温度压力安全阀综合测试机
技术方案
项目 | 说明 |
适用产品 | 温度压力安全阀,产品规格按客户样品及图纸确认,当前方案按 DN20/DN25 兼容设计预留 |
测试介质 | 水,支持常温水、循环热水及指定压力工况 |
测试项目 | 压力密封、压力开启、泄放压力、回座压力、温度开启、温度回座、耐久、排水量/流量、外部泄漏 |
控制方式 | PLC + 触摸屏 + 仪表/工控机数据采集,支持扫码绑定、自动测试、曲线记录和报告输出 |
设计依据 | 参考 ANSI Z21.22/CSA 4.4、GB20910 及客户产品测试规范 |
方案目标:本方案用于建设一套温度压力安全阀综合测试设备,实现压力性能、温度动作性能、密封性能、耐久性能及排水量数据的自动化检测,提升测试一致性、数据追溯性和生产/研发验证效率。 |
温度压力安全阀综合测试机用于模拟安全阀在热水供应系统中的压力、温度及排放工况。设备通过增压供水、温度循环控制、夹具密封、流量检测、出口状态检测和自动泄压控制,完成安全阀关键性能测试,并自动记录全过程数据。
设备采用模块化设计,主要由水路循环系统、压力控制系统、温度控制系统、测试夹具系统、流量与状态检测系统、电气控制系统、数据采集与软件系统组成。测试过程可通过配方参数管理,适应不同型号、不同设定压力和不同设定温度的产品。
· 参考 ANSI Z21.22/CSA 4.4 中关于热水系统用泄压阀压力元件、温度元件、耐久及泄漏性能的测试要求。
· 参考 GB20910 及客户最终确认的产品图纸、检验规范、出厂测试要求。
· 支持生产在线检测、研发验证、抽样复测和设备验收测试。
· 本方案以水路测试为主。如客户需完整蒸汽排放能力认证测试,可另行配置蒸汽排量测试模块或采用第三方型式试验装置。
序号 | 项目 | 技术参数 |
1 | 工作电源 | 三相五线制 AC 380 V,带可靠接地及漏电保护 |
2 | 装机功率 | 约 40 kW,按最终加热功率、泵组及工位数量确认 |
3 | 外接气源 | 0.6 MPa,用于夹紧、密封、阀门动作等气动执行机构 |
4 | 外接水源 | >0.1 MPa,建议配置过滤、补水及低水位保护 |
5 | 测试介质 | 常温水/循环热水 20-99℃ |
6 | 测试压力 | 最高 15 bar 设计预留;实际范围按泵、管路、夹具及被测产品确认 |
7 | 压力测量 | 0~1.6 MPa,精度 0.1% 或按客户要求配置 |
8 | 温度范围 | 常温至 100°C,温度控制精度目标优于 +/-0.2°C |
9 | 流量测量 | 0-176 L/h 微流量检测;0-3 m3/h 排量检测 |
10 | 采样周期 | 0.1 s,可记录压力、温度、流量、液位/出水信号和工位状态 |
11 | 设备结构 | 铝型材/不锈钢框架,304 不锈钢水箱及水路接触部件 |
12 | 工位配置 | 可按需求配置压力测试工位、温度开启工位、温度关闭工位及耐久工位 |
系统模块 | 功能说明 |
压力供水模块 | 采用变频增压泵、压力罐、调压阀及压力传感器形成闭环压力控制,支持升压、稳压、降压及自动泄压。 |
温度控制模块 | 由水箱、测温罐、加热器、循环泵、散热/冷却回路和 PT100 温度传感器组成,实现预热、升温、恒温和降温。 |
测试夹具模块 | 按安全阀接口定制夹具,采用螺纹链接和密封结构,保证安装定位、密封可靠和更换方便。 |
流量检测模块 | 配置小流量计用于密封泄漏和开启瞬间判定,配置大流量计用于排水量或排放能力数据采集。 |
出水/液位检测模块 | 温度开启及关闭测试可通过透明管、液位传感器或出口信号检测阀门动作状态。 |
电气控制模块 | PLC 负责顺序动作、联锁保护、自动循环、报警处理;触摸屏用于配方设置、状态显示和手动调试。 |
数据采集模块 | 采集压力、温度、流量、工位状态、报警和测试结果,形成 SN 级追溯记录和测试报告。 |
测试程序按程序自动运行。每个配方包含产品型号、设定压力、设定温度、升压速率、降压速率、升温速率、降温速率、流量阈值、保压时间、循环次数和判定限值。
步骤 | 操作内容 | 判定/输出 |
1 | 确认设备电源、气源、水源、排水、急停和防护门状态正常。 | HMI 无报警,安全联锁有效。 |
2 | 扫码或录入产品 SN,选择对应产品配方。 | SN 与配方绑定,未扫码或配方不匹配禁止启动。 |
3 | 检查压力、温度、流量、液位/出水传感器状态。 | 传感器零点、量程及通讯状态正常。 |
4 | 安装样品,确认接口、感温棒方向、密封面和夹具位置。 | 夹具到位信号正常,无机械干涉。 |
5 | 低压充水、排气并检查管路和夹具是否泄漏。 | 压力和流量稳定,无异常泄漏。 |
步骤 | 操作内容 | 控制条件 | 判定/记录 |
1 | 关闭泄压阀,打开进水阀,低压充水并排尽空气。 | 低压循环 10-30 s | 排气完成后进入升压。 |
2 | 升压至密封测试压力。 | 推荐为 0.95 x 设定开启压力,升压速率可设。 | 记录 P1 和保压开始时间。 |
3 | 在密封压力下保压并监测出口流量/滴水信号。 | 保压 30-60 s 或按客户规范。 | 无连续流量、无滴漏为合格;记录最大流量和压降。 |
4 | 不合格时自动泄压并报警。 | 泄压至安全压力后允许开夹具。 | 记录泄漏、压降或夹具异常代码。 |
步骤 | 操作内容 | 控制条件 | 判定/记录 |
1 | 密封测试合格后,保持样品安装状态并确认测试水温。 | 常温点或客户指定温度点。 | 记录 T1 和初始 P1。 |
2 | 从低于设定压力的安全压力开始升压。 | 起始压力建议 <=0.8 x 设定压力;升压速率按配方。 | 记录升压曲线。 |
3 | 出口出现稳定流量或达到开启阈值时,记录开启压力。 | 开启阈值可采用微流量计或出水信号,防抖时间可设。 | 记录 P_open、T1、F2 和动作时间。 |
4 | 继续调节压力,使阀门在规定流量下泄放。 | 流量条件按产品规范或客户验收要求。 | 记录 P_relief、F1/F2;检查泄放压力限值。 |
5 | 缓慢降压,监测流量下降和阀门关闭点。 | 降压速率按配方,信号低于阈值并保持防抖时间。 | 记录 P_reseat;检查回座压力限值。 |
6 | 同一测试点重复三次。 | 每次循环回到起始压力并确认无残余流量。 | 输出三次数据、平均值、极差和最终判定。 |
步骤 | 操作内容 | 控制条件 | 判定/记录 |
1 | 将样品安装至温度测试夹具,确保感温棒处于循环热水有效冲刷区域。 | 温度探头尽量靠近感温棒测量位置。 | 记录安装状态和工位号。 |
2 | 水箱预热并向测温罐补水,建立循环。 | 生产测试可预热至约 85°C,再由罐体/管道加热升温。 | 记录初始水温。 |
3 | 建立测试压力和循环流量。 | 压力按配方设置,在线测试可参考 1 bar。 | P1 稳定后进入升温。 |
4 | 按设定升温速率升温并监测出口信号。 | 升温速率可设;标准参考 2-3°C/min。 | 首次稳定出水/液位信号触发时记录 T_open。 |
5 | 达到开启后进入降温阶段。 | 最高温度不超过设备和产品安全限值。 | 到上限未开启则判定不开启。 |
6 | 按设定降温速率降温并监测关闭点。 | 降温速率可设;标准参考 <=3°C/min。 | 出口信号消失并保持后记录 T_reseat。 |
7 | 重复三次或按客户要求执行。 | 每次循环均记录完整曲线。 | 输出开启温度、回座温度、平均值和判定。 |
步骤 | 操作内容 | 控制条件 | 判定/记录 |
1 | 完成温度开启后,将样品进入关闭验证工位或同工位降温阶段。 | 目标温度可设为约 85°C 或客户指定关闭验证温度。 | 记录 SN 和工位号。 |
2 | 夹紧样品并建立循环,使热水流经感温棒。 | P1、T1 稳定,出口检测信号正常。 | 记录稳定条件。 |
3 | 观察出口是否持续出水。 | 观察 30-60 s 或按规范。 | 无连续出水信号为合格。 |
4 | 异常时确认夹具密封、传感器误报及温度是否超限。 | 排除设备原因后判产品不合格。 | 记录异常代码和复测结果。 |
步骤 | 操作内容 | 控制条件 | 判定/记录 |
1 | 耐久前先完成基准压力或温度性能测试。 | 记录基准开闭点和曲线。 | 形成耐久前数据。 |
2 | 压力耐久:按设定压力循环开启、泄放、回座。 | 循环次数按客户要求,标准参考 100 次。 | 记录循环次数、峰值压力和异常次数。 |
3 | 温度耐久:按设定温度循环开启和关闭。 | 高于开启温度的热水条件下循环,次数按配方。 | 记录开启/关闭信号和温度曲线。 |
4 | 耐久后复测压力、温度和密封性能。 | 复测方法同 5.2-5.4。 | 复测结果满足限值为合格。 |
5 | 完成后检查阀体、密封面、标识和动作状态。 | 无卡滞、无外漏、标识清晰。 | 记录外观及功能检查结果。 |
步骤 | 操作内容 | 控制条件 | 判定/记录 |
1 | 选择产品额定排量或客户指定流量条件。 | 按流量大小选择小流量计或大流量计。 | 配方锁定量程和采样时长。 |
2 | 使阀门在规定压力或温度工况下开启并稳定。 | 压力、温度和流量进入稳定区间。 | 记录稳定区间起止时间。 |
3 | 连续采集瞬时流量并计算平均排量。 | 建议采样 >=60 s 或按客户规范。 | 输出平均流量、最大/最小流量和总排水量。 |
4 | 与客户限值或产品额定值比较。 | 水排量按 L/h 或 m3/h 判定。 | 保存计算结果和曲线。 |
测试项目 | 判定原则 | 数据输出 |
压力密封 | 低于设定开启压力的密封压力下无连续流量、无滴漏,压降满足客户限值。 | 密封压力、保压时间、最大流量、压降、判定结果 |
开启压力 | 按客户产品规范判定;参考标准范围可设为设定压力的 90%-105%。 | 三次开启压力、平均值、极差、测试温度 |
泄放压力 | 规定流量下泄放压力满足产品限值;参考要求为不超过开启压力 110%。 | 泄放压力、流量、稳定时间 |
回座压力 | 阀门关闭点满足产品限值;参考要求为不低于泄放压力 80%。 | 回座压力、关闭阈值、关闭时间 |
温度开启 | 按产品规定温度判定;参考要求为设定温度 +/-5.5°C 内且不高于 99°C。 | 开启温度、压力、升温速率、出口信号 |
温度回座 | 回座温度满足客户限值;参考要求为不低于设定开启温度 14°C 以上的偏差限值。 | 回座温度、降温速率、出口信号 |
耐久 | 循环后复测压力、温度、密封性能仍满足限值。 | 循环次数、异常次数、耐久前后数据、偏差 |
排水量 | 平均流量或总排水量满足客户要求。 | 平均流量、总排水量、采样时长、压力温度曲线 |
功能 | 说明 |
配方管理 | 维护产品型号、设定压力、设定温度、速率、阈值、保压时间、循环次数和判定限值。 |
扫码追溯 | 扫码后启动测试,自动绑定 SN、配方、工位、时间、测试人员和测试结果。 |
自动测试 | 按测试步骤自动控制阀门、泵、加热、夹具、排水和泄压动作。 |
实时监控 | 显示压力、温度、流量、液位/出水信号、夹具状态、报警状态和当前步骤。 |
曲线记录 | 按 0.1 s 采样记录压力、温度、流量及开关量状态,支持曲线查看。 |
报表输出 | 自动生成单件报告和批量统计,支持合格率、平均值、极差、异常代码等数据输出。 |
权限管理 | 配方修改、复测、数据删除和手动调试需权限控制。 |
· 超压保护:压力超过设定上限时停止增压并自动泄压。
· 超温保护:水温超过设定上限时停止加热并启动冷却/排水保护。
· 低水位/无水保护:防止加热器干烧和泵空转。
· 夹具联锁:夹具未到位、防护门未关闭时禁止启动测试。
· 急停保护:急停触发后关闭关键执行机构并进入安全泄压流程。
· 传感器异常保护:压力、温度、流量、液位信号异常时停机报警并记录故障代码。
序号 | 名称 | 规格/说明 | 数量 |
1 | PLC 控制器 | SMART 200 系列或同等级 | 1 套 |
2 | 触摸屏 | 7-10 寸,按最终界面需求配置 | 1 套 |
3 | 工控机/数据系统 | 用于数据采集、报表和曲线记录 | 1 套 |
4 | 压力传感器 | 0~1.6 MPa,0.1% 或按客户要求 | 按工位 |
5 | 温度传感器 | PT100,测温点按回路配置 | 按工位 |
6 | 小流量计 | 0-176 L/h,用于密封和开启判定 | 按工位 |
7 | 大流量计 | 0-3 m3/h,用于排水量测试 | 1 套 |
8 | 增压泵/循环泵 | 变频控制,按压力和流量需求选型 | 若干 |
9 | 加热系统 | 水箱加热、罐体/管道加热 | 按方案 |
10 | 测试夹具 | DN20/DN25 或客户样品接口定制 | 按工位 |
11 | 水箱及管路 | 304 不锈钢接液部件 | 1 套 |
12 | 电气元件 | 断路器、开关电源、继电器、按钮、指示灯等 | 1 套 |
验收项目 | 验收内容 | 合格要求 |
外观与结构 | 设备外形、安装质量、标识、管路布置、维护空间。 | 结构完整,标识清晰,操作维护方便。 |
压力控制 | 升压、稳压、降压、泄压动作。 | 压力控制稳定,无异常超调和泄漏。 |
温度控制 | 预热、升温、恒温、降温动作。 | 温度曲线稳定,满足设定范围和速率要求。 |
测试流程 | 压力密封、压力开闭、温度开闭、耐久、排水量流程。 | 自动流程完整,步骤和判定逻辑符合确认方案。 |
数据追溯 | 扫码、曲线、报表、异常记录。 | SN 与测试数据一一对应,报表可查询导出。 |
安全联锁 | 急停、超压、超温、夹具不到位、无水等保护。 | 报警和停机动作有效,泄压降温流程可靠。 |
· 本方案中的压力、温度、流量范围按现有需求和标准参考值编制,最终参数以客户样品、图纸和验收标准确认为准。
· 若需覆盖 ANSI/CSA 完整蒸汽排放能力测试,应增加蒸汽锅炉、冷凝称重和 121°C 暴露等专用模块,或作为第三方型式试验项目。
· 设备制造前需完成样品接口、夹具形式、工位数量、节拍要求、报表格式和通讯接口确认。
软件示意图
界面示意图
开启回座温度示意图
? 5 ???????????
温度耐久示意图
现场测试图