一種液化氣鋼瓶檢驗(yàn)標(biāo)識(shí)自動(dòng)涂敷裝置的設(shè)計(jì)

孫強(qiáng)，黃建良，陳涵

（湖南省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究院，湖南 懷化 418000）

1 引言

2021年1月，國家市場(chǎng)監(jiān)管總局批準(zhǔn)頒布的TSG 23-2021《氣瓶安全技術(shù)規(guī)程》明確了液化石油氣鋼瓶檢驗(yàn)的相關(guān)要求。氣瓶檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)須在定期檢驗(yàn)工作完成后將檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)名稱、下次定期檢驗(yàn)日期和檢驗(yàn)合格標(biāo)志等檢驗(yàn)信息涂敷在氣瓶表面或者檢驗(yàn)標(biāo)志環(huán)上。是繼TSG 07-2019《特種設(shè)備生產(chǎn)和充裝單位許可規(guī)則》要求氣瓶充裝單位“建立和使用氣瓶充裝質(zhì)量追溯信息系統(tǒng)”之后的一項(xiàng)重要措施；液化石油氣鋼瓶的充裝信息中包含了鋼瓶檢驗(yàn)信息。沒有鋼瓶的檢驗(yàn)信息，液化石油氣鋼瓶充裝質(zhì)量安全信息將無法追溯，使用安全將無法得到保證。因此檢驗(yàn)信息是液化石油氣鋼瓶充裝質(zhì)量安全追溯信息的基礎(chǔ)。如何準(zhǔn)確有效地進(jìn)行氣瓶檢驗(yàn)信息標(biāo)識(shí)并及時(shí)反饋到“氣瓶質(zhì)量安全追溯信息平臺(tái)”成為氣瓶安全監(jiān)管工作的重要關(guān)注點(diǎn)。

由于液化石油氣鋼瓶具有頻繁流動(dòng)和實(shí)際使用管理人頻繁變換的特性，其下次定期檢驗(yàn)日期標(biāo)識(shí)成為了相關(guān)使用、管理人員識(shí)別液化石油氣鋼瓶安全狀況的有效途徑，該標(biāo)識(shí)的正確與否直接影響著其充裝、使用環(huán)節(jié)的安全；然而，目前液化石油氣鋼瓶定期檢驗(yàn)工作中大都采用人工抄碼的方式進(jìn)行液化石油氣鋼瓶制造信息、檢驗(yàn)信息的手工抄錄，采用人工絲印的方式進(jìn)行檢驗(yàn)信息標(biāo)識(shí)。存在工作量大、人為影響因素多、工作效率低、抄錄和涂敷準(zhǔn)確率不高的問題。工作人員稍有疏忽，就可能將下次定期檢驗(yàn)日期或安全評(píng)定信息標(biāo)識(shí)錯(cuò)誤，給液化石油氣鋼瓶充裝和使用帶來安全隱患。為此，筆者通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、實(shí)驗(yàn)和系統(tǒng)研究，設(shè)計(jì)了一種液化氣鋼瓶檢驗(yàn)標(biāo)識(shí)自動(dòng)涂敷裝置，實(shí)現(xiàn)了制造信息自動(dòng)識(shí)別、檢驗(yàn)信息自動(dòng)計(jì)算、檢驗(yàn)標(biāo)識(shí)自動(dòng)涂敷、平臺(tái)數(shù)據(jù)自動(dòng)更新等功能，在確保檢驗(yàn)標(biāo)識(shí)信息準(zhǔn)確無誤的同時(shí)提高了檢驗(yàn)工作效率。

2 現(xiàn)狀

液化石油氣鋼瓶定期檢驗(yàn)過程中需要對(duì)鋼瓶進(jìn)行檢驗(yàn)前處理，瓶身表面原有涂敷標(biāo)識(shí)信息均已無法識(shí)別，因此在進(jìn)行一系列檢驗(yàn)測(cè)試之后，最終需要對(duì)瓶身外表面進(jìn)行整體噴漆涂裝。根據(jù)TSG 23—2021《氣瓶安全技術(shù)規(guī)程》的要求，還須在瓶身外表面涂敷檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)名稱、下次定期檢驗(yàn)日期和檢驗(yàn)合格標(biāo)志等檢驗(yàn)信息標(biāo)識(shí)。

目前液化石油氣鋼瓶檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)采用的作業(yè)流程為：液化石油氣鋼瓶到檢驗(yàn)站后，首先進(jìn)行手動(dòng)掃描識(shí)別，獲得液化石油氣鋼瓶編號(hào)、制造日期等基本信息，并手工記錄在檢驗(yàn)記錄本上；然后進(jìn)入前處理、檢驗(yàn)檢測(cè)、試驗(yàn)、瓶閥檢查和瓶身噴漆涂敷工序；最后進(jìn)入檢驗(yàn)信息標(biāo)識(shí)工序。其檢驗(yàn)信息需要對(duì)照鋼瓶生產(chǎn)日期、檢驗(yàn)檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果、檢驗(yàn)日期、檢驗(yàn)結(jié)論等信息，經(jīng)過人工核算和判斷，進(jìn)而確定其下次定期檢驗(yàn)日期、檢驗(yàn)結(jié)論信息。大致有3種情況，一是檢驗(yàn)合格，下次檢驗(yàn)日期為某年某月某日；二是安全評(píng)定合格，有效期為某年某月某日；三是報(bào)廢。根據(jù)《中華人民共和國特種設(shè)備安全法》和《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》的相關(guān)要求，檢驗(yàn)人員通過核算判斷后在液化石油氣鋼瓶上貼上相應(yīng)的標(biāo)識(shí)，作業(yè)人員再根據(jù)標(biāo)識(shí)進(jìn)行相應(yīng)的涂敷印字。從行業(yè)調(diào)查結(jié)果來看，由于每個(gè)鋼瓶的情況不一致，需要制作多種印刷模板，成本較高；人工作業(yè)時(shí)需要根據(jù)鋼瓶相關(guān)信息的變化頻繁更換涂敷標(biāo)識(shí)印刷模板，換版、清洗等工作量大，頻繁切換帶來的油漆外溢和清洗過程產(chǎn)生了較多的廢水廢氣，現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境較差，而且人工操作容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，特別是對(duì)下次檢驗(yàn)日期的確定過程比較復(fù)雜，檢驗(yàn)人員稍不注意，就可能出現(xiàn)標(biāo)識(shí)錯(cuò)誤，一旦流入市場(chǎng)將帶來較大安全隱患。

3 裝置設(shè)計(jì)

針對(duì)以上問題，研究并設(shè)計(jì)一種液化石油氣鋼瓶檢驗(yàn)標(biāo)識(shí)自動(dòng)涂敷裝置，實(shí)現(xiàn)制造信息自動(dòng)識(shí)別、檢驗(yàn)信息自動(dòng)計(jì)算、檢驗(yàn)標(biāo)識(shí)自動(dòng)涂敷、平臺(tái)數(shù)據(jù)自動(dòng)更新的功能，滿足液化石油氣鋼瓶檢驗(yàn)信息標(biāo)識(shí)的實(shí)際需求，取代人工印版等低效率生產(chǎn)方式，有效降低了工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，大大提高了工作效率，提升了標(biāo)識(shí)信息的準(zhǔn)確度。

液化石油氣鋼瓶檢驗(yàn)標(biāo)識(shí)自動(dòng)涂敷裝置是一套自動(dòng)化系統(tǒng)，包括掃碼識(shí)別、信息計(jì)算和標(biāo)識(shí)涂敷3個(gè)模塊。該系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的有序?qū)雍妥詣?dòng)化處理，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掃碼識(shí)別鋼瓶基本信息，并自動(dòng)提取制造日期、檢驗(yàn)日期、檢驗(yàn)結(jié)果3項(xiàng)指標(biāo)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)后臺(tái)運(yùn)算輸出檢驗(yàn)涂敷（打碼）標(biāo)識(shí)信息，實(shí)時(shí)輸入到噴涂和打碼裝置，做到方便、快捷、準(zhǔn)確地標(biāo)識(shí)檢驗(yàn)信息，并將檢驗(yàn)信息實(shí)時(shí)反饋“氣瓶質(zhì)量安全追溯信息平臺(tái)”。工作流程詳見圖1。

圖1 液化石油氣鋼瓶檢驗(yàn)標(biāo)識(shí)自動(dòng)涂敷裝置工作流程圖

3.1 掃碼識(shí)別

鋼瓶信息掃碼識(shí)別模塊是該裝置的起點(diǎn)，利用鋼瓶二維碼、鏤空字碼等固有電子識(shí)讀標(biāo)志，在掃碼槍的識(shí)別下，一鍵獲取鋼瓶相關(guān)信息，并提取鋼瓶生產(chǎn)日期、相關(guān)檢驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果、檢驗(yàn)日期等信息，通過交互網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳遞到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確識(shí)別、實(shí)時(shí)傳輸，為后續(xù)的計(jì)算和涂敷（打碼）提供了基礎(chǔ)信息。

3.2 信息計(jì)算

鋼瓶檢驗(yàn)標(biāo)識(shí)信息計(jì)算模塊是該裝置的核心，通過對(duì)系統(tǒng)的程序設(shè)定，按照特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范TSG 23—2021《氣瓶安全技術(shù)規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，對(duì)接收到的鋼瓶生產(chǎn)日期、相關(guān)檢驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果、檢驗(yàn)日期等信息進(jìn)行邏輯判斷和自動(dòng)計(jì)算，自動(dòng)、準(zhǔn)確地計(jì)算出對(duì)應(yīng)鋼瓶的下次檢驗(yàn)日期或安全評(píng)定有效期，并將該信息轉(zhuǎn)換成自動(dòng)打碼、涂敷設(shè)備的輸入數(shù)據(jù)，借助計(jì)算機(jī)信息交互系統(tǒng)輸入到鋼瓶檢驗(yàn)標(biāo)識(shí)自動(dòng)打碼和涂敷裝置。

3.3 標(biāo)識(shí)涂敷

鋼瓶檢驗(yàn)標(biāo)識(shí)自動(dòng)打碼和涂敷模塊是該裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，借助鋼頭打碼機(jī)和自動(dòng)噴碼機(jī)實(shí)現(xiàn)鋼瓶檢驗(yàn)標(biāo)識(shí)信息（下次檢驗(yàn)日期、檢驗(yàn)結(jié)論等）的最終標(biāo)識(shí)。系統(tǒng)接收到標(biāo)識(shí)信息后，分別向打碼機(jī)和噴碼機(jī)輸出指令，打碼機(jī)實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)信息、檢驗(yàn)日期等的自動(dòng)打碼；噴碼裝置實(shí)現(xiàn)瓶身標(biāo)識(shí)信息（下次檢驗(yàn)日期、檢驗(yàn)結(jié)論等）的噴碼涂敷。噴碼裝置由自動(dòng)噴碼機(jī)及其運(yùn)行機(jī)構(gòu)組成。對(duì)于檢驗(yàn)合格的輸出檢驗(yàn)合格和下次定期檢驗(yàn)日期信息；對(duì)于安全評(píng)定合格的輸出安全評(píng)定合格和有效期信息；對(duì)于報(bào)廢的鋼瓶輸出報(bào)廢標(biāo)識(shí)信息。

噴碼裝置運(yùn)行機(jī)構(gòu)包括底座箱體，底座箱體上設(shè)置轉(zhuǎn)盤，底座箱體內(nèi)設(shè)置用于使轉(zhuǎn)盤做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)組件；轉(zhuǎn)盤一側(cè)設(shè)置噴碼機(jī)以及使噴碼機(jī)在豎直方向上做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的升降組件，底座箱體頂部轉(zhuǎn)盤外圍位置設(shè)置防護(hù)組件，實(shí)現(xiàn)鋼瓶的快速進(jìn)出和自動(dòng)涂敷。

如圖2和圖3所示，自動(dòng)噴碼裝置包括底座箱體（1），底座箱體（1）上旋轉(zhuǎn)設(shè)置轉(zhuǎn)盤（3），底座箱體（1）內(nèi)設(shè)置用于使轉(zhuǎn)盤（3）做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)組件（7），轉(zhuǎn)盤（3）一側(cè)設(shè)置噴碼機(jī)（9）以及使噴碼機(jī)（9）在豎直方向上做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的升降組件（8），底座箱體（1）頂部且于轉(zhuǎn)盤（3）外圍設(shè)置防護(hù)組件（4）。所述防護(hù)組件（4）包括設(shè)置于底座箱體（1）頂部的凹槽（402），凹槽（402）內(nèi)設(shè)置防護(hù)罩（401），防護(hù)罩（401）呈U型板狀結(jié)構(gòu)，且U型開口端面朝噴碼機(jī)（9）的方向；所述轉(zhuǎn)盤（3）上表面中部設(shè)置限位凸臺(tái)（2），驅(qū)動(dòng)組件（7）包括設(shè)置于轉(zhuǎn)盤（3）底部的轉(zhuǎn)軸（708），轉(zhuǎn)軸（708）通過第二平鍵（705）連接的從動(dòng)齒輪（704）與第一電機(jī)（701）輸出軸端通過第一平鍵（703）連接的主動(dòng)齒輪（702）嚙合傳動(dòng)；所述轉(zhuǎn)軸（708）下端部設(shè)置安裝座（707），轉(zhuǎn)軸（708）與安裝座（707）之間設(shè)置軸承（706）；所述底座箱體（1）側(cè)部設(shè)置活動(dòng)門組件（6），活動(dòng)門組件（6）包括設(shè)置于底座箱體（1）側(cè)壁上的開口（601），開口（601）一側(cè)且于底座箱體（1）外壁上鉸接設(shè)置活動(dòng)門（602）；所述升降組件（8）包括支撐架（801），支撐架（801）中間豎直轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置絲桿（802），絲桿（802）上匹配設(shè)置絲桿螺母（803），絲桿螺母（803）側(cè)部連接升降座（804），升降座（804）上連接設(shè)置噴碼機(jī)（9）；所述升降座（804）側(cè)部對(duì)稱設(shè)置導(dǎo)套（807），導(dǎo)套（807）內(nèi)豎直設(shè)置導(dǎo)桿（806），導(dǎo)桿（806）上端固定設(shè)置于支撐架（801）頂板下表面，支撐架（801）與底座箱體（1）之間設(shè)置支撐肋板（5），絲桿（802）下端連接第二電機(jī)（805）輸出軸端。

圖2 自動(dòng)噴碼涂敷裝置示意圖

圖3 自動(dòng)噴碼涂敷裝置側(cè)面圖

圖中所述文字標(biāo)注表示為：1、底座箱體；2、限位凸臺(tái)；3、轉(zhuǎn)盤；4、防護(hù)組件；5、支撐肋板；6、活動(dòng)門組件；7、驅(qū)動(dòng)組件；8、升降組件；9、噴碼機(jī)；401、防護(hù)罩；402、凹槽；601、開口；602、活動(dòng)門；701、第一電機(jī)；702、主動(dòng)齒輪；703、第一平鍵；704、從動(dòng)齒輪；705、第二平鍵；706、軸承；707、安裝座；708、轉(zhuǎn)軸；801、支撐架；802、絲桿；803、絲桿螺母；804、升降座；805、第二電機(jī)；806、導(dǎo)桿；807、導(dǎo)套。

實(shí)際運(yùn)行時(shí)，工作人員將液化石油氣鋼瓶放置在轉(zhuǎn)盤3上，驅(qū)動(dòng)組件7帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤3以及轉(zhuǎn)盤3上的液化石油氣鋼瓶做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，噴碼機(jī)9對(duì)液化石油氣鋼瓶的外表面噴碼涂敷標(biāo)識(shí)相關(guān)信息，在工作人員將液化石油氣鋼瓶放置在轉(zhuǎn)盤3上后，防護(hù)罩起到安全防護(hù)作用，驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)701，轉(zhuǎn)軸708帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤3和液化石油氣鋼瓶底部均做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)第二電機(jī)805，絲桿802做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，升降座804帶動(dòng)噴碼機(jī)9在豎直方向上做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在鋼瓶瓶身噴碼涂敷相關(guān)標(biāo)識(shí)信息。噴碼裝置實(shí)現(xiàn)了安全技術(shù)規(guī)范規(guī)定的字高不小于5mm等相關(guān)要求；標(biāo)識(shí)信息采用中文文字和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方式，清晰可見且保持穩(wěn)定性，符合相關(guān)安全技術(shù)規(guī)范的要求。

自動(dòng)打碼裝置采用鋼頭打碼機(jī)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，根據(jù)鋼瓶檢驗(yàn)標(biāo)識(shí)信息計(jì)算模塊輸出的打碼信息，實(shí)時(shí)在鋼瓶檢驗(yàn)環(huán)上鋼印打碼，實(shí)現(xiàn)了檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)、檢驗(yàn)日期等信息的標(biāo)識(shí)。

4 優(yōu)勢(shì)分析

該液化氣鋼瓶檢驗(yàn)標(biāo)識(shí)自動(dòng)涂敷（打碼）裝置的研發(fā)解決了鋼瓶檢驗(yàn)環(huán)節(jié)中的信息處置難題，通過計(jì)算機(jī)的自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)運(yùn)算和輸出機(jī)構(gòu)的聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了鋼瓶檢驗(yàn)基礎(chǔ)信息的準(zhǔn)確識(shí)別，完成了鋼瓶檢驗(yàn)相關(guān)信息的邏輯判斷和自動(dòng)計(jì)算，有效保證了液化氣鋼瓶檢驗(yàn)信息的一一對(duì)應(yīng)和準(zhǔn)確無誤。具有以下優(yōu)勢(shì)。

4.1 方便快捷

通過掃碼槍的一鍵掃描，既方便又快捷地識(shí)別了鋼瓶的基礎(chǔ)信息，代替了人工手動(dòng)輸入的繁瑣操作，消除了人為因素的影響，同時(shí)也提高了工作效率。

4.2 信息準(zhǔn)確

掃描槍自動(dòng)識(shí)別，自動(dòng)提取相關(guān)信息，確保了基礎(chǔ)信息的準(zhǔn)確無誤和準(zhǔn)確傳遞，為鋼瓶檢驗(yàn)信息的準(zhǔn)確核算提供了信息基礎(chǔ)，確保了檢驗(yàn)信息的有效追溯和準(zhǔn)確標(biāo)識(shí)。

4.3 節(jié)能環(huán)保

傳統(tǒng)的手工絲印，因印版的清洗和印刷作業(yè)過程會(huì)產(chǎn)生一定的廢水和廢氣，油漆外溢等現(xiàn)象使工作環(huán)境較差，油漆浪費(fèi)導(dǎo)致印制成本居高不下，頻繁更換印版導(dǎo)致工作效率低下，單瓶能耗較高。自動(dòng)噴碼涂敷裝置采用環(huán)保噴涂油墨，不但字體、顏色和標(biāo)識(shí)穩(wěn)定性滿足要求，而且現(xiàn)場(chǎng)干凈整潔，設(shè)備清理和工作過程中對(duì)環(huán)境無任何污染，較油漆絲印更為經(jīng)濟(jì)、節(jié)能。

5 結(jié)語

本文通過對(duì)液化氣鋼瓶檢驗(yàn)要求和檢驗(yàn)標(biāo)識(shí)信息涂敷的深入分析，闡述了在實(shí)際中遇到的難點(diǎn)問題，并研究設(shè)計(jì)了方便快捷、準(zhǔn)確無誤、節(jié)能環(huán)保的自動(dòng)涂敷、打碼裝置，以促進(jìn)液化氣鋼瓶檢驗(yàn)信息化系統(tǒng)和檢驗(yàn)標(biāo)識(shí)涂敷工作的優(yōu)質(zhì)高效開展，是目前國內(nèi)鋼瓶檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)率先推出的配套系統(tǒng)，對(duì)特檢事業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展具有非常積極的意義；后續(xù)在實(shí)際應(yīng)用過程中將進(jìn)一步分析優(yōu)劣、提質(zhì)升級(jí)、優(yōu)化性能，更加優(yōu)質(zhì)高效地服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)。