一种智能诊断压力试验系统及试验方法

技术领域

本发明涉及压力试验设备技术领域，特别是涉及一种智能诊断压力试验系统及试验方法。

背景技术

随着工业的发展，压力容器和压力管道等承压设备的应用越加广泛，而且设备朝着大型化、高参数的方向发展。对于内部介质为气态或气液混合态的压力容器和压力管道设备来说，一旦出现泄漏或破裂将导致严重后果，因此其在设计制造阶段一般要求进行耐压或疲劳试验，验证其整体强度。目前，压力管道试验系统存在自动化程度不足，响应速度慢等缺点；且存在各种阀类采用手动机械式开关，数据重复输入，无法记忆，设置参数困难同时操作不方便，过程调节波动较大。

而在自动检测与控制方面，参考现有文献CN 115899584 A的发明专利申请，公开了一种大容积容器的脉动加压装置及其脉动压力试验操作方法，该申请通过设置数据采集设备对压力试验系统中的参数数据进行采集，并利用PLC逻辑控制器来对各种阀类开关实现自动化控制，但由于脉动加压系统中的压力波动及外界环境因素影响影响，传感器模组在对数据采集过程中很造成信号输出不稳定，且环境中的噪声可能会对传感器的信号产生干扰，从而影响数据的准确性，严重干扰压力管道压力试验系统的稳定性和测试精度。

所以本发明提供一种新的方案来解决此问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供一种智能诊断压力试验系统及试验方法。

其解决的技术方案是：一种智能诊断压力试验系统，包括数据采集单元、电控单元和压力试验装置，所述数据采集单元包括传感器模组和信号处理单元，所述传感器模组用于对压力试验装置的运行参数进行采集，所述信号处理单元用于对所述传感器模组的采集信号进行调理，然后送入所述电控单元；所述电控单元用于对所述压力试验装置的工作状态进行控制调节；所述压力试验装置包括气体管路，所述气体管路上设置有第一气瓶和第二气瓶，外部气体通过所述气体管路的进气口首先充入所述第一气瓶，然后再将所述第一气瓶中的气体依次通过压力调节组件和应急保护组件充入所述第二气瓶。

优选的，所述压力调节组件包括节流阀、减压阀和电磁阀Ⅰ，所述节流阀用于对所述第一气瓶中的气体进行稳压，再由所述减压阀进行调压，最后由所述电磁阀Ⅰ进行开闭调节。

优选的，所述应急保护组件包括安全阀和单向阀，通过对所述安全阀和单向阀的开闭调节来调整所述第一气瓶排放气体的压力。

优选的，所述第二气瓶的进气口设置电磁阀Ⅱ，所述第二气瓶的出气口设置电磁阀Ⅲ。

优选的，所述第一气瓶的进气口处设置有截止阀，所述第二气瓶的出气口通过分支管路与外部连通，且所述分支管路的出气口设置有智能开关。

优选的，所述气体管路的充气口处设置有智能过滤器。

优选的，所述传感器模组包括压力传感器、流量传感器、温度传感器、流阻传感器和压差传感器。

优选的，所述信号处理单元包括信号稳定增强电路和A/D转换器，所述信号稳定增强电路包括运放器AR1、三极管VT1和幅值调理组件，运放器AR1的反相输入端连接电阻R2的一端和所述幅值调理组件的输入端，运放器AR1的同相输入端连接电阻R3的一端和三极管VT1的发射极，电阻R2与电阻R3的另一端通过电阻R1连接所述传感器模组的信号输出端，并通过电容C1接地，运放器AR1的输出端通过电阻R4连接三极管VT1的基极，三极管VT1的集电极通过并联的电容C4与电感L1连接电阻R6的一端、所述幅值调理组件的输出端和所述A/D转换器，电阻R6的另一端接地。

优选的，所述幅值调理组件包括MOS管Q1和稳压二极管DZ1，MOS管Q1的漏极连接电阻R5、电容C2的一端、运放器AR1的反相输入端和稳压二极管DZ1的阴极，MOS管Q1的栅极连接电阻R5的另一端和电容C3的一端，电容C2、C3的另一端和稳压二极管DZ1的阳极并联接地，MOS管Q1的源极连接所述A/D转换器。

一种智能诊断压力试验系统的试验方法，包括如下步骤：

1)外部气体从气体管路的充气口进入，并经过智能过滤器过滤后到达截止阀，电控单元根据气体流量的波动情况来自动调节截止阀的开启角度来控制气体流量；

2)然后气体充入第一气瓶，在第一气瓶充满后截止阀关闭，防止气体回流；

3)第一气瓶的气体通过压力调节组件来控制后续气体管路中的压力大小，当压力调节组件出现故障，造成气体管路内部的气体流量压力超出安全范围值时，电控单元控制应急保护组件开启，气体通过单向阀向外界排放；

4)当气体管路中的压力重新恢复正常时关闭应急保护组件，从而对整个系统进行安全应急保护；

5)当第一气瓶后续气体管路中的压力达到设定压力时，电控单元驱动电磁阀Ⅱ打开，气体充入第二气瓶，当第二气瓶充满后关闭电磁阀Ⅱ；

6)当气体管路的出气口需要压缩气体时，电控单元驱动电磁阀Ⅲ打开，向外部提供稳定且符合要求的气体源。

通过以上技术方案，本发明的有益效果为：

1.本发明具有精确的数据采集、实时的信号处理、智能化的电控单元、双气瓶设计的压力试验装置、自动控制的压力调节组件、应急保护组件，以及自动化的操作、可扩展性、易于维护和高可靠性等优点；

2.本发明可实现自动化和智能化控制，提高工作效率和稳定性，同时保证数据采集的实时性和准确性；系统的各个单元模块化设计，易于维护和更换，降低运营成本；整个系统的设计具有很好的可靠性和稳定性，可以保证长时间的正常运行。

附图说明

图1为本发明智能诊断压力试验系统的结构示意图。

图2为本发明数据采集单元的电路原理图。

图中：1-气体管路，2-第一气瓶，3-第二气瓶，4-节流阀，5-减压阀，6-电磁阀Ⅰ，7-安全阀，8-单向阀，9-电磁阀Ⅱ，10-电磁阀Ⅲ，11-截止阀，12-智能开关，13-智能过滤器。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1和附图2对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。

参见图1所示，一种智能诊断压力试验系统，包括数据采集单元、电控单元和压力试验装置，数据采集单元包括传感器模组和信号处理单元，所述传感器模组用于对压力试验装置的运行参数进行采集，所述信号处理单元用于对所述传感器模组的采集信号进行调理，然后送入所述电控单元；

电控单元用于对所述压力试验装置的工作状态进行控制调节；

压力试验装置包括气体管路1，所述气体管路1上设置有第一气瓶2和第二气瓶3，外部气体通过所述气体管路1的进气口首先充入所述第一气瓶2，然后再将所述第一气瓶2中的气体依次通过压力调节组件和应急保护组件充入所述第二气瓶3。

在上述中，压力调节组件包括节流阀4、减压阀5和电磁阀Ⅰ6，节流阀4用于对第一气瓶2中的气体进行稳压，再由所述减压阀5进行调压，最后由所述电磁阀Ⅰ6进行开闭调节。

进一步的，应急保护组件包括安全阀7和单向阀8，通过对所述安全阀7和单向阀8的开闭调节来调整所述第一气瓶2排放气体的压力。

具体的，第二气瓶3的进气口设置电磁阀Ⅱ9，所述第二气瓶3的出气口设置电磁阀Ⅲ10，用于对第二气瓶3的充放气进行智能控制。

具体的，第一气瓶2的进气口处设置有截止阀11，通过调节截止阀11的开启角度可控制进入第一气瓶2中的气体流量大小；第二气瓶3的出气口通过分支管路与外部连通，且所述分支管路的出气口设置有智能开关12，在上述中，智能开关12为常闭开关，当第二气瓶3内的气体压力超出安全范围时，由电控单元驱动打开进行压力排放；同时智能开关12出口可作为备用连接接口。

具体的，气体管路1的充气口处设置有智能过滤器13，用于过滤气体中的杂质。

在上述中，传感器模组包括压力传感器、流量传感器、温度传感器、流阻传感器和压差传感器，其中，压力传感器、流量传感器和温度传感器分别用于测量气体管路1中不同监测点的气体压力、流量和温度，流阻传感器和压差传感器设置于智能过滤器13内部，电控单元根据流阻传感器和压差传感器的实时检测反馈的压力和流阻数据，来诊断和判别智能过滤器13内部滤网更换周期和故障情况。

在数据采集与处理过程中，本申请采用信号处理单元来对传感器模组的采集信号进行调理；具体的，如图2所示，信号处理单元包括信号稳定增强电路和A/D转换器，所述信号稳定增强电路包括运放器AR1、三极管VT1和幅值调理组件，运放器AR1的反相输入端连接电阻R2的一端和所述幅值调理组件的输入端，运放器AR1的同相输入端连接电阻R3的一端和三极管VT1的发射极，电阻R2与电阻R3的另一端通过电阻R1连接所述传感器模组的信号输出端，并通过电容C1接地，运放器AR1的输出端通过电阻R4连接三极管VT1的基极，三极管VT1的集电极通过并联的电容C4与电感L1连接电阻R6的一端、所述幅值调理组件的输出端和所述A/D转换器，电阻R6的另一端接地；

进一步的，幅值调理组件包括MOS管Q1和稳压二极管DZ1，MOS管Q1的漏极连接电阻R5、电容C2的一端、运放器AR1的反相输入端和稳压二极管DZ1的阴极，MOS管Q1的栅极连接电阻R5的另一端和电容C3的一端，电容C2、C3的另一端和稳压二极管DZ1的阳极并联接地，MOS管Q1的源极连接所述A/D转换器；

信号处理单元的具体工作原理如下：传感器模组的采集信号经RC低通滤波降噪后送入运放器AR1中进行放大，运放器AR1利用差分放大原理对采集信号进行放大，具有高共模抑制比，可以抑制共模干扰信号，提高对采集信号处理过程的抗干扰能力；三极管VT1在运放器AR1的输出端形成跟随放大，可以有效提升采集信号的放大能力，同时采用电容C4、电感L1与电阻R6形成的R-LC滤波网络对放大后的采集信号进一步滤波，有效消除外部高频噪声干扰，提升数据采集的准确度。幅值调理组件在运放器AR1的负反馈端起到幅值稳定的作用，首先利用电容C2与稳压二极管DZ1对运放器AR1反相输入端的信号进行缓冲稳定，然后再送入MOS管Q1中进行调理，利用MOS管良好的温度特性使其输出信号的幅值特性具有很好的改善效果，从而整体上提升数据采集信号的幅值稳定性，保证数据采集准确可靠；A/D转换器用于将模拟量信号转换为数字量信号后送入电控单元中，实现压力试验系统数据的自动采集与智能监控。

本发明在具体工作时，外部气体从气体管路1的充气口进入，并经过智能过滤器13过滤后到达截止阀11，电控单元根据气体流量的波动情况来自动调节截止阀11的开启角度来控制气体流量，从而保证充入气体的稳定性；然后气体充入第一气瓶2，第一气瓶2起缓冲作用，防止气体管路1内部的气体流量波动过大，在第一气瓶2充满后截止阀11关闭，防止气体回流；第一气瓶2的气体通过压力调节组件来控制后续气体管路1中的压力大小，从而实现逐级调压、稳压的作用，当压力调节组件出现故障，造成气体管路1内部的气体流量压力超出安全范围值时，电控单元控制应急保护组件开启，气体通过单向阀8向外界排放，同时防止外界空气或其它杂质进入气体管路1，当气体管路1中的压力重新恢复正常时关闭应急保护组件，从而对整个系统进行安全应急保护；当第一气瓶2后续气体管路1中的压力达到设定压力时，电控单元驱动电磁阀Ⅱ9打开，气体充入第二气瓶3，当第二气瓶3充满后关闭电磁阀Ⅱ9；当气体管路1的出气口需要压缩气体时，电控单元驱动电磁阀Ⅲ10打开，向外部提供稳定且符合要求的气体源。

上述智能诊断压力试验系统具有精确的数据采集、实时的信号处理、智能化的电控单元、双气瓶设计的压力试验装置、自动控制的压力调节组件、应急保护组件、自动化的操作、可扩展性、易于维护和高可靠性等优点。可实现自动化和智能化控制，提高工作效率和稳定性，同时保证数据采集的实时性和准确性。系统的各个单元模块化设计，易于维护和更换，降低运营成本；整个系统的设计具有很好的可靠性和稳定性，可以保证长时间的正常运行。

以上所述是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施仅局限于此；对于本发明所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本发明技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本发明保护范围之内。