一種新型折角塞門氣密性檢測系統(tǒng)的制作與應(yīng)用

張家友，申愛平

（中車貴陽車輛有限公司，貴州貴陽 550017）

1 技術(shù)背景

折角塞門是鐵路貨車車廂與車廂之間主管氣路連接的開關(guān)器件，列車運(yùn)行過程中通過壓縮空氣進(jìn)行制動，壓縮空氣由火車頭的空壓機(jī)提供，通過列車主管將壓縮空氣傳送到每節(jié)車廂。每節(jié)車廂有一個列車主管開關(guān)，即“折角塞門”，只有將折角塞門打開，壓縮空氣才能傳送到該節(jié)車廂，并依次傳送至最后一節(jié)車廂，保證列車主管氣路的暢通。折角塞門開關(guān)性能嚴(yán)重影響列車行駛安全。目前鐵路貨車修理單位多采用抹漏和傳感器檢測對折角塞門進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，存在檢測誤差大、無法判定具體漏泄位置、檢測效果不穩(wěn)定、漏泄量無法精確等問題。

2 現(xiàn)狀分析

現(xiàn)階段鐵路貨車各檢修企業(yè)對折角塞門的氣密性檢測試驗(yàn)，多采用抹漏檢測、壓力傳感器檢測、入水檢測三種方式。

2.1 抹漏檢測

抹漏檢測折角塞門氣密性是檢測人員初期對折角塞門進(jìn)行氣密性檢測的主要手段。采用該方法對折角塞門進(jìn)行氣密性檢測時(shí)，用抹漏劑涂抹在折角塞門的端口，若能觀察到氣泡溢出，則說明折角塞門出現(xiàn)漏氣，須進(jìn)行維修或報(bào)廢處理。該檢測方式難以判斷微小泄漏，且易發(fā)生漏檢。

2.2 傳感器檢測

壓力傳感器是能感受壓力信號，并能按照一定規(guī)律將壓力信號轉(zhuǎn)換成電信號的器件或裝置。此種檢測方式是在折角塞門進(jìn)行氣密性檢測試驗(yàn)時(shí)，將折角塞門壓緊、密封后，模擬現(xiàn)車使用情況，通過壓力傳感器采值變化判斷折角塞門是否泄漏，無法判斷閥門泄漏位置。

2.3 入水檢測

折角塞門入水檢測氣泡是為了優(yōu)化折角塞門氣密性檢測的一種檢測手段，主要原理是將閥體沉入水中，模擬塞門現(xiàn)車使用狀態(tài)進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，通過觀察水中是否有氣泡產(chǎn)生，用以判斷閥體是否有漏泄及漏泄的大概位置。該方式可通過水泡產(chǎn)生多少及快慢判斷漏泄量大小，但無法精確量化。

針對以上檢測方式的不足，設(shè)計(jì)制作一款可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)檢測和量化的折角塞門氣密性檢測系統(tǒng)，提高鐵路貨車的運(yùn)行安全。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)

為了保證檢測系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和易用性，新型折角塞門氣密性檢測系統(tǒng)結(jié)合傳感器檢測及入水檢測方式，設(shè)計(jì)一套閥體翻轉(zhuǎn)卡緊裝置，該裝置可實(shí)現(xiàn)折角塞門模擬現(xiàn)車安裝狀態(tài)，開發(fā)出適用于測試折角塞門性能和參數(shù)的運(yùn)行系統(tǒng)仿真程序，并利用空氣動力學(xué)仿真原理和多通道多信息數(shù)據(jù)融合技術(shù)進(jìn)行綜合判斷，精確檢測出折角塞門的性能參數(shù)，并且對該閥是否合格做出自動判斷及數(shù)據(jù)庫記錄

3.1 系統(tǒng)簡介

整套系統(tǒng)包括控制柜和試驗(yàn)臺兩大部分。控制柜內(nèi)包含微機(jī)、打印機(jī)、電源、控制板卡等；試驗(yàn)臺包括機(jī)架、工位卡具、水槽、風(fēng)缸管路、壓力表、傳感器、電控?fù)Q向閥等。圖1 所示為試驗(yàn)臺整體設(shè)計(jì)。

在工作過程中，測試程序給控制板卡發(fā)出指令，由板卡控制相應(yīng)電控?fù)Q向閥動作，試驗(yàn)臺管路內(nèi)的壓力發(fā)生變化，由傳感器采集并傳遞回控制板卡，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號反饋到程序中，程序進(jìn)行計(jì)算并發(fā)出下一步指令，整個過程形成閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)對被測閥體的精確檢測。

圖1 試驗(yàn)臺整體設(shè)計(jì)

3.2 系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）每個工位均設(shè)置自動卡具，能夠快速完成各個被測閥體的卡緊和密封動作，提高了工作效率。測試程序設(shè)計(jì)靈活，當(dāng)一個工位開始工作時(shí)，可繼續(xù)對另一個工位進(jìn)行操作，安裝被測物以后，可隨時(shí)開始測試，不影響其他正在進(jìn)行測試工位的工作。3個工位和對應(yīng)工位的測試程序相互獨(dú)立，互不干涉。

（2）入水卡具及水槽材料選用不銹鋼材料，防銹耐腐蝕，延長設(shè)備使用周期。

（3）設(shè)置有手動按鈕，具有手動操作功能。

（4）采用多通道多線程數(shù)據(jù)融合技術(shù)，可以同時(shí)對不同工位上的閥體進(jìn)行測試，提高工作效率。

（5）測試采用WindowsXP 操作系統(tǒng)平臺，人機(jī)界面良好。

（6）實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前工作狀態(tài)及各項(xiàng)測試結(jié)果。

（7）獨(dú)特的軟件維護(hù)設(shè)計(jì)，可方便地在遠(yuǎn)程或近程實(shí)現(xiàn)對試驗(yàn)臺系統(tǒng)的軟件維護(hù)和升級。

（8）開放式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證不同用戶的使用，適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化管理。

3.3 工作原理

每個工位設(shè)置一個單獨(dú)的水槽，對應(yīng)相應(yīng)的卡具和翻轉(zhuǎn)裝置，翻轉(zhuǎn)裝置由手拉閥控制入水和出水動作。3 個工位相互之間沒有聯(lián)系，可分別獨(dú)立工作。系統(tǒng)采用多通道多線程數(shù)據(jù)融合技術(shù)，可以同時(shí)對不同工位上的閥體進(jìn)行測試，因此，可自由使用不同數(shù)量的工位同時(shí)工作。

該方式由翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)配合卡具實(shí)現(xiàn)閥體入水動作（圖2）。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)處于水平位置時(shí)，按下卡具開關(guān)，可以將被測閥體夾緊，然后打開翻轉(zhuǎn)氣缸開關(guān)，完成入水動作。工作時(shí)，將被測閥體安裝在卡具上，打開夾緊氣缸開關(guān)，推桿伸出，將閥體卡緊。打開翻轉(zhuǎn)氣缸開關(guān)，氣缸桿向上伸出，帶動連桿、折彎件的后部升起，此時(shí)彎桿和固定折彎件轉(zhuǎn)動，使安裝板前端向下翻動，帶動被測閥體浸入水中。工作完成后，關(guān)閉翻轉(zhuǎn)氣缸開關(guān)，推桿向下方縮回，帶動安裝板向上抬起。

3.3 設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)

圖2 閥體安裝卡具與翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

采用獨(dú)立水槽的設(shè)計(jì)方案，卡具可分別控制，測試時(shí)單獨(dú)執(zhí)行，不影響其他工位的操作。由于程序可同時(shí)開展3 個工位的測試，所以可在某一工位工作時(shí)，同時(shí)對其他工位進(jìn)行裝閥、入水、測試等操作，方便靈活。由于工位間相互獨(dú)立，所以需要使用3個翻轉(zhuǎn)氣缸，3 個入水控制開關(guān)，水槽的材料用量較多，設(shè)備長度較長，約1.5 m。

試驗(yàn)臺入水機(jī)構(gòu)和水槽使用不銹鋼材料加工，確保設(shè)備耐用可靠。設(shè)備采用隔離設(shè)計(jì)方法，將管路及電控?fù)Q向閥、傳感器等電子器件與帶水的部分隔開，保障人員及設(shè)備的安全生產(chǎn)。

設(shè)備還設(shè)置有手動按鈕，當(dāng)切換到手動模式時(shí)，可以使用按鈕控制電控?fù)Q向閥的動作，對照壓力表完成手動測試。預(yù)留手動模式使整個系統(tǒng)的使用更加靈活。

4 設(shè)備的應(yīng)用與維護(hù)

4.1 設(shè)備應(yīng)用

將被測閥體安裝在相應(yīng)的工位上，在測試系統(tǒng)界面該工位測試框內(nèi)選擇閥型、人員，輸入編號，點(diǎn)擊“開始測試”，系統(tǒng)自動進(jìn)行測試。當(dāng)用戶不想進(jìn)行檢測后點(diǎn)擊“終止測試”按鈕后系統(tǒng)停止測試。測試完畢，如果測試結(jié)果全部合格，點(diǎn)擊保存，數(shù)據(jù)將存儲在數(shù)據(jù)庫中，如果有不合格項(xiàng)目，可以點(diǎn)擊取消，不保存數(shù)據(jù)。

4.2 設(shè)備維護(hù)

該試驗(yàn)臺所用元器件對壓縮空氣的潔凈程度要求高，為保證設(shè)備正常工作，試驗(yàn)臺配有過濾器，其塵埃過濾度可達(dá)510m，但這是最終過濾，因此要求進(jìn)試驗(yàn)臺的風(fēng)要經(jīng)過粗過濾，油、水、塵埃的凈化都腰達(dá)到一定要求。如僅靠試驗(yàn)臺所帶過濾器過濾不潔凈壓縮空氣，則會造成過濾器過早損壞，影響試驗(yàn)。應(yīng)定期清掃試驗(yàn)臺各風(fēng)缸。

5 結(jié)束語

隨著鐵路運(yùn)輸事業(yè)的不斷發(fā)展，保障在貨運(yùn)提速后列車運(yùn)行的安全，是鐵路檢修的責(zé)任。新型折角塞門氣密性檢測系統(tǒng)的研究對提高折角塞門氣密性檢測的準(zhǔn)確率有著非常大的作用，以中車貴陽公司的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來看，在使用此新型折角塞門氣密性檢測系統(tǒng)后，檢測工作的效率和準(zhǔn)確率提高較為明顯，隨著新型檢測方式的推廣，可以更好地服務(wù)生產(chǎn)實(shí)際，實(shí)現(xiàn)提高質(zhì)量、保障安全、經(jīng)濟(jì)維修的車輛制動檢修工作總體目標(biāo)。