燃氣減壓閥自動檢測與調節設備開發*

莫慶龍 羅俏 甘林

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燃氣減壓閥自動檢測與調節設備開發*

莫慶龍 羅俏 甘林

（廣東省智能制造研究所）

針對燃氣減壓閥手工檢測與調節工序中存在的產品質量不穩定、生產效率低等問題，分析燃氣減壓閥的檢測與調節原理，開發具備檢測與調節功能的燃氣減壓閥自動檢測調節專用設備。經現場運行驗證：該設備的生產節拍和檢測精度均達到設計要求，滿足企業的生產需求。

燃氣減壓閥；自動檢測；調節

0 引言

目前，國內燃氣減壓閥檢測與調節主要是人工輔助檢測儀器的模式，存在生產效率低、產品質量不穩定和用人成本高等問題。國外成套的燃氣減壓閥自動檢測與調節設備價格昂貴，且技術服務滯后，可能出現因設備故障而迫使生產線停產現象，致使企業損失重大[1]。因此，本文結合自動化與測試控制技術，自主開發成套燃氣減壓閥自動檢測與調節設備。

1 燃氣減壓閥檢測與調節原理

燃氣減壓閥由上殼體、調壓片、調壓彈簧、膜片組件、閥桿、銷軸和下殼體等零部件組成，如圖1所示。

圖1 燃氣減壓閥結構示意圖

燃氣減壓閥的工作原理為：1）關閉燃氣具開關，進入減壓室的燃氣增多，減壓室內壓力升高，推動膜片組件向上移動；膜片組件通過杠桿增力原理帶動閥桿以銷軸為軸線進行順時針轉動，即閥桿末端閥墊向下運動關閉閥口，切斷燃氣進口通路，減壓室壓力下降，且緩慢趨于穩定；2）打開燃氣具開關，燃氣從減壓室內流出，減壓室壓力下降；膜片組件向下運動，驅動閥桿逆時針轉動，迫使閥墊向上移動，進氣閥口開度增大，進氣量增加，減壓室氣壓升高，且緩慢趨于穩定。

燃氣減壓閥通過上述方法反復調節，使減壓室壓力總是趨于恒定，從而達到穩壓作用。

燃氣減壓閥生產過程中的檢測與調節包括：在進氣口通入0.7 MPa的壓縮空氣，出氣口處接測壓傳感器；通過調整調壓片的高度位置，調節調壓彈簧的預緊力，使出氣口輸出壓力的范圍為2.85 kPa~3.15 kPa。其中，壓力傳感器采用BG80-212-40N20數字壓力表，量程為±20 kPa，精度為±1%，具備0 mA ~20 mA的模擬量輸出功能[2]。

2 燃氣減壓閥自動檢測與調節設備開發

燃氣減壓閥自動檢測與調節設備的工作原理為：在燃氣減壓閥進氣口通入0.7 MPa的壓縮空氣，將閥體出氣口與BG80壓力傳感器連接，通過PLC控制系統對閥體出口壓力進行檢測與實時反饋。若出口壓力值小于2.85 kPa，則控制伺服旋鈕機構順時針旋轉將調壓片向下調整，至閥體出口壓力值為3 kPa；若出口壓力值大于3.15 kPa，則控制伺服旋鈕機構逆時針旋轉將調壓片向上調整，至閥體出口壓力值為3 kPa。

燃氣減壓閥自動檢測與調節設備由機架、伺服旋鈕機構、氣體連接裝置、BG80壓力傳感器和PLC控制系統組成，如圖2所示。其中，機架為設備的主體；伺服旋鈕機構為調壓片調節執行裝置；氣體連接裝置負責通斷燃氣減壓閥的進、出氣口；BG80壓力傳感器對閥體出口壓力進行檢測與輸出[3]。

圖2 燃氣減壓閥自動檢測與調節設備結構圖

伺服旋鈕機構包括：伺服電機、伺服旋鈕批頭、氣缸和導桿，結構如圖3所示。伺服旋鈕機構通過氣缸推動伺服旋鈕批頭上下移動，實現與閥體調壓片的結合與分離；伺服電機通過同步帶與旋鈕批頭傳動，可精準控制批頭旋轉角度[4]。

圖3 伺服旋鈕機構結構圖

氣體連接裝置包括雙軸氣缸、進氣口接頭和出氣口接頭，結構圖如圖5所示。閥體出氣口通過2個雙軸氣缸控制閥體出氣口的通斷，氣缸收縮出氣口接頭接通，氣缸伸出則出氣口接頭中斷。底部為進氣口接頭，通過伺服旋鈕機構的下壓氣缸使閥體進氣口與進氣口接頭壓緊通氣。

3 燃氣減壓閥自動檢測與調節設備的實現

燃氣減壓閥自動檢測與調節的壓力調節段PLC程序如圖6所示。通過伺服旋鈕機構與壓力檢測裝置的調節與對比，實現燃氣閥的自動檢測與調節。

圖5 氣體連接裝置結構圖

圖6 壓力調節段PLC程序

該設備生產節拍為15 s/件，檢測精度為±5% F.S。設計要求為：生產節拍需求為19 s/件，檢測精度為±8%F.S。因此，該設備生產節拍和檢測精度滿足設計要求。

燃氣減壓閥自動檢測與調節設備實物圖如圖7所示。通過現場的調試與運行，該設備能完全替代人工作業，實現了燃氣減壓閥的自動檢測與調節，且使用該設備后產品合格率提高了5%，產品質量得到提升。

圖7 燃氣減壓閥自動檢測與調節設備實物圖

4 結語

本文基于自動化伺服控制技術和壓力檢測技術，分析了燃氣減壓閥自動檢測與調節的原理，通過對整機的設計開發，研制燃氣減壓閥的自動檢測調節設備。該設備自動化程度高，具有一定的工程應用意義。

[1] 莊國濤.家用燃氣熱水器/兩用爐測試臺測控系統設計與研制[D].南京:南京航天航空大學,2006.

[2] 葉楊海,葉麗榮.燃氣減壓閥的應用[C].中國土木工程學會城市燃氣分會應用專業委員會2010年年會,2010:318-320.

[3] 成大先.機械設計手冊[M].6版.北京:化學工業出版社,2016.

[4] 楊躍.電氣自動化設備中PLC控制系統的運用及實現[J].電子技術與軟件工程,2018(1):153,204.

Development of Automatic Detection and Regulating Equipment for Gas Pressure Reducing Valve

Mo Qinglong Luo Qiao Gan Lin

(Guangdong Institute of Intelligent Manufacturing)

For manual detection and regulation of gas pressure reducing valve problems, such as product quality instability and low production efficiency. This article analyzes the principle of gas pressure reducing valve detection and regulation, and develops special equipment for automatic detection and adjustment of gas pressure reducing valves with detection and regulation functions. Verified by on-site operation: The production cycle and detection accuracy of the equipment meet the design requirements and meet the production needs of the company.

Gas Pressure Reducing Valve; Automatic Detection; Regulation

莫慶龍，男，1984年生，大學本科，主要研究方向：工業機器人應用及智能裝備系統集成、行業工藝應用研究。E-mail: ql.mo@giim.ac.cn

羅俏，男，1978年生，大學本科，工程師，主要研究方向：制造業自動化及其信息化。

甘林，男，1988年生，碩士，主要研究方向：振動與噪聲控制、制造業自動化及其信息化。

中山市廣東省科學院技術轉移專項經費 （2016G1FC0013）