论文部分内容阅读
摘 要：在目前的压力容器液压试验过程中，由于是人工进行操作的，因此液压试验的效率比较低，得出的试验的结果也存在着较大的差异，基于此就使用微型计算机控制技术进行压力容器数字化液压试验系统。试验中的压力以及温度数据等需要使用传感器技术进行数字化采集，通过微型计算机控制技术对自动控制模块进行设计，从而自动化的管理控制试验过程。上位机以及下位机之间的数据的轉换通过串口通信技术来实现，提高系统稳定性，保证试验结果的准确。
关键词：压力容器；数字化；液压试验系统
进行压力容器液压试验，主要是对压力容器的强度进行检验，明确其是不是有能够承受设计压力下安全运行的能力。压力容器在出厂前需要严格的进行液压试验。试验的主要内容有，首先需要排净容器内的气体，并将液体充满容器，试验过程中需要保证容器的观察表面是干燥的[1]。其次就是如果试验的压力容器的金属薄壁温度与试验介质温度靠近时，需要将容器中的压力提高，使其达到设计压力，在保证不出现泄露的情况下，才能够达到容器的试验压力，将试验压力保持约半小时左右，结束后需要进行降压，在保压的过程中不能够出现泄露的现象。
现阶段，我国的压力容器制造厂依旧使用手动控制试验的方式对压力容器的耐压以及泄露进行试验，通过眼看、手记的形式采集数据信息，需要依靠工作人员的自觉性保证试验的准确以及规范，但是数据也是存在一定的误差。本文就对压力容器数字化液压试验系统进行分析，实现精确地数据采集，保证自动化的试验。
一、压力容器数字化液压试验系统
与传统使用指针式仪表以及手动控制阀门的形式进行试验的方式不同，压力容器数字化液压试验系统是通过数字化和自动化的方式进行试验的。系统需要对压力、温度节能型采集、保存和显示，并自动化的控制压力的升高、保持以及卸下。为了能够使这一目标顺利的实现，使用传感器开展数字化测量，通过单片机驱动继电器自动控制试压泵和电磁阀[2]，对于采集到的数据，使用上位机系统进行处理、显示以及保存。因此将数字化液压试验系统划分为计算机管理系统、数据采集以及控制系统。数据采集以及控制系统可以分为数字化测量、自动控制以及通信模块三种。数字化测量模块的测量是利用传感式测量仪表进行的，将测量得到的信号通过模数转换，将其传送给单片机。自动控制模块使利用继电器控制阀门和试压泵。通过RS-232串口通信实现计算机管理系统与单片机之间的联系。
二、数字化液压试验系统的基本原理
在数字化液压试验系统中，AT89C52单片机是其核心部分，将传感器与A/D转换器连接在一起，通过ULN2003A驱动继电器。对于振荡电路，由于需要明确串口通信的需要，因此使用11.0592MHz频率的晶振，从而保证串口通信能够实现9600baud的波特率[3]。单片机的复位电路是基于RC充电原理实现的。
1、数字化测量模块
不同的压力容器试验，其压力范围是不同的，要依据实际情况设计具备3条试验通道的控制管路。
在压力容器耐压试验过程中需要对压力和温度进行测量，本文中的数字化液压试验系统中有3个通道，其对应的压力测量范围也是不同的，因此需要根据容器压力的大小选择合适的通道。通道上都装有压力变送器，就是能够案例一定的比例将压力的变量进行转换，使其达到标准的输出信号。选择MIK-300型扩散硅压力变送器，这种压力变送器比较稳定，有很强的适应性，并且其准确性也比较高。传感器量程需要是一般测量压力的1.5倍。主要是在压力峰值不稳定波动的情况下，能够避免压力传感器诶瞬间的峰值破坏。在测量水温时，一般情况下水压实验都是在水在常温状态下进行的，对精度的要求不是很高，因此就可以使用经过防水处理的DSI8B20单线数字温度传感器。
在数字化测量模块中，A/D转换器是比较关键和重要的器件，通过实际的情况，利用数字液压试验系统明确传感器每秒数据的采集次数以及采集的周期，由于采集的频率和精度要求不高，并且还需要后期的改进，因此一般选择的是美国国家半导体公司生产的ADC0809逐次逼近式 A/D模数转换器[4]，这种转换器有8个通道，能够根据地址码锁存译后的信号进行 A/D转换。
2、自动化控制模块
数字化液压试验系统中需要对电磁阀、电磁卸荷阀和试压泵进行控制，使用 G3NA-220B型固态继电器控制电磁阀和试压泵，固态继电器相比于电磁继电器，使用的时间更长，具有很高的可靠性，并且能够很好的抵抗电磁的干扰，灵敏度很高，同时还能够防潮防腐。由于液压试验的环境比较潮湿，使用这种方法使最好的。
固态继电器的驱动芯片是ULN2003A高压大电流达林顿晶体管阵列电路，这是一种7路的反向电路。使用单片级的P1口电平进行继电器的驱动。
压力容器液压试验的过程是这样的，当单片机上电复位之后，需要对串口进行连续的扫描，上位机发送出信号后，液压试验就开始进行，利用单片机对原有通道数、试验压力等进行自动更新，从而完成试验的过程。
3、通信模块
计算机和微型计算机的数据传输是有串行和并行之分的，由于通信距离的影响，使用的是异步串行的方式进行传送数据。
4、计算机管理系统
这种管理系统是以Window7操作系统为基础的，拟将使用Visual C++进行开发，将试验参数预先录入，并将试验的参数发给数据采集以及控制系统，使用串口进行接收，并进行保存，使数据能够通过数字、曲线的方式呈现在屏幕上。
结束语：
本次研究中是使用单片机对压力容器数字化液压试验系统进行处理的，实现数字化的信息采集，以及自动化的控制。将计算机、传感器以及微机控制技术简化复杂的液压试验过程，由单人就可以完成计算机的操作，保证液压试验数据的采集以及控制，比较便捷，直观性较好，得出的结果也比较准确，具有很好的应用前景。在这以试验系统中，由于对升压以及降压的速度控制不足，因此还需要进一步完善。
参考文献
[1] 张小林，朱海清.压力容器数字化液压试验系统[J].轻工机械，2016，01：55-58.
[2] 霍修冀，滕照峰，张显华，毛静丽，刘智.微机测试技术在压力容器水压试验中的应用[J].石油化工设备，2012，02：80-84.
[3] 陈学东，崔军，章小浒，关卫和，寿比南，谢铁军.我国压力容器设计、制造和维护十年回顾与展望[J].压力容器，2012，12：1-23.
[4] 傅黎航.空气分离装置施工现场压力容器和管道的压力试验[J].中国石油和化工标准与质量，2013，19：17-18.
关键词：压力容器；数字化；液压试验系统
进行压力容器液压试验，主要是对压力容器的强度进行检验，明确其是不是有能够承受设计压力下安全运行的能力。压力容器在出厂前需要严格的进行液压试验。试验的主要内容有，首先需要排净容器内的气体，并将液体充满容器，试验过程中需要保证容器的观察表面是干燥的[1]。其次就是如果试验的压力容器的金属薄壁温度与试验介质温度靠近时，需要将容器中的压力提高，使其达到设计压力，在保证不出现泄露的情况下，才能够达到容器的试验压力，将试验压力保持约半小时左右，结束后需要进行降压，在保压的过程中不能够出现泄露的现象。
现阶段，我国的压力容器制造厂依旧使用手动控制试验的方式对压力容器的耐压以及泄露进行试验，通过眼看、手记的形式采集数据信息，需要依靠工作人员的自觉性保证试验的准确以及规范，但是数据也是存在一定的误差。本文就对压力容器数字化液压试验系统进行分析，实现精确地数据采集，保证自动化的试验。
一、压力容器数字化液压试验系统
与传统使用指针式仪表以及手动控制阀门的形式进行试验的方式不同，压力容器数字化液压试验系统是通过数字化和自动化的方式进行试验的。系统需要对压力、温度节能型采集、保存和显示，并自动化的控制压力的升高、保持以及卸下。为了能够使这一目标顺利的实现，使用传感器开展数字化测量，通过单片机驱动继电器自动控制试压泵和电磁阀[2]，对于采集到的数据，使用上位机系统进行处理、显示以及保存。因此将数字化液压试验系统划分为计算机管理系统、数据采集以及控制系统。数据采集以及控制系统可以分为数字化测量、自动控制以及通信模块三种。数字化测量模块的测量是利用传感式测量仪表进行的，将测量得到的信号通过模数转换，将其传送给单片机。自动控制模块使利用继电器控制阀门和试压泵。通过RS-232串口通信实现计算机管理系统与单片机之间的联系。
二、数字化液压试验系统的基本原理
在数字化液压试验系统中，AT89C52单片机是其核心部分，将传感器与A/D转换器连接在一起，通过ULN2003A驱动继电器。对于振荡电路，由于需要明确串口通信的需要，因此使用11.0592MHz频率的晶振，从而保证串口通信能够实现9600baud的波特率[3]。单片机的复位电路是基于RC充电原理实现的。
1、数字化测量模块
不同的压力容器试验，其压力范围是不同的，要依据实际情况设计具备3条试验通道的控制管路。
在压力容器耐压试验过程中需要对压力和温度进行测量，本文中的数字化液压试验系统中有3个通道，其对应的压力测量范围也是不同的，因此需要根据容器压力的大小选择合适的通道。通道上都装有压力变送器，就是能够案例一定的比例将压力的变量进行转换，使其达到标准的输出信号。选择MIK-300型扩散硅压力变送器，这种压力变送器比较稳定，有很强的适应性，并且其准确性也比较高。传感器量程需要是一般测量压力的1.5倍。主要是在压力峰值不稳定波动的情况下，能够避免压力传感器诶瞬间的峰值破坏。在测量水温时，一般情况下水压实验都是在水在常温状态下进行的，对精度的要求不是很高，因此就可以使用经过防水处理的DSI8B20单线数字温度传感器。
在数字化测量模块中，A/D转换器是比较关键和重要的器件，通过实际的情况，利用数字液压试验系统明确传感器每秒数据的采集次数以及采集的周期，由于采集的频率和精度要求不高，并且还需要后期的改进，因此一般选择的是美国国家半导体公司生产的ADC0809逐次逼近式 A/D模数转换器[4]，这种转换器有8个通道，能够根据地址码锁存译后的信号进行 A/D转换。
2、自动化控制模块
数字化液压试验系统中需要对电磁阀、电磁卸荷阀和试压泵进行控制，使用 G3NA-220B型固态继电器控制电磁阀和试压泵，固态继电器相比于电磁继电器，使用的时间更长，具有很高的可靠性，并且能够很好的抵抗电磁的干扰，灵敏度很高，同时还能够防潮防腐。由于液压试验的环境比较潮湿，使用这种方法使最好的。
固态继电器的驱动芯片是ULN2003A高压大电流达林顿晶体管阵列电路，这是一种7路的反向电路。使用单片级的P1口电平进行继电器的驱动。
压力容器液压试验的过程是这样的，当单片机上电复位之后，需要对串口进行连续的扫描，上位机发送出信号后，液压试验就开始进行，利用单片机对原有通道数、试验压力等进行自动更新，从而完成试验的过程。
3、通信模块
计算机和微型计算机的数据传输是有串行和并行之分的，由于通信距离的影响，使用的是异步串行的方式进行传送数据。
4、计算机管理系统
这种管理系统是以Window7操作系统为基础的，拟将使用Visual C++进行开发，将试验参数预先录入，并将试验的参数发给数据采集以及控制系统，使用串口进行接收，并进行保存，使数据能够通过数字、曲线的方式呈现在屏幕上。
结束语：
本次研究中是使用单片机对压力容器数字化液压试验系统进行处理的，实现数字化的信息采集，以及自动化的控制。将计算机、传感器以及微机控制技术简化复杂的液压试验过程，由单人就可以完成计算机的操作，保证液压试验数据的采集以及控制，比较便捷，直观性较好，得出的结果也比较准确，具有很好的应用前景。在这以试验系统中，由于对升压以及降压的速度控制不足，因此还需要进一步完善。
参考文献
[1] 张小林，朱海清.压力容器数字化液压试验系统[J].轻工机械，2016，01：55-58.
[2] 霍修冀，滕照峰，张显华，毛静丽，刘智.微机测试技术在压力容器水压试验中的应用[J].石油化工设备，2012，02：80-84.
[3] 陈学东，崔军，章小浒，关卫和，寿比南，谢铁军.我国压力容器设计、制造和维护十年回顾与展望[J].压力容器，2012，12：1-23.
[4] 傅黎航.空气分离装置施工现场压力容器和管道的压力试验[J].中国石油和化工标准与质量，2013，19：17-18.