莫慶龍 羅俏 甘林

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燃?xì)鉁p壓閥自動(dòng)檢測與調(diào)節(jié)設(shè)備開發(fā)*

莫慶龍 羅俏 甘林

（廣東省智能制造研究所）

針對燃?xì)鉁p壓閥手工檢測與調(diào)節(jié)工序中存在的產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、生產(chǎn)效率低等問題，分析燃?xì)鉁p壓閥的檢測與調(diào)節(jié)原理，開發(fā)具備檢測與調(diào)節(jié)功能的燃?xì)鉁p壓閥自動(dòng)檢測調(diào)節(jié)專用設(shè)備。經(jīng)現(xiàn)場運(yùn)行驗(yàn)證：該設(shè)備的生產(chǎn)節(jié)拍和檢測精度均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，滿足企業(yè)的生產(chǎn)需求。

燃?xì)鉁p壓閥；自動(dòng)檢測；調(diào)節(jié)

0 引言

目前，國內(nèi)燃?xì)鉁p壓閥檢測與調(diào)節(jié)主要是人工輔助檢測儀器的模式，存在生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定和用人成本高等問題。國外成套的燃?xì)鉁p壓閥自動(dòng)檢測與調(diào)節(jié)設(shè)備價(jià)格昂貴，且技術(shù)服務(wù)滯后，可能出現(xiàn)因設(shè)備故障而迫使生產(chǎn)線停產(chǎn)現(xiàn)象，致使企業(yè)損失重大[1]。因此，本文結(jié)合自動(dòng)化與測試控制技術(shù)，自主開發(fā)成套燃?xì)鉁p壓閥自動(dòng)檢測與調(diào)節(jié)設(shè)備。

1 燃?xì)鉁p壓閥檢測與調(diào)節(jié)原理

燃?xì)鉁p壓閥由上殼體、調(diào)壓片、調(diào)壓彈簧、膜片組件、閥桿、銷軸和下殼體等零部件組成，如圖1所示。

圖1 燃?xì)鉁p壓閥結(jié)構(gòu)示意圖

燃?xì)鉁p壓閥的工作原理為：1）關(guān)閉燃?xì)饩唛_關(guān)，進(jìn)入減壓室的燃?xì)庠龆?，減壓室內(nèi)壓力升高，推動(dòng)膜片組件向上移動(dòng)；膜片組件通過杠桿增力原理帶動(dòng)閥桿以銷軸為軸線進(jìn)行順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，即閥桿末端閥墊向下運(yùn)動(dòng)關(guān)閉閥口，切斷燃?xì)膺M(jìn)口通路，減壓室壓力下降，且緩慢趨于穩(wěn)定；2）打開燃?xì)饩唛_關(guān)，燃?xì)鈴臏p壓室內(nèi)流出，減壓室壓力下降；膜片組件向下運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)閥桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，迫使閥墊向上移動(dòng)，進(jìn)氣閥口開度增大，進(jìn)氣量增加，減壓室氣壓升高，且緩慢趨于穩(wěn)定。

燃?xì)鉁p壓閥通過上述方法反復(fù)調(diào)節(jié)，使減壓室壓力總是趨于恒定，從而達(dá)到穩(wěn)壓作用。

燃?xì)鉁p壓閥生產(chǎn)過程中的檢測與調(diào)節(jié)包括：在進(jìn)氣口通入0.7 MPa的壓縮空氣，出氣口處接測壓傳感器；通過調(diào)整調(diào)壓片的高度位置，調(diào)節(jié)調(diào)壓彈簧的預(yù)緊力，使出氣口輸出壓力的范圍為2.85 kPa~3.15 kPa。其中，壓力傳感器采用BG80-212-40N20數(shù)字壓力表，量程為±20 kPa，精度為±1%，具備0 mA ~20 mA的模擬量輸出功能[2]。

2 燃?xì)鉁p壓閥自動(dòng)檢測與調(diào)節(jié)設(shè)備開發(fā)

燃?xì)鉁p壓閥自動(dòng)檢測與調(diào)節(jié)設(shè)備的工作原理為：在燃?xì)鉁p壓閥進(jìn)氣口通入0.7 MPa的壓縮空氣，將閥體出氣口與BG80壓力傳感器連接，通過PLC控制系統(tǒng)對閥體出口壓力進(jìn)行檢測與實(shí)時(shí)反饋。若出口壓力值小于2.85 kPa，則控制伺服旋鈕機(jī)構(gòu)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)將調(diào)壓片向下調(diào)整，至閥體出口壓力值為3 kPa；若出口壓力值大于3.15 kPa，則控制伺服旋鈕機(jī)構(gòu)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)將調(diào)壓片向上調(diào)整，至閥體出口壓力值為3 kPa。

燃?xì)鉁p壓閥自動(dòng)檢測與調(diào)節(jié)設(shè)備由機(jī)架、伺服旋鈕機(jī)構(gòu)、氣體連接裝置、BG80壓力傳感器和PLC控制系統(tǒng)組成，如圖2所示。其中，機(jī)架為設(shè)備的主體；伺服旋鈕機(jī)構(gòu)為調(diào)壓片調(diào)節(jié)執(zhí)行裝置；氣體連接裝置負(fù)責(zé)通斷燃?xì)鉁p壓閥的進(jìn)、出氣口；BG80壓力傳感器對閥體出口壓力進(jìn)行檢測與輸出[3]。

圖2 燃?xì)鉁p壓閥自動(dòng)檢測與調(diào)節(jié)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

伺服旋鈕機(jī)構(gòu)包括：伺服電機(jī)、伺服旋鈕批頭、氣缸和導(dǎo)桿，結(jié)構(gòu)如圖3所示。伺服旋鈕機(jī)構(gòu)通過氣缸推動(dòng)伺服旋鈕批頭上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)與閥體調(diào)壓片的結(jié)合與分離；伺服電機(jī)通過同步帶與旋鈕批頭傳動(dòng)，可精準(zhǔn)控制批頭旋轉(zhuǎn)角度[4]。

圖3 伺服旋鈕機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

氣體連接裝置包括雙軸氣缸、進(jìn)氣口接頭和出氣口接頭，結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。閥體出氣口通過2個(gè)雙軸氣缸控制閥體出氣口的通斷，氣缸收縮出氣口接頭接通，氣缸伸出則出氣口接頭中斷。底部為進(jìn)氣口接頭，通過伺服旋鈕機(jī)構(gòu)的下壓氣缸使閥體進(jìn)氣口與進(jìn)氣口接頭壓緊通氣。

3 燃?xì)鉁p壓閥自動(dòng)檢測與調(diào)節(jié)設(shè)備的實(shí)現(xiàn)

燃?xì)鉁p壓閥自動(dòng)檢測與調(diào)節(jié)的壓力調(diào)節(jié)段PLC程序如圖6所示。通過伺服旋鈕機(jī)構(gòu)與壓力檢測裝置的調(diào)節(jié)與對比，實(shí)現(xiàn)燃?xì)忾y的自動(dòng)檢測與調(diào)節(jié)。

圖5 氣體連接裝置結(jié)構(gòu)圖

圖6 壓力調(diào)節(jié)段PLC程序

該設(shè)備生產(chǎn)節(jié)拍為15 s/件，檢測精度為±5% F.S。設(shè)計(jì)要求為：生產(chǎn)節(jié)拍需求為19 s/件，檢測精度為±8%F.S。因此，該設(shè)備生產(chǎn)節(jié)拍和檢測精度滿足設(shè)計(jì)要求。

燃?xì)鉁p壓閥自動(dòng)檢測與調(diào)節(jié)設(shè)備實(shí)物圖如圖7所示。通過現(xiàn)場的調(diào)試與運(yùn)行，該設(shè)備能完全替代人工作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了燃?xì)鉁p壓閥的自動(dòng)檢測與調(diào)節(jié)，且使用該設(shè)備后產(chǎn)品合格率提高了5%，產(chǎn)品質(zhì)量得到提升。

圖7 燃?xì)鉁p壓閥自動(dòng)檢測與調(diào)節(jié)設(shè)備實(shí)物圖

4 結(jié)語

本文基于自動(dòng)化伺服控制技術(shù)和壓力檢測技術(shù)，分析了燃?xì)鉁p壓閥自動(dòng)檢測與調(diào)節(jié)的原理，通過對整機(jī)的設(shè)計(jì)開發(fā)，研制燃?xì)鉁p壓閥的自動(dòng)檢測調(diào)節(jié)設(shè)備。該設(shè)備自動(dòng)化程度高，具有一定的工程應(yīng)用意義。

[1] 莊國濤.家用燃?xì)鉄崴?兩用爐測試臺(tái)測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研制[D].南京:南京航天航空大學(xué),2006.

[2] 葉楊海,葉麗榮.燃?xì)鉁p壓閥的應(yīng)用[C].中國土木工程學(xué)會(huì)城市燃?xì)夥謺?huì)應(yīng)用專業(yè)委員會(huì)2010年年會(huì),2010:318-320.

[3] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].6版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2016.

[4] 楊躍.電氣自動(dòng)化設(shè)備中PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)用及實(shí)現(xiàn)[J].電子技術(shù)與軟件工程,2018(1):153,204.

Development of Automatic Detection and Regulating Equipment for Gas Pressure Reducing Valve

Mo Qinglong Luo Qiao Gan Lin

(Guangdong Institute of Intelligent Manufacturing)

For manual detection and regulation of gas pressure reducing valve problems, such as product quality instability and low production efficiency. This article analyzes the principle of gas pressure reducing valve detection and regulation, and develops special equipment for automatic detection and adjustment of gas pressure reducing valves with detection and regulation functions. Verified by on-site operation: The production cycle and detection accuracy of the equipment meet the design requirements and meet the production needs of the company.

Gas Pressure Reducing Valve; Automatic Detection; Regulation

莫慶龍，男，1984年生，大學(xué)本科，主要研究方向：工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用及智能裝備系統(tǒng)集成、行業(yè)工藝應(yīng)用研究。E-mail: ql.mo@giim.ac.cn

羅俏，男，1978年生，大學(xué)本科，工程師，主要研究方向：制造業(yè)自動(dòng)化及其信息化。

甘林，男，1988年生，碩士，主要研究方向：振動(dòng)與噪聲控制、制造業(yè)自動(dòng)化及其信息化。

中山市廣東省科學(xué)院技術(shù)轉(zhuǎn)移專項(xiàng)經(jīng)費(fèi) （2016G1FC0013）