l  管材靜液壓力試驗(yàn)機(jī)的現(xiàn)狀
    隨著我國(guó)石油、天然氣行業(yè)的發(fā)展、油井深度的不斷增加及西氣東輸工程的建設(shè)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)高品質(zhì)的油套管、流體管需求量日益增大，要求試壓的鋼管比例越來越高。由于我國(guó)70 MPa高壓水壓試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷倪\(yùn)動(dòng)行為與預(yù)期相符，無剛體平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)，無裂縫；位移和應(yīng)力的分布與期望相符，ANSYS分析的結(jié)果合理可靠。
    西江23-1油田平臺(tái)模塊，特別是4 500 m海洋模塊鉆機(jī)的海上吊裝優(yōu)化設(shè)計(jì)保證了“華天龍”號(hào)起重船海上吊裝作業(yè)的安全，并為中海油自主研發(fā)海洋模塊鉆機(jī)積累了經(jīng)驗(yàn)。機(jī)的設(shè)計(jì)制造屬于空白，冶金企業(yè)所使用的高壓水壓試驗(yàn)機(jī)主要依賴進(jìn)口，價(jià)格很高，花費(fèi)大量外匯，產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，因此，我國(guó)急需開發(fā)工藝先進(jìn)、自動(dòng)化程度高、性價(jià)比合理、適用于高鋼級(jí)鋼管的高壓水壓試驗(yàn)機(jī)。
2微機(jī)控制管材靜液壓力爆破試驗(yàn)機(jī)的基
    微機(jī)控制管材靜液壓力爆破試驗(yàn)機(jī)針對(duì)大管徑的鋼管進(jìn)行壓和爆破試驗(yàn)，它的增壓系統(tǒng)（核心部件）采用清潔自來水作為增壓介質(zhì)，壓縮空氣作為驅(qū)動(dòng)力源，增壓至設(shè)定壓力值，測(cè)試鋼管的屈服壓力、最高壓力和爆破極限壓力，從而保證鋼管在高壓和強(qiáng)扭矩環(huán)境下的使用性能。
    可見，縱向應(yīng)力仃”為橫向應(yīng)力仃’的2倍，故破裂試壓的管材一般先沿縱向裂開。根據(jù)計(jì)算的最高爆破壓力設(shè)計(jì)系統(tǒng)各組成部分。3  工藝流程
    微機(jī)控制管材靜液壓爆破試驗(yàn)機(jī)由控制部分和管路部分組成�？刂撇糠钟泄た貦C(jī)和PI。C單元上下兩級(jí)系統(tǒng)，工控機(jī)主要完成圖形處理、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理，PI。C[21單元根據(jù)上位機(jī)的指令，控制管路的閥門，從而調(diào)節(jié)系統(tǒng)水壓；管路部分由液壓管、閥件組成。工藝流程如圖1。
    清水從水箱經(jīng)水過濾器等注入試壓管，并排出管內(nèi)空氣。螺桿式空壓機(jī)（內(nèi)置冷干機(jī)）、空氣過濾
器（過濾精度為0. 01  Ym，賤油濃度≤1×10川）、貯氣罐（空氣緩沖罐）產(chǎn)生符合要求的壓縮空氣，然后通過兩位兩通電磁閥4、減壓閥5、兩位兩通電磁閥6，輸入高壓小流量增壓泵；或通過兩位兩通電磁閥10、減壓閥9、兩位兩通電磁閥8，輸入低壓大流量增壓泵，驅(qū)動(dòng)增壓泵，使試壓管內(nèi)壓力增加到設(shè)定值。為了有效控制試驗(yàn)壓力值的穩(wěn)定性，即，試驗(yàn)壓力上限誤差為2%、下限誤差為-1%，在下位機(jī)PLC中設(shè)定增壓泵按一定的升壓速率進(jìn)行增壓，即快速升壓、慢速間歇補(bǔ)壓。當(dāng)試驗(yàn)壓力超過上限值時(shí)，卸壓閥16打開迅速卸壓，使試驗(yàn)壓力值始終保持在設(shè)定值內(nèi)。操作人員通過電視監(jiān)控系統(tǒng)17、18，在控制室內(nèi)操作，便可完成整個(gè)試驗(yàn)。
4  系統(tǒng)主要組成部件口
4.1氣動(dòng)增壓泵
    a)  工作原理壓縮空氣驅(qū)動(dòng)大面積端活塞上下運(yùn)動(dòng)，小面積端裝有2個(gè)單向閥，活塞的一吸一抽使得高壓液體輸出。輸出壓力可高達(dá)70 MPa，適用水、液壓油等介質(zhì)。
    b)  結(jié)構(gòu)  由驅(qū)動(dòng)空氣入口、驅(qū)動(dòng)空氣管路、氣動(dòng)活塞、頂部挺桿、先導(dǎo)閥口、換向閥、底部挺桿、先導(dǎo)排氣口、消聲器、入口單向閥、出口單向閥等部分組成，如圖2。
    c)  特點(diǎn)  氣動(dòng)增壓泵與電動(dòng)泵相比，可保持在任何預(yù)定壓力下，不再消耗能量和產(chǎn)生熱量；不產(chǎn)生熱量，不會(huì)有吠花和火焰危險(xiǎn)；壓力線性輸出，容易人工控制，達(dá)70 MPa的增壓能力滿足大多數(shù)高壓需要；容易應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中；連續(xù)啟停，不受限制，并無不良影響；氣動(dòng)活塞環(huán)及其他氣動(dòng)部件在工作狀態(tài)時(shí)不需要添加潤(rùn)
滑油，節(jié)省運(yùn)行成本，并可防止油氣污染環(huán)境；以壓縮空氣為動(dòng)力源，不需使用電源。
4.2空氣部分
    a)  驅(qū)動(dòng)空氣系統(tǒng)  使用單級(jí)、風(fēng)冷、箱式低噪聲螺桿空氣壓縮機(jī)，通過PI。C的組態(tài)界面顯示其控制狀態(tài)。
    b)  貯氣罐（空氣緩沖罐）  采用蓄能器補(bǔ)壓，可實(shí)現(xiàn)無源控制，減少電機(jī)和加壓系統(tǒng)的工作時(shí)間，提高加壓系統(tǒng)的使用壽命，同時(shí)也保證了壓力精度。緩沖罐設(shè)計(jì)壓力為1．o MPa，罐體設(shè)有安全閥，保證罐安全工作。下面設(shè)有排污閥，可排出壓縮空氣中的污物，同時(shí)設(shè)有壓力表，可直觀顯示空氣壓力。
    c)  空氣干燥系統(tǒng)空氣干燥系統(tǒng)采用冷凍式干燥機(jī)，露點(diǎn)在-15℃（常壓下）。
    d)  空氣過濾器  精過濾：粒徑≤1 um，殘油≤1×10 7；高精密過濾：粒徑≤o．Ol Um，殘油≤l×10 8。
4.3控制部分
    控制部分由工控機(jī)、工業(yè)控制軟件、PI}C、電磁閥、壓力傳感器、電視監(jiān)控和激光打印機(jī)等組成。
4.3.1工業(yè)控制軟件
    采用組態(tài)軟件進(jìn)行界面設(shè)計(jì)和工藝流程設(shè)計(jì)，如圖3。界面設(shè)計(jì)采用Windows模式中的菜單控制和工具條按鈕控制2種控制試驗(yàn)的方式，試壓過程中，壓力信號(hào)和時(shí)間值用圖形和數(shù)字同時(shí)顯示，時(shí)間軸隨時(shí)間的推進(jìn)自行壓縮。數(shù)據(jù)能夠隨時(shí)存貯，存貯的數(shù)據(jù)要方便事后查詢，并能夠打印和在計(jì)算機(jī)中輸出jpcg格式或bmp格式的壓力一時(shí)間血線。設(shè)備的運(yùn)行、管道流通和閥門的工作狀態(tài)采用動(dòng)畫設(shè)計(jì)，參數(shù)值顯示采用動(dòng)態(tài)伸縮條，使整體效果更為形象直觀，可實(shí)現(xiàn)各界面間的自由切換，加上融合了數(shù)據(jù)處理算法，具有實(shí)時(shí)、可靠、高速等特點(diǎn)。設(shè)計(jì)跳出報(bào)警菜單功能，避免不正常操作和參數(shù)異�，F(xiàn)象，使得整個(gè)裝置和系統(tǒng)可靠和安全。
    為了解決試驗(yàn)壓力值與界面顯示滯后現(xiàn)象，壓力傳感器的壓力采樣頻率為0.3 s，提高了整體的信號(hào)反應(yīng)速度、控制精度及長(zhǎng)期工作的可靠性，其靈敏度更高、更準(zhǔn)。
4.3.2  作為下位機(jī)，接進(jìn)壓力等傳感器的信號(hào)，根據(jù)工藝要求，對(duì)所有的設(shè)備及閥門進(jìn)行控制。同時(shí)通過PPI電纜，PI)C與組態(tài)軟件進(jìn)行通訊，各個(gè)設(shè)備及閥門的運(yùn)行狀態(tài)可動(dòng)態(tài)地出現(xiàn)在工控機(jī)顯示屏上。
4.3.3電視監(jiān)控
    電視監(jiān)控由彩管顯示器、光學(xué)自動(dòng)變焦攝像頭、云臺(tái)控制解碼器、云臺(tái)和球罩等組成。攝像界面可在顯示器中進(jìn)行各種顯示方式的切換、放大、全拍、抓拍和回放，并可進(jìn)行刻錄和備份。 控制系統(tǒng)及籃控系統(tǒng)均安裝于集中控制柜內(nèi)，控制柜安裝于控制室內(nèi)，操作人員可方便操作、觀察。采用雙顯示屏，一個(gè)用于攝像監(jiān)視，一個(gè)用于數(shù)
據(jù)輸入及曲線在線生成。
5  結(jié)論
    本文論述了微機(jī)控制管材靜液壓爆破試驗(yàn)機(jī)的現(xiàn)狀，分析了管材耐壓爆破試驗(yàn)機(jī)的原理，研究了各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了微機(jī)控制管材靜液壓爆破試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)，是機(jī)、電、氣、液的有機(jī)結(jié)合系統(tǒng)，可為管材耐壓試驗(yàn)提供高性能的設(shè)備，最高試驗(yàn)壓力70 MPa。（http://www.51yaliji.com）