（中船重工纵横科技有限公司 湖北宜昌 443000）
摘要：针对水密部件的水密封检测需求，设计出一套通用的水密封检测系统，系统压力最高可以达到15MPa，使用PLC作为主控设备，用液压缸实现自动开关盖，系统具有自动加压、泄压、保压功能。
关键词：水密封检测、压力釜、15MPa、PLC技术、液压系统
1引言
水密部件进行水密封测试时要人为制造出满足压力要求的水环境。本测试系统结合高压容器技术、PLC控制技术及液压技术等，实现了一套多功能水密封测试系统，可以模拟出最高达到15Mpa压力的水环境，能实现压力设定、压力监测、自动保压、自动泄压、自动排水、数据记录打印等功能，极大提高了水密部件的检测效率。
2系统功能及指标
本系统的主要功能是在高压釜内模拟出需要的水压环境，对水密部件进行水密性能测试。
系统主要性能指标如下：
试验介质： 自来水
最高工作压力： 15Mpa
设计压力： 16Mpa
有效筒体工作区间： 750×1500mm（直径×长度）
容器开盖方式： 齿啮式卡箍液压自动开盖
开（关）盖时间： 30S
试验保压精度： 自动保压精度为±0.2Mpa
工作温度： 4～50℃
系统组成
本系统由压力釜、试件移运设备、加压与排水系统、液压系统、电控系统等组成。
图1 系统组成
2.1压力釜
压力釜采用卧式安装方式。压力釜结构如图2所示，主要组成有：1—压力引出口、2—排气口、3—旋转装置、4—卡箍、5—封头盖、6—筒体、7—鞍座、8—大基座、9—进（排）水口、10—翻盖装置、11—缓冲装置、12—平盖。
图2 压力釜
2.2试件移运设备
为了方便试件放入和取出压力釜，本系统设计了试件移运设备。移运设备和压力釜内装有托辊，试件放在托辊上，推动移运设备靠近压力釜，两段托辊对接上，可轻松将试件推入压力釜（或从压力釜内拉出），完成在压力釜的装填或取出。试件移运设备工作过程如图3所示。
图3 试件移运设备
2.3加压与排水系统
本系统有一套加压与排水系统，由试压泵、安全阀、压力传感器、压力表、电动高压截止阀、管及管路附件等组成。加压系统主要功能是对压力釜进行注水和加压。排水系统主要功能是当试验完成后，排放压力釜中的水。加压与排水系统原理图如图4所示。
图4加压与排水系统
2.4液压系统
液压系统用于压力釜端盖的开关，通过液压缸完执行动作。液压缸包括卡箍旋转液压缸和开关盖液压缸。卡箍旋转液压缸的作用是转动压力釜端头的卡箍，关盖时锁紧端盖，开盖时松开端盖；开关盖液压缸的作用是在向上关上端盖或向下打开端盖。液压缸结构如图5所示。
图5 液压缸示意图
通过电控系统将液压泵启动后，控制电磁阀的得失电来控制油路的换向，从而控制油缸活塞杆的伸出或缩回，来实现卡箍的旋转动作和平盖的开、关动作。
2.5电控系统
电控系统主要功能是对压力釜旋开盖、开盖、关盖、旋关盖、加压、保压、排水及排气等动作过程进行控制，能够设定试验压力，自动加压、保压，实时压力显示、压力曲线显示，试验数据存储、查询和导出。
电控系统由PLC控制系统和上位机组成，全部集成在一个操控台里。操控台背面安装PLC模块和控制元件，正面上部安装液晶显示器，正面中间安装操作按钮、指示灯等，下部放置工控机。操控台如图6所示。
图6 操控台
PLC控制系统包括中央处理单元、输入/输出模块、马达保护器、接触器、继电器、变频器、按钮和指示灯等。采用西门子S7-200 PLC作为控制单元，PLC部件选型如下：中央处理单元CPU 224XP、DI/DO模块EM223。
通过控制程序实现系统的自动加压、保压功能；当压力釜内压力达到设定压力值时，加压泵自动停止，经过长时间保压，压力釜内压力下降达到设定偏差时，加压泵自动启动，给压力釜进行补压。
上位机选用研华工控计算机IPC-510，上位机软件选用SIMATIC WinCC作为开发平台。上位机画面上模拟显示出整个系统的结构和设备状态。操作员通过上位机界面可以对系统的加载压力值进行设定；上位机界面实时显示压力釜内部压力、设备状态、报警信息等数据；自动存储实时压力数据、自动生成实时压力曲线；提供历史数据记录和查询功能。上位机界面如图7所示。
图7 上位机界面
使用操作步骤
系统使用操作步骤如图8所示。
图8 操作步骤
结语
本系统方案经过严格论证后完成了制造、安装和调试，现已投入正常使用，使用方便灵活、安全可靠，完全能够满足用户科研任务中对密封件的测试工作。
论文作者:唐浩1,何志刚2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/8/17
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