李珍珍 姜斌 王建京 楊軍社

摘 要

低溫經(jīng)濟(jì)閥產(chǎn)品應(yīng)用于LNG汽車氣瓶供氣系統(tǒng)中的經(jīng)濟(jì)回路，以達(dá)到節(jié)約能源的目的。根據(jù)低溫經(jīng)濟(jì)閥的原理，提出了其出廠測(cè)試需要滿足的功能和技術(shù)條件，對(duì)低溫經(jīng)濟(jì)閥檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)、檢測(cè)流程、管路布局的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行差壓法測(cè)試及流量檢測(cè)原理的闡述。該試驗(yàn)臺(tái)能夠在常溫下自動(dòng)進(jìn)行外密封、開啟壓力、鎖閉壓力、內(nèi)密封和動(dòng)作靈活性的檢測(cè)，滿足了具體工況要求，達(dá)到出廠檢測(cè)的目的，極大提高了生產(chǎn)測(cè)試效率。

關(guān)鍵詞

LNG;低溫經(jīng)濟(jì)閥;檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)

中圖分類號(hào)： TM621? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.19.028

0 引言

目前，客車以及重型汽車上大量采用LNG清潔能源，由于一次充液后行駛里程長(zhǎng)，原料價(jià)格低廉等較多優(yōu)點(diǎn)，目前發(fā)展勢(shì)態(tài)良好[1-2]。低溫經(jīng)濟(jì)閥產(chǎn)品主要應(yīng)用于LNG汽車氣瓶供氣系統(tǒng)中的經(jīng)濟(jì)回路，以利用氣瓶頂部氣相空間增壓時(shí)過(guò)多的飽和蒸汽，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的

因低溫經(jīng)濟(jì)閥的介質(zhì)為L(zhǎng)NG，其溫度極低為-162℃，且動(dòng)作頻繁，這就對(duì)產(chǎn)品的密封性和可靠性提出了較高的要求[3-4]。需要低溫經(jīng)濟(jì)閥有很好的外密封、內(nèi)密封性能，且開啟、鎖閉壓力穩(wěn)定可靠。所以，利用LNG低溫經(jīng)濟(jì)閥的測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行檢測(cè)，不僅能提高生產(chǎn)效率，更重要的是消除人為誤判等因素，產(chǎn)品的性能更加可靠。

1 檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)功能和技術(shù)條件

LNG車用低溫經(jīng)濟(jì)閥屬于一種溢流閥。高于經(jīng)濟(jì)閥的設(shè)定壓力時(shí)，經(jīng)濟(jì)閥開啟，反之則關(guān)閉。設(shè)定的經(jīng)濟(jì)閥開啟壓力為1.1 MPa?；趯?duì)低溫經(jīng)濟(jì)閥的實(shí)際應(yīng)用要求，確定其測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)的功能和技術(shù)條件如下：

（1）基本技術(shù)參數(shù)：

①主管路通徑 ≥DN10;支管路通徑 ≥DN6;

②氣源：氮?dú)猓?5MPa;

③系統(tǒng)工作壓力：0～5MPa;

④壓力表精度：≥0.25級(jí);

⑤傳感器精度：≥0.25%FS;

⑥系統(tǒng)過(guò)濾精度：≥40μm

⑦流量計(jì)測(cè)量范圍：0-30 g /s;流量計(jì)精度：±0.1g /s;

（2）所有測(cè)試參數(shù)均采用電測(cè)/直測(cè)兩種測(cè)試方式，且可遠(yuǎn)程/本地顯示;

（3）試驗(yàn)操作方面，試驗(yàn)系統(tǒng)須自動(dòng)化操作，產(chǎn)品需實(shí)現(xiàn)快速裝拆，即被試閥門的進(jìn)、出氣口采用非螺紋方式連接;被試閥門進(jìn)氣有帶接頭和不帶接頭兩種形式，試驗(yàn)工裝應(yīng)能在兩種模式下切換;

（4）試驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)調(diào)壓，能自動(dòng)測(cè)量、判斷、記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要輸出數(shù)據(jù)。

（5）試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)工位應(yīng)預(yù)留擴(kuò)展空間;

（6）試驗(yàn)系統(tǒng)需配置緩沖罐以穩(wěn)定試驗(yàn)壓力，避免因供氣不足對(duì)測(cè)試造成影響。

2 檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)

2.1 檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

低溫經(jīng)濟(jì)閥常溫下性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)包括試驗(yàn)臺(tái)控制柜體和測(cè)試件安裝平臺(tái)兩個(gè)部分，如下圖1所示。試驗(yàn)臺(tái)工作臺(tái)面采用加厚不銹鋼板制作。連接管路及接頭均采用不銹鋼材質(zhì)，接頭使用球頭和37°喇叭口密封形式螺紋連接。試驗(yàn)臺(tái)采用側(cè)方進(jìn)氣，后方出氣的氣路布局。整個(gè)柜體采用碳鋼板加工成型，所有焊點(diǎn)均在柜體內(nèi)部完成。柜體的表面烤漆處理，柜體前方設(shè)置兩個(gè)門，后方設(shè)置兩個(gè)可拆卸結(jié)構(gòu)門，方便維修或觀察。試驗(yàn)臺(tái)工作臺(tái)面設(shè)計(jì)有預(yù)留的擴(kuò)展空間，方便后期的擴(kuò)展功能。

2.2 檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)的流程設(shè)

經(jīng)濟(jì)閥在檢測(cè)時(shí)，需要依次進(jìn)行閥門的外密封檢測(cè)、開啟壓力調(diào)定、鎖閉壓力檢測(cè)、內(nèi)密封檢測(cè)及動(dòng)作靈活性檢測(cè)。每一個(gè)檢測(cè)分項(xiàng)都需要合格才能進(jìn)入下一步的檢測(cè)，如某一分項(xiàng)不合格會(huì)自動(dòng)報(bào)警。

2.3 檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)的整體管路布局設(shè)計(jì)

圖1為經(jīng)濟(jì)閥常溫試驗(yàn)臺(tái)具體的實(shí)施方案圖。該試驗(yàn)系統(tǒng)采用高純壓縮氮?dú)庾鳛闅庠?，整體分為兩路，一路氣供檢測(cè)使用，另一路氣供工裝夾具使用。

為了提高檢測(cè)效率，設(shè)計(jì)兩個(gè)完全相同的工位同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。試驗(yàn)件入口壓力可以通過(guò)比例減壓閥調(diào)節(jié)到0～2.5 MPa的范圍內(nèi)。比例減壓閥后端設(shè)置排氣管路和4 MPa的安全閥，以利于管路排氣，防止超壓。每個(gè)被試閥后端并行4路，在進(jìn)行不同測(cè)試項(xiàng)目時(shí)按照需求進(jìn)行切換使用。

工裝夾具支路也是分為兩個(gè)完全相同的工位，每個(gè)工位各有兩個(gè)氣缸，一個(gè)氣缸臥式布置，用于側(cè)面推進(jìn)密封接頭;另一個(gè)氣缸立式布置，用于壓緊被試閥。工裝夾具支路的氣路被分為4路，并行進(jìn)入每個(gè)氣缸，氣缸的控制壓力范圍0.4～0.7MPa。

2.4 檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)的差壓法測(cè)試設(shè)

在經(jīng)濟(jì)閥檢測(cè)外密封性的具體實(shí)施過(guò)程中，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)常規(guī)的壓降法難以達(dá)到預(yù)期目的。主要原因有兩個(gè)：其一，閥的泄漏量微小，常規(guī)的壓降法在等待很長(zhǎng)時(shí)間后，壓降仍不足以分辨;其二，壓降法測(cè)試時(shí)，等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，效率太低。

所以，在測(cè)試外密封性的時(shí)候，需要考慮其他方式的泄露檢測(cè)，最終采用了差壓力變化法[5-7]。差壓力變化法是采用差壓傳感器實(shí)現(xiàn)被檢測(cè)產(chǎn)品密閉容器內(nèi)的壓力測(cè)量，差壓傳感器的兩端分別連接被測(cè)容器和基準(zhǔn)容器，其中基準(zhǔn)容器是一個(gè)相對(duì)被檢件來(lái)說(shuō)是無(wú)泄漏存在的密閉容器，如果被測(cè)容器有泄漏存在，會(huì)導(dǎo)致被測(cè)容器的壓力發(fā)生變化，而基準(zhǔn)容器壓力不會(huì)發(fā)生變化，差壓傳感器會(huì)給出了這一微小壓力變化量，從而實(shí)現(xiàn)漏率測(cè)量。具體實(shí)施時(shí)，需要使用一個(gè)外密封性能良好的經(jīng)濟(jì)閥作為對(duì)比閥，對(duì)比閥與工位上的被測(cè)閥之間連接差壓傳感器，在供氣結(jié)束，即前端電磁閥關(guān)閉后，兩個(gè)經(jīng)濟(jì)閥均為密閉腔，內(nèi)腔壓力相等，如被測(cè)閥沒有外泄漏，則差壓為零;如被測(cè)閥有泄漏，壓差便會(huì)有顯示。經(jīng)大量測(cè)試反饋，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，且反應(yīng)時(shí)間迅速。

2.5 檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)的流量檢測(cè)設(shè)計(jì)

被測(cè)經(jīng)濟(jì)閥后分為4個(gè)并行支路。在外密封檢測(cè)完成后，需要進(jìn)行調(diào)定壓力設(shè)定，使其在規(guī)定的壓力下達(dá)到規(guī)定的流量值要求。經(jīng)濟(jì)閥后的第一路電磁閥打開，通過(guò)omega熱式質(zhì)量流量計(jì)（200sccm量程）檢測(cè)在合適范圍，調(diào)定壓力即完成。但這一過(guò)程中，由于波動(dòng)和氣流沖擊，經(jīng)常造成測(cè)試不穩(wěn)定，所以設(shè)計(jì)了第四路，通氣到水容器進(jìn)行觀測(cè)調(diào)定。閥前壓力穩(wěn)定為1.1MPa，觀測(cè)閥門出口在連續(xù)冒泡時(shí)，鎖緊調(diào)節(jié)螺栓上的螺母，便可以準(zhǔn)確調(diào)定經(jīng)濟(jì)閥的開啟壓力為1.1MPa。被測(cè)經(jīng)濟(jì)閥的第二路采用小量程omega熱式質(zhì)量流量計(jì)（20sccm量程）的流量計(jì)，用來(lái)檢測(cè)是否出現(xiàn)內(nèi)密封泄漏的情況。第三路用來(lái)檢測(cè)閥門動(dòng)作靈活性，反復(fù)通斷電磁閥，因流量大，所以單獨(dú)設(shè)置一路即第四路，防止沖擊流量計(jì)造成損壞。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)經(jīng)濟(jì)閥常溫試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及具體實(shí)施，目前經(jīng)濟(jì)閥的批量檢測(cè)連續(xù)高效且穩(wěn)定。檢測(cè)時(shí)，兩個(gè)工位同時(shí)進(jìn)行，大大提高了生產(chǎn)效率。對(duì)于有故障的被測(cè)件，均能夠及時(shí)預(yù)警，達(dá)到了預(yù)期的使用要求。測(cè)試系統(tǒng)的可靠性、測(cè)試故障件的真實(shí)性和測(cè)試型號(hào)種類的多樣性（對(duì)于不同調(diào)定壓力要求，可單獨(dú)開發(fā)程序模塊）均能夠滿足要求，能夠很好地服務(wù)生產(chǎn)及其試驗(yàn)開發(fā)等工作，是很成功的小流量檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)開發(fā)的案例。

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