自适应流速充气方案

何付军

【摘要】压力容器气密性试验时，对充气速度对充气速度有一定的要求，传统的充气设备需要人工控制充气速度。为了实现自动控制充气速度，提高检测精准度和测试效率，降低操作人员的工作强度，设计了一套自适应流速充气方案。自适应流速充气方案采用敏感充气管路中的压力变化梯度产生控制信号，控制自动调节阀门实时改变开度，达到调节充气速度的目的。該方案在配气台上实践后，压力和流量适应范围广，不仅能够完成充气，而且能够自动进入稳压和保压程序，自动生成测试报告，自动化程度高，应用范围广。

【关键词】压力容器 气密性试验 配气设备

【中图分类号】TH49 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）02-0279-01

在压力容器气密性试验时，需要按照规定的速度向被测容器中充入一定压力的气体，有时还要规定放气速度。之所以要规定充气速度，主要是因为，如果充气或放气速度过快，容易造成设备局部温度变化过大、过快，不仅影响设备的性能，更重要的是由于温度造成的影响导致检测结果可靠性低；相反如果充气或放气速度过慢，浪费时间，造成检测试验效率低。目前所使用的配气台是纯手工操作，即使是经验丰富的操作人员，也很难做到按照要求的速度进行充气，一般情况下都是充、放气速度不稳定，无法做到精准高效。为了提高充气检测效率，降低充气过程对检测结果的影响，提出一种能够自适应流速的充气方案，由设备自动控制充气速度，完成充气或放气工作。

一、传统充气方案气路原理

（一）充气原理

进行压力容器气密性试验时，配气设备将气源设备中的高压气体降低到所需要的压力，然后通过充气管路按照规定的速度充入被测容器中。充气原理简图如图1所示。如果充气速度过快，随着被测容器内压力升高，容器及其内部的气体温度会高于环境温度，进行保压试验时，会将温差造成的压降计入漏气压降中，造成检测结果不准确。

（二）操作方法

按照图1原理充气时，充气速度由人工调节L1节流阀的开度来实现。操作方法是，调整好减压器T1出口压力后，缓慢打开L1节流阀，同时观察P3压力表，当P3压力表指针开始动时，调节节流阀的开度，使充气管路内压力按照规定的速度上升。若上升速度过快，需要减小节流阀L1的开度。反之，则增大节流阀L1的开度。

（三）存在的问题

按照这种方案充气时，对操作人员的要求较高。操作人员要认真观察压力表，实时调节节流阀。这样，操作人员的工作强度大，且充气速度不稳定。

二、自适应流速充气方案

自适应流速充气方案，能够根据容器需要充气的目标压力和充气时间，自动调节充气速度，以相对恒定的速度在要求的时间范围内将被测容器充气到规定的压力，并自动进入稳压和保压试验阶段，最后生成测试报告。

（一）自适应流速充气方案原理设计

自适应流速充气方案的基本原理是在带节流阀L1的手动充气管路上并联一个带自动阀门的自动充气管路，如图2所示。充气管路中自动阀门的调节由电脑控制，受充气管路内压力影响。

（二）自动调节阀设计

自动调节阀的包括阀门和伺服调节装置两部分，伺服调节装置通过柔性联轴器与阀杆联接，其中阀门选用能够耐高压的节流阀，关键是伺服调节装置。为了便于控制，伺服调节装置的动力源选用步进电机+减速器。

（三）软件系统设计

软件系统采用模块化设计，包括：信号采集模块、信号处理模块、控制信号输出模块和测试报告及绘图模块，分别完成信息的采集、处理及输出功能。软件系统能够在测试结束后自动生成测试报告，在测试报告中以传统的数字报表和压力-时间曲线同时体现测试记录，并能够给出测试结论。

三、自适应流速充气方案的应用

（一）实现自动充气检测试验

自适应流速充气方案可根据被测容器的充气压力、气体流速的要求，选配适当的减压器、节流阀，能够实现适应0MPa～30MPa的压力范围，甚至更高压力。操作人员只需根据充气压力要求调整好减压器出口压力，在控制系统中输入充气目标压力值和需要的充气时间范围，设备能够自动完成充气、稳压和保压过程，并能够自动生成测试报告。

（二）实现控制速度的放气

按照图2所示，采用自适应流速充气方案的配气台，还能够完成定速放气功能，满足有放气速度要求的容器放气需求。

采用此方案的配气设备，不仅能够减轻操作人员的工作强度，而且能够提高效率和检测的精准度。