水压机（对钢管进行静水压试验的机器）

概述

钢管传送装置负责钢管的进出传送，水路系统负责钢管进行静水压试验时向钢管里充水打压，油路系统负责钢管静水压试验时控制封头实现管端油水压力平衡，控制系统负责整个设备的自动运行控制和试验数据的自动保存和历史数据的管理。下面对控制系统进行简要介绍。

特点

工作行程大，在全行程中都能对工件施加最大工作力，能更有效地锻透大断面锻件，没有巨大的冲击和噪声，劳动条件较好，环境污染较小。

组成

水压机的控制系统是一套简单的DCS控制系统，它由硬件系统、软件系统和人三部分组成。

硬件系统主要由上位机、下位机、人机接口、现场传感器和可执行元件组成。

上位机包括工程师站和操作员站，他们共用一台电脑，上位机还作为数据服务器使用，存储试验数据。

下位机由一台西门子S7-200PLC担任，它负责对现场传感器检测到的信号传送给上位机进行信号处理，同时它又把上位机的控制指令翻译成执行指令控制现场可执行元件的动作，从而实现系统整体自动协调动作，完成钢管的静水压试验。

人机接口包括键盘、鼠标和操作台。利用键盘、鼠标，通过电脑操作画面完成参数传递和实时监控显示以及数据报表的打印等操作。操作台完成外围辅助设备的动作，包括钢管传送、油泵和水泵的起停、管端封头的移动等。

现场传感器有水压传感器和油压传感器，它们负责实时检测水路系统和油路系统的压力，将它们转换为电信号传送到PLC，等待进一步处理。

可执行元件包括电液比例阀、电磁换向阀、电机和信号指示灯，它们负责实现机械的各个具体动作和相关信号指示。

软件系统包括：监控组态软件、历史数据管理软件、PLC运行开发软件（Step 7 Micro Win 3.2）。

监控组态软件包括开发环境系统和运行环境系统。它们安装在工程师站和操作员站上，工程师有权限运行开发环境系统和运行环境系统，操作员只能运行运行环境系统。在运行环境系统里，实行分级密码保护，不同权限的操作员只能运行对应权限的操作，工程师具有最高权限，他可以进行所有操作。工程师利用开发环境系统开发出监控程序，运行环境系统负责现场实时数据的采集和保存。

历史数据管理软件包括数据库系统（Access数据库）、数据报表查询软件（利用VB开发的可执行文件）、VB开发系统，它们负责历史数据的报表查询。

工程师利用PLC开发软件开发出控制软件，通过PLC系统完成所需的动作。PLC运行软件下载到PLC存储器，通过自动运行控制现场可执行元件的动作。

人员组成有工程师和操作员。工程师负责控制系统的软件维护和硬件技术支持。

操作员负责具体操作，完成水压机的所有功能。

工作原理

水压机外形

控制系统的工作原理主要分为以下几部分：

1．工程师设置好控制参数；

2．根据工艺要求，操作员修改传送工艺参数；

3．操作员利用操作台通过PLC控制钢管传送装置完成钢管的传送；

4．当钢管到达试验位置后，操作员通过人机接口完成管端密封和管内预充水，开始钢管静水压试验；

5．水压传感器实时检测钢管里的水压值，传送到PLC进行信号分析处理，根据油水平衡原理，计算出油压控制信号，输出到电液比例阀的功率驱动单元，控制电液比例阀的动作，进而控制管端封头的油压值，实现油水平衡，完成钢管的静水压试验。油压传感器和水压传感器检测到的信号同时被实时送到工控机里，操作员通过监控画面实时监控试验过程。

小水压机

一、应用范围：

0-300Mpa 液压试验，能够满足管件，阀门，气瓶等产品的耐压、静压、爆破性试验。

二、设备特点

1．增压泵，可轻松实现输出压力任意可调、可控，具有可记忆性仪表，记录瞬间爆破压力。

2．技术先进，结构设计合理。具有体积小、重量轻、外型美观大方的特点。

3．所有承压零件都采用国际知名品牌的标准零件，无任何焊接连接，方便拆卸，安全系数高，寿命长、便于维护。

4．可以选用手动控制，数显压力表显示，电脑控制等操作方式。

三、技术参数

1．驱动气压范围：0.1-0.8 Mpa；且输出压力和驱动气压成正比。

2．最大耗气量：0.6Nm3/min

3．压力测试范围：0—300Mpa，根据客户实际需求，选择相对应的压力。

4．工作介质：水、液压油、乳化液等。

5．可根据客户需求选择配置便携式自动记录仪。

总结

从以上的介绍可以看出：该水压机的控制系统是一套典型的DCS控制系统，它具备了DCS的基本组成要素：上位机、下位机、人机接口、人和现场执行元件等，通过该系统，我们可以对DCS系统有一个大概的了解，便于以后更好地学习、使用和维护DCS系统，逐步改进提高现有设备的控制系统，提高设备的自动化水平，进而提高生产力水平，创造更多的经济效益。

操作规程

（1）当压力计发生故障时，严禁使用水压机。

（2）工作前必须将砧面上的油污、水渍擦干，以免工作时飞溅伤人。

（3）开车前对水压机各部位进行认真检查；如各紧固螺栓、螺母的连接是否牢靠；立柱、工作缸柱塞和回程缸柱塞是否有研伤、积瘤存在；安装在立柱上的活动横梁下行限位器位置是否正确，限位面是否在同一水平高度上；上、下砧的固定楔是否紧固；各操纵手柄是否轻便、灵活，定位是否正确等。发现问题，应及时修理或更换。

（4）油箱中的油量应达到油标线以上；凡人工加注润滑油的部位，如立柱、柱塞等处，工作前应均匀喷涂润滑油；对操纵机构中各绞链、轴套、摇杆等也要注意添加润滑油。

（5）严禁超出设备允许范围的偏心锻造；切肩、剁料时，禁止在铁砧边上进行，剁刀应垂直放在坯料上，如在剁刀上加方垫时，方垫必须与剁刀背全面接触；禁止使用楔形垫，以免锻压时飞出伤人；冲孔时，开始施压和冲去芯料都要特别小心，禁止用上、下砧压住锻件后使用吊车拔出冲头。

（6）利用吊车配合锻造工作时，坯料在砧面上应保持水平；上砧落到锻坯上时不得有冲击。

（7）所有阀的研配不得泄漏，安全阀在调整好以后，最好打上铅封。

（8）充水罐内的低压水每半年左右应更换一次。

（9）水压机长时间停止工作时，应将水缸和所有管路系统的水放出。

（10）车间内的温度不应低于5℃。

（11）工作结束后应把分配器的操纵手柄搬到停止位置，清理场地，做好交接班工作。

晃动后果

（1）当立柱受到梁作用的附加弯矩时，立柱导套和立柱，柱塞和工作缸导套相接触并磨损，加剧了导向套的磨损，并使工作缸、柱塞和立柱的受力条件恶化，同时，使工作缸的密封函的损坏加剧。

（2）压力与管路系统对接处的密封垫局部反复受挤压，使对接处产生裂缝，易出现液压水泄露。

（3）在振动、晃动和下梁弯矩的频繁作用下，基础的二次灌浆被损坏，加剧设备晃动。同时地角螺栓受剪、拉和挤压弯矩作用而损坏。

（4）回程缸柱塞的台肩处是应力集中区，水压机立柱晃动，使回程小横梁在柱塞的台阶处作用，使柱塞在应力区易产生裂纹^[1]。