便器用重力式冲水装置综合试验机的改进与创新*

张　帆　谈一兵　 陈媛媛

(1 中国建材检验认证集团(陕西)有限公司　西安　710116)(2 国家建筑卫生陶瓷质量监督检验中心　西安　710116)(3 许昌市质量技术监督检验测试中心　河南 许昌　461000)



便器用重力式冲水装置综合试验机的改进与创新*

张帆1,2谈一兵3陈媛媛1

(1 中国建材检验认证集团(陕西)有限公司西安710116)(2 国家建筑卫生陶瓷质量监督检验中心西安710116)(3 许昌市质量技术监督检验测试中心河南 许昌461000)

摘要便器用重力式冲水装置作为便器的核心部位，是最常见的自动控制水箱进排水的洁具配件，业内称之为“马桶心脏”，主要包括进水阀、排水阀和冲洗水箱3类产品。笔者主要对重力式冲水装置综合试验机的软件进行了部分改进与创新，使得模拟量数据采集能够进行实时监控并自动记录，大大提高了工作效率，实现了无纸化试验。

关键词重力式冲水装置软件创新实时监控工作效率

前言

伴随着改革开放深入的发展，我国卫生洁具行业得以长足发展，并且形成了自有的技术特色，越来越多的生产企业提高了自己的竞争力。与此同时，卫生洁具——坐便器产品的发展约占便器类产品的80%左右，每年的坐便器市场需求量在4 000万件以上。水箱配件作为便器的核心部件，是最常见的自动控制水箱进排水的洁具配件。

自2007年以来，国家质检总局连续6年组织陶瓷坐便器产品质量抽查，虽然整体质量水平逐年稳步提高，但是业内称之为“马桶心脏”的水箱配件每年都存在或多或少的质量问题。在这种情况下，提高我国水箱配件产品质量就成了需要持续解决的问题。作为监控与检测水箱配件质量的仪器设备——便器用重力式冲水装置综合试验机自然就成为检测产品质量的重要手段，成了企业占领市场的重要保证。

本文主要讲述了SHWSCX-J-CTC便器用重力式冲水装置综合试验机在软件上的改进与创新研究，可最大化地满足顾客的需求，提高了整体检验的工作效率。

1　设备简述

SHWSCX-J-CTC便器用重力式冲水装置综合试验机主要依据中国国家标准GB 26730-2011《卫生洁具 便器用重力式冲水装置及洁具机架》中的相关条款设计，同时还兼容了北美标准ASSE 1002-2008《坐便器重力式冲洗水箱防虹吸进水阀技术要求》、欧洲标准EN14142-2005《有溢流功能的冲洗水箱进水阀》和EN 14055-2011《冲洗水箱》，以及澳洲标准AS 1772.2-2014《用水量为6/3 L或等效水量的坐便器 第二部分：水箱》中的相关条款，大大扩展了设备的测试性能和设备兼容性。

试验机根据上述标准中进水阀产品进水流量、静压力密封性、动压力密封性、耐压性、防虹吸功能、再开启功能、水击，排水阀产品自闭密封性、溢流能力、排水流量以及冲洗水箱产品安全水位、排水流量、额定冲水量、再开启功能等技术要求的试验方法及其规定的技术参数进行设计制造，检测设备实现了对便器用重力式冲洗装置上述技术指标的检测与分析。

便器用重力式冲水装置综合试验机系统采用模块及柔性和人工智能化方面的设计，同时采用PLC和人机界面，并根据不同的工位及不同的试验要求，对试验形式等有关参数的设置、试验方式等进行选择，使系统具有智能化。采用先进的触摸屏嵌入式系统及PLC控制系统技术，具有检测产品多样性、先进性，工作稳定，运行可靠，操作方便等特点。

图1　SHWSCX-J-CTC便器用重力式冲水装置综合试验机

该试验机主要由触摸屏、PLC控制系统、水路、气路(含真空)系统、执行机构、装夹试验测试台等部分组成。

其中控制柜内的压力测试系统，便于操作。设备的主要元器件采用进口或国内知名品牌厂家元器件，如压力传感变送元件、水泵的PID的变频调节等。

SHWSCX-J-CTC便器用重力式冲水装置综合试验机如图1所示。

2　设备特点

1)满足GB 26730-2011等标准有关强度、密封、水击、虹吸等试验。

图2为本试验机的执行机构。

图3为本试验机的虹吸工位。

图4为本试验机的耐压流量工位、水击工位。

1-过滤减压阀(使压力平稳的输出，保证压力稳定)2-精密减压阀(调节介质的流量)3-二位五通电磁阀(控制液压流动方向，包含开、关、停)4-气管(连接部件的通道，介质的流通渠道)5-气缸(导杆的伸缩运动，对按钮进行按压)

图2执行机构

1-真空泵(产生真空装置)2-真空罐(维持真空装置)3-真空调节阀(对产生的负压进行调节)4-压力表(显示调节后负压数值)5-压力计(提供管道中负压数值)6-球阀(打开和关闭负压)7-气水分离器(将液体和气体分离的装置)8-压力表(观察实验过程中压力值变化)9-透明管(观察实验过程中虹吸变化)10-球阀(排掉真空罐中水分和压力)11-球阀(排掉管道压力)12-球阀(排掉气水分离器水分和压力)

图3虹吸工位

1-阀门(控制自来水进水的打开和关闭)2-水槽(储存水源装置)3-水泵(液体增压并输送液体)4-排水阀(排掉水槽中的水)5-流量计(检测管道中流量的大小)6-球阀(控制管路中流量大小)7-铜管(标准要求)8、10-压力表(观察实验过程中压力值变化)9、11-球阀(打开或者关闭试验)

图4耐压流量工位、水击工位

2)可对系统的试验形式、运动状况等情况实时进行监测。系统根据检测值或给定值进行实时调节和控制。

3)在触摸屏幕上可以生成系统工艺画面、被控参数的实时数据、检测工艺选择画面等。

4)系统运行稳定、安全、可靠；系统具有可维修性，便于维护和保养。

3　设备的改进与创新

3.1人机界面

人机界面(Human Machine Interaction，简称HMI)，是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分。是指人和机器在信息交换和功能上接触或互相影响的领域或称界面所说人机结合面，信息交换，功能接触或互相影响，指人和机器的硬接触和软接触，此结合面不仅包括点线面的直接接触，还包括远距离的信息传递与控制的作用空间。

整个试验可以实时监控，并且通过人机界面进行试验参数的设定，并且实现对水泵、气缸以及阀门等执行机构进行实时控制，因而可以实现对试验参数的精确调节。

3.2高速采集系统

本试验机采用高速数据采集板卡来实现对高速数据的采集、处理。通过对各个参数信号进行采集，形成信号曲线，可以实时进行连续高速的数据传输及Windows下更可靠的性能。在采样时，可以自行完成对多路选通开关的控制。

在进行检验的过程中，采用了高速数据采集板卡，可以克服一般模拟量数据采集方式采样频率低，容易丢失采样点的问题。高速数据采集板卡能够对试验中的各个参数进行实时监控，采样频率高，保证了水击等试验中的高速采样速度200 Hz的要求，能够生成曲线图，该数据曲线可以实现导出打印等功能。

该试验机还具有气缸自动按压和按压力自动测量功能，有效避免了人的因素引起的按压力和时间对于试验的影响。在采集数据过程中可以自动记录，实时生成曲线图，并且按照要求进行试验的记录和输出打印。

3.3液位传感器

基于标准水箱和隐藏式水箱的差异，因此对以往的设备进行改进，增加了一个投入式液位传感器，其是一种测量液位的压力传感器，基于所测液体静压与该液体的高度成比例的原理，采用隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压力敏感传感器，将静压转换为电信号，再经过温度补偿和线性修正，转化成标准电信号。它是基于所测液体静压与该液体的高度成比例的原理，采用国外先进的隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压力敏感传感器，将静压转换为电信号，再经过温度补偿和线性修正，转化成标准电信号(一般为4～20 mA/1～5 VDC)。

本试验机分别采用安装在水箱底部的液位传感器和投入式液位传感器，能够方便准确地实现水箱液位测试。其机械结构对过载及腐蚀性介质具有高抵抗性；高精度、长期稳定的陶瓷电容和进口扩散硅测量单元；密封的电子模块及双滤波压力补偿系统可抵抗气候现场变化的影响；电子模块可输出4～20 mA信号并同时带有过压保护的模块。

3.4高精度称重传感器

称重传感器实际上是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。用传感器应要考虑传感器所处的实际工作环境，它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命，乃至整个衡器的可靠性和安全性。

通常，在传感器的线性范围内，希望灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量对应的输出信号值才比较大，有利于信号处理。但灵敏度高时，与被测量无关的外界噪声也会被系统放大，影响测量精度。因此，本试验机采用的高精度称重传感器具有较高的信噪比，可以尽量减少从外界引入的干扰信号。

并且在检验过程中，高精度称量传感器，能够自动称量补水量，计算出补水比例，并且能够进行数据记录和打印等功能。

3.5进水、排水流量

本试验机采用国际知名品牌的电磁流量计，其所测得的体积流量，实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响。为了测量排水阀的溢流速度，让水箱水位保持稳定，因此认为排水阀的溢流速度等于进水阀速度。

对于进水流量、排水流量能够自动计算，对多次试验数据进行自动记录，避免了人工计算、记录的工作，实现了无纸化试验，能够自动分析多次试验中的最大值、最小值、平均值等，并且能够实现报表输出。

3.6真空罐

基于以往的试验，采用的是19 L的稳压罐，在虹吸试验中，水有可能会逆流到真空泵中，使得真空泵受损，大大降低了其使用寿命，增加了其维修成本，耗时耗力。因此，本试验机将原来的19 L的稳压罐改成了200 L的不锈钢真空罐，又加装了单向阀，这样有效地避免了水抽进去会到达真空泵，增大了设备的耐久性。

4　结语

随着我国改革开放的持续发展，卫生洁具产品的需求逐步增加，为了控制产品质量，生产企业、检测机构对于检测设备的需求量也在不断地增加，便器用重力式冲水装置综合试验机的设计正在逐步向着自动化、多功能、高精度、高可靠性方面发展。然而，随着检测设备的广泛应用，检测设备在实际调试与设备运行中，发生故障的情况也会与日俱增。因此，应当完善检测设备的系统设计，持续改进与创新，做好运行前后的各项工作，避免在运行过程中出现异常的现象，从而最大化地提高工作效率。

参考文献

1国家质量监督检验检疫总局,国家标准化管理委员会.GB 26730-2011.卫生洁具便器用重力式冲水装置及洁具机架.北京:中国标准出版社,2011

2张卫星,等.水箱配件综合试验设备的设计与调试.全国性科技核心期刊——陶瓷,2014(7):23～27

3张卫星,等.实用新型专利卫生陶瓷综合检测装备.中国专利,201220266983,2013-01-09

4崔继仁.电气控制与应用技术.北京:中国电力出版社,2010

5闻邦椿.机械设计手册.北京:机械工业出版社,2010

2015年9～12月卫浴领域节水认证(CQC)证书清单

序号证书编号产品名称制造商发证日期证书截止时间240CQC13704097457坐便器东陶华东有限公司2015-11-302016-8-15241CQC13704097456坐便器东陶华东有限公司2015-11-302016-8-15242CQC13704097455坐便器东陶华东有限公司2015-11-302016-8-15243CQC13704094673坐便器东陶华东有限公司2015-11-302016-5-31244CQC13704097448坐便器东陶华东有限公司2015-11-302016-8-15245CQC13704097447坐便器东陶华东有限公司2015-11-302016-8-15246CQC13704094672坐便器东陶华东有限公司2015-11-302016-5-31247CQC13704090856坐便器东陶华东有限公司2015-11-302016-4-9248CQC13704090859坐便器东陶华东有限公司2015-11-302016-4-9249CQC13704090858坐便器东陶华东有限公司2015-11-302016-4-9250CQC13704090857坐便器东陶华东有限公司2015-11-302016-4-9251CQC15704136006坐便器东陶华东有限公司2015-11-302018-11-30252CQC13704097450坐便器东陶华东有限公司2015-11-302016-8-15253CQC13704097451坐便器东陶华东有限公司2015-11-302016-8-15254CQC13704097452坐便器东陶华东有限公司2015-11-302016-8-15255CQC15704130377坐便器东陶华东有限公司2015-11-302018-9-7256CQC13704097454坐便器东陶华东有限公司2015-11-302016-8-15257CQC13704095242坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23258CQC13704095233坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302016-8-26259CQC13704095231坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23260CQC13704095230坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23261CQC13704095223坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23262CQC13704095203坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23

263CQC14704106408坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14264CQC14704106406坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14265CQC14704106404坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14266CQC14704106409坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14267CQC14704106410坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14268CQC14704106413坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14269CQC14704108118坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302017-4-17270CQC14704108085坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302017-4-16271CQC14704106414坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14272CQC14704106411坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14273CQC14704117523坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302017-11-14274CQC15704127901坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302018-7-6275CQC15704123931坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302018-4-30276CQC15704123930坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302018-4-30277CQC15704123929坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302018-4-30278CQC15704123928坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302018-4-30279CQC13704095244坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23280CQC13704095246坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23281CQC13704095248坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23282CQC13704095247坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302016-8-2283CQC13704095249坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23284CQC13704095816坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23285CQC13704095817坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23286CQC13704095241坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23287CQC14704106405坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14288CQC13704095240坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23289CQC13704095239坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23290CQC13704095238坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23291CQC13704095237坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23292CQC13704095236坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23293CQC13704095235坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23294CQC13704095234坐便器东陶机器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23295CQC14704120441坐便器东陶(福建)有限公司2015-11-302017-12-23296CQC14704120312坐便器东陶(福建)有限公司2015-11-302017-12-22297CQC14704120339坐便器东陶(福建)有限公司2015-11-302017-12-22

(未完待续)

认证问答

问：中国质量认证中心在陶瓷行业开展的认证业务有哪些？

答：1)瓷质砖国家强制性产品认证(CCC)；

2)陶瓷砖、陶瓷食品包装容器环保产品认证；

3)便器、卫浴产品节水认证；

4)建筑陶瓷砖(板)低碳产品认证；

5)环保产品(Ⅱ型)认证；

6)环境产品声明(EPD)/环保产品(Ⅲ型)认证；

7)绿色建材评价；

8)水足迹/碳足迹评价。

问：什么是环保产品(Ⅱ型)认证？答：环保产品(Ⅱ型)认证也叫自我环境声明，是建立在制造商和零售商自己声称的基础之上。1998年9月由ISO TC 207/SC 3分技术委员会的第二工作小组负责制定的自我环境声明ISO 14021草案出台，经多方面的协商和征求意见，于1999年9月15日颁布，1999年11月正式成为国际标准。环保产品(Ⅱ型)认证，是根据企业产品的特点，企业自己进行环境声明，经第三方验证通过后，向消费者宣称自己产品在设计、生产、使用、报废等环节中对环境有益。环保产品(Ⅱ型)认证不受产品市场寿命和产品开发周期的限制，适用于所有的产品，尤其适用于具备消费者已经或可能高度关注的环境影响的产品。

问：什么是环保产品(Ⅲ型)认证/环境产品声明(EPD)？答：环保产品(Ⅲ型)认证也被称为环境产品声明(EPD)，是依据ISO 14025经第三方认证机构核实和验证的产品质量(或者服务质量)与环境表现的数据表达。是生命周期评价LCA的一种表现形式/语言。EPD通过评价产品或服务整个生命周期阶段(包括原材料开采、制造加工、使用阶段、报废阶段、运输阶段)的环境影响，可以使每一种产品都有一组量化的环境影响数值。

问：中国质量认证中心开展的环境产品声明(EPD)业务范围及流程？答：中国质量认证中心目前开展的环境产品声明评价业务主要包括：陶瓷砖、卫生陶瓷产品、家具、建筑节能玻璃、建筑石膏、胶粘剂、砌体材料、砂浆、涂料、预拌混凝土、管材等产品。

环境产品声明评价流程：企业提交申请、中国质量认证中心受理、资料审核、检查员现场核查、评价人员对文件资料和工厂核查结果进行综合评价、证书批准及报告颁发。

*作者简介：张帆(1984-)，本科，工程师；主要从事陶瓷水暖检测及检测仪器研发制造。

中图分类号：TQ174.76

文献标识码：B

文章编号：1002-2872(2016)07-0046-05

Improvement and Innovation to Testing Machine of Gravity Water Flushing Devices

Zhang Fan1,2Tan Yibing3,Chen Yuanyuan1

(1 China Building Material Test&Certification Group (Shaanxi) Co.,Ltd.,Xi'an,710116)(2 National Quality Supervision Inspection Center of Building and Sanitary Ceramics,Xi'an,710116)(3 Xuchang Quality and Technical Supervision Inspection and Testing Center,Henan,Xuchang,461000)

Abstract:As core part of the gravity water flushing devices, automatic control is the most common water tank into the drainage of the sanitary ware accessories, the industry is called "the heart" toilet, mainly by the inlet valve, drain valve and the button. This article mainly discusses the gravity flush device integrated tester software on some of the improvement and innovation, enables the analog data acquisition to real-time monitoring and automatic recording, greatly improving the work efficiency, to achieve the paperless test.

Key words:Gravity water flushing devices; Software innovation; Real-time monitoring; Work efficiency.