一种用于静力试验的水压加载系统技术方案

本实用新型专利技术提出一种用于静力试验的水压加载系统，包括控制器、变频器、变频电机、柱塞泵以及出水口调节阀。本实用新型专利技术采用变频器和变频电机使进水速度可控，摆脱了用手摇泵动态补压的方法，而且电机转速更为均匀，水流“股进”情况得到缓解；另外通过采用柱塞泵不仅提高了加载上限，防止进水回流，也使进水流速更为均匀，使在进水管处安装压力表的方式成为可能；同时控制器根据要求的加载压力信号以及需测试的压力容器的压力反馈信号，自动调节模拟量AO输出，进而控制进水速度，使误差稳定在了±％1的范围，较好的满足了精度要求。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及水压加载试验
，具体为一种用于静力试验的水压加载系统。
技术介绍
固体火箭发动机壳体等耐压产品在进行强度静力试验时，需要进行水压记载试验，试验要求对压力容器进行逐级水压加载，观察压力容器是否发生失稳，并在需要的情况下对压力容器进行水压爆破，研究压力容器在不同水压载荷下的应力情况，确定压力容器是否因一定的内压或外压而发生失稳或破坏。目前在试验中采用工频50Hz电压控制水栗电机，水栗进水速度恒定使得水压无法控制，保载时需要用手摇栗动态补压和逐级加载，控制精度较差而且费时费力。另外水栗电机进水时水流为“股进”方式，因此导致了进水管处的压力值产生波动，以往试验在压力容器出水处安装压力表，使压力采集值趋于平稳，但给压力容器的选择增加了局限性，也破坏了水压加载系统的完整性。而且某些产品的水压试验保载过程要求压力误差控制在土 ％I范围内，所以控制要求较为严格；加载过程中载荷过大时加水栗电机易出现故障停机，影响正常试验，合理选择电机、设定加载范围也是需求之一。此外试验过程中需要动态采集压力数据，绘制加载曲线，因此操作人员使用上位机进行远程控制也很必要。
技术实现思路
要解决的技术问题本技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本技术的一个目的在于提供一种用于静力试验的水压加载系统，采用变频加载方法，通过PLC模拟量输出控制变频器输出频率，进而调节变频电机转速，以达到控制进水速度，调节水压的目的。技术方案在本技术的一个方面，本技术提出一种用于静力试验的水压加载系统，其特征在于:包括控制器、变频器、变频电机、柱塞栗以及出水口调节阀；要求的加载压力信号以及需测试的压力容器的压力反馈信号输入控制器，控制器输出控制信号至变频器，变频器输出信号给变频电机，变频电机带动柱塞栗给需测试的压力容器注水加压；变频器通过改变变频电机的转速进而改变柱塞栗输出水的流量，使压力容器的压力在误差允许的范围跟随给定压力变化；出水口调节阀受控制器控制，用于在需测试的压力容器压力下降阶段起调压的作用。根据本技术的实施例，该用于静力试验的水压加载系统在变频电机进线处加入变频器，通过控制器输出模拟量电压来设定变频值，使进水速度可控，摆脱了用手摇栗动态补压的方法。而且将传统的水栗电机更换为变频电机，电机转速更为均匀，水流“股进”情况得到缓解；又在进水管路中加入三通道柱塞装置，不仅提高了加载上限，防止进水回流，也使进水流速更为均匀，使在进水管处安装压力表的方式成为可能。另外，控制器根据要求的加载压力信号以及需测试的压力容器的压力反馈信号，自动调节模拟量AO输出，进而控制进水速度，使误差稳定在了 ±% I的范围，较好的满足了精度要求，克服了对保载时间较长且压力控制精度较高的试验，用手摇栗动态补压方式无法达到精度要求的问题。针对电机因载荷过大而故障停机的问题，采用与变频装置配套的变频电机，并根据电机功率设定了变频输出范围，有效解决了故障停机的问题。此外针对试验过程中需要动态采集压力数据的要求，由于压力检测仪表没有数据缓存区，所以采用控制器与仪表通讯，并建立上位机组态画面，实现了仪表压力数据的实时采集和压力加载过程的自动控制。【附图说明】本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:图1:水压加载系统结构组成图；图2:水压加载系统控制原理图；图3:实施例中实际压力控制曲线。【具体实施方式】下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。固体火箭发动机壳体等耐压产品在进行强度静力试验时，需要进行水压记载试验，试验要求对压力容器进行逐级水压加载，观察压力容器是否发生失稳，并在需要的情况下对压力容器进行水压爆破，研究压力容器在不同水压载荷下的应力情况，确定压力容器是否因一定的内压或外压而发生失稳或破坏。目前在试验中采用工频50Hz电压控制水栗电机，水栗进水速度恒定使得水压无法控制，保载时需要用手摇栗动态补压和逐级加载，控制精度较差而且费时费力。另外水栗电机进水时水流为“股进”方式，因此导致了进水管处的压力值产生波动，以往试验在压力容器出水处安装压力表，使压力采集值趋于平稳，但给压力容器的选择增加了局限性，也破坏了水压加载系统的完整性。而且某些产品的水压试验保载过程要求压力误差控制在土 ％I范围内，所以控制要求较为严格；加载过程中载荷过大时加水栗电机易出现故障停机，影响正常试验，合理选择电机、设定加载范围也是需求之一。此外试验过程中需要动态采集压力数据，绘制加载曲线，因此操作人员使用上位机进行远程控制也很必要。针对上述问题，本实施例中采用一种用于静力试验的水压加载系统，如图1和图2所示，水压加载系统包括控制器、变频器、变频电机、柱塞栗以及出水口调节阀，原理是由变频器改变控制电压的频率和电动机的定子相电压来调节交流电动机的转速，进而带动柱塞栗直接为压力容器注水加压，目的是测试压力容器的耐压程度。在控制结构上，控制器采用西门子S7-200CPU，变频器采用西门子MM440变频器；要求的加载压力信号以及需测试的压力容器的压力反馈信号输入控制器，控制器通过比较要求的加载压力信号以及需测试的压力容器的压力反馈信号，输出控制信号至变频器，变频器输出信号给变频电机，变频电机带动柱塞栗给需测试的压力容器注水加压；变频器通过改变变频电机的转速进而改变柱塞栗输出水的流量，使压力容器的压力在误差允许的范围跟随给定压力变化；出水口调节阀受控制器控制，用于在需测试的压力容器压力下降阶段起调压的作用。控制方式分为手动控制和自动控制，手动方式下人为设置变频值，根据反馈压力值手动调节变频值，为开环控制方式，多用于密封性较好，保载时间较短和需要迅速破坏的试验；自动方式下给定水压台阶值，通过神经网络控制模块自动控制逐级加载，为闭环控制，主要用于密封性不好，保载时间较长和控制精度较高的试验。实际的压力控制曲线如图3所示。相比于现有的试验系统，该用于静力试验的水压加载系统在变频电机进线处加入西门子MM440变频器，通过西门子S7-200CPU输出模拟量电压来设定变频值，使进水速度可控，摆脱了用手摇栗动态补压的方法。而且将传统的水栗电机更换为变频电机，电机转速更为均匀，水流“股进”情况得到缓解；又在进水管路中加入三通道柱塞装置，不仅提高了加载上限，防止进水回流，也使进水流速更为均匀，使在进水管处安装压力表的方式成为可能。另外，控制器根据要求的加载压力信号以及需测试的压力容器的压力反馈信号，自动调节模拟量AO输出，进而控制进水速度，使误差稳定在了 ±% I的范围，较好的满足了精度要求，克服了对保载时间较长且压力控制精度较高的试验，用手摇栗动态补压方式无法达到精度要求的问题。针对电机因载荷过大而故障停机的问题，采用与变频装置配套的变频电机，并根据电机功率设定了变频输出范围，有效解决了故障停机的问题。此外针对试验过程中需要动态采集压力数据的要求，由于压力检测仪表没有数据缓存区，所以采用控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于静力试验的水压加载系统，其特征在于：包括控制器、变频器、变频电机、柱塞泵以及出水口调节阀；要求的加载压力信号以及需测试的压力容器的压力反馈信号输入控制器，控制器输出控制信号至变频器，变频器输出信号给变频电机，变频电机带动柱塞泵给需测试的压力容器注水加压；变频器通过改变变频电机的转速进而改变柱塞泵输出水的流量，使压力容器的压力在误差允许的范围跟随给定压力变化；出水口调节阀受控制器控制，用于在需测试的压力容器压力下降阶段起调压的作用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄鹏，杨晓慧，周嘉陵，尹梦薇，张霁，郭小帆，李姣姣，
申请(专利权)人：西安航天动力测控技术研究所，
类型：新型
国别省市：陕西;61