淺談水壓試驗設備的設計與應用

楊靜

（開灤集團公司，河北 唐山 063000）

隨著我國國民經濟高速發展，要求電氣產品朝著高可靠性、高參數、多功能和智能型方向發展。就隔爆型電氣設備而言，其高可靠性尤為重要。目前對煤炭的開采仍以井下作業為主。開拓與開采過程中將會釋放出大量含有瓦斯與煤塵的沼氣。在高瓦斯礦井，2/3 的場所屬于爆炸性危險場所。為確保安全生產，采取了多種有效措施，其中隔爆電氣設備的應用就是為了避免瓦斯或煤塵與電火花或電弧相遇發生燃燒或爆炸。

電氣設備的防爆途徑之一就是把電氣設備安放在堅固的外殼內，當隔爆外殼內部發生爆炸時，外殼不發生變形和損壞，火焰逸出外殼時，溫度已經下降到不至于引起外部瓦斯或煤塵的爆炸。也就是說，它有2 個作用即耐爆性和不傳爆性。

我公司所研發及生產的礦用隔爆兼本質安全型真空電磁軟起動器具有1140V 和660V 2 種電壓等級，能實現近控、遠控、從機聯控、主機聯控4 種開車方式；軟起、直起、軟停、自然停4 種起停車方式，適用于含有爆炸性氣體（瓦斯）和煤塵的煤礦井下，在交流50Hz，電壓1140V 或660V 供電系統中。

國家規定隔爆型電氣設備出廠前必須對加工后的隔爆外殼進行靜壓試驗（即通常的水壓試驗），以檢驗外殼的強度和完好性。

1 試驗目的

（1）檢驗鑄件的質量是否有砂眼和裂紋。

（2）檢驗焊接件的質量是否有氣孔、變形和裂紋。

按GB3836.2《爆炸性環境 第二部分：由外殼“d”保護的設備》第15.1.3.1 條進行靜壓試驗，如果試驗結果符合15.1.1 的規定，并且沒有通過外殼壁泄漏，則認為靜壓試驗合格。

試驗目的是驗證外殼是否能承受內部的爆炸壓力。加壓時間至少應為10s。靜壓試驗只進行1 次。

2 試驗設備總體設計方案

水壓試驗設備有很多種, 其中液壓傳動技術相對比較成熟，具有易實現回轉、直線運動、能實現換向頻繁的往復運動的優點，元件排列布置靈活方便, 可在運行中實現大范圍無級調速等優點。另外在同等輸出功率下，液壓傳動裝置的體積小、重量輕、運動慣量小、動態性能好。由于采用液壓油為傳動介質，因此液壓元件有自我潤滑作用，有較長的使用壽命；其次液壓元件都是標準化、系列化的產品，便于設計、制造和推廣應用。

液壓機的加工與傳統的機械加工相比，屬于無屑加工，應用范圍廣泛，還可用于塑性材料的冷擠、校直、彎曲、沖裁、拉伸等。液壓機還能實現復雜工件和不對稱工件的加工，廢品率較低。液壓機根據加工工件的不同性質，還可進行適當的壓力行程調整，滿足產品的加工要求。

基于以上分析，水壓試驗設備從工廠實際出發，用液壓機自動壓緊，將被測件夾住。液壓系統采用25DCY14-1B 型柱塞泵，其公稱壓力為31.5MPa，公稱流量為25L/min(即1000r/min)、37.5L/min(即1500r/min)為其提供動力；然后由水壓試驗機提供液體壓力,采用大流量增壓泵打壓，壓力可達1.5MPa，可根據需要任意調節，以滿足試驗的要求。作為壓緊裝置用的液壓系統，還可以利用自制工具或模具進行拆卸或折彎工作，如拆卸軸承、齒輪等。這樣就能夠充分利用設備，達到節約資金和場地的目的。

主機液壓系統（如圖1 所示）由5.5kW 電動機經彈性聯軸器帶動主油泵工作，向三位四通閥供油，高壓油驅動液壓缸在垂直方向運動，油路系統工作壓力由溢流閥調定，回油經過濾器流入油箱。

圖1 液壓系統基本回路

主機總體組成(如圖2 所示)，做試驗時啟動液壓機，使液壓缸向下方伸出，液壓機的壓盤8 經過橡膠密封圈9壓在被試件10 上方，調整系統壓力，從而使得被試件內部水壓力在滿足試驗條件下不得滲漏。

圖2 主機總體組成

液壓機主體(如圖3 所示)采用框架式結構，橫梁工作時受彎曲應力，材料應具有抗彎強度，故采用30mm厚鋼板焊接成一體，再與立柱（采用50mm 厚鋼板），底座（采用20mm 厚鋼板）焊接而成。導柱在工作過程中主要承受拉力和摩擦力，材料必須具備較高的抗拉強度。導柱材料選擇45#圓鋼并調質淬火處理。

圖3 液壓機主體結構

3 試驗操作過程

3.1 試前的準備工作

（1）試驗場地設有護欄。為安全起見，與試驗無關人員禁止進入。

（2）試驗前，檢查油泵（泵與泵箱）及水泵是否完好，油泵與油泵電機連接運行正常，油泵泵箱清理干凈無雜物，泵箱內充滿液壓油并保證油路暢通，正反轉啟動油泵電機，提升或下降液壓缸運行自由。保證水泵與連接管路暢通，水壓試驗環境溫度不得低于5℃。

（3）檢查油泵啟動正反轉電路是否正常，正反轉啟動油泵電機是否正常工作；啟動加壓水泵電機是否正常工作。

（4）試驗前，檢查、校準試驗用壓力表、試驗用秒表。所采用的壓力表及秒表必須符合國家規定要求，必須經質量技術監督局計量校準部門計量校準合格。壓力表及秒表每年定期校驗一次。不能用臨時性的封閉裝置封閉管口，法蘭螺栓按要求上齊。

（5）將需做耐壓試驗的隔爆殼體腔體清理干凈，腔體內部噴好防銹耐弧漆。

（6）將接線咀用密封圈、膠堵、死堵用螺絲壓緊，以防試驗過程中卸壓漏水。

（7）用橡膠棒將隔爆殼體的軸孔堵死，以防試驗過程中卸壓漏水。

（8）按隔爆殼體門子尺寸用鋼板做一厚度16mm 的上胎，并沿隔爆面長度粘上一塊厚度為24mm 的橡膠板材，并留出進水管與回水管的孔，在胎的外部焊上進水管頭和回水管接頭。

3.2 試驗操作過程

（1）試驗時，先將進水管和回水管分別與隔爆殼體的進水管頭和回水管頭用兩通內絲接好，然后打開進水閥門（調壓閥和止回閥）。啟動水泵電機向隔爆殼體加水。當水加到將近滿水后，停止水泵電機加水，然后正向啟動油泵電機，使液壓缸下降，帶動上胎壓向隔爆殼體，固定不動。

（2）在查看進水管路壓力表的同時起動水泵電機，當壓力表示數大于等于1MPa(10Kg)時停止水泵電機加水，同時關閉止回閥并開始用秒表計時。查看隔爆殼體有無變形或有無連續滴漏現象。標準要求耐壓1MPa(10Kg)，保持時間大于等于1min 內隔爆殼體無變形且無連續滴漏為合格。

（3）試驗后，打開回水閥5，應使水壓下降，反向啟動油泵電機使液壓缸上升，帶動上胎離開隔爆殼體，對隔爆面油保養。

（4）水壓試驗時，試驗人員不允許站在入孔、檢查孔、法蘭面、接管及其他危險位置，不允許進行其他工作。

（5）當隔爆殼體帶壓力時，試驗人員不準離開工作崗位。禁止在壓力運行中進行焊接、敲打、緊螺釘等工作。

（6）試驗時，禁止跳躍式的增壓，降壓時應逐漸平穩降壓，以防止在水壓沖擊下破壞管接頭的密封，同時注意工件形狀的變化。

4 試驗操作注意事項

（1）試壓后應保護好隔爆面，不得碰傷，并及時將水分擦干涂上防銹油脂。

（2）試驗壓力不得超過規定值的20%和低于規定值的5%。

試驗壓力不得低于表1 規定值。

表1

5 設備特點

（1）水壓試驗機打壓裝置，采用大流量增壓泵打壓。壓力0 ～1.5MPa，可任意調節。

（2）壓緊裝置采用液壓站自動壓緊。

（3）可以將被測試防爆外殼放到推車上自由移動。

（4）充水裝置，快速大流量充水。

（5）最大壓力：1Mpa，壓力在一定范圍內可以調節。

（6）夾緊力：可以根據被測試件的大小選擇相應的壓力噸位數。

（7）時間控制：通過時間繼電器控制時間，達到一定壓力后自動卸壓。

（8）工作介質：水。

（9）試驗標準：GB-3836.2-2010 15.1.3.1。

6 結語

此水壓試驗設備安裝方便，試驗與拆卸操作簡單，維護量小，現已投入現場試驗和生產中，試驗數據準確，拆裝運行穩定，取得了良好的效果。