一种试压介质可双向流动的压力控制系统及方法

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一种试压介质可双向流动的压力控制系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种试压介质可双向流动的压力控制系统及方法，属于液压测试【技术领域】。本发明包括被试容器与水箱，所述被试容器与水箱之间连接有至少一条控压管线，所述控压管线包括柱塞腔、进液管和出液管，所述柱塞腔内配合设有柱塞，所述柱塞腔通过出液管连接至被试容器，所述出液管上设有出水截止阀；所述柱塞腔通过进液管连接至水箱，所述进液管上设有进水截止阀。本发明利用强制开闭的截止阀代替进出水阀，通过压力反馈控制柱塞移动从而实现介质可正向和反向流动，达到升压速率和降压速率可有效控制；能更精确地控制压力，控制精度达到±0.02MPa；自动补压或降压以稳定控制压力；突破传统压力测试技术的技术水平。
【专利说明】一种试压介质可双向流动的压力控制系统及方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及液压测试【技术领域】，尤其是一种利用柱塞泵工作介质双向流动，来有效控制升压速率和降压速率或恒压的压力控制技术。

【背景技术】
[0002]压力测试技术是利用高压源发生设备(简称主机，以下均用主机代替)将试压介质注入被试容器，使试压容器内压力升高，以此检测试压容器的强度、密封性能的目的。其步骤一般包括注水、升压、保压、卸压等过程，其技术要求符合JB/T12013-2014《自控试压机》的标准内容。目前一般使用电动试压泵或气动试压泵作为主机，利用单向阀或截止阀进行保压，用卸荷阀进行卸压。
[0003]目前，现有试压泵的压力测试技术原理如图1所示，现有的试压泵控制原理通过柱塞的往复运动使进水阀17和出水阀16交替启闭，将水箱中的介质由低压进水Pl变为高压出水P2 ;通过关闭升压控制阀12、关闭容器卸荷阀15、高压出水将通过单向阀14输送到容器进行升压；通过开启升压控制阀12或者停止柱塞运动，系统停止升压进入保压，关闭升压控制阀12再次升压，通过此操作反复可实现升压、保压；开启容器卸荷阀15可实现系统卸压。
[0004]现有的压力测试技术控制精度能达到±0.5MPa，可以满足大部分对控制精度不高的容器耐压检测、密封检测、变形检测、爆破试验等要求。但现有的技术不足之处在于:1、对升压过程的升压速率不易做到精确控制；2、对降压过程不能实现有效控制，无法完成降压后再保压的分段降压控制；3、保压时，由于介质不能反向流动，仅具有单向补压，不具备降压使系统压力维持恒定不变的功能；4、控制精度难以再提高。

【发明内容】
[0005]本发明的发明目的在于:针对上述存在的问题，提供一种试压介质可双向流动的压力控制系统及方法，主要解决现有技术对升压速率不易做到精确控制的技术问题；还解决现有技术对降压过程不能实现有效控制，无法完成降压后再保压的分段降压控制技术问题；还解决现有技术在保压时，由于介质不能反向流动，仅具有单向补压，不具备降压使系统压力维持恒定不变的技术问题；还解决现有技术中压力控制精度难以再提高的技术问题。利用强制开闭的截止阀代替进出水阀，通过压力反馈控制柱塞移动从而实现介质可正向和反向流动，达到升压速率和降压速率可有效控制；能更精确地控制压力，控制精度达到±0.02MPa ；自动补压或降压以稳定控制压力；突破传统压力测试技术的技术水平。
[0006]本发明采用的技术方案如下:
本发明的试压介质可双向流动的压力控制系统，在被试容器与水箱之间连接有至少一条控压管线，所述控压管线包括柱塞腔、进液管和出液管，所述柱塞腔内配合设有柱塞，所述柱塞腔通过出液管连接至被试容器，所述出液管上设有出水截止阀；所述柱塞腔通过进液管连接至水箱，所述进液管上设有进水截止阀。
[0007]由于上述结构，相对于现有技术而言，本发明利用强制开闭的截止阀代替进出水阀，通过压力反馈控制柱塞移动从而实现介质可正向和反向流动，并同时可通过截止阀与柱塞的配合联动达到控制压力和分段降压的目的；使得本发明在具备现有功能的基础上，能实现升压速率和降压速率的精确控制；能更精确地控制压力，控制精度达到±0.02MPa ；能在保压时自动补压或降压使系统维持恒定不变的压力；能对降压过程进行有效的控制，完成降压后再保压的分段降压功能。因此本发明主要解决了现有技术的升压速率不易做到精确控制的技术问题；还解决现有技术对降压过程不能实现有效控制，无法完成降压后再保压的分段降压控制技术问题；还解决现有技术在保压时，由于介质不能反向流动，仅具有单向补压，不具备降压使系统压力维持恒定不变的技术问题；还解决现有技术中压力控制精度难以再提高的技术问题。
[0008]本发明的试压介质可双向流动的压力控制系统，所述柱塞腔上连接有柱塞腔压力传感器，所述出液管上设有容器压力传感器，所述柱塞上设有柱塞位置检测装置；所述柱塞腔压力传感器、容器压力传感器以及柱塞位置检测装置连接并传递信号至控制器，所述控制器连接并控制有进水截止阀、出水截止阀以及柱塞。
[0009]由于上述结构，本发明中的柱塞位置检测装置、卸荷阀、柱塞腔压力传感器为可选元件，柱塞位置检测装置用于自动判断柱塞位置；卸荷阀可以直接卸除系统压力；柱塞腔压力传感器用于判断柱塞腔压力，在柱塞压入时，可在柱塞腔压力与工作压力相等时，再开启出水截止阀，以保证升压平稳和提高出水截止阀寿命。且通过电子元件对整个压力控制系统内的压力监控，可大大提高控制精度，通过控制器来自动化控制整个压力控制系统的增压、保压和降压的控制(也即对进水截止阀、出水截止阀以及柱塞开启关闭的自动控制)，操作极为简便，使用便捷，适合推广应用。
[0010]本发明的试压介质可双向流动的压力控制系统，在被试容器与水箱之间连接有至少一条控压管线，所述控压管线包括柱塞腔和过液管，所述过液管将被试容器与水箱连接，所述过液管上设有出水截止阀与进水截止阀，所述过液管上出水截止阀与进水截止阀之间的位置连接有柱塞腔，所述柱塞腔内配合设有柱塞；所述柱塞腔通过出液管连接至被试容器，所述出液管连接至被试容器，其中所述柱塞腔的出液管处设有出水阀；和/或所述柱塞腔通过进液管连接至水箱，所述柱塞腔的进液管处设有进水阀。
[0011]由于上述结构，可将本发明的构思运用到对现有试压泵的结构改进上，从而降低生产成本；具体可保留现有试压泵的结构为:所述柱塞腔通过出液管连接至被试容器，所述出液管连接至被试容器，其中所述柱塞腔的出液管处设有出水阀。或者所述柱塞腔通过进液管连接至水箱，所述柱塞腔的进液管处设有进水阀。或者所述柱塞腔通过出液管连接至被试容器，所述出液管连接至被试容器，其中所述柱塞腔的出液管处设有出水阀，所述柱塞腔通过进液管连接至水箱，所述柱塞腔的进液管处设有进水阀。因此可对现有试压泵的多种结构进行改造和改进，可解决现有技术的容器在保压过程中，受到外部影响(如加温、变形等)压力升高，系统不具备降低压力来恒压的技术问题；还解决现有技术对有些需要进行分段逐级降压的压力测试无法满足精度要求的技术问题；还解决现有技术中压力控制精度难以再提高的技术问题；通过本发明的设计可利用强制开闭的截止阀代替进出水阀，通过压力反馈控制柱塞移动从而实现介质可正向和反向流动，达到控制压力和分段降压的控制；在具备现有功能的基础上，能更精确地控制压力，控制精度达到±0.02MPa ;自动补压或降压以稳定控制压力；精确的降压控制功能，突破传统压力测试技术的技术水平。
[0012]本发明的试压介质可双向流动的压力控制系统，所述被试容器与水箱之间并联有两条以上独立的控压管线，其中所述控压管线中的柱塞可相互配合交替运动。
[0013]由于上述结构，两条以上独立的控压管线相互并连接于被试容器与水箱之间，且其中的柱塞相互配合交替运动，从而使得柱塞之间刚好形成有效的配合，当其中柱塞在前死点时，其余柱塞达到其余位置，可使多条控压管线同时连续地进行升压和降压功能，从而大大地提高了升压和降压的效率。
[0014]本发明的试压介质可双向流动的压力控制系统的控制方法，包括升压控制过程、保压控制过程以及降压控制过程；
其中升压控制过程为:关闭出水截止阀和卸荷阀，开启进水截止阀；控制柱塞移动到前死点后再退回后死点的过程中，介质将从水箱通过进水截止阀吸入到柱塞腔中；关闭进水截止阀，开启出水截止阀，控制柱塞前进，柱塞将介质压入被试容器，使被试容器内的压力升高；若柱塞前进运动到前死点尚未达到目标压力时，可关闭出水截止阀，开启进水截止阀，柱塞再次后退至后死点，完成吸入介质动作；反复进行操作，直至达到目标压力；
其中保压控制过程为:当被试容器无需恒压时，压力控制系统达到目标压力后，关闭出水截止阀，压力控制系统即进入保压状态；当被试容器需作恒压保压时，压力控制系统达到目标压力后，不关闭出水截止阀，此时进水截止阀处于关闭状态，柱塞由控制器根据压力反馈进行前后移动，控制介质正、反向流动达到恒压要求；
其中降压控制过程为:当被试容器无需降压过程控制时，保压控制过程完成后，可直接开启卸荷阀，让介质通过旁路卸荷，或直接同时开启出水截止阀、进水截止阀，让介质返回水箱卸荷；当被试容器需对降压过程进行控制，保压控制过程完成后，开启出水截止阀；控制柱塞后退，工作压力和柱塞腔压力相等并缓慢下降，下降过程中可随时终止柱塞运动进行降压过程中再保压；当柱塞退到后死点，工作压力还未降到常压时，可关闭出水截止阀，开启进水截止阀，此时柱塞腔压力与常压的进水压力相等；控制柱塞运动到前死点，关闭进水截止阀，开启出水截止阀，使工作压力和柱塞腔压力再次相等；反复操作达到降压控制目的。
[0015]由于上述方法，可对整个压力控制系统在运行过程中的升压、保压，特别是针对的分段降压控制，突破了传统技术无法对降压控制技术难题，从而解决了现有技术对有些需要进行分段逐级降压的压力测试无法满足精度要求的技术问题；另外通过强制开启的截止阀代替进出水阀，通过压力反馈控制柱塞移动从而实现介质可正向和反向流动，达到控制压力和分段降压的控制；在具备现有功能的基础上，能更精确地控制压力，控制精度达到±0.02MPa ;自动补压或降压以稳定控制压力；精确的降压控制功能，突破传统压力测试技术的技术水平。
[0016]本发明的试压介质可双向流动的压力控制系统的控制方法，包括升压控制过程、保压控制过程以及降压控制过程，所述压力控制系统中的出液管通过连接至被试容器，其中所述柱塞腔的出液管处设有出水阀；
其中升压控制过程为:关闭出水截止阀和卸荷阀，开启进水截止阀，控制柱塞移动到前死点后再退回后死点的过程中，介质将从水箱通过进水截止阀吸入到柱塞腔中；关闭进水截止阀，控制柱塞前进时，出水阀在压差作用下自动开启，柱塞将介质压入被试容器，使被试容器内的压力升高；若柱塞前进运动到前死点尚未达到目标压力时，可开启进水截止阀，柱塞再次后退至后死点，完成吸入介质动作；反复进行操作，直至达到目标压力；
其中保压控制过程为:当被试容器无需恒压时，压力控制系统达到目标压力后，即进入保压状态；当被试容器需作恒压保压时，压力控制系统达到目标压力后，开启出水截止阀，此时进水截止阀处于关闭状态，柱塞由控制器根据压力反馈进行前后移动，控制介质正、反向流动达到恒压要求；
其中降压控制过程为:当被试容器无需降压过程控制时，保压控制过程完成后，可直接开启卸荷阀，让介质通过旁路卸荷，或直接同时开启出水截止阀、进水截止阀，让介质返回水箱卸荷；；当被试容器需对降压过程进行控制，保压控制过程完成后，开启出水截止阀；控制柱塞后退，工作压力和柱塞腔压力相等并缓慢下降，下降过程中可随时终止柱塞运动进行降压过程中再保压；当柱塞退到后死点，工作压力还未降到常压时，可关闭出水截止阀，开启进水截止阀，此时柱塞腔压力与常压的进水压力相等；柱塞腔压力小于工作压力，出水阀处于关闭状态，控制柱塞运动到前死点，关闭进水截止阀，开启出水截止阀，使工作压力和柱塞腔压力再次相等；反复操作达到降压控制目的。
[0017]由于上述方法，可对改进后的试压泵进行精确的控制，特别是升压、保压以及分段降压控制，使得原有试压泵在经过改进后，在保持快速升压的基础上，同样可以突破传统技术无法对降压控制技术难题，解决了现有技术对有些需要进行分段逐级降压的压力测试无法满足精度要求的技术问题；另外通过强制开启的截止阀代替进出水阀，从而实现介质可正向和反向流动，达到控制压力和分段降压的控制；在具备现有功能的基础上，能更精确地控制压力，控制精度达到±0.02MPa;自动补压或降压以稳定控制压力；精确的降压控制功能，突破传统压力测试技术的技术水平。
[0018]本发明的试压介质可双向流动的压力控制系统的控制方法，包括升压控制过程、保压控制过程以及降压控制过程，所述压力控制系统中的柱塞腔通过进液管连接至水箱，所述柱塞腔的进液管处设有进水阀；
其中升压控制过程为:关闭出水截止阀和卸荷阀，开启进水截止阀，控制柱塞移动到前死点后，关闭进水截止阀，控制柱塞退回后死点的过程中，介质将从水箱通过进水阀吸入到柱塞腔中；控制柱塞前进时，进水阀在压差作用下自动关闭，开启出水截止阀，柱塞将介质通过出水截止阀压入被试容器，使被试容器内的压力升高；若柱塞前进运动到前死点尚未达到目标压力时，柱塞再次后退至后死点，进水阀在压差作用下自动开启，完成吸入介质动作；反复进行操作，直至达到目标压力；
其中保压控制过程为:当被试容器无需恒压时，压力控制系统达到目标压力后，即进入保压状态；当被试容器需作恒压保压时，压力控制系统达到目标压力后，开启出水截止阀，此时进水截止阀处于关闭状态，由控制器根据压力反馈进行前后移动，控制介质正、反向流动达到恒压要求；
其中降压控制

关键词：一种试压介质可双向流动的压力控制系统及方法