CN113340738B - 一种全自动压力试验系统及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及压力试验技术领域，具体涉及一种全自动压力试验系统及测量方法。该系统包括：压力试验机、控制单元和终端显示单元；所述的压力试验机包括试件放置平台、油箱、油泵、油路和油缸；所述油泵包括高压柱塞泵、低压叶轮泵；所述油缸设置于试件放置平台的下方，油缸分别与送油管和回油管相连；压力传感器设置于试件放置平台与油缸之间，压力传感器与数据采集模块连接，并将数据输送至数据处理模块；位移传感器设置于试件放置平台上，位移传感器与控制柜连接；该系统通过同时采集压力信号和位移信号来实现混凝土试块的压力测定，有效提升整个测量过程试验效率、测量准确度以及自动化程度。
Description
技术领域
本发明涉及压力试验技术领域，具体涉及一种全自动压力试验系统及测量方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
压力试验是检验压力容器承压部件的强度和严密性的常用方法，在试验过程中，通过观察承压部件有无明显变形或破裂，来验证压力容器是否具有设计压力下安全运行所必需的承压能力。同时，通过观察焊缝、法兰等连接处有无渗漏，检验压力容器的严密性。
目前压力试验机在我国基础设施建设的检测方面有广泛的应用，主要用于试块的抗压强度试验。但通常在试验过程中，采用手工对试验机的控制油泵、送油阀、溢流阀以及回流阀等进行手动操作；试验过程的压力变化需要人工记录，人工对结果进行处理和分析。人员参与因素较多，试验过程中的操作不规范、不统一，直接影响试验结果。现有的压力试验机其加荷速率很难控制，测量压力很难满足标准要求，最终影响工程质量，严重者会造成隐患和重大损失。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供一种全自动压力试验系统及测量方法，该系统通过同时采集压力信号和位移信号来实现混凝土试块的压力测定，有效提升整个测量过程试验效率、测量准确度以及自动化程度。而且该系统在试块将要破裂的瞬间采集完压力突降会立即停止系统，保证试块不破裂，避免试块四溅，从而保护试验人员安全。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种全自动压力试验系统，包括压力试验机、控制单元和终端显示单元；
所述的压力试验机包括试件放置平台、油箱、油泵、油路和油缸；
所述油泵包括高压柱塞泵、低压叶轮泵；
所述油路包括送油管和回油管，送油管上设置有伺服控制阀；
所述油缸设置于试件放置平台的下方，油缸分别与送油管和回油管相连；
所述控制单元包括压力传感器、位移传感器、数据采集模块、数据输出模块、数据处理模块和控制柜；
所述压力传感器设置于试件放置平台与油缸之间，压力传感器均与数据采集模块连接，并将数据输送至数据处理模块；
所述位移传感器设置于试件放置平台上，位移传感器与控制柜连接；
所述伺服控制阀与数据输出模块相连。
本发明第二方面提供一种采用上述试验系统进行的全自动压力测量方法，具体步骤包括：
(1)将样品试块放在试件放置平台上，通过控制柜启动压力试验，低压叶轮泵从油箱中抽取液压油，通过送油管将液压油送入油缸；
(2)伺服控制阀通过与其相连的数据输出模块将送油管内液压油的流速、流量信息输送至控制柜，控制柜对伺服控制阀发出控制信息，由伺服控制阀对液压油流量进行稳压调节；
(3)液压油流进油缸后产生压力，对样品试块进行挤压，压力传感器实时采集压力信号，并将压力信号转换成电流信号上传至数据处理模块；同时，位移传感器采集到试件放置平台产生的位移信号，并传递给控制柜，控制柜根据所收到的位移信息控制低压叶轮泵向高压柱塞泵切换；
(4)待样品试块即将破碎，则试验结束，控制柜控制泄压阀打开，将油缸中的液压油全部通过回油管流回到油箱中；
(5)数据处理模块根据标定将接收到的信号转换成压力值，并最终生成压力值曲线图。
本发明的一个或多个实施方式中至少具有以下有益效果：
该系统通过同时采集压力信号和位移信号来实现混凝土试块的压力测定，有效提升整个测量过程试验效率、测量准确度以及自动化程度。压力传感器实时采集试块的压力信号，能及时获取所需测量的压力信息，位移传感器则能够通过采集试块移动的位移信息来灵活切换压力不同的油泵，使整个油缸施压过程更准确，同时也能防止施压过猛导致的试块突然性破碎四溅，从而保护试验人员安全。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1所提供的全自动压力试验系统示意图；
其中，1-油箱，2-油泵；3-送油管；4-滤油阀；5-伺服控制阀；6-溢流阀；7-回油管；8-泄压阀；9-油缸；10-压力控制器；11-下平台；12-上平台；13-档板；14-数据采集处理控制器；15-主机。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有的压力试验机其加荷速率很难控制，测量压力很难满足标准要求，最终影响工程质量，严重者会造成隐患和重大损失，为了解决如上的技术问题，本发明第一方面提供一种全自动压力试验系统，包括压力试验机、控制单元和终端显示单元；
所述的压力试验机包括试件放置平台、油箱、油泵、油路和油缸；
所述油泵包括高压柱塞泵、低压叶轮泵；其中，高压柱塞泵、低压叶轮泵可以分级调整油缸的挤压力度，前期采用低压叶轮泵，可快速使油缸的活塞上升，后期时将油泵切换为高压柱塞泵，活塞减速上升，相比于传统单运行油泵可提高试验效率，减少等待时间，同时是试验结果更为精确。
所述油路包括送油管和回油管，送油管上设置有伺服控制阀，用于检测送油管的流动速度的稳定性，并可自动调节流量；
所述油缸设置于试件放置平台的下方，油缸分别与送油管和回油管相连，形成液压油运动回路。
所述控制单元包括压力传感器、位移传感器、数据采集模块、数据输出模块、数据处理模块和控制柜；
所述压力传感器设置于试件放置平台与油缸之间，压力传感器与数据采集模块连接，并将数据输送至数据处理模块；压力传感器的设置，能够实时采集试件的压力信号，将压力信号转化为电流信号，并上传至数据处理模块处理。
所述位移传感器设置于试件放置平台上，位移传感器与控制柜连接；
所述伺服控制阀与数据输出模块相连，将送油管中的液压油的流速、流量信息通过数据输出模块反馈到控制柜。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述试件放置平台包括上平台、下平台和挡板，上平台和下平台平行放置，两侧分别设置有挡板，上平台与挡板固定连接，下平台与挡板活动连接，试件置于上平台与下平台之间。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述控制柜包括主机和数据采集处理控制器。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述位移传感器设置在下平台上，与控制柜中数据采集处理控制器连接，将下平台在油缸活塞的推动力下产生的位移信号传递给数据采集处理控制器，从而使数据采集处理控制器控制高压柱塞泵、低压叶轮泵的切换。
同时，根据油缸截面积和单位时间的进油量(油缸截面积为固定值，单位时间进油量根据伺服控制阀流量得出)，即可得出单位时间的运行位移，与位移传感器实际检测的位移作比较，如果相同，说明控制速度平稳，如小于实测位移，加大进油速率，实时跟踪调节，可保证试验平台匀速进行，确保试验平稳。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述送油管上设置有滤油阀，滤油阀位于油泵和伺服控制阀之间，用于过滤液压油中的杂质。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述终端显示单元包括显示软件及电脑主机显示屏。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述试件放置平台周围均设置了红外感应开关，感应开关只有在开启试验后才投入，运行中人手进入可立即终止试验过程，保证人身安全。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述回油管上设置有泄压阀，泄压阀控制液压油返回油箱。
在本发明的一个或多个实施方式中，在油箱和伺服控制阀之间设置溢流阀，防止途径伺服控制阀中的液压油流量过大。
本发明第二方面提供一种采用上述试验系统进行的全自动压力测量方法，具体步骤包括：
(1)将样品试块放在试件放置平台的上平台和下平台之间，启动数据采集处理控制器，开始压力试验，低压叶轮泵从油箱中抽取液压油，通过送油管将液压油送入油缸；
(2)伺服控制阀通过与其相连的数据输出模块将送油管内液压油的流速、流量信息输送至数据采集处理控制器，数据采集处理控制器对伺服控制阀发出控制信息，由伺服控制阀对液压油流量进行稳压调节；
(3)液压油流进油缸后产生压力，推动下平台上移，使样品试块在上、下平台间进行挤压，压力传感器实时采集压力信号，并将压力信号转换成电流信号上传至数据处理模块；同时，位移传感器采集到下平台移动产生的位移信号传递给数据采集处理控制器，数据采集处理控制器根据所收到的位移信息控制低压叶轮泵向高压柱塞泵切换；
(4)待压力试验机中样品试块即将破碎，则试验结束，数据采集处理控制器控制压力试验机中的泄压阀打开，将油缸中的液压油全部通过回油管流回到油箱中；
(5)数据处理模块根据标定将接收到的信号转换成压力值，并最终生成压力值曲线图。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述压力传感器将采集的压力信号转换为4-20毫安的电流信号；
在本发明的一个或多个实施方式中，所述全自动压力试验系统在试块运行试验过程中，实时采集压力，间隔10毫秒记录一次压力，并通过程序将采集的10次压力求平均，每隔100毫秒进行比较，当前压力和和上十个平均值进行比较，如大于平均值，说明压力持续上升，继续试验，如小于平均值说明压力下降，试块即将破碎，记录当前压力，终止试验。
现有技术中，一般只是将某一刻压力值和上一刻压力值比较，容易出现误判的问题，在运行过程中压力会出现波动，对比文件的数据不具有代表性，此专利采集10个数采集求评论，具有代表性，可排出偶然误差，不会出现误判。采取10毫秒采集，数据精度更高。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例提供一种全自动压力试验系统，包括压力试验机、控制单元和终端显示单元；
所述的压力试验机包括试件放置平台、油箱1、油泵2、油路和油缸9；
试件放置平台包括上平台12、下平台11和挡板13，上平台12和下平台11平行放置，两侧分别设置有挡板13，上平台12与挡板13固定连接，下平台11与挡板13活动连接，试件置于上平台12与下平台11之间；试件放置平台周围均设置了红外感应开关。
油泵2包括高压柱塞泵和低压叶轮泵，油路包括送油管3和回油管7，送油管3上设置有伺服控制阀5，用于检测送油管3的流动速度的稳定性，并可自动调节流量；送油管上还设置有滤油阀4，滤油阀4位于油泵2和伺服控制阀5之间，用于过滤液压油中的杂质；回油管7上设置有泄压阀8，泄压阀8控制液压油返回油箱1；油缸9设置于试件放置平台的下方，油缸9分别与送油管3和回油管7相连，形成液压油运动回路；另外，在油箱1和伺服控制阀5之间设置溢流阀6，防止途径伺服控制阀5中的液压油流量过大。
控制单元包括压力传感器10、位移传感器、数据采集模块、数据输出模块、数据处理模块和控制柜，控制柜包括主机15和数据采集处理控制器14；终端显示单元包括显示软件及电脑主机显示屏。
所述压力传感器10设置于试件放置平台与油缸9之间，压力传感器10与数据采集模块连接，并将数据输送至数据处理模块；
所述位移传感器设置于下平台11上，与数据采集处理控制器14连接，将下平台11在油缸活塞的推动力下产生的位移信号传递给数据采集处理控制器14，从而使数据采集处理控制器14控制高压柱塞泵、低压叶轮泵的切换。
所述伺服控制阀5与数据输出模块相连，将送油管3中的液压油的流速、流量信息通过数据输出模块反馈到数据采集处理控制器14。
实施例2：
本实施例提供一种采用实施例1中系统进行全自动压力测量的方法，具体步骤为：
(1)将样品试块放在试件放置平台的上平台12和下平台11之间，启动数据采集处理控制器14，开始压力试验，低压叶轮泵从油箱1中抽取液压油，通过送油管3将液压油送入油缸9；
(2)伺服控制阀5通过与其相连的数据输出模块将送油管3内液压油的流速、流量信息输送至数据采集处理控制器14，数据采集处理控制器14对伺服控制阀5发出控制信息，由伺服控制阀5对液压油流量进行稳压调节；
(3)液压油流进油缸9后产生压力，推动下平台11上移，使样品试块在上、下平台间进行挤压，压力传感器10实时采集压力信号，并将压力信号转换成4-20毫安的电流信号上传至数据处理模块；同时，位移传感器采集到下平台11移动产生的位移信号传递给数据采集处理控制器14，数据采集处理控制器14根据所收到的位移信息控制低压叶轮泵向高压柱塞泵切换；
(4)待压力试验机中样品试块即将破碎，则试验结束，数据采集处理控制器14控制压力试验机中的泄压阀8打开，将油缸9中的液压油全部通过回油管流7回到油箱1中；
(5)数据处理模块根据标定将接收到的信号转换成压力值，并最终生成压力值曲线图。
所述全自动压力试验系统在试块运行试验过程中，实时采集压力，间隔10毫秒记录一次压力，并通过程序将采集的10次压力求平均，每隔100毫秒进行比较，当前压力和和上十个平均值进行比较，如大于平均值，说明压力持续上升，继续试验，如小于平均值说明压力下降，试块即将破碎，记录当前压力，终止试验。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种全自动压力试验系统，包括压力试验机、控制单元和终端显示单元，其特征在于：
所述的压力试验机包括试件放置平台、油箱、油泵、油路和油缸；
所述油泵包括高压柱塞泵、低压叶轮泵；
所述油路包括送油管和回油管，送油管上设置有伺服控制阀；
所述油缸设置于试件放置平台的下方，油缸分别与送油管和回油管相连；
所述控制单元包括压力传感器、位移传感器、数据采集模块、数据输出模块、数据处理模块和控制柜；
所述压力传感器设置于试件放置平台与油缸之间，压力传感器与数据采集模块连接，并将数据输送至数据处理模块；
所述位移传感器设置于试件放置平台上，位移传感器与控制柜连接；
所述伺服控制阀与数据输出模块相连；
所述试件放置平台包括上平台、下平台和挡板，上平台和下平台平行放置，两侧分别设置有挡板，上平台与挡板固定连接，下平台与挡板活动连接，试块置于上平台与下平台之间；
所述位移传感器设置在下平台上，与控制柜中数据采集处理控制器连接，将下平台在油缸活塞的推动力下产生的位移信号传递给数据采集处理控制器，从而使数据采集处理控制器控制高压柱塞泵、低压叶轮泵的切换；高压柱塞泵、低压叶轮泵可以分级调整油缸的挤压力度，前期采用低压叶轮泵，可快速使油缸的活塞上升，后期时将油泵切换为高压柱塞泵，活塞减速上升；
根据油缸截面积和单位时间的进油量，即可得出单位时间的运行位移，与位移传感器实际检测的位移作比较，如果相同，说明控制速度平稳，如小于实测位移，加大进油速率，实时跟踪调节；
所述全自动压力试验系统在试块运行试验过程中，实时采集压力，间隔10毫秒记录一次压力，并通过程序将采集的10次压力求平均，每隔100毫秒进行比较，当前压力和上十个平均值进行比较，如大于平均值，说明压力持续上升，继续试验，如小于平均值说明压力下降，试块即将破碎，记录当前压力，终止试验。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述控制柜包括主机和数据采集处理控制器。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述送油管上设置有滤油阀，滤油阀位于油泵和伺服控制阀之间；所述回油管上设置有泄压阀。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述终端显示单元包括显示软件及电脑主机显示屏。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于：在油箱和伺服控制阀之间设置有溢流阀。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述试件放置平台周围设置有红外感应开关。
7.一种采用权利要求1-6任一项所述的全自动压力试验系统进行的全自动压力测量方法，具体步骤包括：
（1）将样品试块放在试件放置平台的上平台和下平台之间，启动数据采集处理控制器，开始压力试验，低压叶轮泵从油箱中抽取液压油，通过送油管将液压油送入油缸；
（2）伺服控制阀通过与其相连的数据输出模块将送油管内液压油的流速、流量信息输送至数据采集处理控制器，数据采集处理控制器对伺服控制阀发出控制信息，由伺服控制阀对液压油流量进行稳压调节；
（3）液压油流进油缸后产生压力，推动下平台上移，使样品试块在上、下平台间进行挤压，压力传感器实时采集压力信号，并将压力信号转换成电流信号上传至数据处理模块；同时，位移传感器采集到下平台移动产生的位移信号传递给数据采集处理控制器，数据采集处理控制器根据所收到的位移信息控制低压叶轮泵向高压柱塞泵切换；
（4）待压力试验机中样品试块即将破碎，则试验结束，数据采集处理控制器控制压力试验机中的泄压阀打开，将油缸中的液压油全部通过回油管流回到油箱中；
（5）数据处理模块根据标定将接收到的信号转换成压力值，并最终生成压力值曲线图。
8.如权利要求7所述的全自动压力测量方法，其特征在于：所述压力传感器将采集的压力信号转换为4-20毫安的电流信号。
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