燃气减压阀自动检测与调节设备开发*

莫庆龙 罗俏 甘林



燃气减压阀自动检测与调节设备开发*

莫庆龙 罗俏 甘林

（广东省智能制造研究所）

针对燃气减压阀手工检测与调节工序中存在的产品质量不稳定、生产效率低等问题，分析燃气减压阀的检测与调节原理，开发具备检测与调节功能的燃气减压阀自动检测调节专用设备。经现场运行验证：该设备的生产节拍和检测精度均达到设计要求，满足企业的生产需求。

燃气减压阀；自动检测；调节

0 引言

目前，国内燃气减压阀检测与调节主要是人工辅助检测仪器的模式，存在生产效率低、产品质量不稳定和用人成本高等问题。国外成套的燃气减压阀自动检测与调节设备价格昂贵，且技术服务滞后，可能出现因设备故障而迫使生产线停产现象，致使企业损失重大[1]。因此，本文结合自动化与测试控制技术，自主开发成套燃气减压阀自动检测与调节设备。

1 燃气减压阀检测与调节原理

燃气减压阀由上壳体、调压片、调压弹簧、膜片组件、阀杆、销轴和下壳体等零部件组成，如图1所示。

图1 燃气减压阀结构示意图

燃气减压阀的工作原理为：1）关闭燃气具开关，进入减压室的燃气增多，减压室内压力升高，推动膜片组件向上移动；膜片组件通过杠杆增力原理带动阀杆以销轴为轴线进行顺时针转动，即阀杆末端阀垫向下运动关闭阀口，切断燃气进口通路，减压室压力下降，且缓慢趋于稳定；2）打开燃气具开关，燃气从减压室内流出，减压室压力下降；膜片组件向下运动，驱动阀杆逆时针转动，迫使阀垫向上移动，进气阀口开度增大，进气量增加，减压室气压升高，且缓慢趋于稳定。

燃气减压阀通过上述方法反复调节，使减压室压力总是趋于恒定，从而达到稳压作用。

燃气减压阀生产过程中的检测与调节包括：在进气口通入0.7 MPa的压缩空气，出气口处接测压传感器；通过调整调压片的高度位置，调节调压弹簧的预紧力，使出气口输出压力的范围为2.85 kPa~3.15 kPa。其中，压力传感器采用BG80-212-40N20数字压力表，量程为±20 kPa，精度为±1%，具备0 mA ~20 mA的模拟量输出功能[2]。

2 燃气减压阀自动检测与调节设备开发

燃气减压阀自动检测与调节设备的工作原理为：在燃气减压阀进气口通入0.7 MPa的压缩空气，将阀体出气口与BG80压力传感器连接，通过PLC控制系统对阀体出口压力进行检测与实时反馈。若出口压力值小于2.85 kPa，则控制伺服旋钮机构顺时针旋转将调压片向下调整，至阀体出口压力值为3 kPa；若出口压力值大于3.15 kPa，则控制伺服旋钮机构逆时针旋转将调压片向上调整，至阀体出口压力值为3 kPa。

燃气减压阀自动检测与调节设备由机架、伺服旋钮机构、气体连接装置、BG80压力传感器和PLC控制系统组成，如图2所示。其中，机架为设备的主体；伺服旋钮机构为调压片调节执行装置；气体连接装置负责通断燃气减压阀的进、出气口；BG80压力传感器对阀体出口压力进行检测与输出[3]。

图2 燃气减压阀自动检测与调节设备结构图

伺服旋钮机构包括：伺服电机、伺服旋钮批头、气缸和导杆，结构如图3所示。伺服旋钮机构通过气缸推动伺服旋钮批头上下移动，实现与阀体调压片的结合与分离；伺服电机通过同步带与旋钮批头传动，可精准控制批头旋转角度[4]。

图3 伺服旋钮机构结构图

气体连接装置包括双轴气缸、进气口接头和出气口接头，结构图如图5所示。阀体出气口通过2个双轴气缸控制阀体出气口的通断，气缸收缩出气口接头接通，气缸伸出则出气口接头中断。底部为进气口接头，通过伺服旋钮机构的下压气缸使阀体进气口与进气口接头压紧通气。

3 燃气减压阀自动检测与调节设备的实现

燃气减压阀自动检测与调节的压力调节段PLC程序如图6所示。通过伺服旋钮机构与压力检测装置的调节与对比，实现燃气阀的自动检测与调节。

图5 气体连接装置结构图

图6 压力调节段PLC程序

该设备生产节拍为15 s/件，检测精度为±5% F.S。设计要求为：生产节拍需求为19 s/件，检测精度为±8%F.S。因此，该设备生产节拍和检测精度满足设计要求。

燃气减压阀自动检测与调节设备实物图如图7所示。通过现场的调试与运行，该设备能完全替代人工作业，实现了燃气减压阀的自动检测与调节，且使用该设备后产品合格率提高了5%，产品质量得到提升。

图7 燃气减压阀自动检测与调节设备实物图

4 结语

本文基于自动化伺服控制技术和压力检测技术，分析了燃气减压阀自动检测与调节的原理，通过对整机的设计开发，研制燃气减压阀的自动检测调节设备。该设备自动化程度高，具有一定的工程应用意义。

[1] 庄国涛.家用燃气热水器/两用炉测试台测控系统设计与研制[D].南京:南京航天航空大学,2006.

[2] 叶杨海,叶丽荣.燃气减压阀的应用[C].中国土木工程学会城市燃气分会应用专业委员会2010年年会,2010:318-320.

[3] 成大先.机械设计手册[M].6版.北京:化学工业出版社,2016.

[4] 杨跃.电气自动化设备中PLC控制系统的运用及实现[J].电子技术与软件工程,2018(1):153,204.

Development of Automatic Detection and Regulating Equipment for Gas Pressure Reducing Valve

Mo Qinglong Luo Qiao Gan Lin

(Guangdong Institute of Intelligent Manufacturing)

For manual detection and regulation of gas pressure reducing valve problems, such as product quality instability and low production efficiency. This article analyzes the principle of gas pressure reducing valve detection and regulation, and develops special equipment for automatic detection and adjustment of gas pressure reducing valves with detection and regulation functions. Verified by on-site operation: The production cycle and detection accuracy of the equipment meet the design requirements and meet the production needs of the company.

Gas Pressure Reducing Valve; Automatic Detection; Regulation

莫庆龙，男，1984年生，大学本科，主要研究方向：工业机器人应用及智能装备系统集成、行业工艺应用研究。E-mail: ql.mo@giim.ac.cn

罗俏，男，1978年生，大学本科，工程师，主要研究方向：制造业自动化及其信息化。

甘林，男，1988年生，硕士，主要研究方向：振动与噪声控制、制造业自动化及其信息化。

中山市广东省科学院技术转移专项经费 （2016G1FC0013）