压力检测与控制系统（精选九篇）
压力检测与控制系统 篇1
工程机械是涉及机械、电子、液压等多种设备和结构的复杂装备,故障检测比较困难。液压系统作为工程机械的重要系统之一,其状态直接关系到工程机械能否正常工作。工程机械液压系统故障超过系统故障总数的1/3,在工程机械故障中占的比例最大,液压系统故障检测是工程机械故障检测中的重点。液压系统的故障定位需要很多的压力参数,从而能够综合分析出故障元件。传统液体压力检测方法需要感压元件和液体介质相接触才能实施检测,然而在液压系统故障诊断中临时安装压力表或压力器是十分困难的。非插入式液体压力检测技术有助于快速故障诊断的实现。
1 传统液压系统检测相关研究情况
通常的压力测量方法是在被测点安装压力传感器,感应压力的元件直接与被测介质相接触,把压力值转换成电信号并与现场相适应的方式向外传输信号,包括有线和无线等传输方式[1]。这种方法的优点是直接简单,传感器直接感受到压力的变化,测量的数据较为精确。
传统的压力检测的方法按敏感元件和转换原理的特性不同一般可以分为3类:液柱式压力检测方法、电气式压力检测方法和活塞式压力检测方法。压力检测方法属于接触式测压方法,其测量原理均可用图1来表示。无论是机械压力检测,还是电量电气式压力检测,研究的重点均放在感压元件、传递元件和显示元件上。归纳起来,感应压力的元件有波登管、波纹管、膜片、膜盒等,传递(转换)元件的变换效应已达数十种,如应变效应、压阻效应、电容变换、电感变换、涡流效应、霍尔效应、谐振原理、力平衡原理、压电效应、激光干涉原理、光纤变换等,而显示环节则经历了机械式、数字化和智能化三个发展阶段。
上述测量方法在液压系统故障诊断中遇到严重挑战。这是因为在液压系统的故障定位过程中临时需检测压力的部位较多,并且现在工程机械中的液压系统比较复杂,在这些部位安装压力表或压力传感器受到空间和系统布局的影响。在液压系统的液压油导管上开孔会使导管的强度大大降低,使系统的安全系数降低,在复杂的液压系统中安装测量装置是十分困难或不允许的,这就导致了液压系统接触式压力检测在使用中的困境。为了使压力检测的应用更加方便,范围更广,液压系统非接触式压力检测得到了快速发展。
2 非接触式检测研究现状
2.1 传统非接触式液压系统压力检测
目前,对非接触式测量方法的研究进行了许多艰辛的探索,也推出了不少产品。非接触式液压检测方法,是指突破传统接触式测压方法的思维模式,无需在管道上加工测量孔,安装压力检测仪器,就能在管外检测出管内液体压力的测量方法[2,3]。这种方法无论是用位移传感器还是用电容式传感器都必须配有专用夹具来固定。这种非接触式测量思路是液体压力作用于液压元件使其产生应变、位移等,这是整个测压序列的第一步。由材料力学会联想到在液压作用下钢管也会产生弹性变形,这样就可以利用已有的变换元件和知识元件,以实现液压压力检测的目的。这种思路是传统测压方法的衍生,根据液体压力作用下金属管道径向产生弹性变形,通过检测外部微小变形量即可计算出管道内部工作压力。
在工程机械液压系统通常工作压力范围0～25 MPa内,管道外径的变形量十分微小。如对于外径为32 mm壁厚为5 mm的钢管,当内部油液压力达25 MPa时其外径变形量只有十几微米[4]。对于管道的微小变形量,可采用各种成熟的传感器配专有夹具来检测。例如,可以采用线性可调差动变压器进行检测,也可以采用便携式电容传感器进行检测。弹性元件之所以发生变形是压力作用的结果。这种压力检测最常用的是弹簧管压力表。此类仪表对信号的响应速度是不高的,因此它只能用于静态测量和指示性测量。如由电阻式应变片组成的非接触式液压系统压力检测基本原理公式为:
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式中:K为电阻的应变灵敏系数;μ为材料的泊松比;ρ为电阻率。
计算电阻式应变片的电阻的变化通过转化即可求得液压系统管道内液体的压力。
2.2 超声波液压系统压力检测
超声波检测在近几十年中得到了较大的进展,它已成为材料或结构的无损检测最常用的手段。超声波无损检测与其他常规技术相比,它具有被测对象范围广、检测深度大、缺陷定位准确,检测灵敏度高、成本低,使用方便、速度快、对人体无害及便于现场检测等优点。几十年来,超声无损检测已得到了巨大发展和广泛应用,几乎应用到所有工业部门。如作为基础工业的钢铁工业,机器制造工业、锅炉压力容器有关工业部门、石油化工工业、铁路运输工业、造船工业、航空航天工业、高速发展中的新技术产业如集成电路工业、核电工业等重要工业部门[5]。尤其对裂缝自身高度的测量和高温条件下的非接触超声波检测等方面都有很大进展。利用超声波测量流速、流量的技术在医疗、供水、捧水、废水处理、电力、石油、化工、冶金、矿山、环保、河流、海洋等计量检测中有着广泛的应用,不仅可用于流体,液固两相流的测量,还可用于气体流量测量,其研究已有数十年历史[6]。国内华中理工大学于1993年研制成功了超声波多普勒智能流量计;本溪无线电一厂生产的多普勒超声波流量计是20世纪80年代定型的产品,用于供水和油田等场合;开封仪表厂能源部南京自动化研究所、长沙电子仪器二厂等生产厂家和研究单位均有相应的产品。
随着工业的发展,人们要求可以有更多的非接触式压力测量方法来满足实际应用中的需要,在这种情况下,近年来采用超声技术来检测压力的研究也有少量报道。随着超声波测量技术越来越成熟,这使得把超声波应用至液压的测量上将成为可能。
2.2.1超声波测量原理
超声波是一种频率接近或超过20 000 Hz的机械振动。超声波液压系统压力检测是通过超声波仪探头产生和发射高频超声波到待检测液压系统中,利用超声波在同一均匀介质中按恒速直线传播,而从一种介质传播到另一介质时,它会产生反射和折射的原理,再用探头接收这些反射、折射的超声波到超声仪,由超声仪放大显示在超声显示屏上,然后根据显示的波形来判断系统中油液的属性。超声波检测有高灵敏度、操作简便、探测速度快、成本低的优点,因此得到广泛应用[7]。
超声波在流动的流体中传播时,可以载上流体压力的信息,而流体的压力可以通过接收到的超声波频率反映出来[8]。因此,通过接收穿过流体的超声波频率就可以检测出流体的运动特性信息,从而换算成压力。
超声波测压仪的超声波收发器起着发射器和接收器的双重作用,收发转换器用来转换超声波的传播方向,一定时间间隔内使超声波按顺流方向发射,再经相同的时间间隔沿逆流方向发射。它采用一个声循环回路按时交替转换的分时方式,即超声波的发射。接收和电信号的发射、放大回路只有一组,在一定周期内交替转换超声波的发射。接收过程,使超声波的传播方向交替逆转,分别把对应的声循环频率用计数器技术,从而获得频率差。
2.2.2超声波衰减测量法
超声波在不同压力的流体中传播时,由于液体的内应力不同,会导致超声波有不同程度的衰减,可用相对声衰减法测得超声波幅值的衰减量,进而求得对应的压力。这种方法影响因素较多,还有待进一步研究。
2.2.3消除管壁影响的测量方法
超声波在气体和液体这样的流体介质中是以纵波的形式传播的,其传播速度与油液的压力成正比,其方程式为:
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式中: V为超声波在介质中的传播速度;K为介质的弹性模量;ρ为液压系统中液体的密度。
可知,超声波在介质中的传播速度与介质的密度和弹性模量有关。当流体介质受到的压力增高时,其密度增加,同时弹性模量也增加。这样当压力变化时会引起介质的两个物理特性发生变化,它们都会对通过其中的超声波速度产生影响[8]。同时产生影响的还有外界温度。据比卡尔的研究成果及《声学手册》提供的实验数据,有以下几个结论:式(1)在一定温度下,声速随着压力的增高而线性地增加。其方程式为:
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式中:c为液体中声速; c0为一个大气压下液体中超声波的传播速度; p为液体压力;k为比例系数。
测量原理如图2所示。
在图2中,探头a工作方式是发射脉冲,产生工作所需要的超声波,探头b用于接收穿透管壁和液体介质后到达的超声波。设油管内径为D、外径为d。超声波从探头a发射到探头b接收到穿透波的时间间隔为t1,在声程为D的油液中传播的声时为t,在声程为( d-D )/2的管壁中传播的声时为t3,系统延时为 ts 。则有以下关系式:
t1= t+2t3+ts (4)
式中:ts,t3是与超声波在流体中的传播无关的时间量。
可以消除管壁影响的采用优化的方法是:改进发射探头同时作为接收探头接受由对侧管壁反射回来的超声波。则时间公式如下:
t2=2t+2t3+ts (5)
综合式(4)和(5)则可得出:
t=t2-t1 (6)
由式(1)和式(5)可得:
undefined(7)
因此,式(7) 即为所要得到的超声波管外压力检测数学模型公式,利用这一公式,可以通过测量超声波在管道内传播时间的变化来推导出超声波在管道内的速度变化,从而确定石油管道内部压力的变化情况。在实际工作中,首先需确定超声波探头的特性参数。选用脉冲直探头,用夹具对称安装在管道的两侧。根据不同的介质和使用环境,需确定超声波的频率。频率高时,声束窄、能量集中,分辨率高;但衰减显著,特别是当检测表面粗糙时,由于散射大而不易射入。根据《声学手册》提供的资料,根据不同的环境以及工程机械液压系统工作条件而学则不同的超声波频率。
3 超声波液压系统压力检测方法的改进
在超声波液压系统压力检测过程中,影响因素可以分为2种,1) 是可以控制的因素包括检测系统的选用、检测过程中仪器的调整等;2) 是不可以控制的因素包括由于现在的技术水平引起的测量误差。下面从可以控制的超声波因素进行研究。
超声波受到干扰的因素比较多。例如:环境噪声、温度、振动等。其中温度的影响又是一个比较重要的因素。本文提出在超声波进行液压系统压力检测的过程中消除温度的影响。能够更加精确的测量液压系统压力具体的过程如下。温度变化时压力测量原理:设定压力为P,温度为某一特定温度T0时的状态为初始状态,当进行测量的过程中由于系统的工作环境和工作状态发生了变化,温度和压力都发生了变化。当进行测量的过程中假设温度为T,可以求出温度的变化量为:
ΔT=T-T0 (8)
在本文中提出传播时间修正量t,时间修正的表达式为:
Δt=αp+βΔT (9)
式中α,β为常数,同时提出测量多组数据Δt1,Δt2,…,Δtn,然后求其平均值这样可以消除一次测量所带来的测量误差,使得到的修正误差更加准确。如式(10)所示:
Δt 平均undefined(10)
在最终求出了平均修正时间以后就可以结合(3)和(7)求出最终的超声波传播速度,如式(11)所示:
undefined(11)
当被测液压系统温度升高时取-号,当温度降低时取+号。这样就可以更加精确的测量系统的压力。
4 展望
由于影响被测压力和频率之间关系的因素很多,有系统压力、管道直径、壁厚和材料、液体种类、液压系统的震动和噪声等。这些影响因素都将会影响到超声波检测系统的精度。考虑到神经网络具有极强的非线性逼近能力,而且输入维数(中间量的个数)对基于人工神经网络的系统建模过程的复杂程度影响不大,因此可以选用神经网络来构建系统模型。随着科技的进步超声波检测技术也将会有更大的发展空间。液压系统非接触式压力检测朝以下几个方面发展。
1) 随着计算机技术的发展,检测技术方法,检测仪器逐步向高、精、尖方向进步,超声仪器智能化、超声成像技术、雷达技术、红外线技术等应用更好更完善成熟。
2) 通过上文的分析可以看出在液压系统压力的测量过程中对于时间的测量非常重要,因此提高计时装置的测量精度对整个液压系统压力检测意义重大。
3) 各种新技术方法的技术规程的制定,利用非接触式检测的方法进行全部工作过程的实时监测,是确保液压系统安全稳定工作的有效途径。检测方法必须按照标准、规范进行,因此,结合我国国情制定新规程是非常重要的。
4) 高效率的超声波换能器的研发大力发展,研究更为先进的传感器,实现非接触式测量,如激光超声波传感器[9]。
参考文献
[1]Szilard J.Ultrasonic testing-Non—conventional testing techniques(超声检测新技术)[M].陈积任,余南廷译.北京:科学出版社,1991.
[2]祝海林,等.管道流量非接触测量方法与技术[M].北京:气象出版社,1999.
[3]袁易全.近代超声检测与应用[M].南京:南京大学出版社.1996.211.
[4]李芳,等.液压系统超声波流量检测声时估计方法研究[J].计量技术,2009,(4):6-10.
[5]Hiroaki Ishikawa,Masaki Takamoto,Development of a new ultra-sonic liquid flowmeter for very low flow rate applicable to a thinpipe The Ninth International Symposium on Semiconductor Manu-facturing,pp.383-386,2007.
[6]王艳霞,等.一种高精度的超声波检测流量系统[J].压电与声光,2003,25(1):84-86.
[7]郑大腾,等.非接触式压力测量方法初探[J].液压与气动,2005,(1):81-83.
[8]宋利,等.超声波石油管道压力测量及应用[J].国外电子测量技术,2006,(10):65-67.
压力检测与控制系统 篇2
江苏省特种设备监督检验研究院泰州分院
陆进
化工、食品、制药等行业广为使用的氨制冷装置，这些常见的压力容器有：储氨气（罐），冷凝器、氨液分离器、中间冷却器、低压循环槽、集油器等，其主要介质均为NH3。工作压力一般在1.6Mpa左右。这些设备在使用中往往是单系统运行，根据企业生产的需要，不可能长时间全线停机检验。即使可暂时停机，对容器置换清洗也较困难，尤其是储氨罐等储存容器要将液氨全部排尽也是不现实的。若根据结构和介质要求耐压试验也是很难以做到，低压循环槽等是带保温层的压力容器，如果逐台拆除保温层也会对企业在经济负担和停机时间方面造成较大的压力。因此对上述压力容器检验时，按常规的检验项目和检验方法进行往往受到限制，时间又十分紧迫，对把握设备内在状况，判断其安全可靠性带来困难。为了打开这类容器检验工作局面，经研究我们确定要先搞清这些容器结构特点，运行特征，并找出影响安全的薄弱环节，以便确定相应的检验项目和切实可行的检验方法，这是解决上述问题的关键所在。一． 氨制冷压力容器有关特
（一）氨制冷剂对钢制压力容器腐蚀影响。
根据资料表明：纯氨在-25℃～31.6℃的温度下，腐蚀率为＜0.05mm/年,接触液氨金属表面耐蚀情况良好。浓度＜30%的氨水，在25℃时，腐蚀率亦为＜0.05mm/年，在50℃～100℃时，腐蚀率为0.05～～0.5mm/年，实际事例也证实了这一特性。但是立式氨冷凝器在立管内壁水侧的腐蚀是突出的，有的厂使用三～四年后，原3.5mm的管壁厚有的只剩下1mm左右。立管式冷凝器最易发生腐蚀渗漏部位是列管端部的焊缝处。
(二)带保温层容器的情况
低压循环槽等有保温层的容器，其保温层的作用与一些加热容器保温层的作用稍有不同，前者是起保冷与防潮作用，保温层要整体严密，而后者只是起保温作用。据此，又使我们掌握两个情况：一是外部保温层完好无损时，保温层内的外壁腐蚀极少；二是保温层局部有破损位置，由于潮湿空气的侵袭，往往是反复出现结霜、溶化现象的部位，也是容器外壁容易引起腐蚀生锈的地方。
（三）应力腐蚀问题
碳钢及低合金钢在液氨中都具有应力腐蚀敏感性。温度、液氨纯度、钢的化学成分和强度性能诸因素都对抗应力腐蚀性能产生影响。
液氨中应力腐蚀破裂的敏感温度范围为15～30℃，在＜10℃或＞40℃时，其破裂敏感性显著降低。液氨中的微量氧能促进破裂，但同时存在少量（0.2%）的水或机油，则可防止应力腐蚀破裂。一般钢的含碳量越高，强度、硬度越高，则破裂敏感性越大。
二． 我们是怎样实施检验
通过以上各项技术分析准备工作，考虑了设备的安全可靠性与经济合理性，明确了检验的侧重点及基本原则，开始实施检验。
（一）对保温容器以使用15年为期限，凡15年内的原则上可不拆除保温层。按《压力容器安全监察规程》、《压力容器定期检验规则》定期检验中的外部检验项目进行检查，着重检查保温层是否完好，接管、法兰等处有无渗漏，安全附件是否齐全可靠等。若发现保温层有破损、有异常结霜凝水的地方则须仔细检查，甚至局部拆除保温层。使用已逾15年以上的则应全部拆除保温层，同时应按照《压力容器安全监察规程》、《压力容器定期检验规则》的规定用内窥镜，无损探伤等检测手段对内部腐蚀及焊缝进行检测。
（二）储氨罐、集油器等储存容器，我们除了对外表面的强化直观检验外，配以测厚和X射线拍片等手段。肉眼直观检查能迅速扫视大面积范围，观察钢材细微颜色和结构变化，较直观简单方便，只要具有一定经验和责任心，会收到很好效果，实是一种不可轻视的基本方法。储氨罐对其接管、人孔（有的没有人孔）及几何形状不连续等应力集中处，或其他有可能造成应力腐蚀的地方，应予以重点检查。肉眼检查中有怀疑的地方，可用放大镜或着色作进一步检查。对焊缝表面成形差，存在气孔、咬边、错边量超标等缺陷，则必须进行射线探伤检查，储氨罐中的液氨一 般是不可能全部排尽的，这对X射线拍片带来困难。但对单只罐体而言，轮换将液体排放至最低液位，拍摄纵向焊缝时，底片贴置在离液面20cm以上，采用双壁透照方法还是可行的。
（三）立式冷凝器等容器因其管板外部、立管内壁的介质是冷却水，因此除常规的结构、焊缝、测厚等检验之外，还要着重检查管板、管端焊缝和管体外壁的腐蚀情况。而壳体内壁介质还是NH3，腐蚀不至于太严重，管子内壁即使腐蚀严重，但对安全仍不会造成很大的威胁。
压力检测与控制系统 篇3
关键词:汽车空调系统;压力表组;压力;R-134a
中图分类号:U472.9 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2010)12-0027-02
自20世纪20年代汽车空调诞生以来,伴随汽车空调系统的普及与发展,汽车空调的发展大体上经历了5个阶段:①单一取暖阶段;②单一冷气阶段;③冷暖一体化阶段;④自动控制阶段;⑤计算机控制阶段。空调的控制方法也在不断的更新改进,同时,我国汽车空调的安装随着汽车业的发展已全面普及,汽车空调系统成为现代汽车舒适性要求的基本配置,给汽车空调的使用与维修问题带来新的挑战。
汽车空调系统的故障,尽管千差万别,但最后的结果都将导致制冷循环系统压力值的变化。因此使用压力表组测出制冷循环系统高低两侧的压力,结合汽车空调系统工作原理便可快速判断故障源,恢复其使用性能。
1空调系统使用维修的安全注意事项
R-134a制冷剂是碳氢化合物(HFC),以氢原子取代氯原子而不会破坏臭氧层。R-134a制冷剂在液态及气态下呈现透明、无色现象,沸点为-29.8 ℃,在大气压力下为气态。在气态下比一般气重且不可燃,无爆炸的危险。下列所述为R-134a注意事项必须遵守:①制冷系统维修时,应穿戴安装手套,R-134a在常温下会急速地蒸发,并且任何接触的物品将会冷冻。基于此原因,必须非常小心不要让液态制冷剂触及皮肤,特别是眼睛。在维修制冷系统中制冷剂部分时,应戴上护目镜。若不慎液态制冷剂进入眼睛时,用少许矿物油滴入眼睛内洗出。制冷剂将会急速地被它溶解,然后用冷水冲洗眼睛,并送医院治疗。②切勿将R—134 a制冷剂加热至40 ℃以上。在有些阶段,实施充注制冷剂或补充制冷剂时,必须将制冷剂罐缓缓加热提高压力以充入管路内。通常用水桶等容器装入40 ℃以下温水来加温。切勿使用类似喷火筒类物品来将制冷剂罐加温以提高压力。另外切勿在制冷系统相关零件附近实施焊接工作,并勿用蒸气清洗管路等。③在低压充制冷剂作业时,必须保持制冷剂罐直立状态。在充制冷剂至系统时,需保持制冷剂筒直立。若在制冷剂筒平放或倒立状态下,液态制冷剂会灌入系统内并造成压缩机损坏。④液态制冷剂切勿触及光亮的金属面。制冷剂将会锈蚀光亮的金属及铬钢表面,并且会结合水气而严重地腐蚀所有金属表面。
2压力表组的连接
测量前先将压力表组的高低压手动阀关闭,然后将压力表组的高低压软管分别连接于压缩机相应的检修阀上(如图1),并利用制冷剂本身压力排除管内空气。开启空调机,这时高压表指针慢慢上升,低压表指针慢慢下降,稳定后即可读出压力值。
3检查结果分析及处理建议
用压力表检查汽车空调制冷系统故障,一般分压缩机停止和运转两种状态。压缩机停止运转10 h以上,压缩机的高、低压侧应为同一数值,如果高、低表所显示的数值不相等,说明系统内部有堵塞,应对膨胀阀、贮液筒及管路部分进行检查。当制冷系统正常工作时,低压压力约为0.15 MPa～0.2 MPa,高压压力约为1.45 MPa～1.5 Mpa。测试条件为:蒸发器吸入口温度30 ℃～35 ℃,发动机转速为2000 r/min,温度调节旋钮调到最大冷却档,蒸发器风机高速运转。但应注意压力值是随着测定条件的变化而变化的,随着环境温度的变化,压力也相应变化。如果压力表指示与正常值不符,则可按照如下方法进行故障诊断。
3.1制冷剂不足
现象:高低压表指示比正常低。制冷剂不足,从玻璃观察窗内看到有气泡,车内吹出的冷风欠凉。高压管温热,低压管微冷,温差不大。
原因:制冷剂加注不足或泄露了一点。
处理:①用检漏器寻找漏点并予修复。②加足制冷剂。
3.2几乎没有制冷剂
现象:高低压表指示比正常低很多。观察窗内模糊可见雾流。几乎感觉不出高低压管温度差,冷气不冷。
原因:制冷剂严重泄漏。
处理:①利用检漏灯及肥皂水分别在各处进行找漏,若系统制冷剂未漏完,一般能够找出来。②系统某些管路接头严重油污,拧紧接头。③目视检查电磁离合器或压缩机的前面有无油污,检查出压缩机前端泄露制冷剂时更换轴封。④排除漏点后,经抽真空后加注新的制冷剂。
3.3膨胀阀故障
现象1:低压表指示接近零,高压表指示比正常低。吹出气不冷,在膨胀阀前后的管路上可以看到结成的霜或露滴。
原因:膨胀阀堵塞,使制冷剂在系统中无法循环。膨胀阀感温包损坏,造成阀未开启。
处理:①若膨胀阀进口结霜或结露,使压缩机停机,排除制冷剂,更换干燥剂,反复抽真空,重新加注制冷剂。②若膨胀阀没有开启,检查感温包的位置和安装紧固与否,要使感温包的位置适当并扎紧,与外界空气绝热、保温。若感温包无故障,则拆卸更换膨胀阀。经系统抽真空后,重新加注制冷剂。
现象2:高低压表指示都比正常高,冷气不够冷。压缩机吸气管表面比正常情况下低,出现潮湿、冰冷现象(俗称“出汗”)。
原因:①膨胀阀调节不当。②制冷剂过多。
处理:检查膨胀阀工作情况,调整其开度,使其变小。
现象3:高压表指示低于正常,低压表指示高于正常,没有冷气,压缩机吸气管出现凝结水分或有一层霜。
原因:膨胀阀损坏。
处理:更换新的膨胀阀,抽真空后重新加注制冷剂。
3.4制冷系统内有空气
现象:高低压表指示都比正常高许多,冷气不冷,观察窗内偶有气泡。
原因:制冷剂混入空气。主要是过去修理时系统抽真空不彻底,使空气依然存在于系统中。制冷系统在维修拆装过程中进入空气。
处理:放出制冷剂,更换干燥过滤器,反复抽真空,重新加注制冷剂。
3.5制冷系统有水分
现象:高压表指示正常或高一点,低压表指示接近零或负值,压力表指针产生不规则的剧烈摆动,无法读出数值,车内送风一阵凉一阵欠凉。
原因:①干燥剂吸湿能力达到饱和。②制冷循环系统内的水分冻结,阻塞了膨胀阀孔,因而制冷剂不循环,一旦冰塞融化后,又恢复正常工作状态。
处理:①多次更换干燥剂。②反复抽真空,以排出系统内的水分。③重新注入制冷剂。
3.6冷凝器故障
现象:低压表指示比正常高许多,高压表指示比正常稍高,没有冷气,低压管发热。
原因:①冷凝器散热片堵塞,阻碍热交换。②冷凝器风扇皮带打滑,造成风量不足。③汽车发动机水温过热。
处理:①清除冷凝器散热片上杂物。②调整风扇皮带张力。③检查汽车发动机冷却系统。
3.7高压管路堵塞
现象:冷气不足。低压表指示比正常低,高压表指示比正常高很多。高压管结霜。
原因:制冷系统内有污物,造成储液干燥器或高压管路堵塞(称为脏堵)。
处理:拆下干燥过滤器和膨胀阀滤网,用汽油或酒精清洗,更换干燥剂,抽真空重新加注制冷剂。
3.8压缩机故障
现象:冷气不冷,高低压表指示都低。
原因:压缩机内部故障,阀板垫、阀片损坏。
处理:按操作程序修理压缩机,使之达到要求,加注冷冻机油,抽真空,重新注入制冷剂。
3.9制冷系统加注冷冻油过量
现象:冷气不冷。高低压表指示高于正常。
原因:系统加注冷冻机油过多。
处理:放出冷冻油于压缩机标准油位。
参考文献
1 王若平.汽车空调.北京:机械工业出版社,2007
2 丁问司.汽车空调维修教程.北京:机械工业出版社,2009
Use the Gauge group on Auto air Conditioning System failure Detection
Zhang Danian
Abstract:With the auto industry development and improvement of living standards, automobile air conditioning systems as required by modern automotive comfort of a basic configuration, but also to the use and maintenance of automotive air conditioning problems brought new challenges, this according to Automotive Air Conditioning System basic working principle, combined with pressure gauge group to use on the part of the common automobile air conditioning system to rapidly detect and analyze faults.
浅析压力容器检测质量中的控制 篇4
1 压力容器的介绍
1.1 压力容器的概述
压力容器是指盛装气体或者液体, 承载一定压力的密闭设备。它包括贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器等种类。由于我国对于工业的高度重视, 压力容器的发展同时也受到国家相应的政策扶持, 具有良好的发展环境。此外, 在这个科技飞速发展的时代, 我国一直坚持“走出去, 引进来”的发展原则, 不断积累制造经验, 学习先进的制造技术, 经消化改进后逐渐开辟出一系列适合我国发展的新工艺、新途径, 不断增强我国制造工业的核心竞争力。
1.2 压力容器使用的注意事项
压力容器的使用具有较高的技术含量, 非专业人员的不正常使用会出现很多问题, 更严重者会导致生产安全问题。所以, 生产单位在购买压力容器时, 应该考察好生产设备的厂家, 尽量选择实力较强的厂家, 防止后顾之忧。同时要加强压力容器的管理, 安全监察部门的监督工作应该认真到位, 必须坚持配备专业的工作人员按照正常的操作规程进行持证上岗, 严厉杜绝对于压力容器的盲目使用和违规操作。
2 无损检测技术的介绍
2.1 无损检测技术的概述
无损检测技术即非破坏性检测, 利用声、光、磁和电等特性, 在不破坏待测物质原来的状态、化学性质等前提下, 为获取与待测物的品质有关的内容、性质或成分等物理、化学情报所采用的检查方法。无损检测设计的范围较为宽泛, 包括物理学、材料科学、力学、计算机技术等多门学科。由于其涉及到工业生产中的生产安全问题, 所以受到了国家和工业领域的高度重视。当前, 无损检测技术已经在压力容器检测质量控制中占有不可取代的位置。
2.2 无损检测技术的特点
无损检测技术作为压力容器检测质量控制的一大重要技术, 具有许多个鲜明的特点。这当中最值得提起的一个特点就是具有非破坏性, 因为在检测的过程中, 工作人员往往利用声、光、电等先进的物理技术, 在不损坏压力容器的条件下, 对其进行检测, 获得所需的相关数据。这一特点能够很好地保证压力容器的完整性, 并在定期检测和维护的基础上, 可以延长使用寿命, 这就在无形当中降低了工业的生产成本, 使得工厂能够更多的获益。其次, 无损检测技术所利用的光、电等物质会使检测具有全面性和全程性。对于破坏性检测来说, 无法大规模的进行检测, 对于成品和在用品, 破坏性检测会使检测对象完全失去利用价值, 破坏性巨大, 而且浪费资源, 导致工厂的生产成本大幅提升。再者, 无损检测技术会对检测出问题的部位给予很好地定位, 便于准确地修理, 因此还具有高度的可靠性。所以, 它不仅可对制造用原材料, 各中间工艺环节、直至最终产成品进行全程检测, 也可对服役中的设备进行检测。
2.3 无损检测技术的发展趋势
近年来, 工业的不断发展同时也带动无损检测技术的发展。无损检测技术为了不断适应新的生产技术过程, 相关科研部门也在针对新型的压力容器改进当前的无损检测技术。因此, 新材料和工业的需求以及在创新的工艺的研究方面都是压力容器无损检测的创新技术的发展源泉。经过不断的发展完善, 现在已经出现磁记忆无损检测、红外热成像检测、超声相控阵技术等先进的无损检测技术。我们更加有理由相信, 无损检测未来会普及到各类社会生产中。
3 无损检测技术检测质量时常用的方法
3.1 渗透检测
渗透检测运用毛细管现象将液体渗透液渗入工件表面开口缺陷中, 用去除剂清除多余渗透液后, 用显像剂表示出缺陷。这种方法应用范围甚广, 不仅可以应用于压力容器的探伤, 还可以运用于陶瓷、塑料等材料的检测, 而且操作方法较为简单, 成本较低, 检测的灵敏性也比较高。但是这种方法只能用于检测表面的缺陷, 压力容器内部深处的缺陷是无法检测出来的, 因此存在漏洞。此外, 渗透液清理不干净, 会造成零件的腐蚀, 破坏容器本身。
3.2 磁粉检测
磁粉检测利用磁场与磁粉之间的相互作用而检测铁磁性材料表面及近表面裂纹、折叠、夹层以及夹渣。这种方法一般用于正在制造中的压力容器, 检测其对接焊缝。而且在检测时往往需要打磨, 所以需要一定的时间, 不能立即进行检测。
3.3 超声检测
超声检测是利用超声波在介质中传播时产生衰减, 遇到界面产生反射的性质来检测缺陷的无损检测方法。这种方法一般适用于存在相当厚度的压力容器, 在检测时运用超声波探头对压力容器焊缝内的裂纹表面与接焊缝内部的埋藏缺陷进行检测。该方法具有方便、准确的特点, 且对于人体没有射线的辐射, 通常被广泛使用。但是就现阶段来讲, 其不能检测出表面粗糙外形复杂的物件的缺陷, 因此还需进一步改进。
3.4 射线检测
射线检测也被广泛用于压力容器的探伤过程中。它是利用被检测件对射线的不同吸收来检测零件内部缺陷的检测方法。因其可以对压力容器进行同位素照相, 所以这种方法往往较为准确。同时还可以对运用其他方法检测后的压力容器进行复验, 进一步保证了压力容器的修复完全。但是这种方法由于涉及到射线, 所以对人类存在一定的危害, 且成本较高, 一般用于高端设备的探伤。
3.5 声发射检测
声发射检测是利用物体在受到形变时, 迅速产生弹性波的特性进行的。这种方法通常可以根据声发射信号的大小压力容器的裂纹大小进行判断, 灵敏度很高且不受材料限制。但是需要电子设备的随时监测, 耗费人力物力。
4 结论
近年来, 由于科学技术水平的不断提高, 无损检测技术的方法也在不断的更新和完善。作为压力容器检测质量控制的重要技术之一, 无损检测技术已经逐渐深入到更多领域。当然, 压力容器的检测质量控制不仅与无损检测技术有关, 还与工作人员的工作效率和工作方法有关。因此, 相关部门的管理人员必须要在改进无损检测技术的同时, 加强培养员工的专业素质, 调动员工的积极性, 争取在工业生产中得到新的突破。
摘要：随着我国工业水平的不断提高, 对于压力容器的需求量也是也来越大, 那么对于压力容器质量的关注度也是逐渐提升。压力容器的质量受多方面影响, 主要包括压力、原材料以及温度等因素。经过多年的实践经验, 我国的无损检测技术已经广泛应用于工业生产当中。
关键词：压力容器,检测,质量
参考文献
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[2]王自明.无损检测综合知识[M].北京:机械工业出版社, 2005.
压力检测与控制系统 篇5
血液透析装置通过控制透析液的电导率、p H值、温度、压力、流量等计量参数来达到治疗目的,这些计量参数的失准轻者达不到治疗目的而贻误病情,重者甚至威胁患者的生命安全[2]。因此定期对其进行检测校准以保证其主要计量参数的准确可靠是确保血液透析装置安全使用的重要手段。由广东计量检测技术研究院主持起草的国家计量技术规范JJF1353-2012《血液透析装置校准规范》于2012年9月18日由国家质检总局正式发布实施,本技术规范实现了我国对使用中的血液透析装置主要计量参数技术要求和校准方法的规范统一。规范实施以来,通过我们的收集和调查,压力监测系统的检测校准方法是大家集中反映的一个难点,为此我们撰文对这一部分做详细介绍和解答。
1 压力监测系统介绍
血液透析装置的压力监测一般采用压力传感器,包括动静脉压监测和跨膜压(trans-membrane pressuredrop,TMP)监测(或透析液压力监测)。监测压力大小主要取决于血液流速、血液通路各处阻力及透析器大小,与患者本身的血压基本无关。动脉压监测用来监测透析器内血栓、凝固和压力的变化。当血流不足时,动脉压就会降低;当透析器内有凝血和血栓形成时,动脉压就会升高;静脉压监测用来监测管路血液回流的压力。当透析器凝血或血栓形成、血流不足以及静脉血回流针头脱落时,静脉压就会下降;当血路回流管扭曲堵塞或回流针头发生堵塞时,静脉压就会升高[3]。
跨膜压监测半透膜的跨膜压差,跨膜压差一般被定义为透析器的血室出入口间的算术平均值与透析液室出入口间的算术平均值之差[4],但不同厂家对跨膜压的定义可能存在差异,具体可参照制造单位规定程序所批准的文件。孔径较小的膜所需的跨膜压差也较大,在水温较低、通量较高以及发生污染时,跨膜压差也较高。
2 检测校准方法
2.1 动静脉压监控
用一个三通皮管分别连接在被检装置的动脉孔(或静脉孔)、压力检测仪和注射器上。用注射器加正压(或抽负压),待稳定后(约1 min),分别记录下被检装置和压力检测仪压力示值[1]。在被检装置动静脉压量程范围内分别测量高、中、低三个点,动(静)脉压示值误差使用公式(1)计算。
式中:P1———动(静)脉压示值误差,k Pa;
P10———血液透析装置动(静)脉压示值,k Pa;
P1i———压力检测仪压力示值,k Pa。
需要说明的是,临床在用部分机型没有安装动脉压监测模块,因此可根据机型实际配置将动脉压监测作为不适用项目。
2.2 透析液压力监控
将被检装置透析液的进口和出口分别连接到压力检测仪探头的两端,在保证透析液温度为37℃,流量为500 ml/mi的条件下,调节透析液压力至标称压力范围的高、中、低三个点,待稳定后,用压力检测仪测出透析液压力[1]。其示值误差用公式(2)计算。
式中:P2———透析液压力示值误差,k Pa;
P20———血液透析装置透析液压力示值,k Pa;
P2i———压力检测仪压力示值,k Pa。
临床使用中部分机型没有透析液压力监控,而是换成跨膜压(TMP)监控,而根据第1部分介绍中对跨膜压的定义可知,一般情况下跨膜压差实际上就是血室端的压力值与透析液室端的压力值之差,所以通过测量血室端的压力值,便可将跨膜压换算成透析液压力,它们三者的关系可用公式(3)表示。
式中:Pt———跨膜压差,k Pa;
Pb———血室端压力值,k Pa;
Pd———透析液压力值,k Pa。
因此,对于只有跨膜压监控的装置,先按照透析液压力监控的检测方法,用压力检测仪测量血室端的压力值,按照公式(3)换算得出透析液压力的标称示值,再按照上述透析液压力监控的检测方法进行检测。
3 临床意义分析
血液净化一般是利用透析液和血液的压力梯度(即跨膜压)进行物质渗透,血液透析装置是通过控制透析液的压力和血液的压力来控制和调节跨膜的压力。正常透析治疗时,血液的压力高于透析液的压力,形成跨膜正压,血液中的有害物质及多余水分通过扩散对流或弥散到透析液中,再通过透析液循环排出体外,达到透析治疗的目的[5]。
血液透析装置的透析液压力或血液压力监测失准,会引起跨膜压的失准。透析液的压力偏低时,不易形成透析液浓度梯度,透析液与血液之间的物质交换不充分,降低血液中有害物质的排除效果。当透析液的压力偏高时,跨膜压为负,成为反超。此时透析液中的成分扩散到血液中来,会使患者内毒素增多,多余的水分无法脱掉,这样不仅达不到治疗目的,反而会使患者病情加重[6]。
4 结束语
由于临床上使用的血液透析装置生产厂家和规格型号众多,不同厂家乃至同一厂家不同型号的配置都存在一定差异,因此需要我们对血液透析装置的各个模块的原理理解透彻,掌握各主要计量参数的影响因素及临床意义,这样才能准确灵活地选择适当的方法对各种机型进行检测校准。由此也说明我们的校准规范内容编写得还不够全面,随着血液透析装置的不断发展,我们也在不断更新和完善技术规范,抓紧进行第二版的补充修订工作,同时也希望广大读者、行业同仁在实际使用技术规范的过程中能多向我们提宝贵意见和建议,共同促进我国血液透析装置计量检测和质量控制工作的发展,确保人民群众的治疗质量和安全。
参考文献
[1]JJF 1353-2012.血液透析装置校准规范[S].北京:中国质检出版社,2012.
[2]胡良勇,血液净化装置主要计量参数对临床影响的探讨[J].中国测试,2010,36(4):41-43.
[3]王质刚.血液净化设备工程与临床[M].北京:人民军医出版社,2006.
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[5]王海燕.肾脏病学[M].北京:人民卫生出版社,1996.
压力检测与控制系统 篇6
服装是人们生活的一个重要组成部分, 它的设计除了款式、花色、光泽等外观因素之外, 舒适性也是服装功能性的一个重要组成部分。所谓服装舒适性是指人体着装后, 服装具有满足人体要求并排除任何不舒适因素的性能。服装压可分为两种:由服装自身重量形成的垂直压和由服装紧裹身体产生的束缚压。
传统服装压力舒适度测试方法主要有:流体压力法、电阻法、石膏法。其中, 使用流体水银压力计或水压机来测量服装压力的方法简单直接, 但精度较低, 尤其动态测量相当困难;电阻测量方法是将电阻应变片传感器插入衣服内, 由于服装压力而使应变片变形导致电阻值的变化, 从而将压力变化转换为变化的电压信号, 通过测量该变化的电压值得出服装压力测试结果。该方法测试精度高, 结果稳定, 但易受外部条件的影响, 且对服装压力进行动态测量比较困难;石膏法主要是通过模型检测实现, 这种方法可以测出接近穿衣时的自然压力值, 但不能进行连续动作时的服装压力测试, 并且石膏模型难以制作[1,2,3]。以上各种测试方法受时间和空间的限制, 难以适应不同测试条件的需要, 且测试数据的精度不高, 没有数据保存功能。
针对传统测试方法的缺陷, 本系统采用AVR低功耗、高性能单片机作为核心CPU, 选用美国Tekscan公司研制地新型Flexiforce传感器来测量服装压力, 并把其设计成为可便携的, 能够进行动、静态测量, 具有数据储存功能的服装压力测试系统。
1 系统组成
本系统的功能模块主要有:参数检测模块、数据显示模块、储存模块、实时时钟模块、PC机通信模块和控制模块。服装压力检测采用多点测试方法, 即测试模块上连接多个压力传感器。各个传感器完成一次数据测试后, 将其数据发送给核心CPU, 然后主芯片对该数据做运算处理, 并将数据按一定的规则储存在存储器中, 同时将数据实时地显示在液晶屏上。完成检测后, 可通过串口将储存器中的数据读入PC机中进行分析、存储。控制模块主要完成系统功能的设定[4]。系统结构如图1所示。
2 功能模块设计
2.1 微处理器
本系统微处理器采用高性能、低功耗的AVR系列单片机中的ATmega16L, 其内部集成定时器、ADC、片内时钟、USART、SPI、TWI, 中断源达到21个。ATmega16L在1 MHz, 3 V, 25 ℃时的功耗, 正常模式为1.1 mA, 空闲模式为0.35 mA, 掉电模式小于1 μA。AVR单片机采用大型快速存取寄存器组, 快速单调指令系统和单级流水线技术, 使得其处理速度高达1 MIPS/MHz的高速运行处理能力。其内部的可编程FLASH为16 KB, 擦写次数可达到10 000次。AVR内部集成8路10位逐次逼近型ADC。ADC与一个8通道的模拟多路复用器连接, 能对来自端口A的8路单端输入电压进行采样[5,6]。器件还支持16路差分电压输入组合, 有可编程增益级控制功能。其强大的数据处理能力和高集成性的内核完全满足该系统的设计要求。
2.2 服装压力检测模块
本系统利用美国Tekscan公司研制地新型Flexiforce传感器来测量服装压力。与传统服装压力测试系统中所采用的传感器相比, Flexiforce传感器薄如纸张、柔韧性强, 能够测量几乎所有接触面之间的压力。在线性、滞后性、漂移和温度灵性方面具有更优良的特性。根据待测的服装压力值, 选用压力范围为0～1 lb (4.4 N) 的Flexiforce A201型压力传感器。Flexiforce A201型压力传感器由两层薄膜组成, 每层薄膜上铺设银质导体并涂上一层特殊的压敏半导体材料, 两片薄膜压合在一起就形成了传感器。银质导体从传感点处延伸至传感器的连接端。Flexiforce A201的传感器点在电路中起电阻作用。当外力作用到传感点上时, 传感器点的阻值随外力成比例变化, 传感器未受力时, 传感点阻值最大, 压力越大, 传感点阻值越小。
压力传感器的输出信号为毫伏级, 需要对检测的信号进行放大后方能输入到CPU端口。Flexiforce传感器的放大器电路如图2所示, RF=R1+RF1, Vout=-V0 (RF+RS1) 。其中, RF1为可变电阻, 其阻值变化对应了加在传感器上的外力变化。该电路采用MC34071型放大器, 传感器通过该放大器, 输出电压值为Vout, 经过标定后的压力与电压的对应关系, 即可得到所测量的服装压力值[7]。
本系统应用8个Flexiforce A201型压力传感器, 采用并行连接方式与ATmega16L的PA端口直接连接。
2.3 数据储存模块
系统设计一个数据存储模块。由于该系统储存数据所占的空间容量并不是很大, 因此存储器选用Atmel公司生产的AT24C256芯片, 其为256 KB的数据存储器[8], 采用I2C总线通信方式与主CPU进行数据交换。
为便于测试后更好的阅读数据, 采用一定的储存模式将数据保存在AT24C256中, 因此, 在进行软件设计时, 采用该数据传输协议:首先传送检测通道号, 然后传送测试时间, 最后传送压力值[9]。具体传输格式如图3所示。
ATmega16L单片机内部集成有I2C通信模块, 其外接端口与PC0和PC1端口复用, 在使用该端口时, 只需给两根传输总线外连上拉电阻, 每根一个。I2C通信芯片直接与该端口连接即可。
2.4 显示模块
本系统采用SMG12864液晶, 其体积小、重量轻、功耗小、显示质量高[10], 可同时显示4路采集数据, 对于8路数据可采用循环显示方法。显示的数据为通道号和压力数据。如果不需要显示数据时, 可采用功能键关掉显示。
SMG12864液晶与ATmega16L的连接非常简单。数据端口直接与PD口连接, 功能控制端接在PB端口上。
2.5 串口模块、实时时钟模块和功能模块
串口模块主要实现PC机与该检测系统通信工作。PC机可通过该串口读取AT24C256中的数据。该系统采用美信公司的MAX232串口通信转换芯片。
本系统采用美国DALLAS公司推出的DS1302实时时钟芯片, 其采用三线串行接口, 芯片内部集成了可编程日历时钟和31个字节的静态RAM。DS1302时钟可自动进行闰年补偿。DS1302芯片自身还具备对备份电池进行涓流充电功能, 可有效延长备份电池的使用寿命[11]。
对DS1302供电在系统正常工作情况下应用系统电源直接供电, 而在系统不工作的情况下由专用的纽扣电池供电。
系统设置3个功能键完成系统的时间配置和辅助功能选择。这些辅助功能主要有:其中一功能键实现在系统不需要检测服装舒适度压力时, 只显示时间, 这时可作为一个实时时钟使用, 在需要进行压力测试实验时, 按下该功能键系统则进入系统压力检测模式。
系统启动后, 首先对整个系统进行初始化, 初始化后对功能键进行检测, 如果该功能键按下, 系统则启动A/D转换, 并同时把检测的数据按一定的数据格式存储在AT24C256中, 同时把检测的数据循环显示在SMG12864液晶屏上。在完成数据测试后, 如果没有进行压力数据检测, 则关闭A/D转换模块, 并且关闭数据存储端口, 系统因此进入休眠状态。
3 压力舒适度检测算法实现
必须对采集到的压力传感器的数据进行处理后才能得到具体的可读性的服装舒适度压力值。首先, 服装压力传感器把采集的压力值转换为模拟电压值, 然后经过A/D转换为标准电压值, 在经过MCU对该数据做运算后, 把其转换为服装舒适度压力值。
其具体算法如下:
ATmega16L A/D转换的实际电压值计算公式:
ADC= (Vin×1 024) /VREF (1)
式中:ADC为压力传感器输出模拟电压值A/D转换后对应的结果值;Vin为压力传感器输出模拟电压值;VREF为A/D转换参考电压值。为了提高精度, 这里选用ATmega16L内部A/D转换参考电压为2.56 V。
取G为给压力传感器加载100 g砝码后, 所得标准A/D转换实际电压值, 则:ADC标准= (G×1 024) /VREF (2) 由式 (1) 和式 (2) 可得, 服装压力可表示为:F= (ADC×100) /ADC标准 (3) 式中:F为服装压力, 单位:g。
4 测试实验
本系统设计完成后, 通过测试人体在着装后肩部的一个点随时间压力的变化来检测其稳定性和可靠性。测试曲线如图4所示:初着装后压力变化比较稳定 (0～12 min) ;在臂膀运动后服装压力也随时间发生变化 (12～18 min) ;臂膀停止活动压力值又回到初值 (18～23 min) 。
5 结 语
实验结果表明该服装压力检测系统能正确测试服装舒适度压力值, 其使用方便、功能强大、性能优良, 是进行服装测试的理想平台, 它解决了以往传统服装压力测试中不能测量动态服装压力的困难, 且具有数据储存功能。该设备体积小, 可随身携带;功耗低, 采用电池供电。其可为今后提高服装压力舒适性提供可靠的数据基础和依据, 通过对压力的客观测量及研究, 将有助于数字化服装压力舒适性研究的发展。
摘要：设计了以AVR单片机为核心CPU的服装压力检测系统。系统具有数据测试、储存和多通道采集功能。该系统通过对人体着装后对不同部位服装压力进行检测, 根据测试数据结果可对该服装的压力舒适度性做出客观评价, 为服装企业科学地设计、生产服装提供科学依据。实验结果表明, 该系统使用方便、工作稳定、可靠、功耗低。
关键词：AVR,服装压力检测系统,服装压力,服装舒适性
参考文献
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汽缸压缩压力的检测与应用分析 篇7
发动机汽缸的压缩压力 (简称为“汽缸压力”) , 是指活塞压缩到达上止点时汽缸内的气体压力。通过检测汽缸内的气体压力, 可以了解汽缸、活塞、活塞环、气门、气门座以及汽缸垫的损坏情况及各汽缸之间的压力差, 这是检查和分析发动机工作性能非常重要的手段。
1 检测汽缸压力的条件、方法及一般标准
1.1 检测条件
(1) 发动机运转至正常工作温度, 即冷却液温度70～90℃;
(2) 使曲轴转速达到原厂规定的转速:柴油机曲轴转速≥500 r/min。
1.2 检测方法
检测汽缸压缩压力通常采用汽缸压力表进行。
(1) 拆下空气滤清器。
(2) 拆下喷油器。
(3) 把汽缸压力表的锥形橡胶塞插在被测汽缸的喷油器安装孔上, 扶正并用力压紧汽缸压力表, 然后用启动机带动曲轴和活塞运转3～5 s (不少于4个压缩行程) , 待汽缸压力表出现指示并保持最大压力后停止运转, 记录汽缸压力表的读数。
(4) 按上述方法依次测量所有汽缸, 每个汽缸重复检测不少于2次, 每缸测量结果取算术平均值。
1.3 一般标准
依照发动机压缩比的不同, 汽缸压缩压力的标准一般为1.03～1.12 MPa。
对于在用发动机, 按照国家标准的规定, 发动机各汽缸压力值应不小于设计值的85%。每个汽缸的实际压力与平均压力值之差, 柴油机应不大于10%, 最大压缩压力与最小压缩压力相差不能超过20%。
测量汽缸压力只是维修工作的开始, 汽缸压力检测出来以后, 还应当对数据进行全面分析和故障判断。
2 汽缸压力低于标准值的原因分析
如果汽缸压力检测结果低于标准值, 说明汽缸的密封性能不良, 可以从喷油器安装孔向汽缸内注入20～30ml机油, 然后摇转曲轴和活塞, 使机油均布在汽缸壁上, 再次用汽缸压力表进行检测, 可能出现以下几种情况。
(1) 第2次测得的汽缸压力值比第1次高, 接近于标准压力, 这种情况说明: (1) 汽缸、活塞、活塞环磨损严重; (2) 活塞环对口、卡死或断裂; (3) 汽缸壁拉伤, 造成汽缸密封不良。
(2) 第2次测得的结果与第1次略同, 仍然低于标准压力, 这种情况说明: (1) 燃烧室内存在积碳, 这些积碳导致进气门或排气门不能正常关闭而漏气。向汽缸内注入机油, 只能暂时消除了活塞环与活塞、汽缸之间的间隙, 对于消除气门漏气基本不起作用; (2) 汽缸垫漏气。
(3) 两次测量结果都表明某相邻两缸的汽缸压力特别低, 说明汽缸垫在两缸相邻处烧损, 导致相邻两缸之间串气。
3 汽缸压力高于标准值的原因分析
汽缸压力高于标准值并非好事, 其产生原因主要有以下几方面。
(1) 燃烧室内积炭过多 (见表1) , 汽缸垫过薄或者汽缸体、汽缸盖的结合面经过过量磨削, 造成燃烧室容积减少, 汽缸的压缩比增大。如果经过检查, 汽缸的压缩比确实已经增大, 应当拆卸汽缸盖, 清除燃烧室内积炭、换用较厚的汽缸垫或者更换汽缸盖。
(2) 如果发动机各缸的压缩压力都高 (达到1.4 MPa左右) , 说明排气不畅。可以断开排气管的连接, 再次进行测量, 如果发动机的汽缸压力恢复正常, 说明确实由排气管堵塞所引起。
4 进一步排查故障部位的基本方法
为了准确地排查汽缸压力失常的产生原因和故障部位, 可以采用如下外科手术式措施。拆下空气滤清器, 打开散热器盖、加机油口盖, 拆卸气门室盖、进气歧管和排气歧管, 并且摇转曲轴, 使活塞处于压缩上止点位置, 还要将变速器挂低速挡, 拉紧驻车制动器 (目的是防止检测时车辆发生移动) , 然后找一根3 m长的胶管, 一端接到压缩空气气源 (压力超过600 kPa) , 另一端通过锥形橡胶接头插在被测汽缸的喷油器安装孔上, 再打开压缩空气的开关, 将压缩空气引入汽缸, 仔细倾听发动机各处的漏气声音。如果在进气管口处听到漏气声, 说明进气门关闭不严密;如果在排气管口处听到漏气声, 说明排气门关闭不严密;如果在散热器加水口处看到气泡冒出来, 说明汽缸垫烧穿, 造成汽缸与水套贯通;如果在加机油口盖处听到漏气声, 则说明汽缸、活塞、活塞环等零件磨损严重, 引起了“下排”现象。
5 检测汽缸压力的注意事项
汽缸压力的检测值, 不仅与汽缸各处的密封状况有关, 而且与曲轴的转速有很大关系。在低转速范围内, 汽缸压缩压力与曲轴的转速成正比。若曲轴的转速超过1500 r/min, 汽缸压力曲线变得比较平缓。在低转速范围内 (如用手摇柄摇转曲轴, 包括由启动机带动曲轴和活塞运转) , 即使曲轴转速发生较小的变化, 也能引起汽缸压力测量值的较大变化 (见图1) 。因此, 在检测汽缸压缩压力时, 应当使用转速表监测曲轴的转速是否达到了规定值。
压力检测与控制系统 篇8
公交客车、联合收获机和工程机械底盘的动力、传动、悬架、转向、制动和操纵等运动部件均需用油脂润滑, 一般需加脂润滑的节点在30～40个左右。底盘自动集中润滑系统能有效地延长底盘的使用寿命, 减少底盘的维护成本, 提高车辆的性能档次, 解决了手工定期润滑存在的一系列问题, 具有较大的经济价值和推广应用前景[1,2]。目前, 在集中润滑系统生产调试中, 采用传统压力仪表检测主油路压力, 其检测精度低, 且无法对工作过程的压力变化进行实时在线检测。
本研究基于虚拟仪器技术, 研发底盘润滑系统的主油路压力检测系统, 以方便获取润滑系统工作时油路压力的动态波形, 实现各种特性参数的检测, 通过检测油路中油压的变化诊断润滑系统的工作状态。
1检测系统总体方案
在本研究中, 用压力传感器等接收被测信号, 经信号调理和A/D转换后, 由数据采集卡或采集器将离散化后的数据送入计算机, 进行数据分析和结果显示, 以此代替并完善传统测试仪的功能。
本系统总体设计方案是通过2个压力变送器采集润滑系统主油路首末端的压力波形, 3个温度传感器采集油箱中润滑脂温度信号, 采集的信号经过调理后通过虚拟仪器采集卡由系统软件采入电脑进行分析、显示、保存和打印。
系统总体框图如图1所示。
2检测系统的硬件设置
计算机和I/O接口设备构成了虚拟仪器的硬件平台, 实现信号的输入/输出功能。PC机或工作站是硬件平台的核心, 而I/O接口设备主要完成被测输入信号的数据采集、通信和相应的前处理, 如各种传感器、信号调理器、数据采集器 (DAQ) 等。
本系统采用PC-DAQ/PCI插卡式虚拟仪器系统, 其典型的硬件结构为传感器→信号调理器→数据采集设备→计算机[3,4]。
传感器的作用是将被测非电量转换为数据采集器可以采集的电信号。给传感器匹配一放大电路及相关部件, 使之输出一个标准信号。本系统压力传感器选用杭州天矩传感器仪器有限公司定制生产的TANGE型压力变送器, 量程为0～6 MPa, 输出为0～5 V的标准电压信号, 输入/输出具有良好的线性关系。温度传感器选用LM35系列精密集成电路温度传感器, 其输出电压线性地与摄氏温度成正比, 额定工作温度范围为-55 ℃～+150 ℃, 灵敏度为10.0 mV/℃。
信号调理电路的作用是对传感器和变送器转换来的电信号进行放大、滤波、隔离、线性化等预处理, 使测量设备更容易接收信号。信号调理的重要性在于其能够在信号/传感器、数据采集板卡和计算机之间提供接口, 在一个系统中同时使用测量板卡。然而实际中有时输入的原始信号已经比较理想, 可以省略掉相应的信号调理模块。如本系统中压力变送器输出的压力信号为标准的0～5 V电压信号, 可以不必调理直接送入数据采集模块读取到计算机中。温度传感器输出的电压信号比较弱, 需进行放大等处理方可送入数据采集设备。LM35温度传感器具有线性+10.0 mV/℃比例系数, 本系统中测量的温度范围为0～100 ℃, 因此将LM35输出信号放大10倍即可变成0～10 V的标准电压信号。
数据采集卡 (DAQ) 是检测系统的硬件核心, 其主要功能是将模拟信号转变为数字信号, 此外, 一般还有放大、采样保持、多路复用、计数器/定时器、数字I/O等功能。DAQ卡要根据测试条件与测试目的进行正确的选择和设置。
综合考虑本系统待测参数的特征, 以及数据采集板卡的可靠性、精度、性价比等因素, 笔者选用了美国国家仪器公司 (National Instruments, 简称NI) 新一代M系列多功能数据采集卡PCI—6221, 它是一款台式计算机的内置型DAQ卡, 包括数据记录和控制在内的多种应用的理想选择[5]。它具有16路单端/8路差分模拟输入、2个模拟输出通道、16 bit输入/输出精度、250 KB采样速率、24个数字I/O、2个32 bit定时器/计数器。
本研究主要使用的是该采集卡的模拟输入功能, 2路压力和3路温度信号采用差分输入方式, 输入极性设为单极性, 输入电压范围为0～10 V, 满足了测试系统输入量程的需要。
3检测系统的软件实现
软件分为驱动引擎、应用程序编程接口 (API) 及硬件配置管理软件和应用软件几个层次。为了在计算机平台上使用某种数据采集硬件, 就必须有相应的驱动软件, 其在最底层控制着数据采集;应用程序编程接口API的作用是为在应用软件中控制硬件工作提供一个接口;硬件配置管理软件提供了不需要编程就可以方便快捷地访问硬件的途径。在NI的产品系列中, 测量及自动化浏览器 (Measurement & Automation Explorer, MAX) 就是这一类的软件。在应用软件中, 应用最多的是NI公司的LabVIEW图图形化编程环境。
在NI测试平台下, 其数据采集产品的驱动软件称为NI-DAQ, MAX是NI-DAQ的一部分, 是NI公司的软硬件产品管理环境。在用LabVIEW编程采集数据之前, 利用MAX对硬件进行各种必要的设置和测试, 可以大大简化LabVIEW编程工作, 提高开发效率, 降低开发成本[6,7]。本系统在MAX中设置了5个全局虚拟通道 (NI-DAQmx Global channels) , 用于采集2个压力和3个温度信号, 同时创建了一个NI-DAQmx任务 (MyTask) , 并将已经设置的5个全局虚拟通道加入该任务。
本系统采用美国NI公司的LabVIEW 7.1图形编程环境作为计算机软件开发平台进行设计, 程序分为前面板和程序框图两个部分。
本系统的前面板如图2所示, 它主要包括1个用于输入测试条件的控件, 4个分别用于数据采集、保存/读取、停止程序执行的控制按钮, 用于显示主油路不同管路处压力及压力差、油箱3个不同位置油脂温度及油箱平均温度信号波形图的窗口。其中压力、温度信号的采集及读取和分析分别在不同的窗口显示, 并用一个Tab Control控件将他们组织在一起, 点击Tab Control控件上的标签可以方便地切换各个窗口。
系统程序框图按功能分为数据采集模块、数据显示和保存模块、数据读取和分析模块, 分别如图3～图5所示, 用以实现5个通道的信号采集、实时波形显示、保存为测试数据文件、读取保存过的采集信号、数据处理功能。
4结束语
由于计算机技术及测试技术的快速发展, 越来越多的测试系统开始使用虚似仪器技术来组建。本研究开发的基于虚拟仪器的底盘自动集中润滑装置主油路压力检测系统, 能采集、显示并保存润滑系统工作时主油路的动态压力波形, 获取润滑系统的实际工作曲线, 实现主油路压力特性参数的测量。
实践结果证明, 本检测系统具有较高的测量精度和良好的实用性。
参考文献
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[6]雷振山.LabVIEW 7 Rxpress实用技术教程[M].北京:中国铁道出版社, 2004.
压力检测与控制系统 篇9
1 方案设计与论证[1,2]
为满足油田压力仪表现场校验的需要,提出开发一种内嵌压力源、能自动完成校验过程的一体化压力表自动校验。本系统采用基于C8051F020单片机的可编程控制系统方案,由压力发生器(压力校验泵)、液晶显示、CONST211数字压力表、打印机、系统校验软件以及它们之间的专用通讯电缆构成。系统配以高精度的放大单元及A/D转换器,进行严密的零点及满量程温度误差的补偿,用单片机实现各种数据的处理、分析、计算。通过面板薄膜开关作为控制键盘,实现各种功能的设置。测量结果由液晶显示器显示或通过RS-232接口输出至计算机。下面在系统总体组成框图的基础上简要介绍几个主要部分的方案设计。系统总体组成框图(图l)。
1.1 控制器方案选择
C8051F020是集模拟和数字信号为一体的混合信号系统高速单片机,它具有与MCS-51指令完全兼容的CIP-51内核,具有所有8052外设器件,采用流水线指令结构,贴片封装,体积小,运算速度快。此外,C8051F020单片机还具有丰富的I/O,具有高达20个中断源,而且具有丰富的外设UART,SPI、ADC、定时器等。该单片机具有高达128k的FLASH和8k+256的RAM,因此无需外部扩展便可实现高速运算和掉电存储,并具有JTAG接口,便于在线调试,非常适合于各种工业控制和仪表的使用。
1.2 标准压力表选择[3]
基准的标准压力表应考虑如下几个因素:首先是标准压力表的精度应尽可能的高,至少应比被测仪表高2个数量级;其次是标准压力表的可靠性要高,要经久耐用。基于以上原则,选择康斯特仪表科技有限公司的CONST211系列的数字压力表,测量精度为0.02%～0.2%FS。它非常适合于现场及实验室使用,完成精密压力测量和一般压力表、精密压力表等压力仪表的校验工作。
1.3 信号调理模块[4]
为了实现系统的控制安全,除了采用标准压力表采集压力外,还另外安装了独立的压力模块作为系统的安全控制,当压力模块测到的压力超过安全值时,压力源自动卸压以保证系统安全。但压力模块产生的信号很微弱,需要进行调理和放大。信号调理电路(图2),增益可调的AD603的放大倍数可以通过单片机调节,由微控制器来判断当前信号幅度的大小,经过一定的运算处理后给出一一对应的数字量控制信号,然后经过DA转换输出一个对应的模拟量来控制放大电路的增益,可以输出电压的连续变化。
1.4 键盘模块选择
ZLG7289集成按键处理芯片是周立功公司生产的一种具有串行接口,同时联接64个按键并同时驱动8位共阴数码管智能驱动芯片,内含去抖和扫描电路,并具有按键触发中断的功能,大大提高效率,因此作为键盘模块。
1.5 显示模块方案选择
采用OCM12864-8图形点阵液晶显示器,该显示器具有明显的特点及优点:价格便宜、微功耗、尺寸小、薄轻巧,其次显示信息量大、字迹清晰、美观、视觉舒服,因此选择此方案。
2 理论分析与计算[5,6]
产生高精度的、稳定的定点压力是整个压力表自动检定系统的关键,标准压力控制的难点在于如何兼顾压力产生的精度及速度。目前,PID控制一直是比较常用的控制方法,优点在于其稳定性比较好,结构相对简单。但对于具有时变或者滞后等特点的复杂系统,PID控制器就难以发挥其特长。模糊控制理论的出现,解决了PID在这方面的弱点。模糊PID控制是以模糊集合论,模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种数字控制,它以误差e和误差变化ec作为输入,利用模糊控制规则在线对PID参数进行修改,以满足不同误差e和误差变化ec对控制参数的不同要求,使被控对象有良好的动、静态性能。模糊PID控制系统结构框图(图3)。
实现模糊控制可用2种方法:(1)直接用硬件实现模糊算法,但设计复杂,硬件消耗大;(2)采用离线设计,得出模糊控制表,然后通过快速查表法实现模糊控制。这里采用后者。
3 程序设计[2]
测量系统软件有以下几个模块:键盘控制模块,显示模块,计算及控制模块,通讯控制模块等,软件控制由C8051F020单片机实现[6]。首先数字压力表产生的压力通过标准RS-232协议传给单片机,单片机接受键盘发的控制命令,运行对应的控制程序,产生控制输出,控制压力发生器工作,产生相应的测试压力。同时在液晶显示器上显示相应的控制命令和压力输出值,另外可根据需要进行打印输出。在这一过程中,如果压力传感器测得的压力值超限,系统将自动泄压,以保护人员及设备安全。单片机软件流程(图4)。
4 系统测试
硬件部分测试:硬件电路焊接后,按照分模块进行测试,判断电路是否存在短路、虚焊,硬件部分全部焊接完毕后,采用自制电源给硬件电路供电。
软件部分系统测试:采用自下而上调试的方法,先对每个编程模块,进行测试,最后组合每个模块的功能进行软件部分整体测试。
系统整体测试:首先主机发送信号给造压系统,控制造压系统产生所需要的标准压力,标准压力表显示压力值,同时通过RS-232标准接口向主机传输实时压力值,另外主机同时开始读取由压力标准传感器反馈回来的电压信号,并将其转化为压力信号;最后主机对获取的压力值和标准传感器指示的压力进行分析处理,完成压力表的检验,并将最终的结果保存以方便以后查阅。
5 总结
将C8051F020单片机的可编程控制系统应用于压力计量标准装置。通过采用先进的压力测量技术和计算机技术,实现了压力计量仪表检定数据的自动采集、自动处理和自动打印。本系统可以实现0.25级以下精密压力表的半自动化检定,能够满足对各种类型压力计量仪表的检定要求。该系统的投用大大减轻了检定人员的劳动强度,极大地提高了压力表检定的工作效率和检定测试的准确性,故有良好的推广和使用价值。
参考文献
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