气瓶智能检测流水线方案.docx

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气瓶智能检测流水线方案

1、概述

本方案是根据国标《气瓶水压试验》、《气瓶气密性试验》、《气瓶爆破试验》的要求，为满足气瓶企业的生产需求而编写。

设计每八小时的产能为1200-1500只，且尽可能地采用自动化的方法，设备要具有耐用、可靠、稳定的特点。

本方案是针对检测设备的机械部分的具体要求而特别编写。

2、总的设计原则

气瓶检测设备的机械部分尽可能地采用国内较成熟的流水线结构，流水线机械部分的控制满足自动化控制的整体要求，实现统一控制，整个流水线与自动化系统配套使用，构成一个完整体系，具有检测、记录、存储、打印，及远传等功能。

流水线的节拍、动作由自动化系统统一控制，不设置多级控制，具体细节如下。

3、气瓶检测流水线的检测内容和主要功能

3.1、检测气瓶的容积、净重、宏观变形；

3.2、气瓶的气瓶水压试验：

升压、保压；

3.3、气瓶的气密性试验：

检漏；，

3.4、气瓶检测的其他功能：

卸压、翻转倒水；

3.5、气瓶批号录入与跟踪，以及气瓶力学性能试验用瓶和水压爆破试验用瓶的抽检；

3.6、气瓶批号的打码；

3.7、气瓶检测报告，包括：

1）检验合格瓶批序号、瓶重、容积；

2）检验不合格瓶批序号、不合格项目；

3）试验压力、水温、保压时间及保压曲线；

4）力学性能试验用瓶和水压爆破试验用瓶的批序号；

5）气瓶检测数据和流水线的检测视屏上传；

6）检测气瓶的远程查询、跟踪、统计等功能。

7）检验人员、检验责任工程师签字.

4、智能气瓶检测流水线的组成

4.1、检测流水线概述

整个系统由计算机系统、流水线输送机构、管路系统、电路检测和控制系统、以及执行机构组成。

计算机系统部分由工业控制计算机系统、采集模块、驱动模块、保护电路模块和显示、以及报警指示部分组成，电路系统大部分内容组装在一个机柜之中；流水线输送机构由流水线架构、不同功能的工位、输送带、输送电机组成；管路部分由管道、量筒、进出水阀、排气阀组成；电路检测与执行机构由称重传感器、漏压传感器、温度传感器、力矩传感器、压力调节阀、电控气动阀、限位开关、气瓶定位机构、气瓶翻转机构、连接机械手、打码机等组成。

4.2、流水线结构

流水线由直线工位和转盘工位组成，如下图1。

直线工位由Z1-Z7组成，每个工位完成不同的功能，工位的设备不动只有气瓶随工位移动，其中Z1为上线工位，Z2、Z5为称重测量工位，Z3、Z4为注水工位，Z6为打码工位，Z7为直线流水线到转盘流水线的变线工位。

转盘工位由1#-16#组成，每个工位都完成相同的功能，工位上的测量设备随工位一起转动，只是在不同的工位号上的时间段完成不同的测量功能，就如同在不同的工位完成不同的功能一样。

以下将系统的各部分作一详细介绍：

图1：

流水线工位示意图

4.2.1、直线工位

1）上线工位：

直线工位的Z1为气瓶上线工位。

2）称重工位：

直线工位的Z2、Z5为气瓶称重工位。

此工位完成气瓶的净重称重，当气瓶移动到此工位时，工位下方的汽缸将气瓶托起，使气瓶脱离流水线，并由托起气瓶的称重传感器完成对气瓶的重量测量。

3）注水工位：

直线工位的Z3、Z4为气瓶注水工位。

此工位完成气瓶容积100%的注水，当气瓶移动到此工位时，工位上方的汽缸将瓶阀与气瓶连接，之后由计算机控制给气瓶注水。

4）打码工位：

直线工位的Z6为气瓶打码工位。

在此位置计算机对新瓶的打印批序号、净重、容积,若为返修瓶则人工输入批号。

5）变线工位：

Z7为直线流水线去转盘流水线的变线工位。

4.2.2、转盘工位

1）上线位置：

转盘工位的1#位置为气瓶上线工位，气瓶在此位置从直线工位转到转盘工位。

同时在此工位将管路与气瓶连接。

2）检测位置：

转盘工位的2#-15#位置为气瓶的生压、保压、翻转、倒水、翻转归位工位。

3）下线位置：

转盘工位的16#为下线工位。

此工位脱开气瓶连接阀，之后气瓶的在此位置计算机通过声、光和显示指出气瓶的合格或不合格情况，以及需进行其它检测的要求。

4.3流水线工位节拍说明

流水线的直线工位采用间歇运动方式，走3秒停17秒每20秒走一个工位，平均每20秒向旋转工位输送一个检测气瓶。

流水线为连续旋转方式，平均每20秒接受一个检测气瓶，且每20秒完成一个气瓶的检测并分类下线。

每个气瓶需5.3分种走完旋转工位。

直线和旋转流水线密切配合，共设工位23个，每小时可检测气瓶180只气瓶。

8小时可测1440只气瓶。

4.3.1、称重工位

称重工位的主要功能是对流水线上的空瓶进行称重，由PLC的开关量输入输出模块、模拟量输入模块、称重传感器和气瓶托举机构组成。

托举机构由气压机构完成；当气瓶到达称重工位后，计算机发出称重命令，气瓶托举机构将气瓶升起全部重量压在称重传感器上，由称重传感器完成称重操作后，将气瓶放回流水线，完成称重操作。

测量框图如下：

电气信号：

DI：

工位到位、托举上限位、托举下限位；

DO：

托举气缸输出；

AI：

称重信号。

AO：

无。

4.3.2、注水工位

直线工位的Z3、Z4为气瓶注水工位。

此工位完成气瓶容积100%的注水，当气瓶移动到此工位时，工位上方的汽缸将瓶阀与气瓶连接，之后由计算机控制给气瓶注水。

框图如下：

电气信号：

DI：

气瓶定位信号、气瓶连接好信号、气瓶连接脱开信号；

DO：

气瓶阀连接输出、注水打开信号、阀门开关信号；

AI：

无；

AO：

无。

4.3.3、打码工位

打码工位的主要功能是完成被检气瓶的净重、容积、编号的记录和打印。

主要由打码机构、定位机构和PLC等模块组成。

PLC完成计算和控制，打码机构在瓶的围栏上打码。

框图如下：

电气信号：

DI：

气瓶定位好信号；

DO：

打码启动信号、定位脱开信号；

AI：

无；

AO：

打码输出。

4.3.4、旋转工位

旋转工位是一个多功能工位，它完成升压、保压、捡漏、倒水及烘干等工作。

它由高压泵、管路、高压控制阀、气瓶连接器、定位机构、气瓶翻转机构、管路、低压控制阀、气控元件、温度传感器、压力传感器、检漏传感器和PLC等组成。

当气瓶到达该工位后，计算机控制启动高压泵，打开相应的升压阀门，同时对气瓶进行升压，并监视升压的温度和压力，正常情况下升压的过程会按固定曲线升压，若到达某一压力时升压过程不能正常进行，说明有泄漏现象，气瓶不能正常升压为不合格气瓶，当气瓶正常升压到设定压力值时，关闭升压阀，开启保压阀，同时关闭高压泵，气瓶进入保压过程。

继续检测气瓶的压力，并通过捡漏传感器对气瓶进行检测，若气瓶有微弱泄露时，此工位的泄露传感器可测出气瓶的卸漏情况。

若气瓶在规定的保压时间内无任何卸压和泄露，说明气瓶的水压试验合格，且无泄露，否则为不合格气瓶。

期间记录气瓶的升压、保压、卸压曲线。

当气瓶测试完成后，控制将气瓶倒置，加压将水排除，同时对气瓶内部进行吹扫，达到内部烘干的目的，最后按合格、不合格、及抽检气瓶，对气瓶给予相应的指示，并将气瓶分类推出。

电气信号：

DI：

气瓶夹紧信号、气瓶翻转限位信号、气瓶阀连接到位和脱位信号、加压泵运行和故障信号、流水线运行和故障信号、阀门开关信号等；

DO：

气瓶固定信号、气瓶翻转信号、气瓶阀连接信号、加压泵启动信号、流水线启停信号、阀门信号等；

AI：

温度信号、压力信号、捡漏信号；

AO：

打码输出。

其他电气信号：

DI：

注水泵和加压泵的启停和连锁信号、流水线的的启停和连锁信号、执行机构的启停和连锁信号、流水线运行和故障信号、阀门开关信号等；

DO：

注水泵和加压泵的启停信号、流水线的的启停信号、执行机构的启停信号、气瓶阀连接信号、阀门信号等；

AI：

；

AO：

。

5、控制系统的结构和配置

整个系统由称重检测模块、压力检测模块、温度检测模块、驱动与执行模块，显示与报警模块，采集与转换模块、打码系统、视屏监视系统，以及自我诊断和保护模块几部分组成。

该系统内部控制电路增加了系统自检电路，测量校准与修正电路，测量控制闭锁电路和电源监控保护电路，传感器控制保护电路等，提高了测量精度，增加了系统的可靠性和可维护性。

并增设了检测数据建库、打码等，为气瓶的检测提供了可靠的测量手段。

系统由工业控制计算机组成，系统框图如下图，全部工位共使用一套PLC系统统一检测和管理，并配置高可靠的工业用显示触摸屏，用于现场的设定与显示，可选配有限或无线通讯网络，与企业的管理网络和外网相连，实现生产管理与监督管理的统一。

5.2、自控系统的配置

图6：

计算机系统方框图

整个系统由称重检测模块、压力检测模块、捡漏检测模块、温度检测模块、驱动与执行模块，显示与报警模块，采集与转换模块系统，以及自我诊断和保护模块几部分组成。

●压力检测模块

该模块由微差压变送器、压力传感器和必要的阀组组成，是气瓶检测过程中对压力进行实时跟踪的采集单元，是该流水线的核心模块，在气瓶力的升压、保压和卸压过程中，由压力检测模块实时采集气瓶的压力，压力模块的自校准功能和自保护功能，既保证了测量的精度，又提高了系统的使用寿命。

●捡漏检测模块

是由捡漏传感器和附属电路以及必要管路和量筒组成。

对气瓶升压、泄压过程中出水及回水进行测量的电路。

部分工位为了消除检测误差，我们采用于双路采集和自校准的测量方法，保证了测量的准确性。

●温度检测模块

是对水温进行检测的电路，用于校准由于温、湿度变化而造成的水流量的变化误差。

●过压保护和缺相保护模块

是对传感器用电源和三相驱动电机的保护措施。

●系统自检模块

系统自检是工控机自检、传感器自检和部分管路设备的自检几部分来完成，以保证系统每次检测的正确性。

该系统内部控制电路增加了系统自检电路，测量校准与修正电路，测量控制闭锁电路和电源监控保护电路，传感器控制保护电路等，提高了测量精度，增加了系统的可靠性和可维护性。

并增设了检测数据建库、打码等，为气瓶的检测提供了可靠的测量手段。

6、系统的性能特点

1．输出压力可以无级调节，升压速率可以自由设定；

2．系统满足内测法水压试验要求及耐压试验的要求；

3．具有测试压力稳定，压力测试精度高等特点，压力范围可调，满足气瓶气密性测量的要求；

4．高精度气瓶容积测试，测试容积变形量方便；

5．可方便设定控制系统升压和保压时间和斜率；

6．整个过程实现自动化控制，注水、排气、升压、卸荷均由计算机控制；

7．可实现多工位气瓶的水压强度试验、气密性测定的同时检测；

8．机械及电气的联合动作注水、打压、保压、排水自动完成。

9．自动装夹检测气瓶和校正工件并检测各工件位置；

10．根据气瓶测试结果可自动分开合格及不合格品；

11．可改变自动机的生产节拍，以保持最佳工作状态；

12．所有高压元件与管路均采用不锈钢材质制造，适合纯气体、混合气体等更多试压介质。

13．整个试验过程均可在计算机上操作完成，计算机自动生成压力、时间曲线，并将各种数据存储，随时可打印出试验报告。

也可以通过按钮开关手动控制试验过程；

14．自检功能完善，测试软件成熟稳定。

15．人机界面灵活，对话方便，可以在界面上输入相关参数及需记录的内容，如检验日期、试验批次、试验压力、试验种类、保压时间、气瓶容积、气瓶变形率等；

16．计算机实时采集、显示压力数据和曲线，经过处理自动生成报表，可显示及打印机输出；电脑自动记录、计算、保存和打印检测参数。

17．所有承压零件都采用国际知名品牌的标准零件，安全系数高，寿命长、便于维护。

18．计算机自动卸压和手动卸压双重卸压装置，加上超压、超时、泄漏报警系统，使整套设备更加安全可靠。

19．可采用摄像头实时监控（选用），或远程操作，可以实现无人试压现场。

20、完善的电路自检功能、主要传感器自校准和保护功能、传感器的量程迁移功能，以及系统设备控制保护。

7、系统界区

系统的PLC、模拟传感器、打码机构、捡漏模块、视屏模块由自控厂家提供，与捡漏模块相关的阀门同样自控厂家提供。

系统流水线机械部分、气瓶连接阀、管路、执行机构、及自控未提及的阀门全由机械厂家提供。

8、气瓶检测流水线主要技术参数

气瓶水压试验压力测试范围：

0~3.2MPa；

气瓶气密性试验压力测试范围：

0~3.2MPa；

重量测试范围:

0~120kg；

工作温度范围：

0~50℃。

水压试验时间：

1min至60min可调；

每小时检测能力:

<180只。

检漏方法：

差压法、泄露量检测法。

9、气瓶检验设备的执行标准

·GB9251-1997气瓶水压试验方法；

·GBT12137-2002气瓶气密性试验方法；

·GB15385-94气瓶水压爆破试验方法；

·GB9252-88气瓶疲劳试验方法；

·GB13004-1999钢质无缝气瓶定期检验与评定；

·ISO11439储存汽车燃料用高压气瓶国际标准；

·同时适用于其他标准：

BS,DIN,CET,DOT。

二〇一一年七月一日