CN108827789A - 一种水压机快速充水系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水压机快速充水系统，包括液压驱动系统、补水系统、充水排气系统，所述液压驱动系统包括：液压油源、液压控制阀、液压缸，所述补水系统包括：水泵、过滤器、第一止回阀、第一气控阀、高位水箱、第二止回阀，所述充水排气系统包括：充水缸、压力继电器、第二气控阀、第三止回阀、水柱分散板、第三气控阀，此外本发明还公开了一种水压机快速充水系统控制方法，本装置充水量大，排气速度快，充水时间大大缩短，极大的提高了水压机的生产节奏；本装置使用液压缸驱动进行充水，可以充水流量及压力等参数更加稳定、可控；本装置采用PLC全自动控制水压机快速充水过程，操作简单、维护方便，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及铸铁管道加工设备技术领域，具体是一种水压机快速充水系统及其控制方法。
背景技术
水压机是一种利用油水平衡控制对钢管进行静水压试验的机器。它主要有以下几部分组成：钢管传送装置、水路系统、油路系统和控制系统。水压机设备用于检测铸管承压能力，对铸管将来的安全使用起至关重要的作用。每一根铸管必须经过水压机检测合格后才能投入市场。
随着铸管生产线生产节奏的加快，水压机逐渐成为整条生产线生产节奏的制约环节，尤其是低压充水耗时较长，严重影响水压机的整个工艺时间，降低了生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水压机快速充水系统及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种水压机快速充水系统，包括液压驱动系统、补水系统、充水排气系统，所述液压驱动系统包括：液压油源、液压控制阀、液压缸，所述液压油源与液压缸，连接液压油源与液压缸之间设置有液压控制阀，所述补水系统包括：水泵、过滤器、第一止回阀、第一气控阀、高位水箱、第二止回阀，所述水泵与过滤器连接，所述过滤器与高位水箱连接，过滤器与高位水箱之间设置有第一气控阀，所述高位水箱内设有空气滤清器、液位继电器和隔板，所述充水排气系统包括：充水缸、压力继电器、第二气控阀、第三止回阀、水柱分散板、第三气控阀，所述充水缸与液压缸连接，充水缸与水泵之间设置有第一止回阀，充水缸与高位水箱之间设置有第二止回阀，充水缸与水柱分散板连接，充水缸与水柱分散板之间设置有第二气控阀和第三止回阀和压力继电器，水柱分散板上设置有第三气控阀，所述水柱分散板设有多个网眼，多个网眼呈圆周分布，且水柱分散板上部的网眼密集分布，水柱分散板下部的网眼疏松分布。
作为本发明进一步的方案：所述液压油源为恒压变量泵。
作为本发明进一步的方案：所述液压缸得出活塞杆与充水缸的活塞杆固定连接，所述液压缸带有位移传感器。
作为本发明进一步的方案：所述水泵为单吸多级分段式离心泵。
作为本发明进一步的方案：所述充水缸无杆腔设有2个接口，充水缸活塞设有固体润滑脂。
作为本发明进一步的方案：所述充水缸分成若干小型充水缸。
一种水压机快速充水系统的控制方法，包括如下步骤：（1）补水阶段：液压缸带动充水缸活塞伸出，充水缸无杆腔形成负压，高位水箱通过第二止回阀快速向充水缸无杆腔补水，同时，水泵通过第一止回阀向充水缸补水；在充水缸活塞完全伸出后，充水缸无杆腔的压力逐渐升高，达到一定压力后，第二止回阀关闭，水泵单独向充水缸无杆腔补水，当压力升高到压力继电器设定压力时，PLC控制水泵停泵；在高位水箱的液位继电器检测到液位低信号时，PLC控制第一气控阀打开，水泵向高位水箱补水，直至液位高信号出现；（2）充水排气阶段：PLC控制第二气控阀、第三气控阀打开，同时控制液压缸带动充水缸活塞收回，充水缸内的水快速充入铸管内，同时铸管内的空气通过第三气控阀排出，此时压力继电器检测到压力较低，当水充满整个铸管时，压力继电器会检测到一个明显的压力升高信号，此时PLC控制第二气控阀和第三气控阀关闭，液压缸此时继续带动充水缸活塞收回，当充水缸无杆腔压力升高到压力继电器设定压力时，PLC控制液压缸锁死，在液压缸位移传感器检测到油缸快伸出到位时，开启补水阶段。
作为本发明进一步的方案：所述步骤（1）补水阶段还包括：当高位水箱的液位继电器检测到液位超高信号时，系统报警，同时PLC控制水泵停泵。
作为本发明进一步的方案：所述步骤（1）补水阶段还包括：当补水压力超过设定值10%时，系统报警，同时PLC控制水泵停泵。
作为本发明进一步的方案：所述步骤（2）充水排气阶段还需设置充水时间，当充水时间超过设定值，压力继电器仍未检测到明显的压力升高信号时，系统报警，停止充水，所述步骤（2）还需设置充水位移，当液压缸位移超过设定值10%时，系统报警，停止充水。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1. 本发明充水量大，排气速度快，充水时间大大缩短，极大的提高了水压机的生产节奏；2. 本发明使用液压缸驱动进行充水，可以充水流量及压力等参数更加稳定、可控；3. 本发明采用PLC全自动控制水压机快速充水过程，操作简单、维护方便，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明原理示意图；
图中：1液压油源、2液压控制阀、3液压缸、4水泵、5过滤器、6第一止回阀、7第一气控阀、8高位水箱、9隔板、10空气过滤器、11液位继电器、12第二止回阀、13充水缸、14压力继电器、15第二气控阀、16第三止回阀、17水柱分散板、18第三气控阀。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参阅图1，本发明实施例中，一种水压机快速充水系统，包括液压驱动系统、补水系统、充水排气系统，所述液压驱动系统包括：液压油源1、液压控制阀2、液压缸3，所述液压油源1与液压缸3，连接液压油源1与液压缸3之间设置有液压控制阀2，所述补水系统包括：水泵4、过滤器5、第一止回阀6、第一气控阀7、高位水箱8、第二止回阀12，所述水泵4与过滤器5连接，所述过滤器5与高位水箱8连接，过滤器5与高位水箱8之间设置有第一气控阀7，所述充水排气系统包括：充水缸13、压力继电器14、第二气控阀15、第三止回阀16、水柱分散板17、第三气控阀18，所述充水缸13与液压缸3连接，充水缸13与水泵4之间设置有第一止回阀6，充水缸13与高位水箱8之间设置有第二止回阀12，充水缸13与水柱分散板17连接，充水缸13与水柱分散板17之间设置有第二气控阀15和第三止回阀16和压力继电器14，水柱分散板17上设置有第三气控阀18。
所述液压油源1为恒压变量泵。
所述液压缸3得出活塞杆与充水缸13的活塞杆固定连接，所述液压缸3带有位移传感器。
所述水泵4为单吸多级分段式离心泵。
所述高位水箱8内设有空气滤清10器、液位继电器11和隔板9。
所述充水缸13无杆腔设有2个接口，充水缸13活塞设有固体润滑脂。
所述充水缸13分成若干小型充水缸。
所述水柱分散板17设有多个网眼，多个网眼呈圆周分布，且水柱分散板17上部的网眼密集分布，水柱分散板17下部的网眼疏松分布。
液压油源1，作为液压驱动系统的动力源；本实施例中液压油源1由2台A4VSO140恒压变量泵组成，2台泵同时向系统供油；
液压控制阀2，接收PLC的控制信号，控制液压缸3伸出与收回；本实施例中液压控制阀2由4台电液换向阀组成，分别单独控制；
液压缸3，作为液压系统的执行元件，其活塞杆与充水缸13的活塞杆固连；本实施例中液压缸3由4台液压缸组成，均带有位移传感器；
水泵4，用于向充水系统提供水；本实施例中水泵4采用单吸多级分段式离心泵，扬程0.8MPa；
过滤器5，设置在水泵4出口处，用于保证水的精度，防止充水缸13、气控阀等元器件的磨损；
第一止回阀6，设置在过滤器5与充水缸13的无杆腔之间；
第一气控阀7，设置在过滤器5与高位水箱8之间，由PLC控制，在高位水箱的液位继电器11发出液位低信号时打开，在发出液位高信号时关闭；
高位水箱8，设置在第一气控阀7与第二止回阀12之间，用于在充水缸13收回时，向充水缸无杆腔快速补水；高位水箱8上设有隔板9、空气滤清器10、液位继电器11；隔板9用于让高位水箱的水中的杂质更好的沉淀。
第二止回阀12，设置在高位水箱8与充水缸13的无杆腔之间；
充水缸13，用于向球磨铸铁管水，其有杆腔与大气相通，其无杆腔与第二气控阀15相连；本实施例中充水缸13由4台充水缸组成，由液压缸3驱动，根据PLC控制器的预设，不同规格铸管注水时，由1台或多台充水缸动作即可；
压力继电器14，设置在充水缸13的无杆腔与第二气控阀15之间，用于采集补水压力信号以及充水完成压力信号；
第二气控阀15，设置在充水缸13的无杆腔与第三止回阀16之间，由PLC控制，在充水缸13充水时打开，其余时间关闭；
第三止回阀16，设置在第二气控阀15与挡水分散板17之间；
水柱分散板17，设置在第三止回阀16与水压机挡墙进水管之间，用于分散充水水柱，减少水流波动；本实施例中水柱分散板17设有多个网眼，呈圆周分布，且上部较密集，下部略疏松；
第三气控阀18，设置在水压机的承插口挡墙上，由PLC控制，充水完成时将铸管内的水封闭，为打高压做准备。
一种水压机快速充水系统的控制方法，包括如下步骤：（1）补水阶段：液压缸3带动充水缸13活塞伸出，充水缸13无杆腔形成负压，高位水箱8通过第二止回阀12快速向充水缸13无杆腔补水，同时，水泵通过第一止回阀6向充水缸13补水；在充水缸13活塞完全伸出后，充水缸13无杆腔的压力逐渐升高，达到一定压力后，第二止回阀12关闭，水泵4单独向充水缸13无杆腔补水，当压力升高到压力继电器14设定压力时，PLC控制水泵4停泵；在高位水箱8的液位继电器11检测到液位低信号时，PLC控制第一气控阀7打开，水泵4向高位水箱8补水，直至液位高信号出现；（2）充水排气阶段：PLC控制第二气控阀12、第三气控阀15打开，同时控制液压缸3带动充水缸13活塞收回，充水缸13内的水快速充入铸管内，同时铸管内的空气通过第三气控阀15排出，此时压力继电器14检测到压力较低，当水充满整个铸管时，压力继电器14会检测到一个明显的压力升高信号，此时PLC控制第二气控阀12和第三气控阀15关闭，液压缸3此时继续带动充水缸活塞收回，当充水缸13无杆腔压力升高到压力继电器14设定压力时，PLC控制液压缸3锁死，在液压缸3的位移传感器检测到油缸快伸出到位时，开启补水阶段。
所述步骤（1）补水阶段还包括：当高位水箱8的液位继电器11检测到液位超高信号时，系统报警，同时PLC控制水泵4停泵。
所述步骤（1）补水阶段还包括：当补水压力超过设定值10%时，系统报警，同时PLC控制水泵4停泵。
所述步骤（2）充水排气阶段还需设置充水时间，当充水时间超过设定值，压力继电器14仍未检测到明显的压力升高信号时，系统报警，停止充水，所述步骤（2）还需设置充水位移，当液压缸3位移超过设定值10%时，系统报警，停止充水。
本发明充水量大，排气速度快，充水时间大大缩短，极大的提高了水压机的生产节奏；本发明使用液压缸驱动进行充水，可以充水流量及压力等参数更加稳定、可控； 本发明采用PLC全自动控制水压机快速充水过程，操作简单、维护方便，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)
1.一种水压机快速充水系统，包括液压驱动系统、补水系统、充水排气系统，其特征在于，所述液压驱动系统包括：液压油源、液压控制阀、液压缸，所述液压油源与液压缸，连接液压油源与液压缸之间设置有液压控制阀，所述补水系统包括：水泵、过滤器、第一止回阀、第一气控阀、高位水箱、第二止回阀，所述水泵与过滤器连接，所述过滤器与高位水箱连接，过滤器与高位水箱之间设置有第一气控阀，所述高位水箱内设有空气滤清器、液位继电器和隔板，所述充水排气系统包括：充水缸、压力继电器、第二气控阀、第三止回阀、水柱分散板、第三气控阀，所述充水缸与液压缸连接，充水缸与水泵之间设置有第一止回阀，充水缸与高位水箱之间设置有第二止回阀，充水缸与水柱分散板连接，充水缸与水柱分散板之间设置有第二气控阀和第三止回阀和压力继电器，水柱分散板上设置有第三气控阀，所述水柱分散板设有多个网眼，多个网眼呈圆周分布，且水柱分散板上部的网眼密集分布，水柱分散板下部的网眼疏松分布。
2.根据权利要求1所述的一种水压机快速充水系统，其特征在于，所述液压油源为恒压变量泵。
3.根据权利要求1所述的一种水压机快速充水系统，其特征在于，所述液压缸得出活塞杆与充水缸的活塞杆固定连接，所述液压缸带有位移传感器。
4.根据权利要求1所述的一种水压机快速充水系统，其特征在于，所述水泵为单吸多级分段式离心泵。
5.根据权利要求3所述的一种水压机快速充水系统，其特征在于，所述充水缸无杆腔设有2个接口，充水缸活塞设有固体润滑脂。
6.根据权利要求5所述的一种水压机快速充水系统，其特征在于，所述充水缸分成若干小型充水缸。
7.如权利要求1所述的一种水压机快速充水系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）补水阶段：液压缸带动充水缸活塞伸出，充水缸无杆腔形成负压，高位水箱通过第二止回阀快速向充水缸无杆腔补水，同时，水泵通过第一止回阀向充水缸补水；在充水缸活塞完全伸出后，充水缸无杆腔的压力逐渐升高，达到一定压力后，第二止回阀关闭，水泵单独向充水缸无杆腔补水，当压力升高到压力继电器设定压力时，PLC控制水泵停泵；在高位水箱的液位继电器检测到液位低信号时，PLC控制第一气控阀打开，水泵向高位水箱补水，直至液位高信号出现；
（2）充水排气阶段：PLC控制第二气控阀、第三气控阀打开，同时控制液压缸带动充水缸活塞收回，充水缸内的水快速充入铸管内，同时铸管内的空气通过第三气控阀排出，此时压力继电器检测到压力较低，当水充满整个铸管时，压力继电器会检测到一个明显的压力升高信号，此时PLC控制第二气控阀和第三气控阀关闭，液压缸此时继续带动充水缸活塞收回，当充水缸无杆腔压力升高到压力继电器设定压力时，PLC控制液压缸锁死，在液压缸位移传感器检测到油缸快伸出到位时，开启补水阶段。
8.如权利要求7所述的一种水压机快速充水系统的控制方法，其特征在于，所述步骤（1）补水阶段还包括：当高位水箱的液位继电器检测到液位超高信号时，系统报警，同时PLC控制水泵停泵。
9.如权利要求7所述的一种水压机快速充水系统的控制方法，其特征在于，所述步骤（1）补水阶段还包括：当补水压力超过设定值10%时，系统报警，同时PLC控制水泵停泵。
10.如权利要求7所述的一种水压机快速充水系统的控制方法，其特征在于，所述步骤（2）充水排气阶段还需设置充水时间，当充水时间超过设定值，压力继电器仍未检测到明显的压力升高信号时，系统报警，停止充水，所述步骤（2）还需设置充水位移，当液压缸位移超过设定值10%时，系统报警，停止充水。
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