CN102393332B - 一种静水压试验中平衡缸液压控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种静水压试验中平衡缸液压控制系统，包括：油箱、油泵、比例溢流阀、总开关、分开关及平衡缸；油泵入口与出口分别连通油箱与总开关入口，总开关入口还通过比例溢流阀连通油箱；平衡缸并联连通分开关出口，分开关入口并联连通总开关出口，平衡缸还连通有可从油箱中抽取油液的单向通道；比例溢流阀通讯连接两个压力传感器，其中一个压力传感器测试端连通待测焊管内部，另一个压力传感器测试端连通总开关出口。本发明将多个平衡缸进行分组，根据实际需要选择使用任意一组或几组，从而可以有效减小平衡缸作用面积，降低平衡缸预密封力，使用本发明无须更换比例溢流阀，也不会降低平衡缸压力上升速度，操作过程更加简单快捷、安全可靠。

Description

一种静水压试验中平衡缸液压控制系统

技术领域

本发明涉及制管机组，尤其涉及静水压试验机中进行水压平衡的控制系统。

背景技术

静水压试验是焊管生产关键检验工序中唯一能够既能检验焊缝质量，又能检验母材质量的综合性检验工序。通过静水压试验，可以有效地发现焊管焊缝及母材上所存在的裂纹、孔洞、断弧、烧穿、未焊透等缺陷。

如图1所示，在进行静水压试验时，焊管1一端通过端密封7连通充水头6，该充水头6上分别设置有低压水进口8与高压水进口9，焊管1的另一端通过端密封7顶靠后压头3，后压头3另一面依靠后压头进给缸5进给，依靠平衡缸2进行平衡压力，平衡缸2共包括四个21、22、23、24，布局如图2所示。其中，充水头6为固定端，后压头3为移动端。焊管1内充水后，对后压头3产生推力，后压头3的另一面依靠平衡缸2的推顶来平衡焊管1内水对后压头的压力。后压头3另一面上还连接有用于焊管1内未充水时推顶后压头3及焊管1进行进给的后压头进给缸5，该后压头进给缸5共2个，对称设置。

在焊管1与后压头3的接触面上承受着焊管1内高压水的推力F_水与平衡缸2的推力F_油(如图1中箭头所示)，只要满足F_水＝K·F_油，即P_油×S_缸＝K·P_水×S_管，就可以实现油水压力的动态平衡，实现高压水的无泄漏密封。其中，K为安全系数，实际操作时应保证K略大于1。

静水压试验机工作过程是：平衡缸2施加一定的预紧力，利用后压头3上的胶圈对焊管1两端面进行密封，之后在焊管1内充满低压水并将管内的空气排出，经过增压后再保压一定时间，然后卸荷，即完成焊管1静水压试验。一般地说，焊管1直径越大，壁厚越大，钢级越高，所要求的静水压试验机性能也就越高。为了适应更高的试验压力，通常使用比例溢流阀来实现压力跟踪控制，该比例溢流阀的最高试验压力一般设定为315bar，相应地死区(即最小压力)为8bar。

但是，由于该最小压力过大，目前在对薄壁细长管进行水压试验时，在预密封过程中，即使选用上述最小压力，通过平衡缸2产生的预密封力也会将端面密封7压溃，甚至将焊管1压弯，使水压试验无法进行。为避免上述问题的产生，就必须降低平衡缸2预密封力。

现有降低平衡缸2预密封力的技术包括：

1、选择最高调定压力值小的比例溢流阀。这种方法虽然可以降低比例溢流阀的最小压力，从而降低平衡缸2预密封力，但是为了同时满足平衡高压水压力的需求，降低幅度不可能太大，而且在试压时必须根据产品规格更换比例溢流阀，影响生产效率、增加工作量、而且容易对油液造成污染。

2、选择排量小的油泵。由于比例溢流阀的最小压力随着流量的减小会降低，所以采用排量小的油泵可以实现降低平衡缸2预密封力的作用。但是这种方法的缺点是在油、水压力跟踪平衡过程中，由于系统流量减小，平衡缸2压力上升速度降低，容易产生油压小于水压的问题，这就容易导致密封失效，高压水喷出，甚至酿成重大事故。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的为提供一种不会降低效率增加工作量、不会影响密封效果且可有效降低平衡缸预密封力的静水压试验中平衡缸液压控制系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种静水压试验中平衡缸液压控制系统，包括：

油箱、油泵、比例溢流阀、总开关、分开关及平衡缸；

所述油泵入口与出口分别通过管路连通所述油箱与所述总开关入口，所述总开关入口还通过所述比例溢流阀连通油箱；

所述平衡缸通过管路并联连通所述分开关出口，所述分开关入口通过管路并联连通所述总开关出口，所述平衡缸还连通有可从所述油箱中抽取油液的单向通道；

所述比例溢流阀通讯连接两个压力传感器，其中一个压力传感器测试端连通待测焊管内部，另一个压力传感器测试端连通所述总开关出口。

进一步，所述总开关与分开关均为电磁阀。

进一步，所述单向通道中连通设置有充液阀。

本发明的有益效果在于，本发明将多个平衡缸进行分组，根据实际需要选择使用任意一组或几组，从而可以有效减小平衡缸作用面积，降低平衡缸预密封力，使用本发明无须更换比例溢流阀，也不会降低平衡缸压力上升速度，操作过程更加简单快捷、安全可靠。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

图1为静水压试验中焊管试验状态结构示意图；

图2为图1中A向结构示意图；

图3为本发明静水压试验中平衡缸液压控制系统液压原理示意图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明中，焊管1在进行静水压试验时各结构与现有技术中均相同，如图1所示，并已在背景技术作了详细说明，在此不再赘述。图2示出了本实施例中各平衡缸2的分布状态，本实施例中共有四个平衡缸21、22、23及24，四个平衡缸21、22、23、24形成环形阵列，并以焊管1轴心延长线为中心线。

如图3所示，本发明包括油箱11、油泵12、比例溢流阀13、总开关14、分开关15及平衡缸2。其中，油箱11中填充油液，为各液压元件提供油液。油泵12连接有电机16，并在该电机16带动下转动工作，油泵12入口通过管路连通油箱11，油泵12出口通过管路连通总开关14。该通路中还连通设置有过滤器10与污染发讯器19，过滤器10用于过滤油液，污染发讯器19用于在油液污染时报警，保证系统油液的清洁度。总开关14还通过比例溢流阀13连通油箱11。

比例溢流阀13可实现压力比例控制，比例溢流阀13通讯连接有两个压力传感器17、18，其中一个压力传感器17测试端连通待测焊管1内部，测试焊管1内水压；另一个压力传感器18测试端连通所述总开关14出口，测试该出口油压。比例溢流阀13通过比例控制，控制上述油压随上述水压升降，并始终略高于该水压，保证焊管1后接头3密封的可靠。

总开关14入口通过管路与比例溢流阀13入口连通，比例溢流阀出口通过管路与油箱11连通，油泵可将油液从油箱11中通过总开关14及分开关15泵送到各平衡缸2内，通过比例溢流阀13调节向平衡缸2内输送高压油液的压力。总开关14可采用手动开关形式，也可采用电动开关，本实施例中该总开关14采用二位三通电磁阀，采用该电磁阀可控性更好，也便于实现自动控制。

本实施例中，四个平衡缸2分为两组：21与22一组，23与24一组，每组(21、22与23、24)之间并联设置，每组中的两个平衡缸(21与22，23与24)之间也是并联设置，每个平衡缸2的活塞杆20前端与后压头3固定连接。每组中的两个平衡缸2进油口均通过管路连通分开关15出口，两个分开关15入口再通过管路并联连通总开关14出口，就实现了四个平衡缸21、22、23、24的并联设置。该四个平衡缸21、22、23、24分组设置，每一组通过分开关15分别控制通断，可根据实际需要选择使用一组还是两组平衡缸2。每组平衡缸2的布局如图2所示，均为对称设置，对称轴为焊管1的中心线。分开关15与总开关14一样，可采用手动开关形式，也可采用电动开关，本实施例中该分开关15采用二位二通电磁阀，采用该电磁阀可控性更好，也便于实现自动控制。

平衡缸2入口还单独连通有单向通道4，该单向通道4可从油箱11中抽取油液，该单向通道4通过连通设置充液阀41实现，在该充液阀41中含有单向阀结构，保证油液只能从该单向通道4进入平衡缸2，而不能从该单向通道4反向流出。本实施例中，充液阀41共有两个，每个充液阀41连通一组(2个)平衡缸2，方便分组充液。充液阀41还连通有辅助油路，可通过该辅助油路控制充液阀的反向开启，使得平衡缸在回退时油液反充回油箱11。该辅助油路可通过与其他油路的连通来实现，也可单独设置。

本发明的有益效果在于，本发明将四个个平衡缸21、22、23、24分为两组，根据实际需要选择使用任意一组或两组，从而可以将平衡缸2总作用面积减小到一半，降低一半平衡缸2预密封力，使用本发明无须更换比例溢流阀13，也不会降低平衡缸2压力上升速度，操作过程更加简单快捷、安全可靠。

对薄壁细长焊管1进行水压试验时，后压头进给缸5伸出推动后压头3前进，平衡缸2通过充液阀41快速充油，直至焊管1前端碰上充水头6，后压头进给缸5内压力增高，停止前进。油泵12打开，二位三通电磁阀14(即总开关)和控制平衡缸2的二位二通电磁阀15(即分开关)中一个得电，四个平衡缸21、22、23、24中任意一组21与22或23与24通过油泵输入压力油液，同时利用比例溢流阀13的最小压力对焊管1实施预密封，这时预密封力为2倍的压力面积乘积，即2PπD²/4(其中P为比例溢流阀的最小压力，D为平衡缸的活塞直径)。然后向焊管1内充低压水，水满后打开高压充水阀同时打开油水压力平衡自动跟踪系统，直至高压水达到试验要求的压力，停止加压，按规定的时间保压后，打开高压水卸荷阀，平衡缸2退回，完成静水压试验。

对高规格焊管1进行水压试验时，后压头进给缸5伸出推动后压头3前进，平衡缸2通过充液阀4快速充油，直至焊管1前端碰上充水头6，后压头进给缸5内压力增高，停止前进。油泵12打开，二位三通电磁阀14(即总开关)和控制4个平衡缸的两个二位二通电磁阀15(即分开关)均得电，四个平衡缸21、22、23、24全部工作，同时利用比例溢流阀13的最小压力对焊管1实施预密封，这时预密封力为4倍的压力面积乘积，即4PπD²/4(其中P为比例溢流阀的最小压力，D为平衡缸的活塞直径)。然后向焊管1内充低压水，水满后打开高压充水阀同时打开油水压力平衡自动跟踪系统，直至高压水达到试验要求的压力，停止加压，按规定的时间保压后，打开高压水卸荷阀，平衡缸2退回，完成水压试验。

本发明的技术方案已由优选实施例揭示如上。本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种静水压试验中平衡缸液压控制系统，其特征在于，包括：

油箱、油泵、比例溢流阀、总开关、两个分开关及四个平衡缸；

所述油泵入口与出口分别通过管路连通所述油箱与所述总开关入口，所述总开关入口还通过所述比例溢流阀连通油箱；

所述四个平衡缸两个为一组分为两组，每组平衡缸的两个平衡缸的注油口通过管路连通其中一个分开关出口，所述两个分开关入口通过管路连通所述总开关出口，通过所述分开关选择使用一组或两组平衡缸，每个平衡缸的活塞杆前端与后压头固定连接，所述每组平衡缸的两个平衡缸的注油口还连通有可从所述油箱中抽取油液的单向通道；

所述比例溢流阀通讯连接两个压力传感器，其中一个压力传感器测试端连通静水压试验的待测焊管内部，另一个压力传感器测试端连通所述总开关出口。

2.如权利要求1所述的静水压试验中平衡缸液压控制系统，其特征在于，所述总开关与分开关均为电磁阀。

3.如权利要求1所述的静水压试验中平衡缸液压控制系统，其特征在于，所述单向通道中连通设置有充液阀。

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