張衛(wèi)星 楊治國 段移麗 段坤利 張 帆

（1 中國建材檢驗認證集團（陜西）有限公司 西安 710116）（2 國家建筑衛(wèi)生陶瓷質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心 西安 710116）（3 輕工業(yè)西安機械設(shè)計研究院 西安 710086）

隨著改革開放的深入發(fā)展，我國的衛(wèi)生潔具行業(yè)得以長足發(fā)展并形成了自有的技術(shù)特色，越來越多的生產(chǎn)企業(yè)提高了自己的競爭能力。同時，隨著衛(wèi)生潔具產(chǎn)品需求的增長，與衛(wèi)生潔具配套的配件產(chǎn)業(yè)也得以快速發(fā)展，涌現(xiàn)出高、中、低檔配件產(chǎn)品在生產(chǎn)與流通領(lǐng)域共存、質(zhì)量參差不齊的現(xiàn)象。近年來，隨著我國人民生活水平的日漸提高以及人們對高品質(zhì)生活的愈加迫切追求，便器類產(chǎn)品已在我國絕大部分城鎮(zhèn)和廣大農(nóng)村的普通居民家庭得到越來越廣泛的應(yīng)用，其中坐便器產(chǎn)品約占便器類產(chǎn)品的80%左右，每年的坐便器市場需求量在4000萬件以上。水箱配件作為便器的核心部件，是最常見的自動控制水箱進排水的潔具配件。

自2007年以來，國家質(zhì)檢總局連續(xù)6年組織陶瓷坐便器產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督抽查，雖然整體質(zhì)量水平逐年穩(wěn)步提高，但是業(yè)內(nèi)稱之為“馬桶心臟”的水箱配件每年都存在或多或少的質(zhì)量問題。在這種情況下，提高我國水箱配件產(chǎn)品質(zhì)量就成了需要持續(xù)解決的問題。作為監(jiān)控與檢測水箱配件質(zhì)量的儀器設(shè)備，水箱配件檢測設(shè)備自然成為保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段，成了企業(yè)占領(lǐng)市場的重要保證。

1 設(shè)備簡述

SXPJ－Ⅱ－CTC水箱配件綜合性能檢測設(shè)備［中國建材檢驗認證集團（陜西）有限公司獨立擁有該檢測設(shè)備的全部知識產(chǎn)權(quán)］根據(jù)GB 26730－2011《衛(wèi)生潔具 便器用重力式?jīng)_水裝置及潔具機架》、ASSE 1002－2008《坐便器重力式水箱用防虹吸進水閥》、EN 14124：2005《帶內(nèi)溢流裝置的水箱所配的進水閥》、EN 14055－2010《坐便器與小便器用沖洗水箱》和AS 1172.2－1999／AMD 1－2002／AMD 2－2005《用水量為6L／3L或等效水量的坐便器 第二部分：水箱》標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計制造。具體根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的對進水閥進行進水流量、靜壓力密封性、動壓力密封性、耐壓性、防虹吸功能、再開啟功能、水擊試驗和對排水閥進行自閉密封性、溢流能力、排水流量以及對沖洗水箱進行安全水位、排水流量、額定沖水量、再開啟功能等技術(shù)要求的試驗方法及其規(guī)定的技術(shù)參數(shù)進行設(shè)計制造，檢測設(shè)備實現(xiàn)了對水箱配件上述技術(shù)指標(biāo)的檢測與分析。

檢測設(shè)備由供水管路控制系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、電氣自控系統(tǒng)和試驗操作平臺4部分組成。并通過機械與電氣原理將4部分有機地聯(lián)接起來，實現(xiàn)了試驗裝置的系統(tǒng)化和自動化控制，并且操作方便，測試精度高，測量誤差小，工作效率高，適用范圍廣。檢測設(shè)備局部外觀如圖1、圖2所示。

圖1 水箱配件綜合性能檢測設(shè)備操作臺

2 設(shè)計要點和難點分析

2.1 設(shè)計要點

SXPJ－Ⅱ－CTC水箱配件綜合性能檢測設(shè)備設(shè)計有2個工位，兩個工位的檢測功能完全相同，這就要求在管路設(shè)計時充分考慮管路的布置問題。如果只是一個工位，管路設(shè)計時就比較容易，管路布置只要滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求即可，然后考慮布置合理、美觀就可以。但是由于2個工位功能完全相同，這就會出現(xiàn)相互驗證的問題，如果管路設(shè)計出現(xiàn)的偏差太大，同一個試樣通過2個工位測試其檢測結(jié)果就會偏離很多。因此，管路設(shè)計時，在材質(zhì)、管件、電器元件選擇上需要認真考慮，管路盡量對稱布置，從而減少因管路布置造成對檢測結(jié)果的影響。

圖2 水箱配件綜合性能檢測設(shè)備部分管路布局

2.2 設(shè)計難點

2.2.1 密封管路設(shè)計

在設(shè)計過程中密封管路設(shè)計是一個難點，GB 26730－2011《衛(wèi)生潔具 便器用重力式?jīng)_水裝置及潔具機架》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進水閥靜壓和動壓密封性試驗，最低壓力為0.03MPa±0.002MPa，最高壓力為1.00MPa±0.02MPa。因壓力差跨度大，同時要求從低壓到高壓都能夠測量，并達到要求的誤差范圍，這就要求選擇高精度的壓力變送器，而高精度的壓力變送器加工難度大，價格較高，增加了產(chǎn)品成本。主要原因在于用一個傳感器要同時實現(xiàn)測量范圍大和測量精度高是不現(xiàn)實的，所以采用了目前的壓力分開設(shè)計的測量系統(tǒng)。壓力分布設(shè)計原理如圖3所示。產(chǎn)品測試先低壓后高壓，電磁閥L通電，電磁閥H不通電，測量進水閥在中低壓時的密封性能；當(dāng)電磁閥H通電，電磁閥L不通電，測量進水閥在高壓時的密封性能。管路上安裝有止回閥，測量時只顯示測量管路上的傳感器數(shù)據(jù)。因此，在設(shè)計時采取中低壓管路和高壓管路分開設(shè)計，選擇元器件比較容易，而且精度能夠滿足要求。壓力分開設(shè)計原理示意圖及密封管路原理示意圖分別如圖3、圖4所示。

圖3 壓力分開設(shè)計原理圖

圖4 密封管路原理示意圖

2.2.2 水擊管路設(shè)計

水擊管路設(shè)計是該設(shè)備設(shè)計的重點。GB 26730－2011《衛(wèi)生潔具 便器用重力式?jīng)_水裝置及潔具機架》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定銅管長度為5000mm，外徑為15mm，壁厚為1mm，將銅管折彎成直徑為270mm的彈簧狀。這就要求水擊管路盤管時以銅管中心線為折彎圓直徑，2個盤形銅管折彎時一個順時針折彎，一個逆時針折彎，在機架內(nèi)水機管路對稱布置，以減少管路不一致而產(chǎn)生的測量誤差。銅管與管件的連接也是很重要的，采用擴口式連接，銅管與管件連接用擴口式管接頭體，銅管擴口時錐面要均勻、光滑、中心對稱，保證密封效果好。因此在制造時一定要嚴(yán)格控制加工工藝。水擊管路對稱布置示意圖如圖5所示。

3 調(diào)試過程

3.1 水擊壓力峰值捕捉環(huán)節(jié)

水擊就是水在管路中正常流動時，因閥門關(guān)閉而造成的管路瞬間壓力升高。水擊檢測時首先將進水閥安裝在水箱內(nèi)，測量水箱進水閥在一定壓力（測量時設(shè)定靜壓力為0.5MPa）下，向水箱進水至進水閥自然關(guān)閉時產(chǎn)生的瞬時壓力峰值。該壓力峰值與靜壓力之差≤0.2MPa，表示進水閥合格，否則不合格。

圖5 水擊管路對稱布置示意圖

檢測設(shè)備加工安裝完成后，調(diào)試過程是十分重要的工作。檢測設(shè)備設(shè)計是否滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和設(shè)計規(guī)范的要求，各項檢測項目監(jiān)測數(shù)據(jù)是否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定所須達到的精度要求等問題均需要重視。水擊壓力峰值捕捉是調(diào)試過程的重要環(huán)節(jié)。雖然在選擇元器件的時候已經(jīng)考慮了每個元件的量程范圍和精度，但是在調(diào)試的時候還會出現(xiàn)壓力峰值不穩(wěn)定、沒有捕捉到峰值的問題。通過比較試驗，發(fā)現(xiàn)在程序的設(shè)計上存在問題。壓力傳感器的精度完全滿足要求，在程序設(shè)計過程中把壓力傳感器捕捉時間間隔調(diào)整為5ms，提高傳感器采集數(shù)據(jù)頻率（傳感器采樣頻率≥200Hz），捕捉瞬時壓力峰值，壓力峰值就是進水閥進水到自動關(guān)閉時管路最高壓力。在水擊調(diào)試過程中，連接軟管的內(nèi)徑不一致或者長度不同也會出現(xiàn)壓力峰值的不一致現(xiàn)象，由于2個工位具有相同的檢測功能，在2個工位的管路設(shè)計安裝時要注意其一致性，盡最大可能減少管路元件及安裝帶來的影響。在測量時，閥門出口與被測樣品之間連接軟管型號長度要相同，避免造成2個工位之間檢測結(jié)果差異。

3.2 安全閥整定壓力調(diào)整環(huán)節(jié)

整定壓力也叫開啟壓力，是安全閥運行的一個重要參數(shù)，整定壓力的設(shè)置直接關(guān)系到設(shè)備運行的安全性。安全閥的閥瓣在正常工作的條件下，當(dāng)工作壓力上升到閥瓣開始升起的時候（安全閥閥瓣處的進口壓力即安全閥的整定壓力），在這個壓力值下，閥瓣的開啟高度可以開始測量，介質(zhì)出現(xiàn)可以看到或聽到的連續(xù)排放狀態(tài)，即介質(zhì)開始排放的狀態(tài)，但這個狀態(tài)不是大量排放介質(zhì)的狀態(tài)，而是微小排量的狀態(tài)，在壓力表上反應(yīng)的只是數(shù)值稍微的減少。具體的大量排放則涉及到排放壓力的概念。

檢測設(shè)備調(diào)試時，安全閥的整定壓力調(diào)整好以后，進行檢測進水閥耐壓項目測試，最高耐壓工作壓力為1.6MPa，安全閥整定壓力調(diào)整到1.75MPa，安全閥開啟壓力（整定壓力）是最大工作壓力的1.05～1.1倍，符合安全閥整定壓力的一般要求。一般情況下，安全閥購買時廠家根據(jù)用戶使用最高壓力要求，把安全閥的整定壓力調(diào)節(jié)好。如果用戶工作壓力有變化，可以自行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時達到設(shè)定的壓力時閥門微啟泄水（微小排量的狀態(tài)），這時整定壓力就調(diào)節(jié)好了。在測試操作時，發(fā)現(xiàn)水泵壓力為0.5MPa時安全閥出現(xiàn)泄壓現(xiàn)象。分析原因：發(fā)現(xiàn)在啟動加壓水泵時，沒有打開電磁閥，造成憋壓，出現(xiàn)安全閥在很小壓力時就開啟泄壓。因此，在開啟加壓水泵時，應(yīng)先打開電磁閥，就可避免這種現(xiàn)象的發(fā)生。

4 結(jié)語

總之，隨著我國改革開放的持續(xù)發(fā)展，衛(wèi)生潔具產(chǎn)品的需求逐步增加，為了控制產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)企業(yè)、檢測機構(gòu)對于檢測設(shè)備的需求也會不斷增加，水箱配件綜合性能檢測設(shè)備的設(shè)計逐步向自動化、多功能、高精度、高可靠性方面發(fā)展已成為必然。然而，隨著檢測設(shè)備的廣泛應(yīng)用，檢測設(shè)備在實際調(diào)試及運行中發(fā)生故障的情況也會增多。因此，完善檢測設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計，做好調(diào)試運行前的各項工作，避免在運行過程中出現(xiàn)異?，F(xiàn)象顯得尤為重要。

參考資料

1 中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會，等.GB 26730－2011衛(wèi)生潔具便器用重力式?jīng)_水裝置及潔具機架.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011

2 張衛(wèi)星，等.實用新型專利《衛(wèi)生陶瓷綜合檢測裝備》.中國專利，ZL201220266983.X.2013－01－09

3 聞邦椿.機械設(shè)計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2010

4 崔繼仁.電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù).北京：中國電力出版社，2010