随着科技的进步,对机械设备系统密封性的要求越来越高。精密设备仪器每半年就要进行系统气密性检测,急需设计通用型智能化系统气密性检查仪。
1 设备功能及特点
智能化系统气密性检查仪的功能是检测现有各型压力机械设备系统的密封性。其主要特点为:①整个检查仪为手提箱式,体积小,使用方便;具有自动校零功能,操作简单,转换方便;②数字显示,直观方便,精度高;测量结果可以打印,便于保存和查询;③具有时间和压力上限报警功能,报警可以随时解除,报警值任意设定,保证试验快速和安全;④采用多种抗干扰措施,工作稳定可靠。检查仪电源采用3种形式,既可接220V交流电,也可接27V或36V直流电。
2 研制方案[1]
2.1 气密性检查仪的系统组成
(1)检查仪 系统气密试验装置由增压系统、控制系统、测压系统和密封系统4部分组成,如图1所示。其中,增压系统由充气装置、过滤装置、增压装置等组成,控制系统由调压装置、过压保护装置、放气装置和控制面板组成,测压系统由测压装置、显示装置、连接软管和转接接头等组成,密封系统由堵头、堵塞、堵盖等组成。
(2)气密试验装置 系统气密性检查仪分为主机箱和备件箱两部分。主机箱为系统气密性检测的控制平台,安装有增压系统、控制系统和测压系统。在主机箱的控制面板上设置有增压开关、放气开关、增压压力表、测压压力表、调压旋钮和语音控制盒等,如图2所示。
调压旋钮根据压力大小划分为不同挡位,每一挡位对应不同压力的机械设备和系统。调压旋钮上还设计有保险卡,用来对调压旋钮进行保险,防止误操作。语音控制盒用来在使用调压旋钮选择压力挡位时进行语音提示,提醒操作人员所选检测压力应与所测机型对应,以防压力过高,损坏被测系统。在主机箱的右侧设置有2根连接软管, 1根为增压软管, 1根为测压软管,分别通过转接接头与对应机型被测系统相连接。备件箱为密封系统附件的储备箱。
本检查仪除箱体外主要由调压部分和测压部分组成,其中调压部分面板上有气源接嘴、4个充气嘴、总开关、调压开关、分路开关及与4个充气嘴相连的4个冷气开关;面板下面有气滤、减压器、可调减压器和安全活门。测压部分包括5个测压嘴、6个压力变送器和智能测试仪及两块压力表。其中前5路压力变送器分别与5个测压嘴相连,第6路压力变送器与可调减压器出口相连,为了安全,又并联设置了用于观察可调减压器后压力的压力表。智能化检查仪的数显控制面版式如图3所示。
2.2 智能测试仪工作原理
(1)智能测试的工作原理图如图4所示。
(2)工作框图如图5所示。
(3)工作原理 压力信号经压力变送器转换成电流信号,再经放大变换器转换成相应的电压信号,通过A/D转换器转换成对应的数字量,送入微处理器,由微处理系统通过执行测试程序转换成相应的压力值,送入显示器显示,打印,超上限发出声光报警,完成仪表的全部功能。
低于15MPa压力的干燥压缩空气经过冷气开关,再通过气滤,经过第一级减压期减压后压力可降至5MPa左右,再经过第二级可调减压器减压到0~1MPa,此气源可满足JH7飞机或其它机种有箱增压值的监测及全机气密性试验的需要。
3 技术指标[2]
智能化系统气密性检查仪的性能参数如表1所示。
4 主要部附件选择
4.1 单片机
基于8098单片机的脉冲测量仪的硬件、软件及抗干扰措施。实际使用证明该测量仪稳定、可靠、精度高、测量速度快。8098单片机是Intel公司推出的准16位微处理器,其结构简单,编程容易,外围电路少,便于接口,数据采集精度高;其片内的256个字节寄存器都具有累加器的功能,它们可使CPU对运算器数据进行快速交换;并提供了高速数据处理和频繁的输入输出功能。8098单片机与上位机的握手也非常友好,它们之间的信号传输准确可靠,因此,选择8098单片机。
4. 2 AL压力变送器
AL压力变送器,应用了硅精蚀工艺和硅晶片叠合技术两项世界尖端技术,是一种高质量带隔离膜片的新型小巧压力变送器,性能优越,质量可靠。
(1)压力变送器的特点 ①极高性能价格比:性能高于或相当于传统的高质量变送器,价格却便宜1倍;②温度补偿:用来进行温度补偿的电阻环路制作于混合陶瓷基片上,隔离式敏感组件在此-70℃温度补偿范围内提供了最小温度误差;③过程腐蚀保护:316不锈钢离技术可方便接触兼容的腐蚀性液体和气体;④全天候结构:变送器外壳为全密封结构,在壳罩上喷涂具有耐磨耐久的环氧树脂膝,防潮、防水、防尘、防腐蚀;⑤直接过程安装:扩散硅传感技术使得变送器体积小、质量轻,可安装在过程管道上,并得以支撑,与需安基座、支架的变送器相比,减少了安装和维护费用;⑥过范围保护:可承受三倍于测量范围上限过载压力,以保护变送器免遭冲击过载损害;⑦抗浪涌电压:变送器装有功率齐纳二极管以抑制浪涌电压;⑧抗射频干扰:变送器装有滤波器以抗射频干扰;⑨反极性保护:变送器有极性保护装置无需担心极性反接损坏变送器。
( 2)压力变送器的技术性能如表2所示
5 结 论
该检查仪已在精密机械设备上试用超过1年,从试用情况看,检查仪的设计较成功。
(1)检查仪工作正常,各种性能参数符合设计要求,到目前为止尚未出现任何故障。
(2)系统工作自动化程度较高,操作简单,使用维护方便。
(3)系统的压力范围控制稳定,数显精密,针对不同的压力范围,只需选择不同的压力通道,选择不同的旋钮开关位置,并对压力控制部件进行微调,即可满足要求。
参考文献:
[1] 杨可桢,程光蕴.机械设计基础[M].北京:高等教育出版社,1997.
[2] 军事技术装备可靠性标准化技术委员会.国家军用标准(装备研究与生产的可靠性通用大纲)实施指南[M].北京:国防工业出版社, 1990.
本文作者：于焕义,陈 浩,孙启顺,许 松
