Разработка конструкции стенда по проведению испытаний на герметичность запорной и распределительной арматуры

При успешном завершении теста после выдачи сигнала  НОРМА производится выдержка 60с, затем открывается Y0.

Клапаны и датчик / реле давления подключаются к промежуточной панели. Питание  осуществляется напряжением постоянного  тока 24 вольта. Внешний вид панели показан на рисунке 3.13:

Рисунок 3.13- Промежуточная панель

На промежуточной  панели расположены:

– колодка  ХТ1 для подключения внешних цепей  автоматики;

– колодка  ХТ2 для подключения к клапанам и питания прибора;

– вилка  ХР401 для программирования (служебная);

- предохранители 0,25А и 5А; 

- трансформатор.

Сигналы индикации, отображаемые на панели оператора:

1. Контроль- сигнализация начала проверки герметичности;

2. ПЗК-1 – сигнализация не герметичности ПЗК1;

3. ПЗК-2 – сигнализация не герметичности ПЗК2;

4. НОРМА- успешное завершение полного цикла контроля ( является сигналом для начала операции «Разжим изделия»);

5. БЛОКИРОВКА- сигнализация останова процесса контроля

Управление  процессом контроля:

1. Кнопка РАЗБЛОКИРОВКА- для снятия режима БЛОКИРОВКА;

2. Кнопка КОНТРОЛЬ- для запуска процесса контроля в ручном режиме;

3. Переключатель ИНТЕРВАЛ- для выбора времени контроля;

4. Переключатель ПОРОГ- для задания допустимой не герметичности.

На рисунке 3.14 показано подключение электрических цепей к прибору:

Рисунок 3.13- Электрические цепи АКГ-1

 

3.2.6 Регулирование

 

В зависимости  от отклонения в большую или меньшую  сторону, контроллер выдает сигнал запуска (сигналы дискретные «Запуск процесса регулирования», сигнал «Прямой пуск регулирования», сигнал «Реверсивный пуск регулирования» и аналоговый –  «Шаг регулирования») двигателя в  прямом или реверсивном направлении  и производит поворот винта на определенную дискретную величину, заданную оператором (шаг регулирования). После  изменения положения винта производится повторный замер расхода. В случае нахождения значения расхода в допустимом  диапазоне - выдается сигнал «Завершение  операции Контроль-Регулирование».

3.2.7 Разжим - расфиксация

 

После завершения процесса регулирования, выдается сигнал годности продукции, кронштейн с  электродвигателем отводятся в  крайнее верхнее положение, производится разжим изделия и оно удаляется  в тару годной/  негодной продукции, в зависимости от результата регулирования.

3.2.8 Управление и индикация

 

Пульт управления совмещает шкаф размещения управляющих, коммутирующих, защитных и прочих компонентов, а также наклонную плоскость  с элементами сигнализации, индикации  и управления.

Пульт управления состоит из:

1. Графический сенсорный терминал (7-10 дюймов)
2. Светосигнальные лампы
3. Кнопки и многопозиционные переключатели
4. Ключ-бирка общего включения установки
5. Аварийный грибок

Рисунок 3.15– Внешний вид пульта управления

Рекомендуется использование пульта управления с  габаритными размерами 600 мм х 960 мм х 400 мм

Графический терминал осуществляет обмен с управляющим  контроллером через выбранный промышленный протокол (зависит от выбора производителя).

Функции графического терминала:

1. Отображение текущего состояния системы (Режим работы, заданные параметры);
2. Обеспечение задания параметров технологического процесса;

2.1) Скорость вращения планшайбы;

2.2) Номинальный расход;

2.3) Допустимая не герметичность  изделия;

2.4) Время контроля одного изделия;

3. Ведение журнала выбора испытуемого изделия (возможность добавления нового изделия, изменения набора параметров испытания, сохранения в базе данных, удаление);
4. Ведение лога аварийных остановов;

Индикация кода аварии и рекомендации по ее устранению;

5. Режим визуализации процесса испытания в режиме реального времени.

 

Рисунок 3.16 – Графический терминал системы управления

 

Для обеспечения  питания низковольтной части  схемы необходимо использовать блок питания с выходным напряжением 24 вольта. Мощность блока питания  выбирается по сумме потребляемых мощностей  всех потребителей схемы с небольшим  запасом для обеспечения возможности  небольших модернизаций.

 

3.3 Разработка автоматизированного технологического процесса контроля герметичности.

 

Автоматизированный  технологический процесс контроля герметичности содержит операции, выполняемые вручную, полуавтоматически и автоматически. Ручные операции: загрузка и разгрузка изделия. Полуавтоматические: продувка, зажим, фиксация и расфиксация стержня, разжим изделия. Автоматические операции: уплотнение изделия, подключения к сети сжатого воздуха и поддержание его в заданных пределах, регулирование и регистрация результатов.

Требования  к технологическому процессу:

• Средняя продолжительность обработки одного изделия не более 30 с;
• Рабочая и контролирующая среда – сжатый воздух;
• Величина давления сжатого воздуха при продувке не более 0.05 МПа;
• Величина измерительного давления сжатого воздуха (величина разряжения) – 2000 Па;
• Степень очистки сжатого воздуха не ниже шестого класса по ГОСТ 174 330 – 80;
• Утечка сжатого воздуха на позициях контроля не допускается;
• Количество контрольно-регулировочных блоков, не менее 6:
• Допустимый максимальный объем каналов и емкостей каждого контрольно-регулировочного блока, не более 0.3 дм³;
• Скорость вращения регулировочной головки, не более 15 об/мин;

Для повышения  производительности предусмотрено  шесть контрольно-регулировочные позиции, обеспечивающие совмещение ручных, и полуавтоматических операций с автоматическими. Технологический процесс реализуется в виде шести позиционного автоматизированного стенда с прерывисто-последовательным режимом работы. Циклограмма технологического процесса приведена приложении 1.

Здесь показан  полный цикл работы шестипозиционного  стенда от продувки до разгрузки шестого  изделия. Время обработки первого  изделия составляет 57 с, двух – 67 с, шести – 107 с. Снижение времени обработки  одного изделия происходит за счет совмещения операций при одновременной  работе шести позиций. При этом рекомендуется, как показано на циклограмме, продувку осуществлять заблаговременно до начала обработки, совмещая эту ручную операцию с автоматическим процессом контроля и регулировки крана на остальных  позициях. Следует учитывать, что  в реальных производственных условиях время, отводимое на каждую операцию, может колебаться как в большую, так и в меньшую сторону. При  этом средняя продолжительность  вспомогательных операций остается постоянной, а контрольно-регулировочная операция для всех кранов будет одинаковой и зависеть только от времени полного  поворота планшайбы. Таким образом, средняя производительность стенда будет составлять около 6 изделий  в минуту.

В целом, автоматизированный технологический  процесс контроля и регулирования  расхода газа через кран и оборудование для его реализации должны обеспечивать производительность не меньше 180 изделий  в час (на одном стенде) и соответствовать требованиям, а также ГОСТ 12.1.003-83 «ССБТ. Общие требования безопасности».

Автоматизированный  технологический процесс и оборудование стенда рассчитаны только на краны, рабочие  каналы которых не забиты уплотняющей  смазкой, регулировочный винт имеет  шлиц под отвертку, достаточную по длине резьбу и может легко, без  заеданий перемещаться в корпусе крана.

 

 

 

                                        ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения исследования были проанализированы различные  методы контроля герметичности запорной и распределительной газовой  арматуры. Для проведения испытаний  был выбран манометрический метод, исходя из того, что наглядно представлена физическая модель, а динамическая модель описывается системой дифференциальных уравнений.

Разработана программа моделирования манометрического метода контроля запорной и распределительной  газовой арматуры. В результате моделирования выявлены недостатки конструкции используемого в датчиках фиксирующих устройств, выполненных в виде фрикционного кольца и пневматической камеры, установленных в корпусе и имеющих непосредственный поверхностный контакт с подвижным элементом преобразователя перемещения в электрический сигнал. Это приводит к их быстрому износу, что существенно уменьшает срок службы всего датчика. Целенаправленное изменение схемы фиксирующего устройства позволило не только устранить указанный недостаток, разработав оригинальную конструкцию, но и улучшить технологичность датчика.

Модернизирована конструкция стенда, осуществляющего контроль герметичности  запорных кранов бытовых газовых  плит, путем перехода от элементов  УСЭППА к ПЛК. Технологический процесс  реализуется в виде шестипозиционного  автоматизированного стенда с прерывисто-последовательным режимом работы. Также разработана  циклограмма проведения испытания и принципиальная схема компоновки оборудования стенда.

  Автоматизированный стенд при незначительной перенастройке и изменении зажимного устройства может быть использован для контроля и регулирования расхода других конструктивно сходных изделий.

 

 

 

 

            СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Агейкин Д.Н., Костина Е.П., Кузнецова Н.Н. датчики контроля и регулирования. - М.: Машгиз, 1965. – 928 с.
2. Берендс Т.К., Ефремова Т.К., Тагаевская А.А. Элементы и схемы пневмоавтоматики. Изд.2, перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1976. – 246 с.
3. Бежанов Б.Н. Пневматические системы автоматизации технологических процессов. - М.: Машиностроение, 1964.
4. ГОСТ 10798-85. Плиты газовые бытовые. Общие технические условия.  -М.: Государственный комитет СССР по стандартам. 1985. – 33 с.
5. ГОСТ 12.0.003-74 Опасные и вредные производственные факторы. Классификация. – Введ. 01.01.1976. УДК.389.6.658.382.3:006.354. Группа Т58.
6. ГОСТ 12.1.005-88 Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. – Введ. 01.01.1989. УДК.658.382.3:614.71:006.354. Группа Т58.
7. ГОСТ 12.1.003-83 Шум. Общие требования безопасности. – Введ. 01.07.1984. УДК 534.835.46:658.382.3:006.354. Группа Т58
8. Залманзов Л.А. Аэродинамические сетоды измерения входных параметров автоматических систем. – М.: Наука, 1973. – 464 с.
9. Каратаев Р.Н., Копырин М.А. Расходомеры постоянного перепада давления (ротаметры). – М.: Машиностроение, 1980. – 96 с.
10. Катыс Г.П. Массовые расходомеры. – М.-Л.: Энергия, 1965. – 88 с.
11. Катыс Г.П. Объемные расходомеры. – М.-Л.: Энергия, 1965. – 88 с.
12. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. – М.: Машиностроение, 1975. – 776 с.
13. Коновалов Л.И., Перелин Д.П. Элементы и системы электроавтоматики. – М.: Высш. школа, 1980. – 192 с.
14. Куратцев Л.Е., Цырульников И.М. Приборы размерного контроля на элементах пневмоавтоматики. – М.: Машиностроение, 1977. – 135 с.
15. Выбор, расчет и эксплуатация оборудования пневматических приводов и систем управления станков, прессов и других машин. Отраслевой руководящий материал. – М.:НИИМАШ, 1969. – 93 с.
16. Левин В.М. Расходомеры малых расходов для схем промышленной автоматики. – М.: Энергия, 1972. – 72 с.
17. Маякин В.П., Донченко Э.Г. электронные системы для автоматизированного измерения характеристик потоков жидкостей и газов. – М.: Энергия, 1970. – 88 с.
18. Подрешетников В.А., Плотников В.М. Детали и узлы пневматических релейных устройств. – М. Машиностроение. 1972. – 194 с.
19. Универсальная система элементов промышленной пневмоавтоматики УСЭППА. Каталог. – Алма-Ата. 1979. – 81 с.
20. Цикерман Л.Я., Шимкович В.В. Проектирование, монтаж и эксплуатация систем автоматики. – М.: Высш. школа. 1971. – 312 с.
21. Щербаков В.И., Померанцев В.Л., Юдицкий С.А. Пневматика в машиностроении. – М.: ЦИНТИМАШ. 1962.
22. Барабанов, В.Г. Устройство для автоматического зажима и уплотнения газовых крановпри испытании на герметичность / В.Г. Барабанов // Автоматизация технологических процессов в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2003. - C. 75-79.
23. Барабанов, В.Г. Производительность автоматизированных стендов для контроля герметичности дискретно-непрерывного действия / В.Г. Барабанов // Автоматизация технологических процессов в машиностроении: Межвуз. сборник науч. трудов / ВолгГТУ. - Волгоград, 2002. - C. 47-51.
24. Барабанов, Г.П. Автоматизация приёмосдаточных испытаний на герметичность в производстве газовой аппаратуры / Г.П. Барабанов, В.Г. Барабанов // Изв. ВолгГТУ. Серия "Прогрессивные технологии в машиностроении". Вып. 5 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2009. - № 8. - C. 62-65.
25. Диперштейн, М.Б. Особенности построения схем автоматизации контроля герметичности запорных кранов / М.Б. Диперштейн, В.Г. Барабанов // Автоматизация технологических процессов в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ. - Волгоград, 1997. - C. 31-37.
26. Диперштейн, М.Б. Применение мостовых измерительных схем для автоматизации манометрического метода контроля герметичности / М.Б. Диперштейн, В.Г. Барабанов // Автоматизация технологических процессов в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ. - Волгоград, 1998. - C. 12-24.
27. Лемберский, В.Б. Принципы проектирования операций пневматических и гидравлических испытаний / В.Б. Лемберский // Измерительная техника / 1979. – №1. – С. 44-46.
28. Средства контроля герметичности: В 3-х т. Т. 2. Промышленные средства контроля герметичности / Под ред. А.С. Зажигина. – М.: Машиностроение, 1977. – 184 с.
29. Сажин, С.Г. Автоматизация контроля герметичности изделий массового производства / С.Г. Сажин, В.Б. Лемберский // Горький: Волго-Вятское кн. изд-во, 1977. –175 с.
30. Сажин, С.Г. Автоматизированные устройства для контроля герметичности изделий / С.Г. Сажин, Л.А. Столбова // Дефектоскопия / 1984. – № 8. – С. 3-9.
31. Кузнецов, М.М. Проектирование автоматизированного производственного оборудования / М.М. Кузнецов, Б.А. Усов, В.С. Стародубов // М.: Машиностроение, 1987. – 288 с.
32. Пат.2141634 РФ, МПК 6 G 01 M 3/02 Автоматизированный стенд для испытания изделий на герметичность / Г.П. Барабанов, М.Б. Диперштейн, В.Г. Барабанов; ВолгГТУ. - 1999.
33. Пат. 2194259 РФ, МПК 7 G 01 М 3/02 Автоматизированный стенд для испытания изделий на герметичность / Г.П. Барабанов, В.Г. Барабанов; ВолгГТУ. - 2002.
34. Пат. 3643360 ФРГ, МКИ G 01 M 3/26. Способ и устройство для контроля внутренней герметичности регулирующего клапана, управляющего потоком газа, в частности клапана байпасного регулирования / Netz, Rudiger; заявитель и патентообладатель Linde AG, 6200 Wiesbaden, DE. – заявл. 18.12.86; опубл. 23.06.88, Бюл. № 25.
35. Пат. 3739166 ФРГ, МПК G 01 M 3/06. Прибор для контроля утечек /       Magenbaner R., Reimold O., Vetter H.; заявитель и патентообладатель Bayer GmbH Sondermaschinen Entwicklung und Vertnieb, 7300 Esslingen, DE. – заявл. 19.11.87; опубл. 01.06.89, Бюл. № 22.
36. Пат. 671464 Швейцария, МКИ G 01 M 3/32, 3/36. Способ и установка для испытания полого тела на герметичность / Lehmann Martin; заявитель и патентообладатель Dr. Troesch AG Patentanwaltsburo, Zurich. – № 1099/86; заявл. 19.03.86; опубл. 31.08.89, Бюл. № 16.
37. Ensberg E.S., Wesley J.C., Jensen T.H. Leak Telescope. // Rev. Sci. Instr., – 1977. –v. 48, № 3. – Р. 357-359.
38. Holme A.E., Shulver R.L. Microprocessor controlled vacuum leak test plant for in line production leak testing. // Proc. 8-th Int. Vac. Congr. Trienn, Meet. Int. Union Vac. Sci., Technol. And Appl., Cannes, 22-26 Sept., 1980. – V.2, – Р. 360-363.
39. Lentges J.G. Experiences with fully automatic He-leak testing plants used in large scale serien production. // Proc. 8-th Int. Vac. Congr. Trienn, Meet. Int. Union Vac. Sci., Technol. And Appl., Cannes, 22-26 Sept., 1980.– V.2, – Р. 357-359.
40. Герметичность неподвижных соединений гидравлических систем. М., «Машиностроение», 1977. 120 с.
41. “Микропроцессорные САУ”, под ред. В.А. Бесекерского, Л.: Машиностроение, 1988 г., 365 стр.
42. Н.И. Жежера “Микропроцессорные САУ”, учебное пособие, Оренбург, 2001 г., ОГУ, УМО.
43. А.С. Клюев, Б.В. Глазов “Проектирование систем автоматизации технологических процессов”. Cправочное пособие, М.: Энергоатомиздат, 1990 г., 464 стр.