电动试压泵气瓶爆破疲劳试验多功能系统
高压气瓶试压泵爆破疲劳试验多功能试压系统
一、具体技术要求
1、产品试验工艺流程及参数
1.1 目标产品
目标产品包括钛合金球形气瓶，其结构简图如图1所示，外径约348mm，重量约7.5Kg，容积约21L。
图1 钛合金气瓶外形示意图
1.2 产品试验工艺流程及参数
钛合金球形气瓶的试验工艺流程如下：
装配试验工装→初始容积测量→水密封性试验→强度试验（含残余变形测量）→烘干→气密封性试验→气密试验→（水密封性试验→典型试验）；
各试验步骤具体要求如下：
●装配试验工装：试验系统与产品连接接口为M20×1.5 60°球面接管嘴。
●初始容积测量：通过注水方式测量钛合金气瓶容积；钛合金气瓶容积约21L，要求测量误差≤10ml。
●密封性试验：正式进行强度试验前须先进行水密封性试验, 试验介质为纯净水；试验压力9.81Mpa，保压时间3min，观察有无压降，气瓶及接头外观有无渗水；3min无压降，视为合格，合格后泄压至0MPa；
● 强度试验：强度试验介质为纯净水, 压力34.32+0.5MPa，保压时间10min；试验过程应观察有无压降，气瓶及接头外观有无渗水及明显变形。强度试验过程中，需完成球形气瓶的残余变形量检测；同时甲方将采用其他设备进行声发射检测，试验系统应考虑甲方进行声发射检测时有足够的操作空间。
残余变形量计算公式Vk-Vo/Vm-Vo-Wa，计算所得数值不大于5%时产品合格。其中：
Vo-气瓶初始容积
Vm-加压34.32+0.5 MPa时气瓶容积
Vk-泄压至0MPa时气瓶容积
Wa-在室温和34.32+0.5 MPa载荷下试验系统内贮水的压缩量
● 典型试验：典型试验包括疲劳试验和爆破试验。疲劳试验时气瓶内充满纯净水，加压介质为纯净水，要求压力从0MPa升至22.6+0.5MPa保持30s再降压至0MPa，反复进行100次。爆破试验试验介质为纯净水，要求压力从0MPa升至45.11MPa后保持0.5min，继续加压至气瓶爆破，爆破压力最高约60MPa。
典型试验为抽样试验，每批次仅抽取一定比例气瓶进行该项试验；典型试验前需先进行水密封性试验，确保气瓶本身及管路接头气密性符合要求。
●密封性试验：气密试验前先进行4.9MPa，3min的气密封性检查；试验过程应将气瓶置于纯净水中，观察保压过程有无气泡产生，同时检测保压回路压力表有无压降；试验过程无压降，无气泡产生视为合格，合格后直接升压进行气密试验。
●气密试验：气密试验压力22.6+0.5MPa，保持10min，试验介质为洁净压缩空气。试验过程应将气瓶置于纯净水中，观察保压过程有无气泡产生，同时检测保压回路压力表有无压降；试验过程无压降，无气泡产生视为合格，合格后泄压至0MPa，试验结束。
2、设备功能及主要技术指标
试验系统采用全数字化控制、测试方案，支持试验流程和参数的现场定制，支持试验状态的自动切换及试验过程自动控制，支持试验数据的自动采集、存储。具体功能包括：
2.1试验基本信息录入与存储
试验系统支持录入试验的基本信息，具体包括：产品名称、产品图号、产品编号、试验日期、试验项目、操作人员、检验人员等。其中试验日期为系统时间，不允许修改。试验的基本信息应与试验数据进行绑定，以便进行质量追溯性复查。
2.2 试验流程定制
试验系统允许用户根据产品实际需要现场调整试验的流程以及每项试验流程的工艺参数，系统可以按照用户定义的试验流程及参数控制各个泵、阀等执行元件完成试验。用户定制的流程配置方案允许按试验名称进行保存，允许加载已有试验流程进行试验。
2.3 试验数据的采集
试验系统应自动采集试验过程相关的传感器数据并进行数值、曲线的动态显示；所有试验数据应与试验基本信息进行绑定存储；试验数据应支持导出为excel格式数据。
2.4 可视化
试验系统应对试验工位进行高清可视化图像采集，用于监控试验气瓶的状态，并辅助判定是否有渗水、气泡等泄漏特征出现。可视化系统应确保试验产品焊缝及密封接口可全方位观测。可视化图像数据应在控制台同步显示，同时支持录像、抓拍操作，获得的视频、图片文件与试验基本信息绑定存储。
2.5 初始容积测量
操作人员将钛合金气瓶放置在指定工位上，系统能自动控制相关执行元件通过注水的方式测定钛合金气瓶的初始容器，并自动得出测量值。
2.6 强度试验与残余变形测量
系统提供简单易行的操作方式向气瓶内注满纯净水并切换（允许人工操作）到强度试验回路，试验过程的增压、保压、泄压过程全自动控制；试验结束自动输出残余变形计算值。试验回路切换时应保证管路中空气全部排出，防止因管路损耗造成残余变形数据误差。
2.7 疲劳试验功能
系统提供简单易行的操作方式向气瓶内注满纯净水并切换（允许人工操作）到疲劳试验回路，系统根据设定的试验压力、试验次数等参数自动控制试验过程完成疲劳试验；疲劳试验过程相关试验数据应连续记录。
2.8 爆破试验功能
爆破试验采用液压爆破方式。系统提供简单易行的操作方式向气瓶内注满纯净水并切换（允许人工操作）到爆破试验回路，系统根据设定的爆破试验流程自动完成爆破试验。系统应记录爆破试验压力或未达到规定压力即爆破的压力及对应时间。系统增压过程中，到达40MPa后需控制冲压速度，防止低压爆破。
2.7 气密试验功能
操作人员将气瓶安装在指定的试验工位，系统应自动按照设定的工艺流程进行气密试验前的“气密封性试验”，合格后自动完成气密试验。
3 试验系统的精度及鉴定
试验系统的初始容积测量误差≤10ml；残余变形测量过程中对回水容积的测量误差≤2ml。设备中所有传感器均应经过国防工业相关计量机构检定合格。系统交付时，乙方应提供系统级的校准方案。
4 兼容性要求
试验系统的接口及传感器量程应兼容甲方铝合金柱形气瓶、高强钢柱形气瓶相关要求。
4.1铝合金气瓶如图2所示，气瓶直径Φ123mm，长度约454mm，容积约3L, 容积测量误差≤5ml； 气密试验最高压力22.6MPa，强度试验压力29Mpa，爆破试验压力70Mpa；试验时管路接口为M20×1.5 60°球面接管嘴。
图2 铝合金柱形气瓶
4.2 高强钢柱形气瓶
高强钢柱形气瓶如图3所示，气瓶直径Φ120mm，长度约839mm，容积7.2L，容积测量误差≤5ml；气密试验最高压力36MPa，强度试验最高压力54MPa，爆破试验最高压力约100MPa。
图3 高强钢柱形气瓶
5 扩展性要求
系统应具备网络通信功能，待甲方质量信息系统建设完成后，乙方有义务通过有偿升级的方式帮助甲方将该设备接入质量信息系统。
6 其他要求
6.1 整套试验系统管路内部应完全禁油，并采用防锈材料制造；
6.2试验系统应在相应环节设置过滤装置，保证试验用循环水洁净度不大于50um，试验用压缩空气或氮气洁净度不大于10um；
6.3 试验介质加注过程、气瓶安装过程应易于操作；
6.4 系统应选用商品化、标准化元件，内部走线应整齐规范；
6.6 系统各管路、泵、阀、传感器应具备相应的过载能力，以及相应的安全保护机制。
6.7 系统增压、泄压应平稳，避免冲击造成的人员、产品、设备损坏。
7 安装场地要求 系统安装在甲方专用气瓶试验间，其场地尺寸如图4所示；现场提供220V/380V 电源，38MPa高压气、自来水。
