎn)到最后限位位置，沖洗機構(gòu)開始動作，水管自動插入氣瓶進行沖洗。完成后，設(shè)備自動回復到起始位置。

5. 接著氣瓶開始灌水、稱重，開始進入到外測水套，進行水壓試驗。由于打壓過程氣瓶外部全部沒入水套內(nèi)，并保持水套內(nèi)無空氣進行打壓試驗，此時不論氣瓶內(nèi)的水是否含有氣泡都無所謂了，測量的是氣瓶膨脹時水套內(nèi)溢出的水的體積，就可以計算氣瓶變形率了，省去了靜置的時間，加快了打壓速度。

6. 由于裝卸瓶閥和外測法水壓試驗都是5個瓶位，大大提高了水壓試驗的效率，可滿足批量打壓要求。

本外測法與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點：

1. 提高效率，集成自動化控制。

2. 以往的氣瓶內(nèi)測法過程中人為因素干擾較大，灌水靜置時排氣泡時間較長，氣泡排不干凈對打壓結(jié)論影響比較大。

3. 有專用的人機互動顯示屏和運行軟件，操作簡單，對人員的技術(shù)素質(zhì)要求低，不需要較高的操作技術(shù)，普通員工簡單培訓即可上崗。

4. 多瓶位同時進行，大大提高了氣瓶打壓速度，為客戶縮短了氣瓶檢驗時間，可及時投入周轉(zhuǎn)使用，不耽誤生產(chǎn)。

該鋼瓶檢驗裝置主要由自動瓶閥裝卸系統(tǒng)、外測法試壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，見圖1、2。

1. 旋轉(zhuǎn)電機底盤；2. 氣瓶翻轉(zhuǎn)架底盤；3. 水槽；4. 瓶頭卡具；5. 氣瓶承托架；6. 氣瓶；7. 夾緊氣缸；8. 導軌

圖1瓶閥機

Fig.1 Cylinder valve machine

1.水套進水閥；2.水套排水閥；3.液位量杯；4.排氣閥；5.電子秤； 6.提升橫梁；7.導軌；8.電動跑車；9.電接點壓力表；10.試壓泵圖2 外測法水壓試驗Fig.2 External test hydrostatic test

4 結(jié) 論

具有氣瓶沖洗功能的瓶閥裝卸機，包括氣瓶裝卸架、氣瓶裝卸裝置、翻轉(zhuǎn)架、氣瓶托架、氣瓶置放口、夾瓶裝置和PLC控制單元，其中，氣瓶裝卸架與翻轉(zhuǎn)架之間設(shè)有水槽，水槽的內(nèi)部兩側(cè)均設(shè)有固定架，兩固定架之間設(shè)有主水路管道，主水路管道上設(shè)有與各氣瓶置放口一一對應(yīng)的噴水管，各噴水管上均設(shè)有噴水導向管。具有氣瓶沖洗功能的瓶閥裝卸機，可直接對氣瓶進行清洗，無需再轉(zhuǎn)移到專門的氣瓶清洗裝置上，并且操作簡單、清洗效率較高。

外測法水壓試驗裝置的應(yīng)用，省去了打壓氣瓶灌水后靜置排氣泡的過程，有效提高打壓速度，通過測量水套相對溢出的水體積，計算被打壓氣瓶變形量，判定氣瓶變化值合理有效。