孫強，黃建良，陳涵

（湖南省特種設備檢驗檢測研究院，湖南 懷化 418000）

1 引言

2021年1月，國家市場監(jiān)管總局批準頒布的TSG 23-2021《氣瓶安全技術規(guī)程》明確了液化石油氣鋼瓶檢驗的相關要求。氣瓶檢驗機構須在定期檢驗工作完成后將檢驗機構名稱、下次定期檢驗日期和檢驗合格標志等檢驗信息涂敷在氣瓶表面或者檢驗標志環(huán)上。是繼TSG 07-2019《特種設備生產和充裝單位許可規(guī)則》要求氣瓶充裝單位“建立和使用氣瓶充裝質量追溯信息系統(tǒng)”之后的一項重要措施；液化石油氣鋼瓶的充裝信息中包含了鋼瓶檢驗信息。沒有鋼瓶的檢驗信息，液化石油氣鋼瓶充裝質量安全信息將無法追溯，使用安全將無法得到保證。因此檢驗信息是液化石油氣鋼瓶充裝質量安全追溯信息的基礎。如何準確有效地進行氣瓶檢驗信息標識并及時反饋到“氣瓶質量安全追溯信息平臺”成為氣瓶安全監(jiān)管工作的重要關注點。

由于液化石油氣鋼瓶具有頻繁流動和實際使用管理人頻繁變換的特性，其下次定期檢驗日期標識成為了相關使用、管理人員識別液化石油氣鋼瓶安全狀況的有效途徑，該標識的正確與否直接影響著其充裝、使用環(huán)節(jié)的安全；然而，目前液化石油氣鋼瓶定期檢驗工作中大都采用人工抄碼的方式進行液化石油氣鋼瓶制造信息、檢驗信息的手工抄錄，采用人工絲印的方式進行檢驗信息標識。存在工作量大、人為影響因素多、工作效率低、抄錄和涂敷準確率不高的問題。工作人員稍有疏忽，就可能將下次定期檢驗日期或安全評定信息標識錯誤，給液化石油氣鋼瓶充裝和使用帶來安全隱患。為此，筆者通過現(xiàn)場調查、實驗和系統(tǒng)研究，設計了一種液化氣鋼瓶檢驗標識自動涂敷裝置，實現(xiàn)了制造信息自動識別、檢驗信息自動計算、檢驗標識自動涂敷、平臺數(shù)據自動更新等功能，在確保檢驗標識信息準確無誤的同時提高了檢驗工作效率。

2 現(xiàn)狀

液化石油氣鋼瓶定期檢驗過程中需要對鋼瓶進行檢驗前處理，瓶身表面原有涂敷標識信息均已無法識別，因此在進行一系列檢驗測試之后，最終需要對瓶身外表面進行整體噴漆涂裝。根據TSG 23—2021《氣瓶安全技術規(guī)程》的要求，還須在瓶身外表面涂敷檢驗機構名稱、下次定期檢驗日期和檢驗合格標志等檢驗信息標識。

目前液化石油氣鋼瓶檢驗機構采用的作業(yè)流程為：液化石油氣鋼瓶到檢驗站后，首先進行手動掃描識別，獲得液化石油氣鋼瓶編號、制造日期等基本信息，并手工記錄在檢驗記錄本上；然后進入前處理、檢驗檢測、試驗、瓶閥檢查和瓶身噴漆涂敷工序；最后進入檢驗信息標識工序。其檢驗信息需要對照鋼瓶生產日期、檢驗檢測試驗結果、檢驗日期、檢驗結論等信息，經過人工核算和判斷，進而確定其下次定期檢驗日期、檢驗結論信息。大致有3種情況，一是檢驗合格，下次檢驗日期為某年某月某日；二是安全評定合格，有效期為某年某月某日；三是報廢。根據《中華人民共和國特種設備安全法》和《特種設備安全監(jiān)察條例》的相關要求，檢驗人員通過核算判斷后在液化石油氣鋼瓶上貼上相應的標識，作業(yè)人員再根據標識進行相應的涂敷印字。從行業(yè)調查結果來看，由于每個鋼瓶的情況不一致，需要制作多種印刷模板，成本較高；人工作業(yè)時需要根據鋼瓶相關信息的變化頻繁更換涂敷標識印刷模板，換版、清洗等工作量大，頻繁切換帶來的油漆外溢和清洗過程產生了較多的廢水廢氣，現(xiàn)場工作環(huán)境較差，而且人工操作容易出現(xiàn)錯誤，特別是對下次檢驗日期的確定過程比較復雜，檢驗人員稍不注意，就可能出現(xiàn)標識錯誤，一旦流入市場將帶來較大安全隱患。

3 裝置設計

針對以上問題，研究并設計一種液化石油氣鋼瓶檢驗標識自動涂敷裝置，實現(xiàn)制造信息自動識別、檢驗信息自動計算、檢驗標識自動涂敷、平臺數(shù)據自動更新的功能，滿足液化石油氣鋼瓶檢驗信息標識的實際需求，取代人工印版等低效率生產方式，有效降低了工作人員勞動強度，改善了現(xiàn)場工作環(huán)境，大大提高了工作效率，提升了標識信息的準確度。

液化石油氣鋼瓶檢驗標識自動涂敷裝置是一套自動化系統(tǒng)，包括掃碼識別、信息計算和標識涂敷3個模塊。該系統(tǒng)通過計算機系統(tǒng)的有序對接和自動化處理，能實現(xiàn)自動掃碼識別鋼瓶基本信息，并自動提取制造日期、檢驗日期、檢驗結果3項指標，運用計算機后臺運算輸出檢驗涂敷（打碼）標識信息，實時輸入到噴涂和打碼裝置，做到方便、快捷、準確地標識檢驗信息，并將檢驗信息實時反饋“氣瓶質量安全追溯信息平臺”。工作流程詳見圖1。

圖1 液化石油氣鋼瓶檢驗標識自動涂敷裝置工作流程圖

3.1 掃碼識別

鋼瓶信息掃碼識別模塊是該裝置的起點，利用鋼瓶二維碼、鏤空字碼等固有電子識讀標志，在掃碼槍的識別下，一鍵獲取鋼瓶相關信息，并提取鋼瓶生產日期、相關檢驗檢測結果、檢驗日期等信息，通過交互網絡實時傳遞到計算機系統(tǒng)，實現(xiàn)了準確識別、實時傳輸，為后續(xù)的計算和涂敷（打碼）提供了基礎信息。

3.2 信息計算

鋼瓶檢驗標識信息計算模塊是該裝置的核心，通過對系統(tǒng)的程序設定，按照特種設備安全技術規(guī)范TSG 23—2021《氣瓶安全技術規(guī)程》的相關規(guī)定，對接收到的鋼瓶生產日期、相關檢驗檢測結果、檢驗日期等信息進行邏輯判斷和自動計算，自動、準確地計算出對應鋼瓶的下次檢驗日期或安全評定有效期，并將該信息轉換成自動打碼、涂敷設備的輸入數(shù)據，借助計算機信息交互系統(tǒng)輸入到鋼瓶檢驗標識自動打碼和涂敷裝置。

3.3 標識涂敷

鋼瓶檢驗標識自動打碼和涂敷模塊是該裝置的執(zhí)行機構，借助鋼頭打碼機和自動噴碼機實現(xiàn)鋼瓶檢驗標識信息（下次檢驗日期、檢驗結論等）的最終標識。系統(tǒng)接收到標識信息后，分別向打碼機和噴碼機輸出指令，打碼機實現(xiàn)檢驗機構信息、檢驗日期等的自動打碼；噴碼裝置實現(xiàn)瓶身標識信息（下次檢驗日期、檢驗結論等）的噴碼涂敷。噴碼裝置由自動噴碼機及其運行機構組成。對于檢驗合格的輸出檢驗合格和下次定期檢驗日期信息；對于安全評定合格的輸出安全評定合格和有效期信息；對于報廢的鋼瓶輸出報廢標識信息。

噴碼裝置運行機構包括底座箱體，底座箱體上設置轉盤，底座箱體內設置用于使轉盤做旋轉運動的驅動組件；轉盤一側設置噴碼機以及使噴碼機在豎直方向上做往復直線運動的升降組件，底座箱體頂部轉盤外圍位置設置防護組件，實現(xiàn)鋼瓶的快速進出和自動涂敷。

如圖2和圖3所示，自動噴碼裝置包括底座箱體（1），底座箱體（1）上旋轉設置轉盤（3），底座箱體（1）內設置用于使轉盤（3）做旋轉運動的驅動組件（7），轉盤（3）一側設置噴碼機（9）以及使噴碼機（9）在豎直方向上做往復直線運動的升降組件（8），底座箱體（1）頂部且于轉盤（3）外圍設置防護組件（4）。所述防護組件（4）包括設置于底座箱體（1）頂部的凹槽（402），凹槽（402）內設置防護罩（401），防護罩（401）呈U型板狀結構，且U型開口端面朝噴碼機（9）的方向；所述轉盤（3）上表面中部設置限位凸臺（2），驅動組件（7）包括設置于轉盤（3）底部的轉軸（708），轉軸（708）通過第二平鍵（705）連接的從動齒輪（704）與第一電機（701）輸出軸端通過第一平鍵（703）連接的主動齒輪（702）嚙合傳動；所述轉軸（708）下端部設置安裝座（707），轉軸（708）與安裝座（707）之間設置軸承（706）；所述底座箱體（1）側部設置活動門組件（6），活動門組件（6）包括設置于底座箱體（1）側壁上的開口（601），開口（601）一側且于底座箱體（1）外壁上鉸接設置活動門（602）；所述升降組件（8）包括支撐架（801），支撐架（801）中間豎直轉動設置絲桿（802），絲桿（802）上匹配設置絲桿螺母（803），絲桿螺母（803）側部連接升降座（804），升降座（804）上連接設置噴碼機（9）；所述升降座（804）側部對稱設置導套（807），導套（807）內豎直設置導桿（806），導桿（806）上端固定設置于支撐架（801）頂板下表面，支撐架（801）與底座箱體（1）之間設置支撐肋板（5），絲桿（802）下端連接第二電機（805）輸出軸端。

圖2 自動噴碼涂敷裝置示意圖

圖3 自動噴碼涂敷裝置側面圖

圖中所述文字標注表示為：1、底座箱體；2、限位凸臺；3、轉盤；4、防護組件；5、支撐肋板；6、活動門組件；7、驅動組件；8、升降組件；9、噴碼機；401、防護罩；402、凹槽；601、開口；602、活動門；701、第一電機；702、主動齒輪；703、第一平鍵；704、從動齒輪；705、第二平鍵；706、軸承；707、安裝座；708、轉軸；801、支撐架；802、絲桿；803、絲桿螺母；804、升降座；805、第二電機；806、導桿；807、導套。

實際運行時，工作人員將液化石油氣鋼瓶放置在轉盤3上，驅動組件7帶動轉盤3以及轉盤3上的液化石油氣鋼瓶做旋轉運動，噴碼機9對液化石油氣鋼瓶的外表面噴碼涂敷標識相關信息，在工作人員將液化石油氣鋼瓶放置在轉盤3上后，防護罩起到安全防護作用，驅動第一電機701，轉軸708帶動轉盤3和液化石油氣鋼瓶底部均做旋轉運動，驅動第二電機805，絲桿802做旋轉運動，升降座804帶動噴碼機9在豎直方向上做往復直線運動，進而實現(xiàn)在鋼瓶瓶身噴碼涂敷相關標識信息。噴碼裝置實現(xiàn)了安全技術規(guī)范規(guī)定的字高不小于5mm等相關要求；標識信息采用中文文字和阿拉伯數(shù)字相結合的方式，清晰可見且保持穩(wěn)定性，符合相關安全技術規(guī)范的要求。

自動打碼裝置采用鋼頭打碼機為執(zhí)行機構，根據鋼瓶檢驗標識信息計算模塊輸出的打碼信息，實時在鋼瓶檢驗環(huán)上鋼印打碼，實現(xiàn)了檢驗機構、檢驗日期等信息的標識。

4 優(yōu)勢分析

該液化氣鋼瓶檢驗標識自動涂敷（打碼）裝置的研發(fā)解決了鋼瓶檢驗環(huán)節(jié)中的信息處置難題，通過計算機的自動識別、自動運算和輸出機構的聯(lián)動運行，實現(xiàn)了鋼瓶檢驗基礎信息的準確識別，完成了鋼瓶檢驗相關信息的邏輯判斷和自動計算，有效保證了液化氣鋼瓶檢驗信息的一一對應和準確無誤。具有以下優(yōu)勢。

4.1 方便快捷

通過掃碼槍的一鍵掃描，既方便又快捷地識別了鋼瓶的基礎信息，代替了人工手動輸入的繁瑣操作，消除了人為因素的影響，同時也提高了工作效率。

4.2 信息準確

掃描槍自動識別，自動提取相關信息，確保了基礎信息的準確無誤和準確傳遞，為鋼瓶檢驗信息的準確核算提供了信息基礎，確保了檢驗信息的有效追溯和準確標識。

4.3 節(jié)能環(huán)保

傳統(tǒng)的手工絲印，因印版的清洗和印刷作業(yè)過程會產生一定的廢水和廢氣，油漆外溢等現(xiàn)象使工作環(huán)境較差，油漆浪費導致印制成本居高不下，頻繁更換印版導致工作效率低下，單瓶能耗較高。自動噴碼涂敷裝置采用環(huán)保噴涂油墨，不但字體、顏色和標識穩(wěn)定性滿足要求，而且現(xiàn)場干凈整潔，設備清理和工作過程中對環(huán)境無任何污染，較油漆絲印更為經濟、節(jié)能。

5 結語

本文通過對液化氣鋼瓶檢驗要求和檢驗標識信息涂敷的深入分析，闡述了在實際中遇到的難點問題，并研究設計了方便快捷、準確無誤、節(jié)能環(huán)保的自動涂敷、打碼裝置，以促進液化氣鋼瓶檢驗信息化系統(tǒng)和檢驗標識涂敷工作的優(yōu)質高效開展，是目前國內鋼瓶檢驗機構率先推出的配套系統(tǒng)，對特檢事業(yè)的高質量發(fā)展具有非常積極的意義；后續(xù)在實際應用過程中將進一步分析優(yōu)劣、提質升級、優(yōu)化性能，更加優(yōu)質高效地服務經濟社會。