Comprobación de la estanqueidad de las válvulas de los dispositivos de quemadores de gas. Control de fugas. Métodos de gases. Recomendaciones para el diseño de equipos automatizados

Garantizar la seguridad de los equipos de calefacción a gas es una de las tareas más importantes a las que se enfrentan los diseñadores y el personal de mantenimiento de las salas de calderas.
La solución a este problema en la práctica se complica por el deterioro del equipo, su envejecimiento físico y mental, el mal funcionamiento de los elementos individuales del equipo de automatización, así como un nivel insuficientemente alto de calificaciones y baja disciplina tecnológica del personal de mantenimiento, que puede dar lugar a accidentes graves acompañados de víctimas humanas.
La investigación de las situaciones de emergencia, especialmente las relacionadas con los dispositivos de seguridad, suele ser difícil debido a la falta de información objetiva sobre los motivos que llevaron a su ocurrencia.
Uno de los elementos más importantes, cuyo estado determina en gran medida el nivel de seguridad de las salas de calderas de gas, es la válvula de purga del colector de gas.
La fuga de la compuerta de la válvula de purga es una de las razones de la fuga de gas (pérdidas) a través de la tubería de gas de purga hacia la atmósfera, y en presencia de un mal funcionamiento de otros elementos de las válvulas de cierre de gas, crea requisitos previos peligrosos para no autorizado entrada de gas en las instalaciones de producción y hornos de calderas.
Las soluciones de diseño existentes para el sistema de automatización no brindan la capacidad de monitorear continuamente la hermeticidad de la válvula de purga.
Fuimos testigos del descubrimiento accidental de una fuga en la válvula de purga del colector de gas, cuando, en la etapa de puesta en marcha, durante la verificación del sistema de encendido automático de la caldera de respaldo, con la electroválvula de encendido apagada, después de aplicada la chispa, se produjo una combustión constante de la llama del encendedor. El personal de servicio de sala de calderas no contaba con información para detectar oportunamente este mal funcionamiento y tomar las medidas necesarias para eliminarlo.
Para evitar tales situaciones, se propone instalar un sello de agua de vidrio lleno de
glicerina. El circuito de control consta de una tubería colectora de gas, una válvula de gas 1, una válvula de purga 2, un sello hidráulico 3, un cuello de llenado 5.
La llave de gas 1 es necesaria si falta la válvula de purga durante el funcionamiento de la caldera, así como al revisar o sustituir la válvula. La fuga de gas está determinada por las burbujas en el sello de agua durante la purga y el funcionamiento de la caldera.
Si la primera electroválvula tiene fuga, la fuga de gas se puede apreciar como burbujas que suben en el líquido cuando el quemador está en reposo.
Si la válvula de purga tiene fugas durante el funcionamiento del quemador.
El dispositivo está diseñado de tal manera que cuando cae la presión del gas, la glicerina no penetra en la tubería.
Otra ventaja de este dispositivo es que la sección de la tubería entre las válvulas no se llena de aire durante largos períodos de inactividad.
La solución técnica propuesta contiene elementos bien conocidos y puede implementarse sobre la base de dispositivos industriales típicos. Los costes de implementación de la solución técnica propuesta son insignificantes e inconmensurables con aquellas pérdidas que puedan surgir como consecuencia de una situación de emergencia provocada por una fuga de la válvula de purga del colector de gas.

Jefe del laboratorio de pruebas no destructivas de LLC "Contacto" Ktitrov Konstantin Borisovich
Jefe del Departamento de EPB ZiS LLC "Contacto" Melnikov Lev Mikhailovich
Ingeniero 1ra categoría LLC "Contacto" Katrenko Vadim Fedorovich
Ingeniero-experto de LLC "Contacto" Keleberda Alexander Ivanovich
Experto LLC "Contacto" Kuznetsov Viktor Borisovich

Una de las formas de solucionar el problema de la automatización del control de la estanqueidad de los productos huecos, por ejemplo, las válvulas de cierre, es el desarrollo de un soporte reajustable multiposición para el control automático de la estanqueidad de los productos con aire comprimido, utilizando el método manométrico. Hay muchos diseños de tales dispositivos. Conocido control automático de la estanqueidad de los productos, que contiene una mesa con accionamiento, un elemento de sellado elástico, un dispositivo de rechazo, una fuente de gas comprimido, una copiadora y un dispositivo de sujeción del producto.

Sin embargo, la automatización del proceso se logra debido a la gran complejidad del diseño de la máquina, lo que reduce la confiabilidad de su operación.

Máquina conocida para controlar la estanqueidad de productos huecos, que contiene conjuntos de sellado con sensores de fugas, un sistema de suministro de gas de prueba, mecanismos para mover productos y un mecanismo de rechazo.

La desventaja de esta máquina es la complejidad del proceso tecnológico para monitorear la estanqueidad de los productos y la baja productividad.

Lo más cercano a la invención es un soporte para probar la hermeticidad de los productos, que contiene un rotor, un accionamiento para sus movimientos escalonados, bloques de control colocados en el rotor, cada uno de los cuales contiene un elemento de comparación conectado a un elemento de rechazo, un elemento de sellado del producto que contiene un tubo de salida y un accionamiento para su movimiento, que está hecho en forma de copiadora con la capacidad de interactuar con el tubo de salida.

Sin embargo, este dispositivo no permite aumentar la productividad, ya que reduce la confiabilidad de las pruebas del producto.

La Figura 1.6 muestra un dispositivo automatizado de prueba de fugas basado en una cámara. Consta de una cámara 1, en una cavidad en la que se encuentra el elemento controlado 2, conectada a la unidad de preparación de aire 3 a través de una válvula de cierre 4, un diafragma 5 con membrana 6 y cavidades A y B, un jet elemento O NO O 7. Cavidad A de un sello de diafragma 5 conectado a la cavidad de la cámara 1, y cavidad B a través de la boquilla 8 - a la salida 9 O del elemento de chorro 7. A su otra salida 10, NO O conectado al amplificador neumático 11 con una lámpara neumática 12. La cavidad B está conectada adicionalmente por el canal 13 a la entrada de control 14 del elemento de chorro 7, cuyos canales atmosféricos 15 están equipados con tapones 16.

El dispositivo funciona de la siguiente manera. El elemento controlado 2 recibe presión de la unidad de preparación de aire 3, que, cuando se alcanza el nivel de prueba, se corta mediante la válvula 4. Al mismo tiempo, cuando se suministra energía al elemento de chorro 7, la corriente de aire a través la salida 9 O y la boquilla 8 pasan a la cavidad B del separador de diafragma 5 y, a través del canal 13, a la entrada de control 14 del elemento de chorro 7. Por lo tanto, en ausencia de fugas del elemento controlado 2, el elemento de chorro 7 está en un estado estable bajo la acción de su propio chorro de salida. En presencia de una fuga del producto 2, se produce un aumento de presión en la cavidad interna de la cámara 1. Bajo la acción de esta presión, la membrana 6 se dobla y se superpone a la boquilla 8. La presión de la corriente de aire en la salida 9 del elemento de chorro 7 aumenta. Al mismo tiempo, el jet desaparece en la entrada de control 14, y dado que el elemento jet OR - NOT OR es un elemento monoestable, cambia a su estado estable cuando el jet sale por la salida 10 NOT OR. En este caso, el amplificador 11 se activa y la lámpara neumática 12 señala la fuga del producto 2. La misma señal se puede alimentar al sistema de control de chorro de la clasificación.

Este dispositivo está construido sobre los elementos de la automatización neumática a chorro, lo que aumenta su sensibilidad. Otra ventaja del dispositivo es su simplicidad de diseño y facilidad de ajuste. El dispositivo se puede usar para controlar la estanqueidad de las conexiones de gas mediante métodos de compresión a una presión de prueba baja, si el sello del diafragma se usa como un sensor conectado directamente al elemento controlado. En este caso, la presencia de fugas anormales puede controlarse abriendo el diafragma y la boquilla.

Figura 1.6? Dispositivo de prueba de fugas

La Figura 1.8 muestra un dispositivo que automatiza el control de la estanqueidad de equipos neumáticos, por ejemplo, válvulas electroneumáticas, es decir, productos similares a los accesorios de gas considerados en la tesis.

El producto probado 1 está conectado a la fuente de presión 2, la válvula de derivación electromagnética 3 está instalada entre la salida 4 del producto 1 y la línea de escape 5. La válvula de cierre electromagnético 6 está conectada con su entrada 7 durante el proceso de prueba a la salida 4 del producto 1, y la salida 8 se conecta a la entrada neumática 9 del convertidor 10 del sistema 11 de medida de fugas, que se realiza en forma de caudalímetro térmico. El sistema 11 también contiene una unidad secundaria 12 conectada a la entrada de control 13 del convertidor 10, cuya salida neumática 14 está conectada a la línea de escape 5. La unidad de control de válvula 15 contiene un multivibrador 16 y un bloque 17 para retardar y generando pulsos. Una salida del multivibrador 16 está conectada a la entrada de control 18 de la válvula de cierre 6, la otra a la entrada de control 19 de la válvula 3 y el bloque 17. conectado durante el proceso de control al actuador 20 del elemento probado 1 La línea de calibración 21 consiste en un acelerador ajustable 22 y una válvula de cierre 23. Se conecta en paralelo con el producto 1 y se usa para configurar el dispositivo.

El control de fugas se lleva a cabo de la siguiente manera. Cuando se enciende la unidad de control de válvula 15, aparece un pulso en la salida del multivibrador 16, que abre la válvula 3 y la unidad 17 para retrasar y dar forma a los pulsos. El mismo pulso abre, después de un tiempo de retardo establecido, el elemento de prueba 1 suministrando una señal eléctrica desde la unidad 17 al actuador 20. En este caso, el gas de prueba se ventila a través de la válvula 3 hacia la línea de escape 5. Después de un tiempo establecido por el multivibrador 16, el pulso se retira de la válvula 3, cerrándola, y se alimenta a la entrada 18 de la válvula de cierre 6, abriéndola. En este caso, el gas, cuya presencia se debe a la fuga del producto 1, ingresa al sistema de medición de fugas 11 y, al atravesarlo, genera en el convertidor 10 una señal eléctrica proporcional al caudal de gas. Esta señal se envía a la unidad secundaria 12 del sistema de medición de fugas, en la que se corrige y se registra la cantidad de flujo de gas a través del elemento de prueba 1 cerrado.

Las desventajas de este dispositivo incluyen lo siguiente. El dispositivo está diseñado para controlar la estanqueidad de un solo tipo de válvula de gas equipada con un accionamiento electromagnético. Solo se monitorea un producto a la vez, es decir, el proceso es ineficaz.

La Figura 1.8 muestra un esquema de un dispositivo automatizado para monitorear fugas de gas por el método de compresión con un transductor de medición neumoacústico. El dispositivo consta de bloques intermedios y que proporcionan control de fugas grandes (más de 1 / min) y una unidad neumoacústica para monitorear valores pequeños de fugas (0.005 ... 1) / min. La unidad neumo-acústica del transductor tiene dos etapas amplificadoras de calibre, que consisten en micromanómetros 1, 2 y elementos acústico-neumáticos 3, 4, conectados entre sí a través de un elemento de distribución 5. Los resultados de la medición son registrados por un dispositivo secundario 6 de el tipo EPP-09, conectado a la unidad a través del distribuidor 7. El elemento controlado 8 está conectado a la fuente de presión de prueba a través de la válvula de corte K4. El funcionamiento del dispositivo se lleva a cabo en un modo automático continuo-discreto, que es proporcionado por la unidad de control lógica 9 y las válvulas -. El producto monitoreado 8 con la ayuda del bloque 9 se conecta secuencialmente a los bloques y, en consecuencia, enciende las válvulas y, donde se determina el valor preliminar de la fuga de gas de prueba. En el caso de un valor de fuga pequeño (inferior a 1/min), el producto se conecta mediante una válvula a la unidad neumoacústica, donde finalmente se determina el valor de fuga, que es registrado por el dispositivo secundario 6. El dispositivo proporciona control de fugas de gas con un error de no más de ± 1,5%. La presión del suministro y del elemento tubo-tubo en el bloque es de 1800 Pa.

Este dispositivo se puede utilizar para el control automático de accesorios de gas con una amplia gama de fugas de gas permisibles. Las desventajas del dispositivo son la complejidad del diseño debido a la gran cantidad de unidades de medición, así como el control simultáneo de un solo producto, lo que reduce significativamente la productividad del proceso.

Figura 1.8 Dispositivo automatizado para monitorear fugas de gas usando un método de compresión.

Los dispositivos que brindan pruebas simultáneas de varios productos son prometedores para monitorear la estanqueidad de las conexiones de gas. Un ejemplo de tales dispositivos es un dispositivo automático para probar la estanqueidad de productos huecos, que se muestra en la Figura 1.14. Contiene un marco 1, fijado en bastidores 2 y cerrado con una carcasa 3, así como una mesa giratoria 4 con un accionamiento 5. La mesa giratoria está equipada con una placa frontal 6, en la que ocho ranuras 7 están ubicadas uniformemente para productos 8 Las ranuras 7 son removibles y tienen cortes 9. Los nodos de sellado 10 están fijados en el marco 1 con un paso dos veces el paso de los casquillos 7 en la placa frontal 6. Cada unidad de sellado 10 contiene un cilindro neumático 11 para mover el producto 8 desde el asiento 7 a la unidad de sellado y viceversa, sobre la varilla 12 de la cual hay un soporte 13 con una junta de sellado 14 Además, la unidad de sellado 10 comprende una cabeza 15 con un elemento de sellado 16, que está comunicado por medio de canales neumáticos con la unidad de preparación de aire 17 y con un sensor de fugas 18, que es un sensor de presión de membrana con contactos eléctricos. El mecanismo de rechazo 19 está instalado en el marco 1 y consta de un brazo pivotante 20 y un cilindro neumático 21, cuya varilla está conectada de manera pivotante a la palanca 20. Los productos buenos y rechazados se recogen en contenedores apropiados. La máquina tiene un sistema de control, la información actual sobre su funcionamiento se muestra en la pantalla 22.

La máquina funciona de la siguiente manera. El elemento controlado 8 se instala en la posición de carga en la ranura 7 en la placa frontal 6 de la mesa giratoria 4. El accionamiento 5 realiza una rotación escalonada de la mesa en 1/8 de vuelta completa en ciertos intervalos de tiempo. Para controlar la estanqueidad accionando el cilindro neumático 11 de una de las unidades de sellado 10, el producto 8 sube en el soporte 13 y se presiona contra el elemento de sellado 16 del cabezal 15. Después de eso, se suministra una presión de prueba desde el neumático sistema, que luego se corta. La caída de presión en el producto 8 es registrada por el sensor de fugas 18 después de un cierto tiempo de monitoreo, que se establece por el paso de la mesa 4. El tope de la mesa 4 sirve como una señal que permite la implementación de la operación correspondiente en posiciones I - VIII durante la puesta en pie de la mesa. Así, cuando se gira la mesa un paso en cada una de sus posiciones, se realiza una de las siguientes operaciones: cargar el producto; elevar el producto a la unidad de sellado; control de estanqueidad; bajar el producto en el zócalo de la placa frontal; descarga de productos adecuados; eliminación de productos defectuosos. Este último entra en la posición VIII, mientras que la palanca 20 bajo la acción de la varilla del cilindro neumático 21 gira en la bisagra y con su extremo inferior pasa a través del recorte 9 del casquillo 7, retirando el producto 8, que cae por su propio peso. en la tolva. Los productos adecuados se descargan de la misma manera en la posición VII (no se muestra el dispositivo de descarga).

Las desventajas del dispositivo son: la necesidad de levantar el producto desde la placa frontal hasta la unidad de sellado para controlar la estanqueidad; uso de un transductor de presión de diafragma con contactos eléctricos como sensor de fugas, que tiene características de baja precisión en comparación con otros tipos de sensores de presión.

Los estudios realizados han demostrado que una de las formas prometedoras de mejorar el método manométrico de control de estanqueidad es el uso combinado de circuitos de medición de puente y varios transductores de tipo diferencial.

El circuito de medición de puente neumático para dispositivos de control de fugas se basa en dos divisores de presión (Fig. 1.9).

Figura 1.9

El primer divisor de presión consta de una válvula reguladora constante y una válvula reguladora ajustable D2. El segundo consta de un estrangulador constante Dz y un objeto de control, que condicionalmente también puede considerarse un estrangulador D4. Una diagonal del puente está conectada a la fuente de presión de prueba pk y la atmósfera, la segunda diagonal está midiendo, se le conecta un convertidor de PD. Para seleccionar los parámetros de los elementos y ajustar el circuito puente compuesto por estranguladores laminares, turbulentos y mixtos, se utiliza la siguiente dependencia:

donde R1 R2, R3, R4 - resistencias hidráulicas de los elementos D1, D2, D3, D4, respectivamente.

Dada esta dependencia, la posibilidad de utilizar un circuito puente tanto equilibrado como desequilibrado, así como el hecho de que la resistencia hidráulica de los canales de suministro es pequeña en comparación con la resistencia de los estranguladores y, por lo tanto, puede despreciarse, entonces en base a El circuito de puente neumático dado es posible construir dispositivos para monitorear la estanqueidad de varios objetos. Al mismo tiempo, el proceso de control se automatiza fácilmente. La sensibilidad del dispositivo se puede aumentar mediante el uso de circuitos de puente descargados, es decir, instale transductores con R = en la diagonal de medición. Usando las fórmulas para el consumo de gas en el modo subcrítico, obtenemos las dependencias para determinar la presión en las cámaras de interestrangulación del puente descargado.

Para la primera rama (superior) del puente:

para la segunda rama (inferior) del puente:

donde S1, S2, S3, S4 son el área de flujo del canal del estrangulador correspondiente; Рв, Рн - presión en la cámara de aceleración de las ramas superior e inferior del puente, рк - presión de prueba.

Dividiendo (2) por (3) obtenemos

De la dependencia (4) se desprende una serie de ventajas del uso del circuito puente en dispositivos para controlar la estanqueidad por el método manométrico: la relación de presión en las cámaras de estrangulación no depende del probador ...

Consideremos los diagramas esquemáticos de los dispositivos que aseguran el control de la estanqueidad por el método manométrico, que se pueden construir sobre la base de puentes neumáticos y varios tipos de convertidores de presión diferencial en señales de salida eléctricas y de otro tipo.

En la Fig. 1.10 muestra un diagrama de un dispositivo de control en el que se utiliza un manómetro diferencial de agua en la diagonal de medición del puente.

Figura 1.10 Esquema de un dispositivo de control con una diagonal de medición del puente - manómetro diferencial de agua

La presión de prueba pk se suministra a dos líneas a través de estranguladores constantes. Una línea: la derecha está midiendo, la presión cambia según el valor de fuga en el objeto controlado 4. La segunda línea: la izquierda proporciona una contrapresión de referencia, cuyo valor se establece mediante un acelerador ajustable 2. Se pueden usar dispositivos típicos como este elemento: cono - cono, cono - cilindro, etc. Ambas líneas están conectadas a un manómetro diferencial 5, en el que la diferencia en las alturas de las columnas de líquido h es una medida de la caída de presión en las líneas y al mismo tiempo permite juzgar la cantidad de fuga, ya que proporcional a ella:

El proceso de lectura de las lecturas de un manómetro diferencial de agua se puede automatizar mediante el uso de sensores fotoeléctricos, convertidores de fibra óptica, sensores optoelectrónicos. En este caso, la columna de agua se puede utilizar como una lente cilíndrica que enfoca el flujo de luz y, en ausencia de agua, lo dispersa. Además, para facilitar la lectura de las lecturas, el agua puede teñirse y servir de obstáculo al flujo luminoso.

Este dispositivo proporciona una medición de la tasa de fugas de alta precisión y, por lo tanto, se puede utilizar para calibrar otros instrumentos y calificar las fugas de prueba.

En la Fig. 1.11 muestra un dispositivo para medir fugas en el objeto 4, en el que en la diagonal de medición del puente se usa un amplificador proporcional de chorro 5. La presión de prueba pk se alimenta a través de estranguladores constantes 1 y 3 a la línea de contrapresión y la línea de medición conectada a la correspondientes entradas de control del amplificador. Bajo la acción de la presión del chorro que sale del amplificador, se desvía la flecha 6, cargada con el resorte 7. La desviación de la flecha corresponde a la cantidad de fuga. El conteo se lleva a cabo en una escala graduada 8. El dispositivo puede estar provisto de un par de contactos eléctricos de cierre, que se activan cuando la fuga excede el valor permitido. El uso de un amplificador proporcional de chorro facilita el ajuste del dispositivo a un nivel de fuga dado y aumenta la precisión del control.

Figura 1.11 Esquema de un dispositivo de control con un amplificador proporcional jet

Sin embargo, dado que el amplificador tiene una resistencia hidráulica Ry0, el circuito del puente está cargado, lo que reduce su sensibilidad. En este caso, como acelerador de sintonización ajustable 2, se recomienda utilizar un tanque de burbujeo 9 lleno de agua y un tubo 10, un extremo del cual está conectado al acelerador 1, formando una línea de contrapresión con él, y el otro extremo tiene salida a la atmosfera y se sumerge en el tanque. Independientemente del valor de la presión de prueba pk en el tubo 10, se establecerá la presión pp, que está determinada por la dependencia:

donde h es la altura de la columna de agua desplazada del tubo.

Así, la contrapresión en el circuito del puente se regula ajustando la h adecuada y la profundidad de inmersión del tubo. Un dispositivo de estrangulación ajustable de este tipo garantiza una alta precisión de ajuste y mantenimiento de la contrapresión. Además, es prácticamente libre de residuos. Sin embargo, las válvulas reguladoras de este tipo pueden utilizarse en circuitos que funcionan a baja presión (hasta 5-10 kPa) y principalmente en condiciones de laboratorio.

El uso de circuitos puente con transductores de membrana neumoeléctricos en dispositivos de control de estanqueidad asegura su funcionamiento en un amplio rango de presiones pk con suficiente precisión. Un diagrama de dicho dispositivo de control se muestra en la Fig. 1.12.

Se compone de estranguladores constantes 1 y 3, así como de un estrangulador regulable 2. Un transductor de diafragma 5 está conectado a la diagonal de medición del puente, mientras que una de sus cámaras está conectada a la línea de medición del puente y la otra a la línea de contrapresión. Al comienzo del proceso de monitoreo de la estanqueidad del objeto 4, la membrana b está en la posición de reposo, balanceada por las presiones en las cámaras entre válvulas del puente, que se fija cerrando el par derecho de contactos eléctricos 7. Cuando el objeto no está apretado, es decir cuando ocurre una fuga, habrá una diferencia de presión en las cámaras del transductor, la membrana se doblará y los contactos 7 se abrirán. Si aparece una fuga superior al valor permitido, la cantidad de deflexión de la membrana asegurará el cierre del par izquierdo de contactos eléctricos 8, que corresponderá al producto defectuoso.

Figura 1.12 Diagrama esquemático de un dispositivo de control con un transductor de diafragma neumático

La relación entre el recorrido de la membrana y la diferencia de presión en las cámaras en ausencia de un centro rígido y una pequeña desviación se establece mediante la dependencia:

donde r es el radio de la membrana, E es el módulo de elasticidad del material de la membrana,

Grosor de la membrana

Teniendo en cuenta la dependencia y la fuga Y según la fórmula, la dependencia se puede utilizar para elegir los elementos estructurales y los parámetros operativos de este convertidor.

Los transductores con membranas planas, además de los contactos eléctricos, pueden utilizarse junto con transductores inductivos, capacitivos, piezoeléctricos, magnetoelásticos, neumáticos, extensométricos y otros transductores de salida de pequeños desplazamientos, lo cual es su gran ventaja. Además, las ventajas de los transmisores de presión de diafragma plano son su simplicidad de diseño y sus altas propiedades dinámicas.

En la Fig. 1.13 muestra un diagrama de un dispositivo diseñado para controlar la estanqueidad a presiones de prueba bajas y medias.

Figura 1.13 Esquema de un dispositivo de control con un amplificador de dos entradas y tres membranas

Aquí, en el puente neumático, que consta de estranguladores constantes 1 y 3, un estrangulador 2 ajustable en la diagonal de medición, se utiliza un elemento de comparación 5, realizado en un amplificador USEPPA de dos entradas y tres membranas de tipo P2ES.1, el ciego cuya cámara A está conectada a la línea de contrapresión, y la cámara ciega B está conectada a la línea de medición. La salida del elemento de comparación está conectada al indicador o convertidor neumoeléctrico 6. La alimentación del elemento de comparación se realiza por separado del puente ya una presión superior. El acelerador ajustable 2 establece la presión diferencial entre la línea de medición y la línea de contrapresión, proporcional a la fuga máxima permitida. Si, durante el control, la cantidad de fuga a través del objeto 4 es menor que el valor permitido, entonces la presión p en la línea de medición será mayor que la contrapresión pp, y no habrá señal en la salida del elemento de comparación. . Si el valor de fuga excede el valor permitido, la presión en la línea de medición será menor que la contrapresión, lo que conducirá a la conmutación del elemento de comparación y aparecerá una alta presión en su salida, esto hará que el indicador o neumático transductor eléctrico para trabajar. El funcionamiento de este esquema se puede describir mediante las siguientes desigualdades. Para objetos de control con un valor de fuga admisible:

Para objetos de control con una fuga superior a la permitida:

Este dispositivo se puede utilizar en soportes automatizados para controlar la estanqueidad de las válvulas de cierre. Una ventaja adicional es la simplicidad de la implementación del diseño en elementos estándar de automatización neumática.

En la Fig. 1.14 muestra un dispositivo para medir y monitorear fugas en el objeto 4, en el que un transductor de fuelle diferencial está conectado a la diagonal de medición del puente 5. La presión de prueba pk se alimenta a través de un estrangulador constante 1 al fuelle b de la línea de contrapresión, y a través de un estrangulador constante 3er fuelle 7 de la línea de medición. El valor de presión correspondiente a la fuga permitida se establece mediante el acelerador ajustable 2.

Los fuelles 6 y 7 están interconectados por un marco en el que se fija un sistema de indicación, que consiste en una flecha 8 con una escala 9 y un par de contactos eléctricos de cierre ajustables 10. El dispositivo está configurado de acuerdo con la relación:

Figura 1.14 Diagrama de un dispositivo de control con un transductor de diafragma diferencial

En caso de fuga, la presión ri en el fuelle 7 comienza a disminuir, se comprime y el fuelle 6 se estira, porque pp permanece constante, mientras que el marco comenzará a moverse y la flecha mostrará la cantidad de fuga. Si la fuga excede el valor permitido, el movimiento correspondiente del fuelle cerrará los contactos eléctricos 10, lo que dará una señal sobre el rechazo del objeto controlado.

Este dispositivo puede operar a presión de prueba media y alta. Se puede utilizar en soportes automatizados para controlar la estanqueidad de válvulas de corte de alta presión, donde se permiten tasas de fuga relativamente altas y se deben medir sus valores absolutos.

• 1. El uso de circuitos puente neumáticos junto con varios tipos de transductores diferenciales amplía significativamente las posibilidades de utilizar el método manométrico para automatizar el control de estanqueidad.
• 2. Los dispositivos automatizados para el control de estanqueidad basados ​​en circuitos de puente pueden implementarse en puertas lógicas estándar, así como sensores diferenciales en serie utilizados para controlar varias cantidades tecnológicas, lo que acelera significativamente su creación y reduce el costo.

Introducción

Capítulo 1 Análisis del estado del problema de automatización del control de estanqueidad y formulación del problema de investigación 9

1.1 Términos y definiciones clave utilizados en este estudio 9

1.2 Características del control de estanqueidad de válvulas de gas 11

1.3 Clasificación de los métodos de prueba de gas y análisis de la posibilidad de su aplicación para controlar la estanqueidad de las instalaciones de gas 15

1.4 Revisión y análisis de dispositivos automáticos de control de presión según el método manométrico 24

1.4.1 Convertidores primarios y sensores para sistemas automáticos de control de fugas 24

1.4.2 Automatismos y dispositivos de control de fugas 30

Propósito y objetivos del estudio 39

Capitulo 2 Estudio teórico del método de ensayo manométrico de fugas 40

2.1 Determinación de regímenes de flujo de gas en objetos de prueba ... 40

2.2 Investigación del método de compresión para probar fugas 42

2.2.1 Investigación de dependencias temporales durante el control de estanqueidad por el método de compresión 43

2.2.2 Investigación de la sensibilidad del control de estanqueidad por el método de compresión con corte 45

2.3 Estudio del método de comparación con presión de prueba continua 51

2.3.1 Esquema de control de fugas por método de comparación con presión de prueba continua 52

2.3.2 Investigación de las dependencias temporales durante el control de estanqueidad según el método de comparación 54

2.3.3 Investigación de la sensibilidad del control de estanqueidad por el método de comparación con un suministro continuo de presión de prueba 65

2.3.4 Evaluación comparativa de la sensibilidad del control de estanqueidad por el método de compresión con corte y el método de comparación 68

Agua al Capítulo 2 72

Capítulo 3 Estudio experimental de los parámetros de los circuitos de control de estanqueidad realizado en base al método de comparación 75

3.1 Configuración experimental y técnica de investigación 75

3.1.1 Descripción del montaje experimental 75

3.1.2 Procedimiento de prueba para circuitos de control de fugas 78

3.2 Estudio experimental del circuito de control de estanqueidad basado en el método de comparación 81

3.2.1 Determinación de la característica p = f (t) de las líneas del circuito de control de estanqueidad 81

3.2.2 Estudios de las características temporales de las líneas del circuito de control de estanqueidad según el método de comparación 86

3.2.3 Estudio de las características estáticas de la línea de medida del circuito de control de fugas 91

3.3. Estudio experimental de un dispositivo para control de estanqueidad, realizado en base al método de comparación 97

3.3.1 Investigación de un modelo de un dispositivo para el control de fugas con un sensor de presión diferencial 97

3.3.2 Evaluación de las características de precisión de los dispositivos para control de estanqueidad, realizada según el esquema de comparación 100

3.4 Evaluación probabilística de la fiabilidad de la clasificación de productos durante el control de estanqueidad según el método de comparación 105

3.4.1 Estudio experimental de la distribución del valor de presión equivalente a la fuga del gas de prueba en un lote de productos 105

3.4.2 Procesamiento estadístico de los resultados del experimento para evaluar la confiabilidad de la clasificación 108

4.3 Desarrollo de sensores de fugas con desempeño mejorado 126

4.3.1 Diseño del sensor de fugas 127

4.3.2 Modelo matemático y algoritmo de cálculo del sensor de estanqueidad 130

4.4 Desarrollo de un stand automatizado para control de estanqueidad 133

4.4.1 El diseño de un stand multiposición automatizado 133

4.4.2 Selección de los parámetros de los circuitos de control de fugas 142

4.4.2.1 Método para calcular los parámetros del circuito de control de estanqueidad utilizando el método de compresión con corte 142

4.4.2.2 Método de cálculo de los parámetros del circuito de control de estanqueidad mediante el método de comparación 144

4.4.3 Determinación de las prestaciones de un stand automatizado para control de estanqueidad 146

4.4.4 Determinación de los parámetros de los sellos de estanqueidad para el stand automatizado 149

4.4.4.1 Metodología para el cálculo de un dispositivo de sellado con collarín cilíndrico 149

4.4.4.2 Método de cálculo del cierre mecánico 154

Conclusiones generales y resultados 157

Referencias 159

Apéndice 168

Introducción al trabajo

Un problema importante en una serie de industrias es el aumento de los requisitos de calidad y fiabilidad de los productos. Esto genera una necesidad urgente de mejorar los existentes, crear e introducir nuevos métodos y medios de control, incluido el control de estanqueidad, que se refiere a la detección de fallas, uno de los tipos de control de calidad de sistemas y productos.

En la producción industrial de válvulas de cierre y distribución, en las que el medio de trabajo es aire comprimido u otro gas, las normas y especificaciones existentes para su aceptación regulan, por regla general, el control del cien por cien del parámetro de "estanqueidad". La unidad principal (elemento de trabajo) de una armadura de este tipo es un "cuerpo de émbolo" de par móvil o un elemento de válvula rotativa, que opera en una amplia gama de presiones. Se utilizan varios elementos de sellado y lubricantes (selladores) para sellar los accesorios de gas. Durante el funcionamiento de varias estructuras de válvulas de gas, se permite una cierta fuga del medio de trabajo. Superar la fuga permitida debido a conexiones de gas de mala calidad puede provocar un funcionamiento incorrecto (falso) del equipo de producción en el que está instalado, lo que puede causar un accidente grave. En las cocinas de gas domésticas, el aumento de las fugas de gas natural puede provocar incendios o intoxicaciones en las personas. Por lo tanto, el exceso de la fuga permisible del medio indicador con el control de aceptación adecuado de los accesorios de gas se considera una fuga, es decir, un defecto del producto, y la eliminación de los defectos aumenta la confiabilidad, la seguridad y el respeto al medio ambiente de toda la unidad. dispositivo o dispositivo en el que se utilizan los accesorios de gas.

El control de la estanqueidad de las válvulas de gas es un proceso laborioso, lento y complejo. Por ejemplo, en la producción de miniaparatos neumáticos, se requiere del 25 al 30 % de la intensidad de mano de obra total y hasta del 100 al 120 % del tiempo.

montaje. Este problema en la producción a gran escala y en masa de accesorios de gas se puede resolver utilizando métodos y medios de control automatizados, que deben garantizar la precisión y la productividad requeridas. En condiciones reales de producción, la solución a este problema a menudo se complica por el uso de métodos de control que brindan la precisión requerida, pero que son difíciles de automatizar debido a la complejidad del método o las especificaciones del equipo de prueba.

Se han desarrollado alrededor de diez métodos para probar la estanqueidad de los productos solo por medio de un medio de prueba gaseoso, para cuya implementación se han creado más de cien métodos y medios de control diferentes. El desarrollo de la teoría y práctica modernas del control de hermeticidad está dedicado a los estudios de A. S Zazhigin, A. I. Zapunny, V. A. Lanis, L. E. Levina, V. B. Lembersky, V. F. Rogal, S. G. Sazhina, Tru-shchenko A.A., Fadeeva M.A., Feldman L.S.

Sin embargo, existen varios problemas y limitaciones en el desarrollo e implementación de dispositivos de control de estanqueidad. Por lo tanto, la mayoría de los métodos de alta precisión pueden y deben aplicarse solo a productos de gran tamaño en los que se garantiza una estanqueidad total. Además, se imponen restricciones de carácter económico, constructivo, factores ambientales, requisitos de seguridad para el personal de servicio. En la producción en serie y a gran escala, por ejemplo, dispositivos de automatización neumática, accesorios de gas para electrodomésticos, en los que, durante las pruebas de aceptación, se permite una cierta fuga del medio indicador y, por lo tanto, se reducen los requisitos de precisión del control; automatización y asegurando, sobre esta base, una alta productividad de los correspondientes equipos de control y clasificación, necesarios para el control al cien por cien de la calidad del producto.

El análisis de las características del equipo y de las principales características de los métodos de prueba de estanqueidad a gases más utilizados en la industria permitió concluir que es prometedor para automatizar el control de herméticos

la naturaleza de los accesorios de gas utilizando el método de comparación y el método de compresión, que implementan el método manométrico. En la literatura científica y técnica, se presta poca atención a estos métodos de prueba debido a su sensibilidad relativamente baja, sin embargo, se observa que son más fáciles de automatizar. Al mismo tiempo, no existen recomendaciones para la selección y el cálculo de los parámetros de los dispositivos de control de fugas, realizados de acuerdo con el esquema de comparación con un suministro continuo de presión de prueba. Por lo tanto, la investigación en el campo de la dinámica de gases de contenedores muertos y fluidos como elementos de esquemas de control, así como las técnicas de medición de presión de gases como base para crear nuevos tipos de convertidores, sensores, dispositivos y sistemas para el control automático de la estanqueidad de los productos. que son prometedores para su uso en la producción de accesorios de gas.

Durante el desarrollo e implementación de dispositivos automatizados de control de fugas, surge una pregunta importante sobre la confiabilidad de la operación de control y clasificación. En este sentido, se llevó a cabo un estudio correspondiente en la disertación, en base al cual se desarrollaron recomendaciones que permiten, con clasificación automática por el parámetro de "estanqueidad", excluir la entrada de productos defectuosos en productos adecuados. Otro tema importante es garantizar el rendimiento especificado de los equipos automatizados. La disertación proporciona recomendaciones para calcular los parámetros de operación de un banco de pruebas automatizado para el control de estanqueidad, dependiendo del desempeño requerido.

El trabajo consta de una introducción, cuatro capítulos, conclusiones generales, una bibliografía y un apéndice.

El primer capítulo analiza las características del control de la estanqueidad de los accesorios de gas, que permiten una cierta fuga durante la operación. Se proporciona una descripción general de los métodos de prueba de estanqueidad al gas, clasificación y análisis de la posibilidad de su aplicación para la automatización del control de válvulas de gas, lo que permitió elegir el más prometedor: el método manométrico. Se consideran dispositivos y sistemas que permiten la automatización del control de estanqueidad. Se formulan las metas y objetivos de la investigación.

En el segundo capítulo se investigan teóricamente dos métodos de control de estanqueidad, realizando el método manométrico: el método de compresión con corte de presión y el método de comparación con suministro continuo de presión de prueba. Se determinaron modelos matemáticos de los métodos investigados, a partir de los cuales se realizaron estudios de sus características temporales y sensibilidad en diferentes modos de flujo de gas, diferentes capacidades de línea y relaciones de presión, lo que permitió revelar las ventajas del método de comparación. . Se dan recomendaciones sobre la elección de los parámetros de los circuitos de control de estanqueidad.

En el tercer capítulo, se investigan experimentalmente las características estáticas y temporales de las líneas del circuito de control de estanqueidad mediante el método de comparación a varios valores de fuga, capacitancia de línea y presión de prueba, se muestra su convergencia con dependencias teóricas similares. Se ha comprobado experimentalmente la operatividad y se han evaluado las características de precisión del dispositivo de control de estanqueidad, realizado según el esquema de comparación. Se presentan los resultados de la evaluación de la confiabilidad de la clasificación de productos por el parámetro de "estanqueidad" y las recomendaciones para configurar los dispositivos de control y clasificación automatizados correspondientes.

El cuarto capítulo proporciona una descripción de los esquemas de automatización típicos para el método de prueba de calibre y recomendaciones para el diseño de equipos automatizados para el control de estanqueidad. Se presentan los diseños originales del sensor de fugas y el soporte multiposición automatizado para el control de fugas. Se proponen métodos de cálculo de los dispositivos de control de estanqueidad y sus elementos, presentados en forma de algoritmos, así como recomendaciones para el cálculo de los parámetros de funcionamiento de un puesto de control y selección, en función de las prestaciones requeridas.

El Apéndice presenta las características de los métodos de prueba de fugas de gas y las dependencias temporales de las posibles secuencias de cambios en los regímenes de flujo de gas en el tanque de flujo.

Características del control de estanqueidad de la válvula de gas

Los desarrollos y estudios presentados en la disertación están relacionados con los accesorios de gas, durante cuya fabricación las normas y condiciones técnicas existentes regulan el control del cien por cien del parámetro de "estanqueidad" y se permite una cierta fuga del medio de trabajo. Los accesorios de gas considerados en este trabajo se entienden como dispositivos destinados a ser utilizados en diversos sistemas en los que el medio de trabajo es un gas o una mezcla de gases a presión (por ejemplo, gas natural, aire, etc.), para la implementación de la funciones de corte, distribución, etc. Los accesorios de gas incluyen: válvulas, distribuidores, válvulas y otros medios de automatización neumática industrial de alta (hasta 1,0 MPa) y media presión (hasta 0,2 ... 0,25 MPa), válvulas de cierre de Estufas de gas domésticas, que funcionan a baja presión (hasta 3000 Pa). Tanto los productos terminados como sus elementos constitutivos, conjuntos individuales, etc., se someten a pruebas de estanqueidad.Dependiendo de la finalidad de los productos, las condiciones en las que se utilizan y las características de diseño, se les imponen diversos requisitos con respecto a su estanqueidad.

Por estanqueidad de una válvula de gas se entiende su capacidad para no pasar un medio de trabajo suministrado a presión excesiva a través de paredes, juntas y juntas. En este caso, se permite una cierta cantidad de fuga, cuyo exceso corresponde a la fuga del producto. La presencia de una fuga se explica por el hecho de que la unidad principal, el elemento de trabajo de dichos dispositivos, es un par móvil y difícil de sellar: carrete-cuerpo, boquilla-compuerta, válvulas de bola, cono o silla, etc. Además, el diseño del dispositivo, por regla general, contiene elementos de sellado fijos: anillos, manguitos, sellos de aceite, lubricantes, cuyos defectos también pueden causar fugas. La fuga de los accesorios de gas, es decir, la presencia de una fuga del medio de trabajo que excede el nivel permitido, puede provocar accidentes graves, averías y otros resultados negativos en el funcionamiento del equipo en el que se utiliza. La válvula de cierre (Fig. 1.1) es un componente importante de las estufas de gas domésticas. Está diseñado para regular el suministro de gas natural a los quemadores de la estufa y para cortarlo al final del trabajo. Estructuralmente, la válvula es un dispositivo con un elemento de válvula rotativa 1, montado en un cuerpo dividido 2, en el que hay canales para el paso de gas. Los puntos de unión de las piezas de la válvula deben sellarse para garantizar la máxima estanqueidad posible. El sellado se realiza con una grasa de grafito especial - sellador, fabricado de acuerdo con TU 301-04-003-9. La mala compactación conduce a fugas de gas natural durante el funcionamiento de la estufa, que es explosiva y peligrosa para el fuego en un espacio limitado de las instalaciones domésticas, además, se altera la ecología (entorno humano).

De acuerdo con los requisitos establecidos a continuación para probar la estanqueidad de la válvula de cierre. Las pruebas se realizan con aire comprimido a una presión de (15000 ± 20) Pa, ya que presiones superiores pueden destruir la lubricación del sellado. La fuga de aire no debe superar los 70 cm3/h. El volumen permisible de canales de conmutación y capacidades del dispositivo de monitoreo no es más de (1 ± 0.1) dm3. Tiempo de control 120 s.

Se recomienda controlar las fugas de aire comprimido en condiciones de laboratorio mediante un dispositivo volumétrico (Fig. 1.2). El dispositivo consta de una bureta de medición 1, a la que se le suministra aire a presión a través del canal 2, un recipiente de reserva 3, un recipiente 4 para mantener el nivel requerido y el punto de conexión de la válvula de prueba 5. Se permite controlar con el ayuda de otros dispositivos, cuya moda no exceda la moda del dispositivo volumétrico ± 10 cm3 / h. El control de fugas se realiza midiendo el volumen de agua desplazado.

Los accesorios de gas de media y alta presión, que deben someterse a prueba de estanqueidad, incluyen válvulas neumáticas, interruptores, estranguladores ajustables y otros equipos neumáticos, cuyos diseños típicos se muestran en la Fig. 1.3 y 1.4. En la Fig. 1.3 muestra una válvula neumática con corredera cilíndrica tipo P-ROZP1-S, una válvula neumática con corredera plana tipo B71-33

canal 1 para la señal de control, válvula cilíndrica 2, cuerpo 3, tapa con canal 4 conexión a la atmósfera, canal de trabajo 5 y junta tórica 6. En la fig. 1.4 muestra una válvula neumática con una válvula plana tipo B71-33, que consta de un cuerpo 1, una tapa 2, una válvula rotativa plana 3, un mango 4, un eje 5, canales de trabajo 6, 7, 8, 9, un canal 10 que se conecta a la atmósfera y un canal para el suministro de aire comprimido 11. La presencia de una fuga regulada en el equipo neumático se explica por el hecho de que sus diseños contienen carretes planos, carretes cilíndricos con un espacio de sellado, válvulas y dispositivos de válvulas, que implican el flujo de aire comprimido de una cavidad a otra o fugas a la atmósfera a través de huecos y fugas... El desarrollador establece la cantidad de fuga permitida de un dispositivo neumático específico sobre la base de GOST y se indica en sus características técnicas. Los valores de fuga permisibles para varios tipos de dispositivos neumáticos a la presión de aire comprimido nominal establecida para este dispositivo se muestran en la Tabla 1.1. Los equipos neumáticos se utilizan en los sistemas de control de varios equipos industriales, por lo tanto, el aumento de las fugas del medio de trabajo y, como resultado, la caída de presión pueden provocar fallas en el dispositivo o provocar una activación falsa, es decir, provocar una avería del equipo de emergencia.

Al probar la estanqueidad del equipo neumático, surgen dificultades debido a la variedad de diseños, una amplia gama de fugas permisibles del medio indicador (0.0001 ... 0.004) m3 / min; con diferente presión de prueba (0.16 ... 1.0) MPa y tiempo de control (desde decenas de segundos o más). Además, la contaminación del medio indicador (aire comprimido) no debe exceder la clase 1 de acuerdo con GOST 17433-91, temperatura ambiente 20 ± 5C. El error de los instrumentos de medición y control, mediante los cuales se determina el valor de fuga, no debe exceder de ± 5%. Para controlar la estanqueidad de los equipos neumáticos, se utilizan sensores de presión (dispositivos de señalización) y equipos especialmente diseñados. Un análisis de estos dispositivos se da en la sección 1.4.

Investigación de la sensibilidad del control de estanqueidad por el método de compresión con cut-off

La sensibilidad de la prueba de fugas es la fuga de gas de muestra más pequeña que se puede medir durante la prueba del producto. Investiguemos la dependencia de la sensibilidad del control de estanqueidad del compresor.estrangulador, es decir, con las fugas de gas correspondientes a través de las fugas del objeto de prueba. Expresemos la fuga de gas Y a través del caudal másico G. Supongamos que, independientemente del régimen de salida del gas, a una conductividad f la fuga es igual a Vd, y a una conductividad / la fuga es igual a Y. Para un régimen supercrítico turbulento, después de sustituyendo la fórmula (2.5) en (2.15), obtenemos: Con la misma duración de prueba /, - (como resultado de la transformación (2.19) y (2.20), obtenemos la relación (2.21) Sustituyendo (2.21) en (2.18) ), obtenemos la relación Ya que en (2.23) LA tendrá el mismo valor absoluto independientemente de las relaciones Ud U o Ud U, entonces para simplificar los cálculos supondremos que Ud U. Entonces (2.23) se puede representar como un expresión: la respuesta de presión pA a un cambio en la fuga AU. , luego obtenemos una fórmula para determinar el cambio más pequeño en la fuga Uch, que se puede registrar al monitorear la estanqueidad por el método investigado. en Y, es la sensibilidad del control de estanqueidad por el método de compresión con un corte en el modo supercrítico turbulento

La transformación (2.25) con respecto a p0 permite obtener una expresión para determinar la presión de prueba en función de la sensibilidad Uch del control de estanqueidad en modo supercrítico turbulento Sustituyendo en dependencia (2.35) en lugar de D /? Sobre el umbral de sensibilidad pn del aparato de medida manométrica, se obtiene la fórmula para determinar la sensibilidad UH del método de compresión con control de estanqueidad con corte en modo subcrítico turbulento La transformación (2.36) con respecto a p0 permite obtener una expresión para determinar la presión de ensayo en función sobre la sensibilidad Uch del control de estanqueidad en el modo turbulento subcrítico 2.41) y (2.42) obtenemos la relación

Investigación del método de comparación con un suministro continuo de presión de prueba Las disposiciones generales y el esquema de la prueba de fugas por el método de comparación con el corte de la fuente de gas de muestra se tratan en la sección 1.3.2. Sin embargo, como ha demostrado el análisis, un método de comparación con un suministro continuo de presión de prueba es prometedor para futuras investigaciones. Esto se debe a que las instalaciones de cierre, distribución y conmutación de gas en condiciones reales funcionan a una presión de funcionamiento constante y, según sus características técnicas, permiten una cierta cantidad de fugas. Por lo tanto, para probar la estanqueidad de esta clase de dispositivos, es recomendable utilizar el esquema de control con suministro continuo de presión de prueba, como el más adecuado a las condiciones reales de su operación. Además, se elimina la necesidad de cortar la fuente de presión en cada prueba, lo que simplifica enormemente el diseño del monitor y facilita la automatización del proceso de prueba. 2.3.1 Esquema de control de fugas por el método de comparación con suministro continuo de presión de prueba Se presenta un diagrama que explica el control de estanqueidad por el método de comparación con suministro continuo de presión de prueba. El circuito consta de una línea de medición IL y una línea EL de la presión de referencia, cuyas entradas están conectadas a una fuente común de presión de prueba pQ y las salidas están conectadas a la atmósfera. La línea de presión de referencia contiene una resistencia neumática de entrada (choke) con conductividad / J, una capacitancia con un volumen Ge ajustable y una resistencia neumática de salida con una conductividad ajustable / 2, que están diseñadas para sintonizar el circuito. La línea de medición contiene la resistencia neumática de entrada con conductividad / t, y el objeto de prueba OI, que se puede representar como un recipiente con un volumen de Ki, que tiene un flujo equivalente a la resistencia neumática con conductividad f4. Las líneas de medición y de referencia forman un puente de medición neumático. La comparación de las presiones en las líneas del circuito se realiza mediante el dispositivo de medida manométrica diferencial del DUT incluido en la diagonal del puente neumático. En este esquema, el dispositivo de medición tiene una conductividad / = 0, por lo tanto, las presiones / g y ph en las líneas no dependen entre sí. Cada línea en el circuito representa un contenedor de flujo. Al verificar la estanqueidad de acuerdo con el esquema que se muestra en la Fig. 2.2, se entiende por fuga la tasa de flujo volumétrico de gas a través de todas las fugas del objeto de prueba en un estado estable del flujo de gas de prueba en las líneas del circuito. Este modo corresponde al mismo caudal másico de gas a través de la resistencia de entrada y salida en la línea.

Metodología de investigación para circuitos de control de estanqueidad

El estudio experimental se realizó utilizando muestras industriales seriadas de válvulas de cierre de cocinas domésticas a gas (a baja presión de prueba), equipos de cierre y distribución de automatización neumática (a media y alta presión de prueba), así como modelos de fugas. . En este caso, se utilizó la siguiente técnica: 1. La longitud de la línea neumática desde la salida de la unidad de preparación de aire hasta el estabilizador w Fig. 3.3 Equipos especiales para investigación experimental: a - capacitancia variable; b - estrangulador con un diámetro de 0,1 mm; c - control de fugas: 1 - cilindro; 2 - cubierta; 3 - pistón; 4 - soporte de volumen; racor de 5 entradas; 6 - accesorio de salida; 7 - abrazadera de pinza; 8 - tubo reemplazable (diámetro interior 0,1 mm) de presión en la entrada de la instalación experimental no era más de 1,5 m 2. Durante las pruebas, se aseguró la estabilización del gas de prueba (aire comprimido) de las fluctuaciones en la presión de la red. 3. La contaminación del gas de prueba no excedió los requisitos de la 1ra clase de acuerdo con GOST 17433-80. 4. El ajuste del valor de la presión de prueba suministrada a los modelos de circuitos y el dispositivo de control de fugas se realizó mediante el tornillo de ajuste del estabilizador de presión de la instalación experimental. 5. La medición del valor de la presión de prueba a la entrada de los modelos de circuitos y el dispositivo de control de fugas se realizó con manómetros ejemplares de clase 0.4 con límites de medición de 0 ... 1; 0... 1,6; 0... 4 kgf/cm. 6. La medición de la presión en las líneas de referencia y medición de los modelos de circuitos y el dispositivo de control de fugas se realizó con manómetros ejemplares de clase 0.4 con límites de medición de 0 ... 1; 0... 1,6; 0...4 kgf/cm y un micromanómetro líquido con un error relativo de medida del 2%. 7. En estudios con presión de prueba media (hasta 1,5 kgf/cm "0,15 MPa) y alta (hasta 4,0 kgf/cm" 0,4 MPa), la fuga requerida se fijó por medio de estranguladores ajustables, previamente calibrados por un rotámetro con un error relativo de medida del 2,5%. 8. En estudios a baja presión de prueba (hasta 0,3 kgf / cm "" ZOkPa), la fuga requerida se estableció mediante fugas de control hechas en forma de capilares ranurados metálicos hechos de latón L63 (Fig. 3.3, c). Los capilares se obtuvieron mediante la perforación de orificios de 1 mm de diámetro y posterior aplanamiento de la sección final con una longitud de "20 mm. Las fugas de control se calibraron con aire a una presión de 15 kPa utilizando un dispositivo volumétrico con un error relativo de 2 % establecimiento de capacidades iguales en líneas - por medio de capacidades variables (ajustables). 10. La medición de la caída de presión entre las líneas en el modelo del dispositivo de control se realizó mediante un manómetro diferencial con un error de medición relativo del 2% y límites de medición de 0 ... 25 kPa y 0 ... 40 kPa. 11. Al tomar las características del tiempo, se contó el tiempo utilizando un cronómetro electrónico con un error relativo de medición de 0.5%. 12. Se realizaron mediciones de los parámetros correspondientes (pi, Ap, I) para cada característica investigada o parámetro del modelo del circuito o dispositivo de control de fugas con repetición de lecturas al menos 5 veces. 13. El procesamiento de los resultados de cada experimento se realizó encontrando los valores promedio de los parámetros para cada experimento. A partir de los datos obtenidos se construyeron las características correspondientes. Las descripciones de los puntos de la metodología de investigación para las características individuales se dan en las secciones correspondientes de este capítulo. Investigación de la característica p = / (/) de las líneas del circuito de control de estanqueidad. Para verificar el modelo matemático adoptado (2.48) y la operatividad del circuito de control de estanqueidad basado en el método de comparación con un suministro continuo de presión de prueba, un Se llevó a cabo un experimento para determinar la característica р = f (J) - cambios de presión en sus líneas durante el tiempo de control a alta y baja presión de prueba, que se utilizan para controlar la estanqueidad en varios accesorios de gas. En la sección 2.3.1 se mostró que este esquema de control contiene dos líneas, cada una de las cuales se puede representar como un tanque de flujo. El estudio utilizó la configuración experimental que se muestra en la Fig. 3.2, así como las recomendaciones del Capítulo 2 de que todos los parámetros de las líneas de medición y de referencia del circuito deben ser iguales, por lo que el experimento se realizó solo con la línea de medición. Para ello, se cerraron las válvulas 15 que conectan la línea de referencia con la fuente de la presión de prueba y la línea de medición con el dispositivo manométrico diferencial 14.

Para determinar la característica p=/(/) de la capacidad de flujo de la línea a alta presión de prueba, se utilizó un manómetro modelo 8 con límite superior de medición de 4.0 kgf/cm (400 kPa) clase 0.4 y un cronómetro electrónico. En el experimento, se establecieron los siguientes parámetros: presión de prueba /? Aproximadamente = 400 kPa; la cantidad de fuga de aire Y = 1.16-10-5 m3 / s; el volumen total del tanque de flujo y canales neumáticos V "0.5 dm3. La cantidad de fuga de aire Y se fijó mediante un estrangulador variable 10 del tipo P2D.1M calibrado con un rotámetro, mientras que la fuga de control 9 fue bloqueada por la válvula 15. En el intervalo de un aumento intensivo de la presión, las lecturas del manómetro 8 fueron tomadas después de 10 s. Para construir la característica experimental p = / (/), se tomaron como valores de cambio de presión los valores medios aritméticos de cinco experimentos.

Recomendaciones para el diseño de equipos automatizados...

Consideremos las principales etapas del diseño técnico de equipos automatizados para el control de estanqueidad. En una primera etapa se realiza un análisis tecnológico de la gama y volumen de un lote de productos. Se debe tener en cuenta que el número de productos en un lote debe ser lo suficientemente grande (si es posible, corresponder a producción de mediana y gran escala) para asegurar la carga necesaria del equipo de control diseñado sin cambiarlo. Si la producción está diversificada y el volumen del lote es pequeño, entonces se recomienda combinar productos de varios tipos y lotes de producción en grupos de acuerdo con las condiciones técnicas generales para el control de estanqueidad, lo que hace posible utilizar un solo esquema de control e instrumentación. así como agruparlos según diseños similares de cuerpos de productos y sus canales de entrada, lo que permite el uso de elementos de sellado, dispositivos de carga y fijación comunes en el diseño. Aquí es necesario analizar la idoneidad de los diseños de productos y los requisitos de las condiciones técnicas para su prueba de fugas para la automatización de esta operación. La agrupación racional de productos le permite diseñar equipos con máxima productividad y mínimo reajuste para controlar varios tipos de productos. Por ejemplo, los medios de automatización neumáticos de alta presión se pueden agrupar según las mismas especificaciones para el control de fugas de aire comprimido (por la presión de prueba de 0,63 MPa y 1,0 MPa, así como la misma fuga permisible), por un diseño similar del neumático canal de entrada, que permite su uso en el equipo en desarrollo.. en el primer caso, una unidad de control común, y en el segundo, el mismo dispositivo de sellado (extremo o labio interno). Esta etapa finaliza con la determinación del rendimiento del equipo diseñado, cuyo ejemplo de cálculo se analiza en la sección

En la segunda etapa de diseño, se determina la necesidad de reajuste del dispositivo diseñado, que debe prever: la capacidad del sistema de control para funcionar teniendo en cuenta diferentes tiempos de prueba bajo presión; reajuste de la unidad de medición y control a diferentes valores de fuga de gas de muestra permitidos, así como a diferentes niveles de presión de prueba. Luego se debe hacer la elección del método de control y los medios para su implementación. Las condiciones técnicas preliminares para el control de estanqueidad deben ser consideradas al analizar las especificaciones técnicas. Aquí, por regla general, se debe dar preferencia a los dispositivos de control y medición típicos de amplio rango. Pero en algunos casos, se recomienda desarrollar una unidad de control especial que cumpla completamente con los requisitos de la máquina diseñada o máquina semiautomática, por ejemplo, en el requisito de reajuste de dispositivos, el rango de presión de prueba. En las Secciones 4.3 y 4.4 se analizan ejemplos de cálculo y aplicación de equipos de control.

En la tercera etapa de diseño, se selecciona el nivel de automatización y adaptabilidad de todo el dispositivo. Las máquinas de prueba de fugas incluyen dispositivos que realizan todo el proceso de control de estanqueidad, incluida la clasificación, así como la carga y descarga de productos sin la participación de un operador. Los dispositivos automatizados (dispositivos semiautomáticos) para el control de estanqueidad incluyen dispositivos en los que participa el operador. Puede realizar, por ejemplo, la carga - descarga del elemento de prueba, clasificando en "Bueno" y "Rechazado" según la información de la unidad de control y medición equipada con un elemento de registro automático. En este caso, el control general del dispositivo, incluido el accionamiento del dispositivo de transporte, la sujeción - liberación (fijación), el sellado del producto, el control del tiempo de retardo y otras funciones se realizan automáticamente. Los esquemas prospectivos para automatizar el control de estanqueidad usando el método manométrico se discuten en la Sección 4.2.

Después de evaluar el nivel de automatización, la siguiente tarea importante es seleccionar y analizar el diagrama de diseño que se dibujará a escala. Le permite organizar racionalmente todos los dispositivos del equipo diseñado. Aquí, se debe prestar especial atención a la elección de la posición de carga: descarga del producto, la trayectoria de movimiento del equipo de carga. Los problemas están relacionados con el hecho de que los productos cargados (objetos de prueba), por regla general, tienen una configuración espacial compleja, por lo que es difícil orientarlos, agarrarlos y sostenerlos. Debido a esto, se requiere la creación de equipos especiales de orientación y carga y descarga, lo que no siempre es aceptable por razones económicas, por lo que la carga manual puede ser una solución racional. Como solución adecuada al problema, se recomienda considerar el uso de manipuladores industriales y robots. En la sección se dan ejemplos de la selección y cálculo de los parámetros de algunos equipos auxiliares.

La siguiente etapa de diseño importante es la elección del sistema de control y la síntesis del esquema de control. Aquí debe cumplir con las recomendaciones y métodos para desarrollar sistemas de control para equipos tecnológicos que figuran en la literatura. La elección del esquema de preparación de aire es bastante simple, ya que está bien desarrollado técnicamente y cubierto en la literatura. Pero subestimar la importancia de este problema puede conducir a una mayor contaminación del aire comprimido (impurezas mecánicas, agua o aceite) utilizado como gas de prueba, lo que afectará seriamente la precisión del control y la confiabilidad del equipo en su conjunto. Los requisitos para el aire utilizado en dispositivos de control y medición neumáticos se establecen en GOST 11662-80 "Aire para alimentar dispositivos neumáticos y equipos de automatización1. En este caso, la clase de contaminación no debe ser inferior a la segunda de acuerdo con GOST 17433-80 .

Al elegir un esquema de suministro de presión de prueba, se debe tener en cuenta su estabilización obligatoria con alta precisión, la necesidad de conectarse a una mesa de reloj giratoria u otro equipo móvil, así como la fuente de alimentación simultánea de una gran cantidad de unidades de control. Estos problemas se consideran en el ejemplo de un soporte automatizado para control de estanqueidad en la sección 4.4.

En la etapa final, se realiza una evaluación pericial del proyecto de un dispositivo automatizado para el control de estanqueidad. Aquí es recomendable evaluar el proyecto de manera colectiva, según ciertos criterios, con la participación de especialistas del departamento donde se supone que se realizará la implementación del dispositivo en desarrollo. A continuación, se realiza una evaluación económica del proyecto. Sobre la base de las conclusiones extraídas, se toman decisiones finales sobre el desarrollo posterior de la documentación de trabajo, la creación e implementación de un dispositivo automático o automatizado para el control de estanqueidad para este proyecto.

Kavalerov, Boris Vladímirovich

Izvestia VolgSTU 65 UDC 620.165.29 G. P. Barabanov, V. G. Barabanov, I. I. Lupushor AUTOMATIZACIÓN DEL CONTROL DE ESTANQUEIDAD DE LAS VÁLVULAS DE GASODUCTOS Universidad Técnica Estatal de Volgogrado Correo electrónico: [correo electrónico protegido] Se consideran los métodos de automatización del control de la estanqueidad de las válvulas de cierre y conmutación de tuberías de gas. Se presentan diagramas constructivos de dispositivos que permiten implementar en la práctica métodos para automatizar el control de la estanqueidad de varios accesorios de gas. Palabras clave: control de estanqueidad, accesorios de gas, presión de prueba. Se consideran los métodos de automatización del control de la hermeticidad de los accesorios de desplazamiento y revestimiento de gasoductos. Se dan esquemas estructurales de dispositivos, que permiten realizar en la práctica el control de hermeticidad de diferentes métodos de automatización de conexiones de gas. Palabras clave: control de hermeticidad, accesorios de gas, presión de prueba. En la fabricación de accesorios para tuberías de gas para electrodomésticos e industriales, la etapa final de su producción es el control del parámetro de "estanqueidad", que consiste en detectar fugas de gas inaceptables durante el funcionamiento de estos dispositivos. Los accesorios de tuberías de gas incluyen válvulas, válvulas, grifos de estufas de gas, etc. La eliminación de fugas de gas durante la operación de accesorios de tuberías aumenta la confiabilidad, eficiencia, seguridad y respeto al medio ambiente de los aparatos de gas industriales y domésticos. Sin embargo, el control de la estanqueidad de las válvulas de tuberías de baja presión se debe a una serie de problemas asociados tanto con la laboriosidad del proceso de control como con las características de diseño de estos productos. Entonces, al probar la estanqueidad de los grifos de una estufa de gas doméstica, la presión de prueba se limita a 0.015 MPa. Esta condición de control se explica por el hecho de que a una presión de prueba más alta, se destruye el sello de grafito viscoso que separa las cavidades de trabajo de la válvula. La verificación de la estanqueidad por medios conocidos a una presión de prueba tan baja no garantiza la precisión y el rendimiento requeridos. La solución de estos problemas en las condiciones de producción a gran escala de válvulas de gasoductos es posible eligiendo un método racional para monitorear la estanqueidad y automatizar el proceso de control. El análisis de las características del control de la estanqueidad de las válvulas de tuberías de baja presión, por ejemplo, para los aparatos domésticos de gas en términos de precisión y la posibilidad de automatización de las pruebas, permitió identificar dos esquemas prometedores que implementan el método manométrico de control. Este método consiste en crear el valor de la presión de prueba en la cavidad del producto controlado, determinado por los requisitos de control, con la posterior comparación del valor de la presión al inicio y al final de las pruebas. Un indicador de una fuga de producto es un cambio en la presión de prueba en una cierta cantidad durante un período de tiempo establecido por las condiciones de control. Como han demostrado los estudios, es recomendable utilizar este método cuando se monitorea la estanqueidad de productos con volúmenes de trabajo de no más de 0,5 litros, ya que con un aumento en el volumen de la cámara de prueba, el tiempo de control aumenta significativamente. Uno de los diagramas esquemáticos del dispositivo de control de fugas por la caída en la presión de prueba se muestra en la Fig. 1. El aire de la fuente de presión a través del filtro 1 y el estabilizador 2, mediante el cual se establece la presión de entrada requerida de 0,14 MPa de acuerdo con el manómetro 3, se suministra a la entrada del interruptor neumático 4. Desde la salida del interruptor neumático 4, el aire ingresa simultáneamente a la línea de medición del dispositivo y al dispositivo de sujeción 11 de la cámara de membrana 15. La línea de medición del dispositivo se basa en el principio de un puente de equilibrio con circuitos de referencia y medición. El circuito de referencia consta de una resistencia neumática no regulada conectada en serie 7 y una resistencia neumática ajustable 8, que forman un divisor de aceleración (mostrado con una línea de puntos). El circuito de medida está formado por una resistencia neumática no regulada 9 y una válvula controlada 13. Se suministra aire comprimido a los circuitos de referencia y medida 66 Izvestia VolgGTU bajo una presión de prueba de 0,015 MPa, que se establece mediante un punto de consigna 5. Un elemento de comparación 6 está incluido en la diagonal del puente de medición, cuya salida está conectada a un indicador neumático 14. El elemento de comparación 6 está alimentado por aire comprimido a una presión de 0,14 MPa. Con la ayuda de una resistencia neumática ajustable 8 y un circuito de referencia, se establece el valor de fuga permitido. La presión del divisor del acelerador se suministra a la cámara ciega inferior del elemento de comparación 6. La cámara ciega superior de este elemento está conectada al canal entre la resistencia neumática 9 y la válvula controlada 13. Después de instalar la válvula controlada 13 y sujetar en el dispositivo 11, se establecerá una presión proporcional a la cantidad de aire de fuga en el circuito de medición a través de la válvula controlada 13. Fig. 1. Diagrama de un dispositivo de control de fugas basado en una caída en la presión de prueba Si el valor de fuga es menor que el valor permitido, entonces la presión será mayor que la presión de referencia, y la señal en la salida del elemento de comparación 6 será ausente, es decir la válvula de prueba 13 se considera sellada. En el caso de que el valor de fuga exceda el valor permitido, la presión será menor que la de referencia, lo que conducirá a la conmutación del elemento de comparación 6 y aparecerá una alta presión en su salida, que será señalada por el indicador neumático 14 . En este caso, se considera que la válvula de prueba 13 tiene fugas. Para instalar y sellar la válvula 13 en el dispositivo de control, se utiliza un dispositivo de sujeción 11, que contiene una varilla hueca 10 fijada a la membrana de la cámara 15, a través de la cual la presión de prueba ingresa a la cavidad de la válvula controlada 13. En este caso, se coloca un manguito de goma elástica 12 en la varilla 10. Después de suministrar aire comprimido a la cámara de membrana 15, la varilla 10 se mueve hacia abajo. En este caso, el manguito de goma 12 se comprime y, al aumentar de diámetro, se ajusta cómodamente contra la superficie interior de la válvula controlada 13, proporcionando un sellado fiable de la junta durante la prueba. El desbloqueo de la válvula controlada 13 y la preparación de un dispositivo de sujeción 11 para la instalación de la siguiente válvula para la instalación de la siguiente válvula se realiza cambiando el interruptor neumático 4. El funcionamiento del circuito de este dispositivo se puede describir por las siguientes ecuaciones: para objetos de control con una fuga de gas de prueba permisible, es decir, que se consideran herméticos t⋅ En pi - ≥ pe V para objetos de prueba con una fuga de gas de prueba superior a la permisible, es decir, que son se considera con fugas t⋅U pi -< pэ, V где У – суммарная утечка индикаторного газа; t – время контроля; V – контролируемый на герметичность объем в объекте; pи – давление в измерительной цепи; pэ – величина давления в эталонной цепи. 67 На рис. 2 приведена принципиальная схема устройства контроля герметичности изделий, имеющих две смежные полости, между которыми возможна утечка газа. Устройство состоит из системы управления, которая содержит реле времени 1, триггер со счетным входом 2 и коммутирующую кнопку 3. При этом реле времени 1 подключено к электромагнитным приводам вентилей. 4 и 5, инверсный выход триггера 2 – к приводам клапанов 6 и 7, каналы которых соединены с датчиками давления 8 и 9, а также с полостями П1 и П2 контролируемого изделия 11. Выходы датчиков 8 и 9 подключены к отсчетному блоку 10. Устройство работает следующим образом. После выдачи входного сигнала кнопкой 3 на реле времени 1 открываются вентили 4 и 5. Этим обеспечивается подключение полости контролируемого изделия 11 через нормально открытый канал клапана 6 к источнику вакуума и полости П2 через нормально открытый канал клапана 7 – к источнику избыточного давления газа. Рис. 2. Схема с изменением направления перепада давления в контролируемом изделии После того, как в полости П1 создастся заданный требованиями контроля уровень вакуума (0,015 МПа), а в полости П2 – заданный уровень избыточного давления (0,015 МПа), происходит срабатывание реле времени 1 и отключаются вентили 4 и 5. С этого момента начинается процесс контроля герметичности изделия 11. Результат контроля определяется по показаниям отсчетного блока 10, сравнивающего сигналы от датчика 8, контролирующего повышение давления в полости П1, и датчика 9, контролирующего понижение давления в полости П2. В случае обнаружения негерметичности испытание прекращается и изделие бракуется. Если датчики 8 и 9 не регистрируют на- рушение герметичности изделия 11, то осуществляется второй этап испытания. Выдается повторный входной сигнал на реле времени 1 и триггер 2. При этом сигнал управления появится на инверсном выходе триггера 2 и переключит клапаны 6 и 7, а реле времени 1 повторно включит вентили 4 и 5. Полость П1 контролируемого изделия 11 окажется подсоединенной к источнику избыточного давления газа, а полость П2 – к источнику вакуума. На этом этапе испытаний в полости П1 контролируется понижение давления, а в полости П2 – повышение давления газа. Если датчики 8 и 9 не зарегистрируют негерметичность изделия 11 и на втором этапе испытаний, то оно считается годным. 68 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Особенностью реализуемого в устройстве (рис. 2) способа контроля герметичности является создание двукратного изменения направления перепада давления в контролируемом изделии, т. е. проведение испытаний в два этапа для учета различных условий истечения газа в разных направлениях через микродефекты в уплотнительном элементе контролируемого изделия при их наличии. Кроме того, создание разрежения в одной полости и избыточного давления в смежной полости не превышает абсолютной величины допустимого давления на уплотнительный элемент, но при этом создает в два раза больший перепад давления в местах возможной утечки газа. Это позволяет повысить надежность и точность контроля герметичности газовой арматуры, уменьшить его продолжительность. Схемы и принцип действия рассмотренных устройств допускают автоматизацию процесса контроля герметичности газовой арматуры, что позволит существенно увеличить производительность испытаний и практически исключить выпуск негерметичных изделий. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. ГОСТ 18460–91. Плиты газовые бытовые. Общие технические условия. – М., 1991. – 29 с. 2. Барабанов, В. Г. К вопросу об исследовании манометрического метода испытаний на герметичность / В. Г. Барабанов // Автоматизация технологических производств в машиностроении: межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ. – Волгоград, 1999. – С. 67–73. 3. А. С. № 1567899 СССР, МКИ G01М3/26. Способ испытания двухполостного изделия на герметичность / Г. П. Барабанов, Л. А. Рабинович, А. Г. Суворов [и др.]. – 1990, Бюл. № 20. УДК 62–503.55 Н. И. Гданский, А. В. Карпов, Я. А. Саитова ИНТЕРПОЛИРОВАНИЕ ТРАЕКТОРИИ ПРИ УПРАВЛЕНИИ СИСТЕМОЙ С ОДНОЙ СТЕПЕНЬЮ СВОБОДЫ ГОУВПО Московский государственный университет инженерной экологии E-mail: [correo electrónico protegido] Cuando se utiliza el pronóstico en el control de sistemas de un grado, se hace necesario construir una trayectoria que pase por puntos nodales previamente medidos. Se considera una curva polinomial por partes que consta de splines de Fergusson. El artículo proporciona un método para el cálculo parcial de los coeficientes spline, que requiere un número significativamente menor de operaciones de cálculo en comparación con el método tradicional. Palabras clave: modelos de carga, pronósticos, splines. Es necesario construir la trayectoria, que pasa por los puntos nodales previamente medidos, cuando se utiliza la predicción en sistemas de control. Para este propósito, se utiliza una curva polinomial por tramos que consta de spline de Ferguson. Este artículo presenta un método para calcular los coeficientes de estas splines, que requiere significativamente menos operaciones computacionales que el método tradicional. Palabras clave: modelar la actuación de la carga externa, predicción, splines. En los sistemas de control de movimiento digital en sistemas de una etapa, se propone modelar la carga externa M (t, φ (t)) a lo largo de la coordenada φ en forma de un conjunto de coeficientes constantes M k. En este caso, el valor instantáneo M (t, φ (t)) es el producto escalar M (t, ϕ (t)) = M k, ϕk (t), del cual depende el vector () toroide ϕk (t) solo sobre t y derivadas de ϕ con respecto a t. Con este método de representación de la carga externa, para calcular la acción de control en este sistema, se utiliza el trabajo A, que debe realizar el variador durante un período de control dado: Ai = ti +1 ∫ (М k, ϕk (t) ) ϕ ′ (t) dt. ti Como se desprende de la forma general de las fórmulas para М y Аi, no contienen explícitamente la función ϕ (t), sino solo sus derivadas. Esta propiedad general del método de solución se puede utilizar para simplificar el problema auxiliar de interpolar la trayectoria del movimiento del eje a lo largo de sus puntos nodales. Supongamos que tenemos una matriz ordenada de nodos de trayectoria Рi = (ti, ϕi) (i = 0, ..., n). Para construir una curva polinomial por partes ϕ (t) del segundo grado de suavidad que pasa por

Capítulo 1 Análisis del estado del problema de automatización de control de estanqueidad y formulación del problema de investigación.

1.1 Términos y definiciones básicos utilizados en este estudio.

1.2 Características del control de estanqueidad de válvulas de gas II

1.3 Clasificación de los métodos de ensayo de gases y análisis de la posibilidad de su aplicación para el control de la estanqueidad de las instalaciones de gas.

1.4 Revisión y análisis de medios de control automático de estanqueidad según el método manométrico.

1.4.1 Convertidores primarios y sensores para sistemas automáticos de control de fugas.

1.4.2 Sistemas y dispositivos automáticos para el control de estanqueidad.

El propósito y los objetivos del estudio.

Capítulo 2 Estudio Teórico del Método de Prueba de Fugas de Indicadores.

2.1 Determinación de regímenes de flujo de gas en objetos de prueba.

2.2 Estudio del método de compresión del ensayo de estanqueidad.

2.2.1 Investigación de dependencias temporales en el control de estanqueidad por el método de compresión.

2.2.2 Investigación de la sensibilidad del control de estanqueidad por el método de compresión con corte.

2.3 Estudio del método de comparación con suministro continuo de presión de prueba.

2.3.1 Esquema de control de estanqueidad según el método de comparación con un suministro continuo de presión de prueba.

2.3.2 Investigación de las dependencias temporales durante el control de estanqueidad por el método de comparación.

2.3.3 Estudio de la sensibilidad del control de estanqueidad por el método de comparación con un suministro continuo de presión de prueba.

2.3.4 Evaluación comparativa de la sensibilidad del control de estanqueidad por el método de compresión con el de corte y el método de comparación.

Conclusiones del capítulo 2.

Capítulo 3 Estudio experimental de los parámetros de los circuitos de control de estanqueidad, realizado en base al método de comparación.

3.1 Montaje experimental y técnica de investigación.

3.1.1 Descripción del montaje experimental.

3.1.2 Metodología de investigación de circuitos de control de estanqueidad.

3.2 Estudio experimental del circuito de control de estanqueidad basado en el método de comparación.

3.2.1 Determinación de la característica p = / (/) de las líneas del circuito de control de estanqueidad.

3.2.2 Investigaciones de las características temporales de las líneas del circuito de control de estanqueidad por el método de comparación.

3.2.3 Estudio de las características estáticas de la línea de medida del circuito de control de fugas.

3.3. Estudio experimental de un dispositivo para el control de estanqueidad, realizado en base al método de comparación.

3.3.1 Estudio de un modelo de dispositivo para control de fugas con sensor de presión diferencial.

3.3.2 Evaluación de las características de precisión de los dispositivos para control de estanqueidad, realizada según el esquema de comparación.

3.4 Evaluación probabilística de la fiabilidad de la clasificación de productos al comprobar la estanqueidad por el método de comparación.

3.4.1 Estudio experimental de la distribución del valor de presión equivalente a la fuga del gas de prueba en un lote de productos.

3.4.2 Procesamiento estadístico de los resultados del experimento para evaluar la confiabilidad de la clasificación.

4.3 Desarrollo de sensores de fugas con desempeño mejorado.

4.3.1 Diseño del sensor de fugas.

4.3.2 Modelo matemático y algoritmo para el cálculo del sensor de fugas.

4.4 Desarrollo de un stand automatizado para control de estanqueidad

4.4.1 El diseño de un stand multiposición automatizado.

4.4.2 Selección de parámetros de circuitos de control de fugas.

4.4.2.1 Método de cálculo de los parámetros del circuito de control de estanqueidad por el método de compresión con corte.

4.4.2.2 Método de cálculo de los parámetros del circuito de control de estanqueidad por el método de comparación.

4.4.3 Determinación del desempeño de un stand automatizado para control de estanqueidad.

4.4.4 Determinación de los parámetros de los sellos de estanqueidad para el stand automatizado.

4.4.4.1 Método de cálculo de un dispositivo de sellado con collarín cilíndrico.

4.4.4.2 Método de cálculo del sello mecánico.

Introducción a la disertación (parte del resumen) sobre el tema "Automatización del control de estanqueidad de válvulas de gas basado en el método de ensayo manométrico"

Un problema importante en una serie de industrias es el aumento de los requisitos de calidad y fiabilidad de los productos. Esto genera una necesidad urgente de mejorar los existentes, crear e introducir nuevos métodos y medios de control, incluido el control de estanqueidad, que se refiere a la detección de fallas, uno de los tipos de control de calidad de sistemas y productos.

En la producción industrial de válvulas de cierre y distribución, en las que el medio de trabajo es aire comprimido u otro gas, las normas y especificaciones existentes para su aceptación regulan, por regla general, el control del cien por cien del parámetro de "estanqueidad". La unidad principal (elemento de trabajo) de una armadura de este tipo es un "cuerpo de émbolo" de par móvil o un elemento de válvula rotativa, que opera en una amplia gama de presiones. Se utilizan varios elementos de sellado y lubricantes (selladores) para sellar los accesorios de gas. Durante el funcionamiento de varias estructuras de válvulas de gas, se permite una cierta fuga del medio de trabajo. Superar la fuga permitida debido a conexiones de gas de mala calidad puede provocar un funcionamiento incorrecto (falso) del equipo de producción en el que está instalado, lo que puede causar un accidente grave. En las cocinas de gas domésticas, el aumento de las fugas de gas natural puede provocar incendios o intoxicaciones en las personas. Por lo tanto, el exceso de la fuga permisible del medio indicador con el control de aceptación adecuado de los accesorios de gas se considera una fuga, es decir, un defecto del producto, y la eliminación de los defectos aumenta la confiabilidad, la seguridad y el respeto al medio ambiente de toda la unidad. dispositivo o dispositivo en el que se utilizan los accesorios de gas.

El control de la estanqueidad de las válvulas de gas es un proceso laborioso, lento y complejo. Por ejemplo, en la producción de miniaparatos neumáticos, se requiere del 25 al 30 % de la intensidad de mano de obra total y hasta del 100 al 120 % del tiempo de ensamblaje. Este problema en la producción a gran escala y en masa de accesorios de gas se puede resolver utilizando métodos y medios de control automatizados, que deben garantizar la precisión y la productividad requeridas. En condiciones reales de producción, la solución a este problema a menudo se complica por el uso de métodos de control que brindan la precisión requerida, pero que son difíciles de automatizar debido a la complejidad del método o las especificaciones del equipo de prueba.

Se han desarrollado alrededor de diez métodos para probar la estanqueidad de los productos solo por medio de un medio de prueba gaseoso, para cuya implementación se han creado más de cien métodos y medios de control diferentes. Los estudios de A.S. Zazhigin, A.I. Zapunny, V.A.Lanis, L.E. Levina, V.B. Lembersky, V.F. Rogal, S.G. Sazhina están dedicados al desarrollo de la teoría y práctica modernas del control de estanqueidad. , Tru-shchenko A.A., Fadeeva M.A., Feldman L.S.

Sin embargo, existen varios problemas y limitaciones en el desarrollo e implementación de dispositivos de control de estanqueidad. Por lo tanto, la mayoría de los métodos de alta precisión pueden y deben aplicarse solo a productos de gran tamaño en los que se garantiza una estanqueidad total. Además, se imponen restricciones de carácter económico, constructivo, factores ambientales, requisitos de seguridad para el personal de servicio. En la producción en serie y a gran escala, por ejemplo, dispositivos de automatización neumática, accesorios de gas para electrodomésticos, en los que, durante las pruebas de aceptación, se permite una cierta fuga del medio indicador y, por lo tanto, se reducen los requisitos de precisión del control; automatización y asegurando, sobre esta base, una alta productividad de los correspondientes equipos de control y clasificación, necesarios para el control al cien por cien de la calidad del producto.

El análisis de las características del equipo y de las principales características de los métodos de prueba de fugas de gas más utilizados en la industria permitió concluir que es prometedor utilizar el método de comparación y el método de compresión, que implementan el método manométrico, para automatizar el control. de estanqueidad de la válvula de gas. En la literatura científica y técnica, se presta poca atención a estos métodos de prueba debido a su sensibilidad relativamente baja, sin embargo, se observa que son más fáciles de automatizar. Al mismo tiempo, no existen recomendaciones para la selección y el cálculo de los parámetros de los dispositivos de control de fugas, realizados de acuerdo con el esquema de comparación con un suministro continuo de presión de prueba. Por lo tanto, la investigación en el campo de la dinámica de gases de contenedores muertos y fluidos como elementos de esquemas de control, así como las técnicas de medición de presión de gases como base para crear nuevos tipos de convertidores, sensores, dispositivos y sistemas para el control automático de la estanqueidad de los productos. que son prometedores para su uso en la producción de accesorios de gas.

Durante el desarrollo e implementación de dispositivos automatizados de control de fugas, surge una pregunta importante sobre la confiabilidad de la operación de control y clasificación. En este sentido, se llevó a cabo un estudio correspondiente en la disertación, en base al cual se desarrollaron recomendaciones que permiten, con clasificación automática por el parámetro de "estanqueidad", excluir la entrada de productos defectuosos en productos adecuados. Otro tema importante es garantizar el rendimiento especificado de los equipos automatizados. La disertación proporciona recomendaciones para calcular los parámetros de operación de un banco de pruebas automatizado para el control de estanqueidad, dependiendo del desempeño requerido.

El trabajo consta de una introducción, cuatro capítulos, conclusiones generales, una bibliografía y un apéndice.

El primer capítulo analiza las características del control de la estanqueidad de los accesorios de gas, que permiten una cierta fuga durante la operación. Se proporciona una descripción general de los métodos de prueba de estanqueidad al gas, clasificación y análisis de la posibilidad de su aplicación para la automatización del control de válvulas de gas, lo que permitió elegir el más prometedor: el método manométrico. Se consideran dispositivos y sistemas que permiten la automatización del control de estanqueidad. Se formulan las metas y objetivos de la investigación.

En el segundo capítulo se investigan teóricamente dos métodos de control de estanqueidad, realizando el método manométrico: el método de compresión con corte de presión y el método de comparación con suministro continuo de presión de prueba. Se determinaron modelos matemáticos de los métodos investigados, a partir de los cuales se realizaron estudios de sus características temporales y sensibilidad en diferentes modos de flujo de gas, diferentes capacidades de línea y relaciones de presión, lo que permitió revelar las ventajas del método de comparación. . Se dan recomendaciones sobre la elección de los parámetros de los circuitos de control de estanqueidad.

En el tercer capítulo, se investigan experimentalmente las características estáticas y temporales de las líneas del circuito de control de estanqueidad mediante el método de comparación a varios valores de fuga, capacitancia de línea y presión de prueba, se muestra su convergencia con dependencias teóricas similares. Se ha comprobado experimentalmente la operatividad y se han evaluado las características de precisión del dispositivo de control de estanqueidad, realizado según el esquema de comparación. Se presentan los resultados de la evaluación de la confiabilidad de la clasificación de productos por el parámetro de "estanqueidad" y las recomendaciones para configurar los dispositivos de control y clasificación automatizados correspondientes.

El cuarto capítulo proporciona una descripción de los esquemas de automatización típicos para el método de prueba de calibre y recomendaciones para el diseño de equipos automatizados para el control de estanqueidad. Se presentan los diseños originales del sensor de fugas y el soporte multiposición automatizado para el control de fugas. Se proponen métodos de cálculo de los dispositivos de control de estanqueidad y sus elementos, presentados en forma de algoritmos, así como recomendaciones para el cálculo de los parámetros de funcionamiento de un puesto de control y selección, en función de las prestaciones requeridas.

El Apéndice presenta las características de los métodos de prueba de fugas de gas y las dependencias temporales de las posibles secuencias de cambios en los regímenes de flujo de gas en el tanque de flujo.

disertaciones similares en la especialidad "Automatización y control de procesos tecnológicos y de producción (por industria)", 13.05.06 código VAK

• Fundamentos metodológicos y teóricos de la automatización de productos de prueba de tecnología de aviación y cohetes en bancos rotativos. 2001, Doctor en Ciencias Técnicas Kazantsev, Vladimir Petrovich

• Dispositivo termoconductometrico para monitorear la fuga de gases potencialmente peligrosos basado en transistores de efecto de campo 2000, Candidata de Ciencias Técnicas Olga Borisovna Veryaskina

• Mejora de los métodos para evaluar la calidad y la fiabilidad operativa de las válvulas de cierre en las condiciones de los principales gasoductos: en el ejemplo de OOO Severgazprom 2005, candidato de ciencias técnicas Adamenko, Stanislav Vladimirovich

• Complejo tecnológico y de medición computarizado para el ajuste automatizado de manómetros 2004, candidato de ciencias técnicas Kuznetsov, Alexander Alexandrovich

• Métodos y medios de diagnóstico técnico de la estanqueidad de los equipos de la central nuclear 2000, Doctor en Ciencias Técnicas Davidenko, Nikolay Nikiforovich

Conclusión de la tesis sobre el tema "Automatización y control de procesos tecnológicos y producción (por industria)", Barabanov, Viktor Gennadievich

4. Los resultados del estudio de esquemas de control de fugas basados ​​en el método de comparación con un suministro continuo de presión de prueba revelaron una discrepancia entre las características teóricas y experimentales en sus secciones de trabajo de no más del 5%, lo que permitió determinar la dependencias para la elección de los parámetros de funcionamiento de los correspondientes dispositivos de control y clasificación.

5. Un estudio experimental de un modelo experimental de un dispositivo para monitorear la estanqueidad a una tasa de fuga y una presión de prueba correspondientes a las características técnicas de los equipos neumáticos en serie, confirmó la posibilidad de crear dispositivos de control y clasificación automatizados basados ​​​​en el método de comparación, el cuyo error no supera el 3,5%, y la sensibilidad corresponde al rango de sensibilidad especificado para el método de prueba de fugas del manómetro.

6. Se ha determinado un método de evaluación probabilística de la confiabilidad de la clasificación de productos de acuerdo con el parámetro de "estanqueidad" y, sobre esta base, se han propuesto recomendaciones para configurar dispositivos de control y clasificación automatizados basados ​​en el método de comparación.

7. Se proponen esquemas típicos de automatización del método manométrico de prueba de estanqueidad y recomendaciones para el diseño de equipos automatizados para monitorear la estanqueidad.

8. Se ha desarrollado un diseño de un sensor de estanqueidad con características de rendimiento mejoradas, protegido por la patente RF N° 2156967, se ha propuesto un modelo matemático y un método para su cálculo, que permite evaluar las características de este tipo de sensores en la etapa de diseño.

9. El diseño de un soporte automatizado de múltiples posiciones para control de estanqueidad, protegido por patentes de la Federación Rusa No. 2141634, No. 2194259, y recomendaciones para determinar los parámetros operativos del soporte, según el rendimiento requerido; un método para calcular un dispositivo de control de fugas por el método de comparación con un suministro continuo de presión de prueba, que se utiliza en el diseño del soporte, y métodos para calcular dos tipos de dispositivos de sellado que aseguran una instalación confiable de los productos probados en el Se proponen puestos de trabajo del stand, lo que amplía las capacidades de los proyectistas de equipos automatizados para el control de estanqueidad.

10. Todos los métodos de cálculo de dispositivos utilizados para automatizar el control de estanqueidad se presentan en forma de algoritmos que, junto con sus esquemas y diseños típicos, permiten crear equipos CAD para automatizar el método manométrico de prueba de estanqueidad.

Lista de literatura de investigación de tesis Barabanov, candidato de ciencias técnicas, Viktor Gennadievich, 2005

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